去年，国际能源署(IEA)发布《Nuclear Power in a Clean Energy System》报告。该报告旨在评估核电在能源转型时期中应该扮演什么角色?没有核能，我们能实现清洁能源转型吗?同时，为各国政府的能源转型决策，提供数据、分析和现实解决方案的支持。
正文：
在过去的50年里，核能的使用减少了超过600亿吨的二氧化碳排放，相当于近两年全球能源导致的碳排放。然而，在发达经济体，核能已经开始出现衰退——核电站关闭，几乎没有新的投资，而此时世界需要更多的低碳电力。
IEA发布的《清洁能源系统中的核能》报告讨论了核能在发达经济体中的作用，以及可能导致核能在未来衰落的风险因素，指出发达经济体核投资的减少，可能导致数十亿吨的碳排放量增加，用更少核能实现可持续性发展存在巨大挑战，最后提出了针对性的建议。
1.全球核能发展现状及作用
2018年，核电提供了全球10%的电力供应。核电和水电是全球低碳发电的支柱，共同提供了世界上四分之三的低碳发电。如果没有核能，全球发电产生的二氧化碳排放量在过去半个世纪将增加近20%。对于发达经济体来说，核能已经成为30多年来最大的低碳电力来源，在几个国家的能源供应安全中发挥了重要作用。
图| 2018年各国核电在总发电量中的份额
然而，在发达经济体，核能已经开始衰退，核电的未来充满不确定性。在运的核电站因为老化开始关闭，又几乎没有投资来建造新的核电站，部分原因在于逐步淘汰核电的政策，但也有经济和监管等因素的压力。这些趋势意味着，世界范围内的核电可能很快就会下降。报告指出，如果不改变现有政策，到2025年发达经济体的核电产能可能会丧失25%，到2040年可能会丧失多达三分之二。
图|2018年发达经济体按来源划分的低碳发电量
2.发达经济体的核能经济情况
具有竞争的电力市场是20世纪末以来全球电力供应业重组浪潮的核心支柱，这对核电运营效率的提高产生了非常有利的影响。核电延寿是其成本竞争力的来源，同时也是2040年之前提供低碳电力的最具成本效益的方式之一。目前，新建核电的经济竞争力远不如核电站延寿，也许未来会有所改善。
影响核电厂整体收入的因素主要包括市场需求、可再生能源与碳补贴。由于能源效率的提高，世界电力需求正在放缓。同时可再生能源正在快速增长并压低电价。例如：北美的天然气降低了电价。碳补贴是核电站的主要支持机制，但是现在的碳补价格过低，不足以促进核电的经济发展。受此影响，美国现有核电站变得不经济，正在失去市场份额，新反应堆的建设前景也依然低迷。但是在欧洲，更高的燃料和二氧化碳价格正在帮助欧洲现有的核电站增加竞争力，新核电站在欧洲则还不具备可行性。
图 | 欧洲和美国天然气和煤炭的平均价格
随着可再生能源的发展，电力市场对灵活性的需求也在增加。这对核电厂来说是一个潜在的机会。通过灵活操作，核电站可以减少其生产低于可变成本的时间，灵活的运营还可以从辅助服务中获得收益。但是，核电在辅助服务等其他市场的收入总体上仍然很小。未来核能灵活性的价值将取决于有没有其他替代方案。
3.核投资减少的影响
目前，发达经济体的核电发电比重增长非常艰难，主要是因为三个方面的因素：1)低需求、不断增长的风能和太阳能以及低天然气价格等因素将继续存在。2)公众对不断老化的核反应堆安全性的担忧，可能导致政策转变和更严格的监管，会使核电延寿和新建核电在经济上不可行，甚至不可能。3)技术和项目管理风险增加了围绕核电行业前景的不确定性，尤其是在欧洲。
