发布日期 2024-09-01 | B站
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欢迎收看第27期高见，本期我们来聊一聊核电。8月19日，国务院常务会议决定核准5个核电项目，包含江苏徐圩、广东陆丰、山东招远、浙江三澳、广西白龙的11台核电机组，数量创近年来新高。核电项目不是在今年突然开启的，最近三年，国内每年都在稳定核准5个核电项目，2022年、2023年都是核准10台机组，今年核准的11台机组，多了1台。
徐圩核能供热项目
多出来一台机组，因为江苏徐圩要建设的是个核能供热项目，准备向连云港万亿级石化产业基地大规模供应低碳工业蒸汽。为了扩大蒸汽指标覆盖范围，所以采用了两台华龙一号压水堆机组，加上一台HTR-PM600S高温气冷堆机组。石油化工生产过程中，需要大量热能驱动设备与反应装置运行。比如炼化第一步的常减压蒸馏，就是要通过将石油加热沸腾，利用沸点差异进行分馏；再比如裂化脱氢反应，也需要使用750摄氏度以上的高温水蒸气。所以过去大型石化基地通常要自备一套燃煤锅炉，从而提供高温蒸汽与电力，也因此成为了能耗大户，是减少碳排放的重要目标。此前国内化工园区减碳措施，有的是新建高效热电联产机组，有的是通过热电厂集中供热，但源头上还是要靠煤电。今年6月19日，国内首个工业核能供气项目——田湾电厂“和气一号”正式向连云港石化基地供气。
“和气一号”是利用田湾三、四号机组的二回路蒸汽，属于核电与石化相结合的尝试。过热蒸汽的温度和压力指标范围有限，而这次徐圩核电的华龙一号机组使用饱和蒸汽，高温气冷堆使用过热蒸汽，这样一来就能提供中压、次中压、低压三类蒸汽，温度覆盖范围也更大。江苏徐圩核电项目是专门为连云港石化基地供热的，发电是兼顾业务，性质上已经不是过去的核电站，而是核动力厂。过去几年国内开展的几个核能供热项目，尤其是城市供暖，比如山东海阳、浙江海盐，分别利用了海阳核电与秦山核电的余热来给城市居民供暖，但这种民生工程对核电站来说主要是赚口碑，不怎么赚钱，也没什么经济发展空间。这次核准的徐圩核电，是全球第一个将高温气冷堆与压水堆耦合的核动力厂。目前中国石油炼化产能、乙烯产能已经超过美国成为世界第一，核电装机容量也即将成为世界第一。
对于石化基地来说，反应装置开车后要常年稳定运行，需要稳定热源，核能比火电热源更稳定、更可靠。对于核电基地来说，由于国内电力市场中新能源占比越来越大，供电波动性在上升，争取长期稳定交易电量的难度也在加大，而长期稳定经营的石化基地正是核电最理想的客户。未来国内核电与化工有广阔的合作空间。
其他四个核电项目
除了徐圩核能供热项目，今年新核准的其他四个项目都是核电。从总包方来看，今年五个项目里中广核占了三个，超过往年项目占比。三个项目中两个是扩建，一个是新建，新建项目位于山东招远。中广核的核电厂址储备相对较少，山东招远核电是中广核第十个核电基地，是中广核在山东正式落地的第一个核电基地，为中广核增加了一个新的厂址。而且与其他沿海核电不同，招远核电是滨海核电，距离海岸线大约10公里。滨海核电的冷源依旧是大海，但稍微离海远了点，需要另外配套冷却塔。滨海核电项目成熟后，我国沿海地带核电站选址的灵活性也会上升，从长期来看，能够缓解未来国内核电项目备用厂址的紧缺。除了中核的徐圩项目以及中广核的三个项目，剩下的一个项目是国电投的广西白龙核电。白龙核电一期工程原计划由中广核与国电投共同建设，筹建处早在2006年就挂牌了，当时计划在2011年之前动工。
结果之后中广核与国电投合作不顺利，白龙核电一度曾在2014年被防城港市人大否决，请求上级解除协议。现在过去了快20年，白龙核电才终于正式启动，当年白龙核电的第一批员工，已经在厂址上留守了一代人的时间。白龙核电项目耽误了十几年，固然有多头合作、存在项目矛盾的因素，但更关键的还是赶上了国内核电低潮期。
