创新融合,促进我国核电事业安全高效发展
——专访国家能源局中国核电发展中心副主任荣健
2019-05-24高树超
编者按:人类利用能源的进程发展到今天,核电已非常重要。核电提供了全世界10%以上的电力需求,具有清洁高效等特性,即便自诞生之日起便因安全问题非议不断,但在没有其他能源供应可替代情况下,放弃几乎不可能,世界各国都在积极又慎重地发展核电,我国也不例外。但安全是核电的生命线,怎样做好技术与安全保障,确保核电在安全高效道路上正确行进,这是我们必须要正视的问题。本刊专访国家能源局中国核电发展中心副主任荣健,请他对全球及中国核电发展现状作出分析,对未来方向作出展望,并对我国安全高效使用核电的方法与路径作出了阐述。
荣 健中国核电发展中心副主任。1995年毕业于兰州大学,先后工作于中国原子能科学研究院核物理所、国防科工委国际合作司、国家能源局电力司、核电司,2016年任中国核电发展中心副主任。
核电仍是全球能源发展的重要选择
《中国核电》:自1954年前苏联建成世界上第一座实验性核电站起,核电就在全球能源格局中扮演着越来越重要的角色,虽然因为数次核事故影响曾经放缓建设速度,但因能源消费总量及清洁能源需要,核电又不断得到重视,请您对全球核电能源发展现状做一下介绍。
荣 健:如你所言,核电在全球的运用非常重要,各个国家也都非常重视。先说一组数据吧,目前全球在运核电机组共450台,分布在30多个国家和地区,总装机容量达到了3.97亿k W,约占全球电力总装机的6.5%。2018年核电发电量约2.72万亿k Wh,已经恢复到了日本福岛核事故前的水平,占比约为10.2%。
目前全球在建的核电机组为55台,装机容量约5600万k W。多数分布在亚太国家和地区,这些数据表明,核电的利用依旧是人类能源消费的重要途径之一。
核电在全球能源消费总量占一个什么比重呢?以2017年为例,全球能源消费总量约190亿吨标准煤,其中石油占比33.3%,煤炭占比28.1%,天然气占比24.1%,非化石能源占比则为14.5%,这其中包括核电的4.5%,这个比重不算大也不算小,比较真实客观反映了核电在当今世界能源供应中的地位。
核电发展与国家工业化、现代化进程密切相关。上世纪六十至八十年代,是核电发展的高峰期,这个时期核电的发展主要集中在美、欧、日等西方发达国家,这些国家用了十五到二十年时间基本完成了核电在国内的布局,将核电发电量平均比重提高到了20%以上,这个比重真的是不小。
从20世纪80年代后期起,受全球能源需求增长放缓以及1979年美国三哩岛核电站事故、1986年前苏联切尔诺贝利核电站事故、1999年日本东海村核燃料循环设施超临界事故等重大核事故影响,全球核电建设速度放缓。2007年起,在中国、俄罗斯、印度等新兴经济体带动下,全球核电发展出现复苏,一批新的核电项目相继开工。但2011年3月,日本福岛第一核电站受地震和海啸影响,发生严重核事故,再次减缓了全球核电复苏步伐。
全球能源的需求一直保持增长。国际机构普遍预测,2040年全球能源需求将增长25%~35%,需求增量将集中在新兴经济体中的人口和资源大国,即便经合组织国家能源需求无增长或持续下降,全球能源需求总量依旧坚挺上扬。
从能源的种类上看,以石油、煤炭、天然气为主的化石能源虽然仍将是世界能源供应的主要来源,但清洁低碳转型发展已成共识,这种情况下,核电仍是全球能源发展的重要选择。据国际原子能机构等国际组织统计,日本福岛核事故后,全球有核或有意发展核电的46个国家中,有21个制定了更加积极的核电发展规划,9个国家保持了福岛核事故前制定的规划目标。
还是用数据说话,在中国以外的国家中,2000年至2010年间平均每年开工核电机组3.36台,福岛核事故后的2011年至2017年则平均每年开工3.29台核电机组,从这个数字在福岛核事故前后相差甚微,可见核电的受重视程度并未减弱。
因为这些客观需要,核电在全球的发展前景被持续看好。国际原子能机构 (IAEA)在2017年对全球核电发展前景进行了展望,提出了高、低两种发展情景。高方案下,他们预测2030年全球核电装机将达5.54亿k W,2040年达7.17亿k W,2050年达8.74亿k W。低方案下,新建机组投产速度将暂时慢于在运机组退役速度,就是2030年全球核电装机为3.45亿k W,2040年继续降到3.32亿k W,此后逐年上升,2050年超过目前规模,达到约4亿k W。
与之相对应的是,国际能源署在2017年发布的世界能源展望中预测了不同发展情景下的核电规模,他们认为,2030年全球核电装机约4.68~5.86亿k W,2040年约5.16~7.20亿k W,核电在全球能源发电量中的占比在9%~15%。
即便这两个机构给出的预测数据不同,但我们仍然可以得出结论,那就是核电仍将是未来全球电力供给的重要支柱。我们判断,2035年全球核电装机容量预计在5~6亿k W,新增装机主要分布在中国、俄罗斯、印度等新兴工业化国家和地区,唯有这样的规模,才能在应对气候变化、降低二氧化碳排放水平条件下、支撑起全球能源的有效供给。
除了新增装机,到2040年全球将有136台、约1亿k W核电机组运行时间达到60年,全球将有近320台、约2.8亿k W核电机组运行时间达到50年。这意味着届时将有大批核电机组面临退役,需要建设一批新机组进行替代,设备更新换代也是未来发展的一个重要方面,这类情况主要集中在核电使用比较早的欧洲和北美地区。
还有一点就是,随着核能技术的突破和经济性的提升,除大型核电机组外,可以预期核能也将在工业蒸汽、海水淡化、工业制氢等领域形成新的应用空间,所以未来的核能利用在性质、种类和利用度方面都可以得到丰富和提升。
我国核电发展现状与中长期展望
《中国核电》:与世界范围内核电发展情况相比,我国核电发展也应该是不断增长的吗?能否请您就我国核电发展现状与未来的方向做个简单介绍?
