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世界三代核电发展与竞争形势分析

温鸿钧

(中国核工业集团原计划部副总工)

    新世纪之初,世界三代核电由研发转向示范验证,各种三代核电机型纷纷登场。到2008年,这些机型的建造成本不降反升,高出1倍以上,比URD要求高出太多。此后这些核电机组大体分为两类,以俄罗斯VVER-1200和中国“华龙一号”为代表的低造价机型,以法国EPR和西屋AP1000为代表的高造价机型。在核电市场发展中,两大类机组一边欢喜一边愁,低造价机组在国际竞争中屡屡胜出,高造价机组遭遇多重问题,逐步失去竞争优势。

    一、世界三代核电主要机型分析

    (一)中国自主三代核电“华龙一号”进一步推广

    9月2日,国务院常务会议核准通过海南昌江核电二期工程和浙江三澳核电一期工程各两台“华龙一号”120万千瓦机组建设,列入国家规划。这标志着我国坚持发展核电,支持我国自主三代“华龙一号”推广,坚持走自主发展道路。

    9月4日,“华龙一号”全球首堆福建福清核电5号机组首炉核燃料装填正式开始,第1组燃料顺利入堆,进入主系统带核调试阶段,向建成投产迈出坚实一步。7月25日,6号机组顺利实现安全壳穹顶钢模板吊装。

    当地时间9月4日,“华龙一号”海外首堆巴基斯坦卡拉奇核电站K-2机组完成热态性能试验,为后续核燃料装填、并网、发电等重大节点,奠定了坚实基础。8月31日,K-2的姐妹机组K-3于外层安全壳穹顶成功吊装就位,主体结构工程结束,奠定了工程建设的良好基础。

    9月4日,中核集团宣布福建漳州核电第2台“华龙一号”机组首次浇筑与安全相关混凝土,这标志着主体工程开工建设,机组预计于2025年投入运行。漳州核电是由计划建AP1000机组转为“华龙一号”的第1个项目,是机组选型转身的成功范例。

    9月8日,中国江苏省田湾核电站5号机组成功完成168小时全功率连续示范运行试验,进入商业运行。机组为国内自主设计的108万千瓦ACPR1000压水堆。

    “华龙一号”是我国具有完全知识产权的三代核电技术,创新采用177堆芯设计,降低了堆芯功率密度,提高了设计安全水平,实现了安全性与经济性的平衡,是先进性与成熟性统一、安全系统能动与非能功相结合、引进技术消化吸收再创新的成功典范。“华龙一号”规避了美、法两国三代机型开发中建设成本高、周期长、风险高、反复延误、大幅超支等问题,成为三代核电机型中安全性高、经济性高、接受度高的机型之一,对我国实现由核电大国向核电强国跨越,具有重要意义。

    (二)俄罗斯VVER-1200继续遥遥领先

    8月31日,俄罗斯国家原子能公司宣布,列宁格勒二厂2号机组已正式启动,是俄罗斯投运的第4台三代核电VVER-1200机组。首台机组于2016年投运,已积累丰富经验。俄罗斯VVER-1200机组已通过整体示范验证和运行考验,并被多国选用,市场销售遥遥领先,在国际上已有40多台的订单,是目前世界最受青睐的机型。

    其中,白俄罗斯Ostrovets核电厂,建设2台120万千瓦VVER-1200机组,8月20日1号机组完成首次装料,将于2021年一季度商业运行。孟加拉国第一核电站Rooppur建造2台VVER-1200核电机组,分别于2017、2018年开工,目前正处在建设当中。土耳其阿库尤核电站由俄罗斯国家原子能公司建设4台VVER-1200机组,8月25日1号机组蒸汽发生器运至工地,计划于2023年土耳其国庆100周年纪念日运行发电。

    尽管俄罗斯核电发展走在世界前列,但也存在短板。俄罗斯核电缺少半速汽轮机技术,VVER-1200的汽轮机依赖法国阿尔斯通,而法国阿尔斯通已被竞争对手美国通用电气GE兼并。

    (三)韩国APR-1400取得重大突破

    韩国APR-1400,成功出口阿联酋4台机组,建设巴拉卡核电站。首台机组于8日19日首次并网发电成功。巴拉卡核电站4台韩国APR1400机组,共560万千瓦,建造总成本244亿美元,合4150美元/千瓦,相当美法高成本核电的一半。巴拉卡核电站,60年寿命,可满足阿联酋四分之一的电力需求。这也是阿拉伯世界的首座核电站,意义重大。韩国APR-1400机组,前景看好。但技术基础是美国ABB-CE系统80+,而非本国的专利。

