碳达峰碳中和背景下推进浙江核能综合利用的对策建议

2022-06-07陈丽君何恒马攀高轶周昭志舒也

中国工程咨询 2022年6期

文 / 陈丽君何恒马攀高轶周昭志舒也

一、引言

核能具有清洁低碳、安全可靠、经济高效等特点，是推动经济高质量发展、实现碳达峰碳中和目标、保障能源供应安全的重要支撑。目前核能主要用于发电，但随着第四代核能系统等技术逐渐成熟和应用，核能有望突破仅仅提供电力的角色，核能供热、核能制氢、同位素生产等综合利用将蓬勃兴起。近年来广东、福建、山东、海南等地在核电站布局建设、先进核技术应用等领域正积极行动、加快布局，而浙江作为我国核能发电的发源地和核电大省，在新发展阶段更应主动把握机遇、加强创新，稳步推进核能综合利用。

二、发展趋势

（一）核能发电持续发展

从全球看，截至2020年底，全球有32个国家在使用核能发电，共有441台在运核电机组，总装机容量约395.4吉瓦。国际原子能机构预判，只有增加核电利用，未来全球才可能实现有效应对气候变化的目标。从我国看，全国在运核电机组总装机容量仅次于美国、法国，位列全球第三，在建机组装机容量继续保持全球第一[1]。《中国核能年度发展与展望（2020）》提出，到2035年前我国每年至少需要核准/开工6-8台核电机组。2021年我国政府工作报告也明确提出“在确保安全的前提下积极有序发展核电”。

（二）核能发电技术不断更迭出新

从国际上看，第四代核能系统和小型模块化反应堆是未来发展的主要方向，前者满足安全、经济、可持续发展、极少的废物生成、防止核扩散等基本要求，后者具有建设周期短、布置灵活、适应性强、选址成本低等优点[2]。从我国看，三代核电技术不断成熟，“华龙一号”进入批量化建设阶段，高温气冷堆核电项目、示范快堆项目、多用途模块式小型堆项目等取得实质性进展[3]。

（三）核能多元化应用稳步推进

随着核能利用技术不断发展，核能应用场景也不断增多，除了核能发电外，核能供热、核能制氢等正逐步得到应用[4]。目前全球有57座反应堆采用热电联供方式进行区域供热，主要分布于欧洲的寒冷国家。从推进碳达峰、碳中和的角度来看，低碳清洁、运行稳定的核能供热将是未来供热的主要路径。核能制氢具有无温室气体排放、可高效批量生产等诸多优势，是人类大规模工业制氢的较优选择之一。其中，利用熔盐堆、高温气冷堆等核能系统提供的工艺热开展热化学循环制氢或高温电解制氢，将成为重要途径[5]。

（四）核技术产业化前景广阔

目前国际上已有近150个国家和地区开展了核技术的研发和产业化应用。以美国、日本为代表的世界经济发达国家，通过政府扶持和市场拉动，已经形成了关联度高、节能、高效、无污染的新兴产业，全世界核技术产业化规模近万亿美元[6]。其中，同位素与辐射技术及其应用已成为一项全球性的技术，具有高度的渗透性和很强的产业关联性，是当代公认的高新技术，其应用水平是一个国家综合国力的重要标志。2020年，中核集团医用同位素关键产品实现国产化，成为我国核医学产业发展的重要里程碑。

三、核能利用主要省份发展比较分析

我国核电站分布在东部沿海的辽宁、山东、江苏、浙江、福建、广东、广西、海南8个省份。浙江省具备先发优势，“中国核电从这里起步”。但随着其他省份加快发展，浙江省在核电站建设布局、核电关联产业发展等方面优势减弱，在新一代核能技术探索、核能多元化应用等方面与其他省份的差距正在拉大。

（一）核能发电现状

在核能发电方面，广东省、福建省等加快推进核电建设，成为全国核电第一、第二大省，浙江排名由曾经的全国第一逐渐下滑至全国第三。

近年来，广东、福建等省份加快核电建设和布局。截至2021年底，广东省在运和在建核电机组装机容量分别为1613.6万千瓦和225.2万千瓦，核电发电量占比19.69%。福建省在运和在建核电机组装机容量分别为1101.2万千瓦和345.2万千瓦，核电发电量占比26.51%。而浙江省在运和在建核电机组装机容量分别为910.4万千瓦和225.2万千瓦，核电发电量占比18.23%，与广东和福建的差距逐步拉大。（见图1）

图1 2021年我国各省份核电发展情况

（二）核能新技术探索现状

在新一代核能技术探索方面，山东省积极参与第四代核能系统研发应用，海南省积极参与探索小型堆技术，浙江省在探索第四代核能系统等先进核能技术应用方面亟待突破。

山东省于2012年开始建设国内自主研发的世界首座高温气冷堆核电站示范工程，于2021年12月20日首次并网发电。相比于传统核能系统，高温气冷堆技术满足安全、经济、可持续发展等基本要求，且蒸汽参数接近甚至超越常规火电机组，有利于拓展核能利用场景。海南省昌江多用途模块式小型堆科技示范工程（“玲珑一号”）规划建设一台ACP100核电机组，规划容量125兆瓦，近期准备开工建设，计划2025年建成投产。浙江省三门核电一期作为全球首座AP1000核电机组，在我国核电“引进—消化—吸收—创新”的发展过程中发挥重要作用，但在第四代核能系统等先进核能技术探索方面仍有待继续突破。

