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太阳app能源署(IEA)发布全球核能发展报告
时间:2020年08月04日 来源:中核智库 作者:中核战略规划研究总院 李颖涵 译 王政 校 点击量:718 分享:

太阳app能源署(IEA)于2020年6月发布了最新版《全球核能发展报告》,报告回顾了世界核能发展最新进展,总结了核能发展的特点和趋势,分析了当前存在的问题并提出了相关建议举措。

2019年,全球核电新增装机容量5.5吉瓦,永久关闭9.4吉瓦,总装机容量达443吉瓦。目前,启动的新项目约5.2吉瓦,多国正翻新现有机组,以确保长期运行。尽管核电仍然是世界上第二大低碳电力来源,但新核电厂建设却未达到可持续发展情景(SDS)的目标值。根据目前的趋势,2040年核电装机容量将为455吉瓦,远低于SDS设定的601吉瓦。因此,需对现有机组进行延寿,并将年产能扩大两倍。


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图1  2000-2040年几种情景下的全球核电装机容量

 进展追踪

 2020年至2040年,核电装机容量平均每年需新增15吉瓦,才能达到可持续发展情景(SDS)水平。

 2019年,新增核电装机容量5.5吉瓦,与2018年的11.2吉瓦(1989年以来最大新增容量)相比大幅下降。在新核电并网和开工建设方面,中国和俄罗斯仍处于领先位置,全球在建核反应堆中有20%在中国。

 尽管到2019年底,在建核电装机容量达60.5吉瓦,然而新项目的完工速度仅为SDS要求的一半。2020年至2040年间,新建核电装机容量需要达到每年15吉瓦才能达到SDS的目标值。

 2019年,全球共有13座核反应堆永久关闭,其中日本5座、美国2座、瑞士、德国、韩国、俄罗斯、瑞典和中国台湾各1座,总装机容量9.4吉瓦。除6座已运行40年以上,大多数都已按国家政策措施退役,包括日本在福岛核事故后采取的措施,美国的一些员工也因市场不景气而退休。

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图2 2007-2019年开工建设和首次并网的核电容量与SDS目标对比


非经合组织国家引领全球新建核电项目建设

2019年,中国、伊朗、俄罗斯和英国各有一台核反应堆开工建设,装机容量仅为5.2吉瓦。目前世界在建的60.5吉瓦装机容量主要来自于经合组织国家(20吉瓦)、中国(10吉瓦)和俄罗斯(4.9吉瓦),经合组织国家中在建装机容量最大的为韩国(6吉瓦)和英国(3.4吉瓦)。其他地区在建的25吉瓦装机容量中,领先的国家为印度(5.3 吉瓦)和阿联酋(5.6吉瓦)。

阿联酋的核电站建设目前正在按计划进行,首台机组的燃料装载已于2020年3月完工。经合组织国家中,英国的欣克利角C核电站是目前最大的在建项目,也是该国自1995年以来的第一个项目,目前两个机组的建设正在按计划进行,第一台机组核岛建设已于2019年5月完工。

 阿根廷、巴西、保加利亚、捷克、埃及、芬兰、匈牙利、印度、哈萨克斯坦、波兰、沙特阿拉伯和乌兹别克斯坦的新建项目正处于筹备阶段,且均为典型的大型堆项目(>1吉瓦),从当前的政策和项目来看,这可能意味着新增加约35吉瓦的装机容量。

自2016年以来,中国仅在2019年完工一座新反应堆建设。但在未来几年中,中国预计将启动包括内陆堆在内的多个新项目,例如2018年第一批第三代反应堆(EPR、AP1000)的试运行,以及2020年将竣工的国内首个第三代反应堆华龙一号(Hualong One)。到2030年,总装机容量将达110吉瓦。 

除新建项目外,一些国家还在对其现有核电站进行延寿翻新

加拿大安大略省的达林顿(Darlington)和布鲁斯(Bruce)核电站正在进行耗资数十亿美元、历时数年的翻新工作,确保其能够正常运行至本世纪中叶。这两个项目分别将于2026年和2033年竣工,目前均在按计划推进,首个翻新的达林顿2号机组将于今年内重新接入电网。

法国电力公司(EDF)目前正在进行其延寿计划(Long Term Operation),将法国核电机组的寿命延长至40年以上,并预计在2020年获得900系列核电的一般监管许可。特里卡斯坦1号机组是该计划在2019年底完成的第一个项目。预计在2025年前,EDF将对另外21台900兆瓦机组进行类似的翻新。