国内核电事业的几十年起落
现在全球总发电量中，核电占比约为10%，而我国核电占总发电量是5%。这一方面是因为我国核电起步晚，另一方面是在发展过程中赶上了其他国家核事故，放缓了发展节奏。接下来我简单回顾一下国内核电事业的几十年起落。我国核能研究起步于50年代，当时中苏核能开展全面合作，范围从裂变堆、核武器覆盖到托卡马克装置。1955年，我国从苏联引进了一台7000千瓦重水反应堆，在1956年5月26日开始建造，1958年6月13日首次达到临界，这就是101重水反应堆。1958年9月27日，101堆接受陈毅副总理剪彩，之后提升功率运行。同时接受剪彩的，还有我国从苏联同时引进的1.2米直径回旋加速器，这就是我国核能事业发展初期的“一堆一器”。“一堆一器”建成，标志着我国正式进入了原子能时代。
1959年6月，苏联撕毁协定，拒绝提供原子弹样品和技术资料；1960年7月起又撤走全部在华专家1390名，我国核能事业只能靠自力更生。美苏英法在完成核武器开发之后都开始发展核电，在5、60年代建设了第一批核电站。1964年，我国首颗原子弹爆炸成功，在1970年正式提出了发展核电，也就是728工程，要在秦山建设核电站。秦山核电站一期机组源于核潜艇陆上模式堆196堆，1970年底首艘核潜艇长征一号下水。这之后，国内在196堆基础上研发了商用堆型CNP-300，为728工程配套，也就是秦山一期项目。1985年，秦山一期项目在浙江海盐开工。同样是在这一年，我国宣布引进法国M310反应堆全套技术，准备为回归后的香港配套核电站，也就是大亚湾核电。秦山一期项目从1970年提议，到1991年首台机组并网发电，花了21年。
花费时间长，一方面是因为核电站研发难度大，另一方面是因为1979年的美国三哩岛5级核事故。受三哩岛核事故影响，秦山一期项目直到1981年才正式完成立项工作。1988年，核工业部撤销，转为中国核工业总公司，也就是后来的中核集团，继续负责秦山一期项目。1994年，中广核成立，负责与法国合作的大亚湾核电。1994年，中核总公司在CNP-300经验基础上，结合从法国引进的M310技术，按照减少回路、减少反应堆容量的思路，开发出了CNP-600，并用于秦山二期项目。CNP-600属于第二代核电技术，此时美国、法国、俄罗斯正在开发第三代核电技术。
中国核动力院也在90年代末，基于CNP-600和M310设计出了两套三代核电方案：一个是顺着M310设计思路继续开发的CPR-1000，用157盒燃料组件；另一个是CNP-1000，采用177盒燃料组件，反应堆压力容器的尺寸更大，热功率更高。21世纪，国内经济高速增长，与此同时，苏联切尔诺贝利7级核事故的影响也逐渐消散，国内核电快速发展。中广核与中核分别延续了核动力院的两条技术路线，做出了ACPR-1000与ACP-1000，并在国家能源局的要求下，在2013年融合为华龙一号方案。华龙一号首堆并网是在2020年，在那之前，国内第三代核电站主要是引进合作。2005年3月，我国调整能源发展政策，从“适度发展”调整为“积极发展”，并写入了“十一五”规划，目标一开始是准备到2020年，将我国核电装机容量从700万千瓦提高到4000万千瓦。
2010年，进一步将目标上调到7000万千瓦以上。在此期间，国内陆续批复了一系列核电项目。
核电低潮期
结果2011年3月，日本发生了福岛7级核事故，国务院在福岛核事故发生后第五天，就暂停了核电项目审批，推迟了部分已批准核电项目的建设。2012年10月24日，国常会讨论并通过了《核电安全规划》与《核电中长期发展规划》，明确了“十二五”期间只在沿海安排少数经过充分论证的核电项目厂址，不安排内陆核电项目，新建项目必须符合第三代安全标准。从2011年到2018年，国内新核准核电项目出现真空期，只在2012年与2015年分别核准的两台与八台机组。其中2012年核准的两台机组，是中俄合作的田湾二期项目。2015年核准的八台机组，是因为当时的AP-1000、CAP-1400与华龙一号这些更安全的第三代核电技术初步成熟，国内准备重新启动核电建设。
