美国核电厂须通过灵活运行和制氢增强市场竞争力

2020年8月11日，美国核协会(ANS)召开电力公司虚拟全体工作会议。会上，美国核工业官员表示，美国核电厂必须通过灵活运行和核电制氢来适应电网中日益增长的可再生能源发电，以及由此造成的电价下降。

灵活运行

美国Xcel能源公司首席发电官(Chief Generation Officer)兼执行副总裁Tim O'Connor称，核电企业的传统运营模式现已落后，且面临着成本方面的挑战。

O’Connor表示，Xcel面临着“电网的新境遇”，即“当前电网中间歇能源使用率高达50%~70%”，且在2030年后可能会逐步淘汰煤电。因此，核电厂的“空转战略”和灵活运行将成为必要。

此前，Xcel公司曾指出，灵活电力运行允许核电厂可以偶尔降低电力输出功率，从而为确保电网稳定性提供支持，并与该公司能源系统中的风能和太阳能功率变化相匹配。

近年来，为应对可再生能源发电和电价的持续走低，美国三大核电运营商Xcel、Energy Northwest及Exelon一直在调整核电发电量。

美国MPR Associates咨询公司负责人、会议主持人Bob Coward表示，过去10年，Exelon旗下位于宾夕法尼亚州的利默瑞克(Limerick)核电厂周边地区电价急剧下降。目前，无论是身处管制市场还是非管制市场，美国核电厂均面临着类似的成本压力。

亚利桑那州公共服务委员会执行副总裁兼首席核能官(Chief Nuclear Officer)Maria Lacal称，到2025年以后，帕洛弗德(Palo Verde)核电厂灵活运行的需求将成为现实。

O’Connor表示，随着各州制定越来越多的环保标准支持无碳发电发展，未来不太可能兴建新的天然气发电厂。目前，Xcel正在研究利用现有核电厂制造“清洁可再生气体”，如氢气。

制氢

O’Connor称，通过将氢气注入美国天然气管道，可在减少碳排放的同时更多地利用现有基础设施。此外，氢气还可用于炼钢等非发电市场。不过，目前在核电厂使用电解槽制氢还不具备成本方面的竞争力，核工业正在研究如何提高该技术的经济效益。

美国核工业官员曾表示，通过对核电厂实施改造，生产供内部使用、出售，或可能用于发电的氢，是确保核电厂在竞争激烈的电力市场中保持运行的机遇。

2020年6月8日，Exelon Nuclear公司高级副总裁Scot Greenlee在ANS虚拟讨论会上表示，Exelon公司预计将在2021年3月底宣布旗下一座沸水堆核电厂将装配一个1 MWe级电解槽，进行现场制氢示范。该项目为期3年，总预算720万美元，由Exelon和美国能源部(DOE)共同分担成本。

Greenlee称，该电解槽将在2023年投运，届时将降低核电厂氢气采购成本。

Exelon、Xcel、APS和Energy Harbor正在考虑在美国能源部H2@Scale计划框架下建造氢电解槽。根据能源部网站，H2@Scale是一个探索大规模生产和利用氢气潜力的项目。

Xcel曾透露，最有可能在普雷里岛(Prairie Island)核电厂部署氢电解槽。2020年9月，美国能源部选定Energy Harbor参与一个为期两年的项目，该项目将在俄亥俄州戴维斯-贝瑟(Davis-Besse)核电厂示范和部署1~3 MWe低温电解装置，用来商业化生产氢气。

美国能源部表示，美国氢气年产量为1000万吨，其中95%通过天然气转化制氢，该方法比电解更具经济效益。