阿根廷完成了对恩巴尔斯(Embalse)核电站的翻新,于2019年1月重新接入电网,并已于2019年10月达到100%容量运行。

在美国的98个核电机组中,有88个已获得运营期限60年的经营许可证。另有6项申请提出第二次20年延寿的申请。其中,已有4项获批,其余2项将于今年内获批。预计在2022年之前还将新增5项申请。

其他具有延寿计划的国家包括亚美尼亚、乌克兰、捷克、俄罗斯、墨西哥和巴西。

由于政府需兼顾政治承诺、公众意见、气候目标和电力供应安全等层面,许多国家核能政策的不确定性依然较高

2018年11月,法国修订能源规划,公布了2050年“碳平衡”战略。实现这一战略目标需关闭化石燃料发电厂,延长现有反应堆使用寿期,确保退役计划顺利进行,并发展可再生能源。在2035年的电力结构中,作为法国能源战略的支柱,核能将占有50%的份额,其余50%来自可再生能源。为在2035年后继续保持核能的领先地位,法国政府宣布将与核工业合作,拟在2021年年中之前为新建核电项目制定计划。

日本计划到2030年将核电比例提高到20%—22%。然而,重启福岛事故后关闭的反应堆进程仍然缓慢。截至2020年1月,已完成15座反应堆的评估,其中9座已恢复运行,另有18座正在接受日本原子力规制委员会(NRA)的审查,其中有几座可能会因未能在NRA规定的期限内建造备用控制中心或其他设施而被迫暂时关闭。

比利时计划在2025年前逐步淘汰核能发电,目前,核能发电量约占该国总发电量的一半(2019年为46.3%)。其国内公用事业公司正在计划建造几座新的燃气发电厂。

瑞士确认了对现有核设施不延寿的现行政策,并于2019年12月永久关闭了五座核反应堆中的第一座。

2019年11月,波兰公布了其2040年能源政策草案,作为多样化能源组合的一部分,重申了发展6吉瓦至9吉瓦核能的计划,使其减少对煤炭和进口天然气的严重依赖。波兰的第一台核电机组预计于2033年投入使用,另外5台将于2043年投入使用。

除经合组织(OECD)国家外,中国的“十三五”规划一直是其国家核电计划的核心刺激政策。在过去10年中,中国已将超过30吉瓦的核电装机容量接入电网。这意味着中国很可能即将实现其雄心勃勃的目标——即到2020年底,核电装机容量达到58吉瓦。2021年,中国将进入第14个五年规划时期,该规划中期目标到2030年实现核电装机容量150吉瓦,这将为其国内核电项目注入新动力。

印度的核电项目在过去几年中一直受到限制,但该国仍计划在2030年前依靠国内和太阳app技术新建21台核电机组。


即将部署新型核反应堆市场

无论是加拿大、美国等老牌核电国家,还是欧洲、中东、非洲和东南亚等地区的新兴核电国家,小型模块堆(SMR)始终吸引着人们的关注,并鼓励通过公私合营的方式对小堆和其他先进反应堆进行研发投资。

 美国国会通过了一项关于核能创新的法案,鼓励通过公私合营的方式验证先进反应堆概念,并加强公共研究实验室的模拟实验能力。2019年2月,美国能源部(DOE)宣布将建造一个多功能实验快堆(VTR),对第四代反应堆系统所需的先进核燃料和材料进行测试。

核安全主管部门正在进行SMR的设计认证。纽斯凯尔电力公司(NuScale)的SMR设计方案已处于美国核管会(NRC)设计认证的最后阶段,预计将于2020年完成。爱达荷州核电站建设的首批模块堆制造商已经选定,目前项目正在有序推进,并已获得美能源部的支持。2020年3月,奥克陆公司(Oklo)向核管会提交了第一份先进反应堆技术的联合许可申请,将开发一个1.5 兆瓦的微型堆,为偏远地区提供能源。

加拿大政府于2018年12月发布了SMR发展路线图,鼓励SMR供应商利用这次机会来构建并展示其技术。加拿大核安全委员会(CNSC)目前正在审查10项SMR设计和一项2019年提出的建造一座微型模块堆的申请。

2019年8月,加拿大核安全委员会与美国核管会签署了一份合作备忘录,以共同研发和评估先进反应堆和SMR设计所需的基础设施。

 2019年9月,法国财团(法国原子能委员会、法国电力公司、原子技术公司和法国海军集团)在太阳app原子能机构大会上宣布将研发设计两台170 兆瓦的轻水堆SMR,该设计可在电网较小或连接不良的国家取代中等规模的化石燃料发电厂。