荣 健:是的,我国的核电发展是与世界核电发展相符的。这也是我国资源禀赋和能源消费现状决定的,符合全球范围内能源需求与利用的规律。根据已发布的 《能源生产和消费革命战略(2016—2030)》,我国能源消费将持续增长,新增能源消费主要由清洁能源供应,核电就是清洁能源中的一种。预计2030年我国能源消费总量控制在60亿吨标准煤以内,其中煤炭比重将降低到50%以下,非化石能源消费占比达到20%左右。随着能源消费的递增,预计我国二氧化碳排放量应该在2030年左右达到峰值,并要尽可能早地达到峰值,到2050年,预计非化石能源消费占比将超过一半,这样的数据表明核电这种非化石能源消费还有较大发展空间。
与之对应的是,总体上目前我国核能消费比重偏低,规模发展核电的社会效益、经济效益、生态效益等,以及在保障我国能源安全和提升国家综合竞争力中的战略作用尚未充分体现。目前,我国大陆地区在运核电机组45台,装机容量4590万k W,在建11台,装机容量1218万k W,这样的数据完全可以、也需要得到进一步提升。
全国核电发电量占比又是怎样的呢?根据中电联统计快报,2018年全国发电量达到6.99万亿k W·h,其中核电发电量2944亿k W·h,约占全国累计发电量的4.2%。可见核电发电量占比很低,值得一提的是各地区核电的占比有地域差异,沿海发达省份利用率较高,基本达到发达国家水平,例如2018年,福建、海南、浙江、广东、辽宁等省份核电占比已接近或超过20%,这体现出我国核电利用发展不均衡。
目前我国已成为全球第一电力装机和电力生产大国,用电量超过全球总用电量的1/4。总量不小,但与全球电力发展纵向相比较,我国电力发展还很不充分。目前我国人均用电量约5000 k W·h,不到发达国家的一半,这个数据并不代表我国电力发展滞后,恰恰说明我国电力还有很广阔的发展空间。事实也是如此,综合多方的研究,预计2035年我国全社会用电量将达到11~12万亿k Wh,增长空间很大,这与我国经济高度繁荣发展的现实是相对应的,成正比关系。
未来我国核电要达到何种规模才与电力需求相匹配呢?从未来电力供给看,受环境空间、资源条件、电力系统等多种因素制约,预计2035年煤电装机可到11~12亿k W,常规水电可达到4.5亿k W左右,风电、太阳能发电装机各可达5~6亿k W,而要实现非化石能源的消费目标,那就必须规模发展核电,使得核电发电占比达到10%,占一次能源消费的5%,这个比重是未来15年应该要全力实现的,也应该能做到。
我国核电安全高效发展路径与措施
《中国核电》:发展核电已是世界各国的共识,我国在核电建设上也已经确定了未来二三十年的目标和任务,都说安全是核电的生命线,在充分利用的同时一定要注意安全问题,我国在核电的安全与高效发展方面都有哪些途径与解决方案呢?