World Energy Outlook (IEA,2018b)曾分别对“新政策场景”和“可持续发展场景”下核能发挥的作用进行预测，均表明未来核能要发挥重要作用。但是实现这些目标需要大量增加政策支助，充满很大不确定性。假定发达经济体不对延长核寿命或新项目进行新的投资，到2040年，发达经济体的总核电容量将下降约三分之二，其中欧盟的绝对容量降幅最大，而美国的核电产能将下降约一半。
图|发达经济体的核电装机容量在核衰退的情况下逐渐减弱
在“新政策场景”中，核投资减少将带来如下影响：全球核电能力稳步下降，发展中经济体的核能持续扩张不能弥补发达经济体的快速下降。中国在2030年前就超越欧盟和美国，成为新的全球核电领导者。化石燃料(主要是天然气)需要增产近60%;风能和太阳能占了其余的大部分。消费者电费平均增加3%。由可调度容量提供的灵活性将越来越多地来自于能源存储、需求侧响应和网络互连。 当核投资减少发生在“可持续发展场景”中，将带来如下影响：实现可持续发展和2度气候变化目标所必需的政策和措施远远超出了现有或计划的政策，特别是在提高能源效率和增加低碳能源供应方面。可持续发展需要更多的风能和太阳能。投资需求和能源转型的成本都需要大幅提高。
4.用更少核能实现可持续性发展引起的挑战
原则上，发达经济体可以提高可再生能源的发电能力，以充分弥补低碳电力在可持续性发展情景中的不足。当然从理论上说这是可行的，但是在实际过程中，这需要政策制定者和监管机构做出非凡努力，创造必要的条件，以推动必要的资本投入。除了满足必要的发电量外，还涉及其它方面的挑战：
(1) 在可持续发展，特别是在核能衰退的情况下，大型系统需要克服可再生能源(主要是风能和太阳能)高份额的土地使用，基础设施和灵活性障碍。(2) 将风力发电场选址在近海是一个解决方案，但存在成本和基础设施的障碍。
(3) 大规模扩大太阳能发电将需要更多的输电能力，但在允许新建输电线路方面存在困难。
(4) 电力系统的灵活性需要提高，但系统互连所能提供的灵活性是有限的。
(5) 即使继续进行核投资，整合可变可再生能源的挑战也将是巨大的。
5.促进核电投资的政策建议
(1) 政策及监管框架
那些仍选择使用核能的国家应改革其政策，以确保核能能够在一个公平的环境中竞争，并消除投资于延寿和提高新能力方面的障碍。政策的重点应该是以重视核能在清洁和能源安全的方面的作用，来设计电力市场。
关于清洁能源部分，这可以通过明确的碳定价、清洁能源信贷以及其他低碳能源合同来实现。关于能源安全部分，应通过以技术中立的方式为工厂提供灵活服务的机制来奖励核电的调度和可靠性。这些政策措施确保将几乎所有现役反应堆的寿命至少延长到60年在财政上是可行。
(2) 延长现有反应堆的使用寿命
大多数已经拥有核能的国家仍然可以选择反应堆延寿，包括一些已经排除建造新反应堆的国家。在大多数情况下，纳入新的可再生能源来支持来实现减排，远高于使核电站延寿可行的价格。
(3) 支持新建核电站
如果没有强有力的政府干预，在所有欧洲或北美电力市场大规模建设新一轮第三代反应堆是不可能的。至少在部署的最初阶段，政府可以通过一些方式帮助缓解这些风险。应考虑的最重要措施如下：长期价格保证、适当评估低碳生产、政府做借款担保、纳入受管制资产基础、技术提供商参与合资企业、或国有企业直接投资。
(4) 加快小型堆部署
建设大型第三代反应堆提供资金的难度越来越大，小型堆的项目规模较小，交货期较短，也能使融资更加容易。为了充分利用这些反应堆固有的优势和降低成本，可能需要对许可证发放过程进行改革。
小型堆技术虽然通过实践学习大大降低成本，但初始成本可能很高，阻碍了其早期部署。因此，政府有理由通过早期拨款、寻找风险投资伙伴促进。
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