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核電未來發展將實現安全性與經濟性平衡
1970年01月01日 08:00 變壓器產業網

  核電的前景取決于安全性與經濟性的平衡,在技術不斷增強對事故預防和緩解能力的同時,其經濟可比性優勢仍然明顯。 核電在電力中占有重要位置。盡管七八十年代發生了三哩島、切爾諾貝利兩次重大核事故,部分國家核電發展增速放緩,但過去30年間,核電發電量從1986年的1.6萬億kwh,增長到2011年的2.6萬億kwh.2012年核電發電量占發電量比重為12,在煤電(44)與氣電(22)之后,與水電(15)相當。

  各國發展階段不同,核電占比差異巨大。OECD國家中,核電占電力比重普遍在20以上,法國電力75來自核電,美國電力20來自核電;印度、巴西、中國、南非、墨西哥等中等發展中國家,核電比例均不足5.

  造成上述結果的原因:一是長期以來,西方國家始終壟斷核電高端技術,占據高新技術的戰略制高點,甚至出于政治考慮設置各種門檻;二是發展中國家受人力資本、裝備制造等多方面因素制約,始終在自主化、技術引進間徘徊不前,難以完全擺脫跟隨者的地位;三是發展中國家發展階段相對滯后,在發達國家迫切需要清潔能源推進工業化時,他們對清潔能源的需求并不迫切,僅將核電定位為一種補充能源。

  未來核電是我國“兩步跨越、三個任務”壓力下的必然選擇。能源發展可以概括為3個跨越:從木炭到煤炭,從煤炭到油氣,從油氣為主的化石能源到非化石能源。發達國家經過半個多世紀,已實現了從煤炭向油氣的第二步跨越,利用廉價的油氣資源支撐了本國的工業化、城鎮化,其間不同階段所暴露的生態環境問題,通過長期治理,不斷得到改善。目前發達國家能源需求不斷減弱,開始向非化石能源進行第三步跨越。然而,我國經歷了三十多年的壓縮式發展,工業化、城鎮化尚未完成,已有6億人受到霧霾的影響,出現了嚴峻的生態環境問題。我國尚未完成從煤炭向油氣的第二步跨越,卻需進行從化石能源向非化石能源第三步跨越,兩步跨越同步進行。工業化、城鎮化、環境治理三大任務同時并存,要求我們至2030年時,10億噸標準煤左右的能源量需要用清潔能源來供給,這個量超過德國及法國兩國的能源消費總和。兩步跨越同步進行,又要求我們認真審視我們自身的資源稟賦。既有的能源地緣版圖及高企油氣價格,使我國已不再有利用廉價油氣資源的可能,只有更多依靠國內經濟、清潔、高效的能源才能夠支撐我們的三大任務。上述壓力下,核電必然成為我國戰略必爭的支柱能源之一。

  關注“剩余風險”

  歷次核事故中的問題不斷暴露、又不斷解決的過程,構成核電技術安全發展的內在規律。

  核電技術從初關注設備、人因,直到自然災害,構成了核電技術不斷發展的主線。通過調研美、法、德、日、英等主要核電國家1960-2011年間的57起反應堆事故/事件,可將事故事件歸為3個主因:工程設備缺陷、安全文化缺乏以及自然災害。事故的成因影響呈現3個趨勢:一是工程設備的穩定性、可靠性不斷增強;二是規范的流程及機器逐漸取代了人的行為,人因事故不斷減少;三是自然災害正逐步成為核事故的主因。上述趨勢體現在核電技術升級:切爾諾貝利電站作為代核電,缺乏安全殼的有效防御,事故導致大量核物質釋放到環境中,損失巨大;第二代電站通過一系列改進,安全性及成熟度不斷提高,如人因事故導致的三哩島事故,由于有安全殼的屏蔽,并未對周圍環境造成輻射污染,此后美國開始加強安全文化建設;福島核電站屬于上世紀70年代建設的第二代核電站,地震后反應堆實現了自動停堆,并利用柴油機驅動冷卻系統工作,但隨后的海嘯摧毀了柴油發電系統,導致后續一系列嚴重事故。這類自然災害導致的“超基準設計”事故,警示人們注重核電的“剩余風險”,增強對事故的預防和緩解能力。這就是第三代核電的基本理念,包括改革型能動系統及先進型非能動系統。