俄罗斯于2019年底将其浮动核电站“罗蒙诺索夫院士”(Akademik Lomonosov)接入电网,阿根廷、中国、法国和韩国等几个国家也在进行SMR的研发。

新兴核电国家如波兰、印度尼西亚和约旦,仍在进行高温堆设计的可行性研究,印尼和约旦正在与中国进行合作。沙特阿拉伯也在利用SMR进行海水淡化研究。

汇集最先进核电国家的“第四代反应堆太阳app论坛”(GIF)太阳app合作项目,正在加强与私营企业的合作。


全球对核电产业的投资仍然不足

总的来说,从为数不多的新建项目足以看出,全球对核电产业投资仍然不足。根据《世界能源展望》的数据,在2019年至2040年间,将需要1.42万亿美元的投资才能使SDS步入正轨,这一金额比原计划多出30%。

2017年至2018年,核能投资总额稳定在500亿美元,延寿支出和新建投资的比例也基本保持不变。这表明尽管市场和政策仍不稳定,核电站延寿项目的投资依然具有吸引力。


建议举措

降低核能政策的不确定性,承认核能在当前和未来低碳能源体系中的价值

由于多国的政策目标(如缓解气候变化)与举措间存在不一致性,导致了核政策的不确定性,阻碍了核工业的发展。

    各国政府和太阳app组织对核能的价值及其对世界能源体系脱碳贡献的认可,将鼓励政策制定者明确将核能纳入其长期能源计划,并根据《巴黎气候协定》纳入国家自主贡献。

尽管一些国家认为可以不依靠核能实现脱碳目标,并逐步将其淘汰(比利时、德国、西班牙、瑞士)或减少(法国),但大部分国家始终认为需增加对核能的依赖性(中国、俄罗斯、印度、阿根廷、巴西、保加利亚、捷克、埃及、芬兰、匈牙利、波兰、沙特阿拉伯、阿联酋、英国和乌兹别克斯坦)。

2018年末,欧盟长期能源战略明确指出,核能和可再生能源将成为欧盟电力系统的支柱,并将于2050年实现碳平衡。然而,在就核能发电是否可获得可持续性资金资格的讨论中,欧盟也强调,目前对核能在环境气候方面所作贡献的认可度仍有待提高。


通过电力市场改革降低核电风险

电力市场的不确定性使得投资者难以预测核电站在未来几十年的收益。为减少这种不确定性,监管机构应改进电力市场设计格局,为核电赋予适当的价值,并制定长期合同,减少核电资产受到短期市场风险的影响。同时还需进行电力市场改革,将可变的可再生能源及其系统成本更多的纳入其体系中。

总的来说,政策制定者需公平地将系统成本分配给可靠的技术。培育有竞争力的短期市场,确保足够的容量和灵活性,以及输配电基础设施,是支持系统成本内部化的关键举措。


通过政府的领导力推动核能产业建设

通过借鉴三代核电机组同类项目的经验教训,决策者可通过及时决策新项目来快速降低建设成本,使核能发展回到SDS发展情景轨道上,并通过创造就业在短期内提供可观的经济刺激。

新建核电项目的总体治理对于有效分配并减轻建设和市场方面的风险至关重要。尤其是在启动核项目时,考虑到资本成本对平均化成本的影响,以及外部的积极影响因素,为解决风险认知和能力建设的问题,各国政府显然有理由直接或间接支持融资。

目前已有一些基础设施项目采用了英国的监管资产基础(RAB)模式,该模式以更低的资金成本为未来的核电新建项目提供资金,吸引了决策者的广泛关注。

鉴于核电计划对经济及电力系统长期且深刻的结构性影响,及其在推动疫情后经济复兴中的重要性,各国政府必须将核项目视为具有战略意义的国家基础设施项目。同时,这也意味着政府在领导及团结包括公众在内的各利益相关者方面负有明确责任。

这些举措需要政府和工业界的共同努力,例如英国政府2018年发布的《工业战略——核领域交易》,该报告旨在2030年将新建核电站的成本降低30%。


协调各国监管要求和设计标准,促进太阳app合作

由于核能产业技术未设定地区性或全球性的许可框架,因此供应商需进行多次认证过程,以适应每个国家/地区的规范和标准,这就导致项目期限延长,成本和不确定性增加。

各国政府需在双边和多边协议的基础上,通过监管机构间的太阳集团和设计经验分享,及更有效的全球太阳集团app措施来协调各国监管要求,促进设计标准化。




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