助力“双碳”目标，打造南方核能清洁供热示范区

陈芳斌 陈坚刚 叶富鹏 朱沈超

未来，核能供热将以其良好的可拓展性和市场推广价值，成为我国清洁供热的主流模式之一，在满足人们对美好生活的向往的同时，让天更蓝、水更绿、冬天更温暖。

采暖是居民在冬季的基本生活需求。20世纪50年代，由于资源相对匮乏和受经济发展水平限制，我国以秦岭、淮河为界设置了“南北供暖线”，划定北方为集中供暖区，南方不集中供暖。但随着全球气候变化，厄尔尼诺等现象导致极端气候频现，冰雪南移，南方城市集中供暖需求愈加迫切。

目前，集中供热所采用的能源结构依然以煤炭为主，燃煤供热会造成大量碳氧化物排放，从而加剧空气污染。2020年9月22日，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。

在力争实现“碳达峰、碳中和”的新形势下，秦山核电以习近平生态文明思想为指导，贯彻新发展理念，坚持走生态优先、绿色低碳的发展道路，积极探索南方地区集中清洁供热的新途径，发挥核电安全、高效的绿色能源优势，将核能作为南方地区集中供热的理想替代能源，通过开展核能供热项目有效破解南方地区集中供暖“瓶颈”，从而为落实国家低碳清洁能源战略、解决大气污染提供了新方案。

秦山核电基地位于浙江省嘉兴市海盐县，处于华东电网的负荷中心地区，于1985年开工建设、1991年并网发电，共有9台运行机组，总装机容量为662万千瓦，年发电量约为520亿千瓦时，是目前中国核电机组数量最多、堆型最丰富、装机容量最大的核电基地，被誉为“国之光荣”。截至2021年底，秦山核电9台机组已安全运行141堆·年，累计发电6950亿千瓦时，累计减排二氧化碳6.6亿吨，相当于植树造林435个杭州西湖景区的面积。秦山核电9台运行机组在世界核电运营者协会（WANO）的400多台机组中，各项指标始终处于较高水平，稳定处于第一梯队。

在确保核电机组安全稳定运行的前提下，秦山核电积极探索核能综合利用的新途径、新方法，积极推进核能供热示范工程建设，为实现企地共融发展、推进海盐·中国核电城的创新发展、破解核电项目邻避效应、打造浙江省核能综合利用示范城市和我国南方地区核能清洁供热示范区发挥了积极的作用。

为破解我国南方地区集中供暖“瓶颈”提供“秦山方案”

秦山核电核能供热项目通过对核电机组热电联产的技术改造，利用秦山核电机组冬季剩余热功率实现对外供热，在不影响机组发电能力的前提下，提供130℃的出水，接收70℃的回水，实现对海盐县公建设施、居民小区以及工业园区的核能供热。项目全部建成后，具备150MW的核能供热能力，可供采暖面积达400万平方米。

核能供热项目按照“统筹规划，分步实施”的原则稳步推进。项目一阶段示范工程于2021年7月28日正式开工建设；2021年11月9日主体工程完成施工；2021年11月15日，系统调试完成并进入试运行状态；2021年12月3日，秦山核电核能供热项目一阶段示范工程正式投运，供暖面积达到46.4万平方米，海盐县城区三个生活小区率先实现了核能集中供暖，海盐县老年公寓热力管线已敷设到位并具备供暖条件。该项目创造了重大建设项目的“秦山速度”和“海盐速度”，开创了我国南方核能集中供暖的先河，为我国南方地区大规模集中供热项目建设发挥了良好示范作用。

秦山核电核能供热一阶段示范项目首个供暖季运行情况良好，在实现天然气锅炉清洁替代的同时，供热质量较往年有了明显提升，因此受到了已供热小区居民的普遍认同和充分肯定。核能供热一阶段示范工程的安全、经济、稳定运营，为后续开展项目二、三阶段工程建设积累了宝贵经验。

2021年12月3日，由浙江省能源局、中核集团主办，秦山核电和海盐县政府联合承办的“浙江海盐核能供热示范工程投运仪式”在嘉兴海盐隆重举办，国家能源局党组成员、副局长余兵出席仪式并在致辞中指出：核能供热是重大民生工程、民心工程。中核集团要以秦山核电为蓝本，系统总结我国核电发展历史经验；要认真贯彻落实“双碳”要求，传承优良传统，勇于担当，接续奋斗，夯实高质量发展基础；要打造好标杆项目，总结经验，共推核能供热良性发展；要利用好该工程，办好“暖核”科普活动，做好公众沟通，为核能供热营造良好环境。

鉴于浙江海盐核能供热项目的良好示范作用，浙江省能源局特授予海盐县人民政府“浙江省核能综合利用示范城市”称号；授予核能供热项目建设单位——浙江零碳热力有限责任公司“浙江省核能供热示范单位”称号。

作为我国南方地区首个核能供热项目，该项目开工建设和投运受到了诸多国家级主要媒体、地方媒体以及社会公众的高度关注，并在全国范围内产生了积极的反响，“海盐县核能供热示范项目建成投运”成为热点新闻，为后续在全国范围内进一步推广核能供热创造了良好的社会氛围。

核安全文化和科技创新为核能供热插上安全高效的翅膀

以最安全的技术路线确保核能供热安全

秦山核电始终坚持以核安全文化引领，在核能供热项目技术方案设计中遵循“自主设计，自主建造，自主营运”的方针，充分利用核电机组设计、建造、调试、运行经验，在满足安全性、经济性、先进性和自主知识产权的要求下实现核能供热。秦山核电核能供热项目采用多样冗余、纵深防御的设计理念，综合采用多环路隔离的表面式换热、汽水压差保护控制、汽水回路放射性监测保护、膜除氧补水等设计，供热系统实现从核电厂一回路与二回路、辅助蒸汽与热网循环水回路、热网循环水回路与用户侧回路的多重隔离，确保核能供热安全可靠。同时，能够有效规避放射性核素迁移到环境的风险，充分满足核安全法规和核安全导则的要求。

