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技术设备|推进碳中和需要发展核电

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技术设备|推进碳中和需要发展核电
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林伯强
[ 2020年中国核电装机容量接近50GW ， 仅占电力装机总量的2% ， 却占了总发电量的5% ， 其高效清洁的特征可以为实现碳中和做出重要贡献 。]
【技术设备|推进碳中和需要发展核电】截至2020年底 ， 包括中国在内的全球27个国家或地区已经提出了各自的碳中和目标 ， 其中有23个国家属于发达国家 。 相较于这些经济发达、工业体系更加成熟的国家和地区 ， 中国的碳中和之路显得更加复杂和困难 。 一方面中国的化石能源消费占能源消费总量的85%左右 ， 这其中碳强度最高的煤炭更是占据了约58%的比重；另一方面 ， 中国经济还处于中高速发展阶段 ， 经济的增长还会促使能源系统不断扩张 。 相对耗能的产业结构和不断扩张的能源消费成为实现碳中和目标进程中需要克服的困难 。
中国也在不断尝试碳排放更低的能源方案 ， 并在风力发电、太阳能发电、水电等清洁能源领域进行了大量投入 。 2020年中国风电和光电的总装机容量分别达到了280GW和250GW ， 合计占中国电力装机总容量的24%；与高装机容量形成鲜明对比的是这两者的实际发电量 ， 2020年风电和光电发电总量合计仅占当年发电总量的9%左右 。 装机利用小时数低、风电光伏自身的不稳定性以及电网调峰等问题 ， 在很大程度上限制了这两种电力生产方式在碳中和进程中所发挥的作用 。 而水电则面临着潜能限制和生态环保等多方面的压力 。 和发达国家的核电在能源结构中的占比相比 ， 中国核电发展空间依然比较大 。 2020年中国核电装机容量接近50GW ， 仅占电力装机总量的2% ， 却占了总发电量的5% ， 其高效清洁的特征可以为实现碳中和做出重要贡献 。
1983年 ， 中国首个核电站秦山核电站破土动工时 ， 彼时核电站的技术设备 ， 包括反应堆压力容器等都依赖进口 ， 且总装机量只有30万千瓦 。 中国核电技术自上世纪80年代起步以来 ， 三十多年来不间断地积累着技术 。 华龙一号是在国内核电建设经验积累的基础上 ， 结合当前国际核电站安全最高标准及先进的核电站技术 ， 自主设计研发的三代核电技术创新成果 ， 其单台机组装机容量达到了116.1万千瓦 。
2011年日本福岛核泄漏事件显然严重影响了中国核电的发展 ， 加之国内电力供需相对宽松 ， 近十年来核电似乎发展速度减缓 ， 但是核电发电量仍然以年均10%的速度增长 。 目前中国已有52GW核电装机容量处于商业运行阶段 ， 还有19GW装机容量处于在建阶段 ， 预计2025年核电总装机容量将达到70GW 。
核电所有的好处都是建立在核电安全的基础上 。 从事核电的人都清楚 ， 核电事故不仅会带来巨大的损失 ， 还将极大地影响核电整体产业的发展 。 上世纪90年代切尔诺贝利核电站和三里岛的严重事故使得美国和欧洲先后出台了URD标准文件和EUR标准文件 ， 这些安全标准对预防核电站严重事故、改善核电站工程安全性方面提出了更高的要求 ， 国际上通常把同时满足这两个标准的核电机组称为第三代核电机组 。
华龙一号采用“双层安全壳”技术 ， 并充分吸取福岛核事故的经验 ， 创新性地采用“能动与非能动相结合”的安全系统 ， 真正做到了应对突发事故时安全保障手段的多样性 ， 既满足了当前国际最高安全标准 ， 也达到了《核安全与放射性污染防治“十二五”规划及2020年远景目标》《福岛核事故后核电厂改进行动通用技术要求（试行）》 ， 和《“十二五”期间新建核电厂安全要求（征求意见稿）》等要求 ， 为核电产业提供了新的安全标杆 。
此外 ， 华龙一号还打破了三代核电站“首堆”必拖的怪圈 ， 有效提升了三代核电技术的经济性 。 所谓“首堆”指的是采用全新的核电技术建造的首台核电机组 。 由于新的核电技术在建造过程中往往涉及大量的新设备、新工艺 ， 因此一般需要在建设过程中边施工、边完善 ， 从而导致工期拖延 。 比如说 ， 浙江三门两台美国西屋公司引进的第三代核电技术（AP1000）和由法国负责建造、采用第三代压水反应堆(EPR)技术的广东台山核电厂 ， 二者的工期都拖延了4~5年 ， 由此产生了巨大的财务成本 。 华龙一号首个反应堆福清核电站5号机组的计划工期为72个月 ， 2015年5月开工到投入商业运行仅用时68个月 ， 成为全球首个如期完工的三代核电站“首堆”机组 ， 体现了中国核电建设能力和华龙一号的经济性 ， 也标志着中国正式进入核电技术先进国家行列 。
中国的碳中和需要发展核电 。 核电由于安全考虑而需要做出布局上的安排 ， 因此不宜夸大中国核电的规模潜力 。 但是 ， 由于目前核电比例很小 ， 在风电光伏以及水电都面临着不同发展瓶颈的背景下 ， 清洁稳定的核电也将成为政府实现碳中和的一个重要选择 。
在国际上 ， 特别对那些目前面临着电力短缺 ， 且由于可再生能源发展缓慢而无法满足短中期电力需求的国家 ， 核电的经济性和高效性可以提供一个有效的低碳解决方案 。 华龙一号已经得到一些国家的核电机组订单 ， 标志着中国核电产业将实现由“引进来”到“走出去”的里程碑式的跨越 。 可以预见 ， 随着建设经验的完善和成熟 ， 未来华龙一号将成为更多国家的选择 。
全球的碳中和也需要发展核电 ， 随着碳中和的推进 ， 核电的作用将可以得到进一步认可 。 据估计在碳中和的背景下 ， 全球共有72个国家已经或正在计划发展核电 ， 其中“一带一路”沿线国家有41个 。
（作者系厦门大学中国能源政策研究院院长）

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