离开核能贡献,何谈达峰中和?

2021-04-16 09:13  来源:厚德田力    核电  核能发电  核能利用  核电规划

二氧化碳最主要的来源就是燃煤,而以上发展核能的措施,正是通过核能发电或核能供热来直接替代燃煤,在碳达峰及碳中和目标的实现过程中,将发挥难以替代的作用。


01、背景

最近一段时间以来,2030前碳达峰、2060前碳中和,似乎成为了经济领域的第一政治任务。各级政府、各个行业、各类企业、基层社区都在重新制定发展规划,将“双碳”目标实现路径列入规划和计划。五大发电集团又开始了新一轮的“跑马圈地”,大力发展光伏和风电,并伺机进军核能,被财政补贴拖欠几乎拖垮的光伏和风电相关企业又焕发了蓬勃生机。

就在这个节骨眼上,日本福岛核电站因为核事故积累了十年的废水快到储存极限了。日本政府宣布要将其排入大海,立刻在世界上掀起轩然大波。核能到底安全不安全,要不要再发展?立刻引起了人们的关注。

本周一,欧盟传来一个关于核能的好消息。负责评估欧盟是否应将核能列为绿色投资的联合研究小组表示,核能产生的温室气体二氧化碳排放量非常低,符合可持续发展的条件,因此核能应该被贴上绿色标签。研究报告指出,没有任何科学证据表明核能比其他发电技术对人类健康或环境的危害更大。

02、中央决策与领导人观点

中央领导心里还是明白的,离开了核能的大力发展和广泛应用,碳达峰与碳中和绝对都是奢望。2021年3月15日召开的十三届人大四次会议上,李克强总理所做的《政府工作报告》中关于2021重点工作部分提出:在确保安全的前提下积极有序发展核电。这是政府工作报告中首次用“积极”的字眼来要求核电发展。相关段落的表述是:“制定2030年前碳排放达峰行动方案。优化产业结构和能源结构。推动煤炭清洁高效利用,大力发展新能源,在确保安全的前提下积极有序发展核电。”

政府和国企在起草文件或发布政策时,总是习惯将中央主要领导的指示放在前面,但是对习近平主席和李克强总理关于核能的指示却视而不见或听而不闻。作为核能事业的积极促进者,我在这里再转述一次,希望引起各级政府官员和能源环境从业者的高度重视。

1、习近平主席在2015年1月15日纪念核工业创建60周年时做出重要指示:“核工业是高科技战略产业,是国家安全重要基石。要坚持安全发展、创新发展,坚持和平利用核能,全面提升核工业的核心竞争力,续写我国核工业新的辉煌篇章”。

2、同日,国务院总理李克强也做出批示,希望弘扬传统,聚焦前沿,全面提升核工业竞争优势,推动核电装备“走出去”,确保核安全万无一失,为把我国建成核工业强国而继续奋斗。

3、2014年3月24日,习近平主席在参加第三届世界核安全峰会时发表讲话:“和平利用核能事业,如同普罗米修斯带到人间的火种,为人类发展点燃了希望之火,拓展了美好前景。”

4、2016年4月6日,李克强总理向在北京开幕的第二十届太平洋地区核能大会致贺信:“以核电为主要标志的和平利用核能,在保障能源供应、促进经济发展、应对气候变化、造福国计民生等方面发挥了不可替代的作用”。

5、2015年6月15日,李克强在视察中核工程公司时讲到:“我们推动生态文明建设、积极应对气候变化,需要发展包括核电在内的绿色清洁能源”。

请看,以上这些讲话和指示,说的多么明白!核能在过去、今天和未来,都不是一个可有可无的行业,也不是一个令人敬而远之的行业,更不是一个避之唯恐不及的行业。在国家向全世界做出碳达峰及碳中和庄严承诺的现在,核能更是一个需要大力发展的行业。

核能产业链是对环境影响极小的清洁能源。核电厂本身不排放SO2、氮氧化物、粉尘颗粒等大气污染物,核电站流出物中的放射性物质对周围居民的辐射照射一般都远低于当地的自然本底水平。核电属于零碳能源,一座百万千瓦电功率的核电厂和燃煤电厂相比,每年可以减少二氧化碳排放600多万吨,是减排效应最大的能源之一。

03、核能的现实贡献与潜在贡献

那么,核能对于碳减排的贡献到底如何呢?我们看一下官方数据:中国核能行业协会发布的2020年核电生产数据显示,截至2020年12月31日,我国大陆地区运行核电机组共49台,额定装机容量为5102.716万千瓦。其中一台百万千瓦机组8月初并网,另一台年底并网。2020年1-12月全国累计发电量为74170.40亿千瓦时,运行核电机组累计发电量为3662.43亿千瓦时,占全国累计发电量的4.94%。与燃煤发电相比,核能发电相当于减少燃烧标准煤1.047亿吨,减少二氧化碳排放2.744亿吨,减少二氧化硫排放89.03万吨,减少氮氧化物排放77.51万吨。如果核电发电量增加为现有的5倍,就可以减排二氧化碳13.5亿多吨,核电发电量增加为现有的10倍,则可减排二氧化碳27亿吨之多。中国当前每年排放二氧化碳100多亿吨,到2030年碳达峰时估计在130亿吨左右。