  需要補充的是,核電的代際之分,并無嚴格的科學定義。只是對核電站技術發展歷程和技術特點的一種籠統提法,核電技術是建立在成熟工業技術基礎之上,完備的核電機型和技術本身的研發周期非常長,代際之間更多的是一種革新技術與成熟技術思路的差別,代際之間并不能在短期內實現普遍意義上的簡單更替。代核電技術,指早期建設的原型堆核電站,目的在于驗證核電在工程實施的可行性;第二代核電主要是指在早期原型堆的技術上實現商業化、標準化、系列化的成熟機組,三哩島及切爾諾貝利事故,促進了核電技術自身的反思,通過一系列的技術改進,安全性及成熟度不斷提高,成為商業在運核電的主力堆型;三代技術包括改革型能動系統及先進型非能動系統,目前我國在建的EPR、AP1000兩種核電技術,走在核電技術前列,沒有示范堆的經驗可以借鑒,在工程建設中遇到的若干工程技術問題,尚需在建安、調試的實踐中進一步成熟,在經驗反饋中不斷完善。

  經濟可比優勢明顯

  核電的經濟性,成為影響核電投資的重要因素。通過對某特定堆型進行測算,主要有以下4類影響因素:一是鈾價的大幅上漲對核電成本影響非常有限。鈾價如果從目前的66美元/磅升高到135美元/磅,則核燃料成本將從0.777美分/kWh上升到1.155美分/kWh,平準化發電成本上漲幅度為8.6.二是核后處理費將逐步增加,但成本影響可承受。隨著對乏燃料后處理的擔憂及持續關注,后處理費的增加以及地質儲存費的引入,會對核電成本有影響,國外理論計算的價格在0.3美分/kWh左右。盡管工程實踐中成本難免有所上浮,但總體結論應是明確的:技術上可行,經濟上可承受。三是安全標準提升,導致相關維護運營費用相應增加,漲幅高一成。修理費費率上升到3,平準化大修理費為0.826美分/KWh,平準化發電成本上升幅度為11.3.四是資本成本(不含利息)和財務費用成為核電成本上升的重要部分,當特別引起重視。資本成本和財務費用兩者占核電平準化成本的一半,其中資本成本超過總成本的1/3.核電資本成本每上升250美元/kW,則核電站平準化成本上升10.同時隨著核電站復雜程度增加,建造難度加大,建設時間延長,導致資本成本利息增加。綜合考慮以上4因素,未來我國核電的平準化成本將在4美分/kwh-6美分/kwh之間。

  未來核電成本上漲不可避免,但相對歐美核電成本上升情況,我國核電仍有一定經濟性優勢,具備較為穩定的投資回報。歐美的平準化成本在8美分/KWh-10美分/kwh之間,遠高于我國高情景下的核電成本,加之分割天然氣市場下,歐美能夠獲得較低的天然氣價格,歐美氣電與核電相比具有較好的經濟性。考慮清潔能源的比價關系,核電的投資回報預期在歐美國家相對不高。受資源稟賦的限制,我國的天然氣價格較高,我國未來天然氣發電成本將達到10-12美分/kwh左右,核電的經濟可比優勢明顯。

  目前出臺的標桿電價,改變了以往“成本加成、一機一價”的定價模式,是扭轉“造價越高、電價越貴”逆向激勵的步。所傳遞政策信號的意義,要遠大于對投資回報率的實質影響。目前出臺的0.43元/kwh的核電標桿電價,對于“二代加”機組,超過80可用率,即可實現正常的投資回報。今年投運的紅沿河電站以低于標桿電價,0.422元/kwh(含稅)的價格上網,同樣能夠實現較好的投資回報。未來ERP、AP1000等新一代核電機組,因承擔技術引進、自主創新、重大專項社會國產化任務,將區別對待,單獨核定電價。

  截至2013年11月,我國大陸地區運行核電機組共17臺、1469.8萬千瓦;在建核電機組28臺、3057萬千瓦。上述機組在2015年大部分可以實現并網發電,屆時我國核電并網容量將達到4000萬千瓦左右。隨著“十二五”期間接近3000萬千瓦機組的投入運營,各核電業主將有大量資金回籠,財務壓力得到緩解,逐步影響到產業鏈條的各個環節,涉及材料、冶金、化工、機械、電子、儀器制造等眾多行業。

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