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您的位置:中国核电信息网 > 国际核讯 > MITEI:发展核能是应对气候和能源双重挑战的关键手段
 

今天是第48个世界环境日。本届世界环境日由中国举办,主题为“蓝天保卫战,我是行动者”。每一位核工业从业者,正以实际行动,为应对全球气候变化和能源安全的双重挑战,开拓清洁能源发展道路。

麻省理工学院能源倡议(MITEI)发布的《碳约束世界中核能的未来》报告中指出,核能是一种低排放、高效率的清洁能源,核能安全、高效的开发和利用不仅有利于应对全球气候变化问题,还能够解决日益严峻的能源需求挑战,保障能源安全。在未来的低碳社会中,核能将与其他低碳能源技术一样发挥至关重要的作用。然而,当前由于众多国家对核能的投资减弱,导致全球核能发展处于停滞的状态,为此报告强调要制定相关的政策和措施以刺激更多的投资,加大核能的发展力度,以充分发挥核能促进低碳社会构建的潜能。报告关键要点如下:

    1、核电成本高昂

当前许多发达国家核能投资已经停滞,核能目前仅占全球一次能源生产的5%。出现这一问题的根本原因是成本。近几十年来,其他发电技术成本持续降低,而新建核电站成本过于高昂。

    2、核能有利于降低脱碳成本

核能将在全球深度脱碳中发挥关键作用,将核能纳入低碳发电技术组合中有利于降低脱碳成本。

电力部门的深度脱碳是全球能源低碳转型的重点发展领域,虽然可以采用多种低碳能源技术组合来实现低碳或零碳发电,但研究显示将核能纳入到低碳发电技术组合的成本更低,且总成本随核能成本下降而降低(图1)。

图1 不同碳排放限制(gCO2/kWhe)下美国新英格兰地区和中国天津-北京-唐山(TBT)地区的平
均系统电力成本(左图,美元/兆瓦)和核电装机容量(右图,峰值需求百分比)

注:2050年各可用技术的三种组合情景:(a)无核能;(b)包含核能,以名义隔夜资本成本计算(新英格兰地区为5500美元/kWe,TBT为2800美元/kWe);(c)包含核能,以改善隔夜资本成本计算(新英格兰地区为4100美元/kWe,TBT为2100美元/kWe)

3、减少核电站建设成本的主要措施建议

    •重视利用经过验证的项目/施工管理实践经验,以提高新核电厂的执行和交付成功率。最近美国和欧洲的核电基础设施项目的经验表明,由于缺乏项目的管理和经验导致很多建设项目无法在预定的时间和预算范围内完成交付。因此,需采取如下措施:

(1)施工前要先整理出详细项目设计方案;

(2)使用经过验证的供应链和熟练劳动力;

(3)在设计过程的早期阶段将制造商和建造商纳入设计团队,以确保工厂系统、结构和部件的设计符合相关标准;

(4)需任命一名在管理多个独立分包商方面具有成熟专业知识的主要项目经理;

(5)合同结构能够确保所有承包商对项目拥有既得利益;

(6)创造灵活的监管环境以便及时应对设计和施工中可能出现的意外变化。

   •从高度依赖于场地的复杂现场建设转向标准化工厂制造。设定标准化的核电站建造流程可大幅降低资本成本和缩短新核电厂建设进度。美国和欧洲的核电厂建设效率一直很低,应扩大在工厂的生产,利用制造业的更高生产率以制造复杂的系统、结构和组件。使用一系列交叉技术,包括模块化工厂预制和现场模块化组装建设、先进的混凝土解决方案(例如钢板复合材料、高强度钢筋、超高性能混凝土等)、地震隔离技术和先进的电厂布局技术等,可降低核电厂的建设成本和缩减建设进度。对于不太复杂的系统、结构和部件或在建设效率较高的地方(如亚洲),则可选择传统方法。应将以上建议用于所有反应堆概念和设计中,包括第三代轻水堆、小型模块化反应堆(SMR)和第四代反应堆等,通过设计标准化和建筑方法的创新,可使核电在成本上具备与其他发电技术相当的价格竞争力。

    4、针对核能安全问题的措施建议

    •反应堆的固有和被动安全功能设计。开发具有高化学和物理稳定性、高热容、负反应性反馈和高裂变产物保留率的核材料,以及非能动安全系统。一些第三代轻水堆已经采用了此类设计,并已用于中国、俄罗斯和美国的新建核电站中。被动安全设计可以降低发生严重事故的几率,并在发生事故时减轻场外后果。此类设计使新核电站更易获得许可,并加速其在发达国家和发展中国家的部署。基于轻水反应堆的小型模块化反应堆(如美国NuScale核电公司的小型模块化反应堆)和成熟的第四代反应堆等先进反应堆也具有这些特征,可以用于商业部署。此外,对美国和国际监管环境的评估表明,目前的监管体系足够灵活,可以接受这些先进反应堆设计,对现行监管框架的修改可提高许可审查的效率和效力。

为了充分利用核能提供的经济机会和低碳潜力,政府的作用至关重要,报告最后针对如何更好的发展核能为决策者提出了战略性建议:

   •脱碳政策应创造一个公平竞争环境,使所有低碳发电技术能够凭借其自身优势进行良性竞争。取消核能的政策阻碍了对核技术的投资,这可能会增加脱碳成本并减缓气候目标实现的进程。将二氧化碳排放成本计入电价可以更公平地认识到所有气候友好型能源技术的价值,现有和新建核电站都将从中受益。

    •政府应建立反应堆试点,以进行针对监管许可的测试和运营。这些试点应支持企业进行新型反应堆原型测试,政府应提供适当的监督和支持,包括安全协议、基础设施、环境审批和燃料循环服务,并直接参与所有测试。

    •各国政府应从四个方面围绕先进反应堆设计、原型堆测试和商业部署建立资助计划:(1)分担监管许可费用的资金;(2)分担研发费用的资金;(3)为实现具体技术的里程碑式进展提供资金;(4)为核电企业提供专有的信贷资金以奖励企业在核电技术创新和成功示范。

 
 
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