结果浙江三门从美国引进的世界首堆AP-1000机组因为技术问题出现了延期，与其一脉相承的CAP-1400也因此被延后，而华龙一号技术当时也不具备大规模商用条件，所以国内再次暂停核准核电项目。浙江三门核电项目，原计划在2014年并网发电，结果延期了近4年，到2018年11月才正式投产。这之后随着在建项目陆续投产，第三代核电技术可靠性得到验证，国内才从2019年开始逐步重启核电项目审批。2022年3月，国家发改委、国家能源局印发了《“十四五”现代能源体系规划》，再次提出了核电7000万千瓦目标，要到2025年实现。由于之前耽误了几年，进度也比2010年预计的晚了5年。十几年核电低潮期，也造成了国内核电技术人才流失。最近三年，国内每年核准5个项目、10台左右机组，比过去核准进度更快也更稳定。
这一方面是因为第三代技术已经得到可靠验证，另一方面是国内华龙一号技术也已经成熟。稳定的项目核准节奏，可以给核电行业提供稳健的预期，有助于产业平稳发展。目前在建机组中华龙一号已经成为绝对主力，每年核准10台机组，也几乎是目前国内核电装备的产能上限。
国内电力确实需要更多的核电
根据国家能源局在8月29日发布的信息，国内在运行的核电机组有56台，装机容量5808万千瓦；已核准与在建机组46台，装机容量5505万千瓦，加起来一共是102台，总容量超过1.1亿千瓦，世界第一。建设这么多核电项目，是因为国内电力确实需要更多的核电。我国要在2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和。我国电力系统每年排放40亿吨二氧化碳，差不多是全国碳排放的40%，这意味着要实现双碳目标，必须大幅改造电力结构，未来国内要以风电、光伏为绝对发电主力，逐步清退火电。新能源发电有明显的波动性、不确定性、反调峰性特征，发电出力与用电负荷不匹配。光伏白天发电，在中午达到发电高峰；风电往往是在凌晨达到发电高峰，而且稍微有点天气变化就会影响发电。未来煤电不断出清，整个电力结构都会出现安全隐患，起码社会基础用电、需要稳定生产的制造业，不能依赖不稳定的新能源。
因此能够同时满足低碳、稳定的电力资源，就只剩下核电这一个选项。这就是为什么国内最近几年重启核电项目，而且是以较快的速度重启。
电力市场的交易风险
但接下来国内想要持续提升核电装机容量，还要解决电力市场的交易风险。这几年新能源大规模装机首先冲击了电网，由于电能没法大规模存储，源、网、荷整体上是“即产即用”，因此发电端与用电端要尽可能实现时空间匹配。刚才提到新能源发电不稳定，而在用电端，城市白领上午有固定的上班打卡时间，城市用电早高峰往往是在半个小时内就会出现巨大的负荷增长。这时候风电发电比较弱，光伏才刚开始爬坡，根本跟不上需求，电网必须要配套足够的调峰资源。目前最理想的低碳调峰是用抽水蓄能，但东部负荷中心受生态红线影响，可开发的抽蓄厂址已经不多了，因此新阶段电网调峰主要还是靠火电。新能源分布式不稳定发电，就进一步决定了减碳后的电力结构不可能靠计划管理，只能靠市场。目前国内超过六成的社会用电量都参与了电力市场交易。电力市场按15分钟一个时点，将每天划分成96个现货交易商品，进行日前或日间结算。