    (四)法国EPR能否成功向低成本转身待观察
   
    法国EPR机型示范验证久攻不下。EPR机型示范验证第一梯队芬兰奥尔基洛托3号、第二梯队法国弗拉芒维尔3号的工程,在建设的最后时刻仍是问题不断,计划反复修订。其中,芬兰奥尔基洛托项目2005年开工,原定2009年完工,施工中多次调整,2020年8月底决定推迟到2022年2月发电,推迟13年,总工期延长到18年。建设成本由最初的30亿欧元增加到85亿欧元。法国弗拉芒维尔项目面临同样命运。法国EDF估计,该项目建设成本增加3.3倍,投产时间至少增加3.5倍。据法国审计法院7月9日公布的计算结果,项目建设成本由最初的33亿欧元增加到191亿欧元,建设工期持续16年。英国欣克利角C是世界最昂贵的核电项目,该项目的经济效益分析受多方质疑;拟在英国建设的塞兹维尔C(Sizewell C)项目,同样使用EPR机组,尚待英国政府正式核准其规划申请,目前项目筹资也遭遇困境。

    对现在的EPR,法国上下都不满意,要求改进设计、降低成本。法国财政部要求,若建设6台EPR,估计总成本460亿欧元才可予以考虑。这意味着7000欧元/千瓦的建造成本,与正在建设的EPR项目相比有较大下降,但是实现有难度。并且与中俄新兴三代核电比,这一建设成本仍具有很大差距,能否被世界核电市场接受,也有待观察。

    二、思考与建议

    (一)思考

    1.核电在能源中的地位。核能是未来清洁能源系统中不可缺少的重要组成,将在世界低碳能源转型中继续发挥关键作用。在发达国家,电力需求增长有限,并不要求大规模增加发电装机,新上发电能力代替退役机组、满足改进发展需求即可,因而希望发展小规模、灵活、可靠的清洁能源,而非大核电;而在广大发展中国家,电力需求规模还会稳步增加,还需要扩大生产规模,增加大型、经济发电机组。从全球范围看,理想的电力系统应是一定份额的基荷电源,加上相当规模波动性强的可再生能源和灵活及时的智能调配。可作为基荷电源并具有一定灵活性的核电与太阳能、风能优势结合,形成低成本有弹性的清洁能源系统,是未来发展的方向。根据国际原子能机构IAEA最新发布对2050年能源、电力和核电发展趋势的预测,在高情景下,到2050年,全球核电容量将增加近一倍。

    2.世界核电发展主流的转移。本世纪初,参与三代核电研发的国家、开发商很多,以美国西屋AP1000和法国Areva的EPR为代表的机型是当时的主流。但是这些机型设计昂贵、风险高、周期长,在建设项目招投标中逐渐不及俄、日、韩相应机型。再后来,AP1000和EPR建设项目问题频发、工期延误、预算超支,乃至信誉丧失。相比之下,俄罗斯VVER-1200、中国“华龙一号”、韩国APR-1400成本可承受、风险低,符合时代发展要求,愈发受到关注,若按客观可能条件稳步前进,将逐步成为世界核电发展的主流。此时的法国认识到形势,研发设计EPR-2向简化、低成本方向改进。而AP1000似已来不及转变,开发商西屋已退出核电建设。

    (二)建议

    1.坚持“三个不动摇”:一是从定位上看,核电在未来清洁能源系统中占有重要地位,因此要坚持发展核电不动摇。二是坚持走自主发展道路不动摇,把核电发展的主导权牢牢掌握在自己手中。通过自主研发和引进技术,实现国产化、自主化,解决“卡脖子”问题、知识产权问题,才能不受制于人。三是坚持产业化发展“华龙一号”不动摇,“华龙一号”是我国具有完全知识产权的三代核电技术,是当之无愧的“国家名片”,并已取得很大进展,基本具备了产业化和出口的条件,与国外其他机型相比有优势。

    2.推动“两个转身”:一是统一国内核电技术路线,由AP1000路线向压水堆路线转身回归,推动形成“一种堆型,多种机型”。二是已建成的4台AP1000,确保安全运行,由保AP1000向积极推进“华龙一号”转身。已选择了AP1000的项目,建议向漳州电厂学习,考虑由AP1000向“华龙一号”转身。

    3.对CAP1000进行中国化设计改进。对CAP1000,在指导思想、设计理念、技术方案上进行修改,与AP1000要有鲜明的切割,以切实解决“卡脖子”技术和知识产权问题,同时对尚存安全隐患要进行验证考验。

    原文首发于《电力决策与舆情参考》2020年9月25日第38、39期

 
 
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