荣 健:首先我要说,经过30多年的发展,我国已成为全球少数几个拥有完整核电工业体系的国家之一,无论是核电技术研发、工程设计、装备制造、建筑安装还是管理运营、燃料保障等,都可以支撑未来规模发展的需要,在新一轮核电发展机遇中,我们已经取得了宝贵的比较优势,而就在今年,沉寂3年多的核电新项目审批也再次走进公众视野。
资料显示,自2015年核准8台新建核电机组后,我国核电行业3年多的 “零审批”状态在今年年初悄然改变。3月18日,生态环境部公示了两份关于福建漳州核电、广东惠州太平岭核电项目的环境影响报告书,显示漳州核电1号机组、太平岭核电1号机组均将于2019年6月份开工。这表明我国核电即将进入新一轮高质量发展的新阶段。
但当前我国核电发展在迎接机遇的同时,仍面临着一些发展不充分、不平衡、不协调的问题与挑战。尤其要注意发展核电仍然要以安全为前提,踏实进取,在核电安全高效发展方面遵循以下路径,采取相应措施:
首先,核电发展要与大的能源系统和电力系统融合,共同发展。实现能源电力供给结构多元化,降低对单一能源品种的依赖,是能源大国发展的共同战略选择。核电应与其他电源品种互为补充、相互支撑、协调发展,实现供给充分稳定、安全可靠和经济可行。为此必须科学制定新一轮核电中长期发展规划,凝聚共识、明确预期,保持相对稳定的建设节奏,引导配套能力建设有序投入;核电原则上承担电力基荷,但也要降低对政策的依赖,通过市场机制为调峰调频提供合理补偿,提高电力系统整体运行效益。
其次,核电发展要实现自身安全与经济的协调融合。应坚持以下原则,一是坚持核电安全为本,坚决杜绝 “跑冒滴漏”;二是主动参与电力市场,促进核电 “优价满发”;三是加强内部成本管控,做好核电 “降本增效”、四是深化管理改革创新,打造治理 “现代引擎”、五是注重产业均衡发展,避免 “木桶效应”。
近年来,全国电力市场化交易规模和比重逐年攀升。2016年全国市场化交易电量为全部电量的19%,2017年上升到26%,2018年达到30%左右。这体现出核电要越来越深度地参与电力市场,更要注意坚持前面所述的5个原则,才能打好 “市场牌”,实现安全与经济协调融合发展。
在这方面,美国是一个很好的例子。为了提高核电在电力市场中的竞争力,美国在2016年组织开展了为期五年的 “履行核电承诺”计划,核心内容是降本增效,目标是到2020年实现美国核电总发电成本下降30%。美国这项行动计划履行的很好,截至目前,累计发布70余份行动倡议,其中95%的倡议内容得到推广实施,美国所有核电站都参与其中,取得了显著的成效,这对于我们有很强的借鉴意义。
再次,核电科技创新要做到当前与长远相融合。技术与创新是发展的助推器,一定要注意看得长远一些。这方面我们还有很多不足,主要体现在以下5个方面:
其一,先进核电技术仍需进一步优化设计,才能提高经济竞争力;其二,一些 “卡脖子”的关键技术、核心部件和基础材料仍需加大攻关,进一步提高自主制造能力和水平;其三,国内小型堆研发尚未走出 “大堆小型化”的局限,应用前景不明朗。而具备固有安全、高度智能、极度简化、工厂预制、模块配置等特征的小型核能装置或可作为分布式能源,实现规模化应用,目前尚需许多攻关;其四,在第四代核能系统研发方面,国内企业在6种堆型均有投入,但各种堆型的技术基础与发展潜力不一,应该精心谋划、提早部署,集中资源、突出重点,分层次开展研发示范工作,形成梯次推进的技术布局;其五,面向长远,要加强对基础性、原创性科技创新的投入,形成持续、稳定的投入机制。
以上5个方面的短板或不足,显示出我国核电在科技创新与未来长远目标相结合的力度不够,统筹规划合理推进的思路不够丰富和系统,这些都是需要改进和提高的。
第四,核电发展要协同推进与地方经济社会的融合发展。核电项目不是空中楼阁,一定要注意与地方的经济发展相融合,在实际运用中得到落地,也就是俗语说的 “接地气”。具体来说要注意以下4个方面:
其一,在项目前期准备阶段就要充分考虑区域发展战略、产业升级、基础设施、带动就业等综合性需求,做好规划,注重实效,务求落实;其二,积极探索创新厂址保护模式,盘活地方土地资源,提高地方主动保护厂址的积极性;其三,核电站建设阶段要积极参与并引导核电站周边发展,实现核电站建设与周边社会发展的相互促进、共处共融优化核电站生产运行管理,尽可能降低对周边环境的影响,提高资源循环利用效率;其四,主动开放共享和服务地方特色产业,加强信息公开和公众沟通,营造良好的社会环境和群众基础。
第五,核电发展要融入国际市场。“接地气”的同时要具备国际意识,要具备全球格局和心胸,要将国际化提高到战略高度,与我国 “一带一路”倡议相融合。“一带一路”沿线国家核电建设可占全球新建核电市场的80%,集中了全球近一半的天然铀储量,全产业链走出去产值可达3万亿元,而且核技术应用的市场潜力巨大。
要做到坚持自主与协作并重,构建全球核能发展的命运共同体,展示负责任大国形象,履行大国承诺,在全球改善生态环境和应对气候变化发挥应有作用;同时要注意科学认识和把握核电装备自主化,充分发挥国际市场的竞争促进和技术借鉴作用;还要做到 “引进来”和 “走出去”结合,有效利用海外资源,多种方式引进和利用国际高端核电人才;更要注意在有序竞争中发展,以此形成强大合力,助推核电事业在安全高效的发展轨道上昂首挺胸,阔步前进。