为解决传统供热首站投资大、回报期长、项目风险大等问题，秦山核电核能供热项目采用了完全模块化设计建造技术，装置集工艺系统、动力配置、控制保护、建筑结构、通风消防、辐射监测等功能于一体，由数个独立功能的子模块组合安装，在工厂内完成制造，因此无须建造厂房，直接安装于室外混凝土基础之上，满足快捷运输、快捷安装、快捷拆卸要求。装置既可单台独立运行，也可通过PLC的通讯多台组合运行，因此可根据热源及供热热负荷需求逐台建设，从而有效地避免了传统供热首站存在的弊端。

提升机组热效率，实现企地共赢

核电厂汽轮机的热效率与凝汽器真空密切相关，当冬季循环水温度下降时，凝汽器真空度相应提高，机组热效率随之提升，但此时部分核电机组会受到汽轮发电机最大出力限制，从而使核反应堆无法达到设计的额定核功率，存在继续提升空间。秦山核电核能供热项目充分挖掘和利用核电机组冬季反应堆剩余热功率进行供热，因此其运行时无须减少汽轮发电机的出力，且可保持反应堆的功率不超过设计值。

以一台设计额定堆功率为1930MW、额定发电功率为650MW的核电机组为例，在冬季时受凝汽器真空影响，最大发电功率可达到670MW，此时反应堆仍未达到设计额定功率，平均每台机组可额外提供约37.5MW供热能力。此部分热量在通过核能供热装置为海盐县进行民用供热得以充分利用的同时，还能使每台核电机组热效率提升约1.3%，从而实现社会效益和经济效益的双丰收。

创新让核能供热项目实现“高大上”

海盐县所在地区的地质属于典型的松软地基，地下水位较高，大部分供热管道位于地下水位以下。同时，地下原有管线（给排水、电力线路、通讯光缆等）复杂，路段采取“大开挖”的难度巨大。针对这一特点，在施工过程中采取了管道防沉降、抗浮、防腐等措施，通过建立定向钻供热管道与土壤摩擦力计算模型以优化施工工艺，并采取有效的措施，成功解决了南方地区长距离供热管道定向钻非开挖敷设技术难题。

由于秦山核电核能供热项目地处南方水系发达地区，供热管道沿线河网众多并存在大型水利设施，热力管道敷设过程中须满足河道通航安全性、水土保持以及杭嘉湖南排工程运行安全等要求，施工难度很大。为解决上述问题，核能供热项目在工程设计中设置了多座大跨度桁架过河，并根据现场情况采取了多种桁架吊装工艺，妥善解决了起吊场地受限、河道周边土质条件不良、水利设施泄洪廊道内架设浮箱配合桁架吊装等技术难题。同时，通过在桁架管道上设置截断阀门、放气点、仪表取样点等装置，代替了一般地下阀门井等构筑物，较好地解决了地下空间受限问题。

■ 核能供热示范工程投运仪式

秦山核电核能供热项目在工程实施过程中采用了Bentley三维建模软件、AFT Arrow水力计算软件，并结合二次开发，实现了供热管道施工过程的可视化分析与应用。同时，通过对地下管线复杂区域施工过程的数字化模拟，最终确定了供热管道的最佳走向，从而为工程目标的顺利实现提供了坚实的保障。

秦山核电核能供热项目应用“5G”技术、物联网技术、大数据技术、数学建模和智能分析，搭建了智慧热网管理平台，利用GIS系统、采集源，打通用户侧数据，重塑网络架构。供热管道全线设置了感温光缆及GIS系统，可精确定位管道故障点，从而对异常及突发事件做出可视化的处理和辅助决策建议。智慧热网管理平台的建成提升了核能供热热源、供热管网、换热站的数字化监管能力，实现了智能调度、智能巡检、智能维护等功能，从而实现了优化管理、安全运行的目标。

助力“碳达峰、碳中和”，协同推进浙江省“共同富裕示范区”建设

核能供热作为核能多元化应用一个大有可为的领域，将对自然环境及地方经济社会发展产生重大影响。核能供热具有十分显著的环境效益，能够有效减少碳排放，助力实现“碳达峰、碳中和”目标，同时有利于解决城市空气污染问题，有助于缓解温室效应带来的严重后果，更好地满足人们对美好生活的向往，保护人们的身体健康，并为浙江省“共同富裕示范区”建设打造最精彩的海盐样板。

根据测算，秦山核电核能供热项目全部建成投运后，预计供热量为70.4万GJ／a，相比电加热采暖，每年可节约电能1.96亿度；相对于燃煤火电机组每年可减少燃用标煤约2.46万吨，相应地每年减排二氧化硫1817吨、氮氧化物908吨、二氧化碳5.9万吨，从而助力海盐县构建“多元供应、融核入居、循环永续”的未来低碳生活社区场景。

“双碳”目标的提出为核能多用途事业发展带来了巨大的契机，核能供热的规模化应用将对中国能源结构优化和环境改善做出不可忽视的贡献。同时，由于受能源供应紧张、煤炭价格波动等因素的影响，我国冬季采暖保供形势日趋复杂严峻。在此情况下，以核能逐步替代燃煤供热，可部分实现供热价格与煤价脱钩，更加有利于保障民生，并有助于全社会节能降耗指标的实现。未来，核能供热将以其良好的可拓展性和市场推广价值，成为我国清洁供热的主流模式之一，在满足人们对美好生活的向往的同时，让天更蓝、水更绿、冬天更温暖。