（三）核能多元化应用情况

在核能多元化应用方面，山东省在国内率先开展核能集中供热、积极谋划核能制氢、核能海水淡化，海南省谋划建设核电小堆海水淡化项目，浙江省正积极推进核能多元化应用场景。

山东省海阳核电站已于2019年顺利完成70万平方米的供暖任务，规划最终供热半径达100公里，实现胶东半岛冬季清洁取暖；积极开展海水淡化实践，启动日产30万吨大型核能海水淡化工程，并首创将核能供热与海水淡化结合，开发水热同传技术；石岛湾核电站谋划依托第四代核能系统，突破常规压水堆核电工程的技术限制，利用更高的蒸汽参数，为实现大规模核能制氢创造条件。海南省昌江核电基地为解决淡水供应紧张问题，率先依托模块化小型核堆开展热法海水淡化尝试。浙江省海盐县联合秦山核电推进以居民供暖为主的核能集中供热示范工程，分三阶段实施，2021年12月3日一阶段工程正式投运，三个小区4000户居民总计45.9万平米实现了冬季核能供暖。三门核电谋划建设核能集中供热项目。

（四）核电关联产业发展状况

在核电关联产业发展方面，山东省布局核电产业园、聚焦产业链体系构建，海南省规划核电产业自贸港、助推清洁能源产业发展，浙江省初步形成核电关联产业体系和海盐核电小镇等发展平台。

山东省聚合国内外资源，布局建设莱山、海阳、招远、蓬莱四个核电（新能源）高端装备制造产业园区，初步形成涵盖技术研发、装备制造、运营维护、乏燃料后处理和推广应用等较完整的核电产业链发展体系。海南省以昌江核电站为依托，以核电关联产业为载体，规划建设56.8平方公里的清洁能源产业园，引入一批院士团队创新产业群。浙江省最先提出发展核电关联产业，依托秦山核电站和海盐核电小镇，初步形成包括核电建设、安装、调试、运行、检验检测等在内的核电关联产业体系，但技术研发环节较为薄弱，同位素与辐照技术等核技术应用产业有待加快培育。

与此同时，核能利用及发展也存在以下问题和不足：一是核电项目选址落地难。核电站一旦发生核事故，将威胁周边百姓生命安全，对生态环境产生深远负面影响，大众普遍存在“恐核”心理，项目选址存在邻避效应。同时，核电项目前期工作周期长、不确定性高。二是核电与地方融合发展不足。部分地方政府认为发展核电是国家、省级重大战略布局，所发电量直接接入区域级或省级大电网，地方较难直接受益，对当地经济发展、招商引资等促进效应没有充分发挥。三是核能综合利用场景有待挖掘。高温气冷堆、小型模块化反应堆等四代技术仍处于示范阶段，核能供工业蒸汽、核能制氢等亟需加快应用示范并予以政策引导。

四、对策建议

（一）坚持在确保安全的前提下积极有序发展核电，为浙江实现碳达峰碳中和目标提供重要支撑

积极有序发展核电，是浙江实现碳达峰、碳中和目标的硬举措之一。预测到2030年全省需要新增核电装机1000万千瓦以上；远期为实现碳中和目标，需要推进核电等非化石电力替代存量火电机组。为此要加快推进核电项目前期力度，形成加快核准、有序开工、按期投产的推进格局。同时应聚焦碳中和目标谋划长远，加强沿海核电厂址资源保护力度，避免出现因核电项目周期较长而将厂址挪作他用。

（二）坚持多领域探索，打造核能多元化应用示范

浙江石化、化工等行业用热需求量大、碳排放量较高，亟待推动供热方式转变。随着氢能的逐步推广，“绿色氢气”生产成为氢能产业发展的重点。因此核能供热、制氢可作为浙江供热、制氢的路径之一。核能供热方面，借鉴山东海阳核能供热经验，总结秦山核电核能集中供热示范工程一阶段建设和运营经验，推进二、三阶段项目，探索其它核电项目向周边企业和居民供热的可行性。核能制氢方面，近期先行探索采用压水堆发电—常规电解的路径制氢，稳步探索超高温气冷堆—热化学循环或高温电解制氢。此外，充分发挥小型模块化反应堆小、快、灵的优势，探索其在石化等产业的高温工艺热利用以及海水淡化等非电领域应用的可行性。

（三）坚持创新引领，打造核关联产业发展示范

核技术应用作为新兴尖端高科技产业，在推动新材料、新技术、新业态方面发挥了巨大潜力。如同位素产业链方面，浙江拥有国内唯一的重水堆——秦山三期核电站两台70万千瓦机组，具备开展放射性核素生产的独特优势，可依托秦山核电站加快谋划建设同位素生产、加工、应用基地，引进国内外同位素制品及核药、辐照改性新材料、辐照装置等生产企业，打造上下游一体、品种丰富的放射性同位素产业链。核技术环境治理方面，可加大电子束工业废水处理、等离子体固体危废处置等现有成熟工艺推广力度。核服务业方面，依托省内秦山核电基地、在建的三门核电基地和三澳核电站，以及前期和谋划中的核电基地，打造核电人才培养基地和核能安全利用示范基地。

（四）坚持融合发展，围绕核电基地探索建设零碳未来城（园）

《浙江省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》明确提出，围绕核电基地探索建设零碳未来城（园）。秦山核电基地作为我国第一个核电基地，在核电安全运营、核技术应用、核关联产业发展等诸多领域走在全国前列，同时具有堆型丰富、群众基础好、企地融合深入等特点。近期可率先以秦山核电基地为样板，启动零碳未来城建设，重点突出核能零碳、科创引领、三生融合、企地共建等特色，打造零碳能源、零碳产业、零碳生活、未来治理、未来景观等应用场景，探索形成零碳未来城市的发展模式与实现路径，助力浙江打造美丽中国先行示范区。