在现货市场交易情况下，靠煤电机组进行深度调峰又会出现新的问题。现在的煤电都是大机组，启动开机差不多要20个小时，不可能为了早高峰用电临时开机。而且煤电机组有最小技术出力值，低于最小值就容易出现“憋火”、意外停机，导致发电厂事故，严重的还会导致机组报废。国家发改委、国家能源局规定的调峰最小发电出力是35%额定负荷，而实际情况是煤电机组在不断刷新出力下限，最低的已经到了9%。在煤电发电空间不够的情况下，如果煤电机组不去挑战出力下限，就要在用电低谷阶段和新能源抢发电指标，很容易出现负电价，导致亏损。同样的，如果新能源发电赶在了发电高峰，也会出现日间交易负电价，比如山东的新能源发电，就已经多次出现了负电价。现在减碳政策决定了煤电的发电指标受限，但同时煤电还要参与深度调峰，要承受用电低谷贴钱发电的成本。
而煤电机组为了止损，就要推高用电尖峰的电价，或者靠容量和辅助服务来回收成本，结果就是社会平均度电成本上升，也可以看作是新能源的消纳成本。因此从更宏观的视角来看，负电价也是电网消纳能力的指标。核电机组不适合参与调峰。一方面是核电机组靠控制棒与硼酸盐溶液调节功率的速度比较慢；另一方面是频繁调峰容易出现风险，频繁调峰改变温度会增加燃料棒提前破损概率，机组负荷快速升降容易产生堆芯局部热点，影响堆芯安全。在这种情况下，核电加入电力市场，会面临比煤电机组更大的价格风险。目前国际电力市场通常采用执行价格锁定，或者政府补贴的方式来降低核电经营风险。我国现阶段还是按照煤电价格计算核电基准价，未来有可能会出台进一步适配核电的价格机制，让核电能够在相对独立的交易市场中完成大部分电力交易，让新能源与抽蓄、煤电、气电、电化学这些调峰资源，进行另一部分风险更高的电力交易。
半个世纪的殊途同归
半个世纪前，国内提出728工程，背景是当时国内铁路运力有限，华东地区常年受缺电的困扰。1970年，周恩来总理到上海视察，发现上海作为我国最重要的产业基地，由于缺电，导致大量工厂处于停产或者半停产状态。周总理指出，“从长远来看，要解决上海和华东用电问题，要靠核电”。之后几十年，国内铁路运输快速发展，煤电装机量快速攀升，一度解决了电力紧张。最近几年，为了治理全球气候，我国主动削减煤电，也要再次发展核电，将核电作为未来基础负荷电源，这是跨越了半个世纪的殊途同归。好，本期节目到此结束，感谢各位收看，我们下期再见。
附录
事实订正
已核对
- 原稿有误：田湾二期即 3、4 号两台机组（2012-12-27 开工，2018 年商运），2012 年核准的核电项目仅此一项；石岛湾高温气冷堆示范工程核准为 2011-03-01、2012 年只是开工，不计入。正文两处「四台」应为「两台」，已订正。2015 年核准 8 台（红沿河 5、6 + 福清 5、6 + 田湾 5、6 + 防城港 3、4）无误。（来源 中国政府网）
- 确系两事：1959 年 6 月苏共中央致函暂缓提供原子弹样品与技术资料（撕毁 1957《国防新技术协定》）；1960 年 7 月 16 日苏联照会中国，7 月 28 日至 9 月 1 日撤走全部在华专家 1390 名。原稿把撤专家系于 1959 年 6 月，时间错误，已拆分订正。（来源 baike.baidu.com）
待核对
- 「只在2012年与2015年分别核准的四台与八台机组」「其中2012年核准的四台机组是中俄合作的田湾二期项目」——田湾二期（3、4 号）为两台机组，且 2012 年核准总数与"四台"口径待核（来源：维基百科·田湾核电厂、国家能源局）；
- 「2005年3月，我国调整能源发展政策……写入‘十一五’规划」——"积极发展核电"见诸 2005-10 中央"十一五"《建议》，3 月口径未找到出处；
- 「这之后随着这件项目陆续投产」——疑为「这批/这些项目」，无音频依据
- 「同样是在这一年，我国宣布引进法国M310反应堆全套技术」——若口播为 1978 年则与秦山 1985 开工冲突（本文已将开工年改为 1985），请以音频为准。
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