如果在北方开始推广核能供暖替代燃煤热电厂,也将带来巨大的碳减排效果。据中国电力发展促进会核能分会核能供热专委会发布的核能供暖蓝皮书介绍:一座400MWt池式核能供暖堆与同等规模的燃煤锅炉相比,年均减少二氧化碳排放约64万吨、硫化物约1万吨、氮化物3000吨、固体废弃物约10万吨。同时,池式堆的放射性经过多层屏蔽和衰减,测量其周边的放射性为0.005毫希/人·年,约为同等规模燃煤装置的放射性水平的2%左右(以上数值因煤的品种和产地不同会有所差别),也低于秦山核电厂周围居民实测数据0.01毫希/人·年;池式堆的环境效益明显。据专委会估算,北方地区城镇约有400座400MW核能供暖堆的潜在市场,如果全部部署完毕,将直接减少二氧化碳排放2.5亿吨之多。如果考虑到上马核能供暖可以替代并关停“以热定电”的热电厂,那么,二氧化碳减排可达到17.5亿吨之多。如果夏天在有条件的地方依托核能供暖提供的热量开展集中制冷,就可以通过替代用电空调节约相应电量生产所需煤炭;如果开放长江、黄河沿线的内陆核电,实现向周边城市和工业用户热电联供,则可进一步减少二氧化碳排放。

国际能源署发布的《来自燃料的二氧化碳排放2020:概述》指出:2018年全球二氧化碳排放335亿吨。其中电力和交通部门的排放加起来占到总排放量的三分之二以上,而其余三分之一则主要来自工业和建筑部门。如果将电力和热力分配到终端部门之后,则发现工业是最大的二氧化碳排放者,占到排放总量的40%。

二氧化碳最主要的来源就是燃煤,而以上发展核能的措施,正是通过核能发电或核能供热来直接替代燃煤,在碳达峰及碳中和目标的实现过程中,将发挥难以替代的作用。

需要工艺热的工业企业,以往需要建设自备电厂或热水锅炉,是耗煤及碳排放的大户。如果将需要工艺热的企业集中到工业园区,在工业园区附近选择合适的厂址建设规则床高温气冷堆、小型核电站或壳式供热堆,替代燃煤提供高温工艺热,则可以减排更多的二氧化碳。

国家发改委报告显示,截至2016年底,全国企业自备电厂装机容量已经超过1.42亿千瓦。占全国电力总装机容量的8.6%,其中自备煤电装机容量1.15亿千瓦,占全部自备装机总容量的81%。新疆和山东两省自备电厂规模名列前茅,规模约为6000万千瓦,主要集中在电解铝、石化、钢铁等行业。其中燃煤自备电厂代表性企业有山东的魏桥集团和信发集团。假设自备电厂以30万千瓦为主,一台30万千瓦机组每小时发电耗煤约46.138吨(假设用标准煤,热效率80%),1.15亿千瓦自备燃煤电厂年耗煤近亿吨标准煤(假设年发电小时数平均为5500小时)。

04、产业链温室气体排放对比

有人会质疑整个核电产业链会产生较多的温室气体排放,但是不比不知道、一比吓一跳。核电链温室气体排放仅约为煤电链的1%。2011年中国工程院开展了对不同发电能源链温室气体排放研究项目,其主要结果是:当前我国核燃料循环前段(包括铀矿采冶、铀转化、铀浓缩、元件制造、核电站)的实际温室气体归一化排放量为6.2g•CO2/kWh(二氧化碳的排放量为每千瓦时6.2克),考虑了核燃料循环后段(乏燃料后处理和废物处置)的总的温室气体归一化排放量为11.9g•CO2/kWh。对煤电链,研究了煤炭生产环节、煤炭运输环节、燃煤电站建造、运行和退役环节和电力输配环节4个生命周期阶段中温室气体的直接排放和间接排放,其结果为1072.4g•CO2/kWh。水电链在0.81~12.8g•CO2/kWh,风电链在15.9~18.6g•CO2/kWh,太阳能在56.3~89.9g•CO2/kWh之间。从温室气体排放来看,核电链仅约为煤电链的1%。

05、结论与呼吁

俗话说“巧妇难为无米之炊”,现在地方政府谋划经济发展,苦于不仅没有碳排放指标,还有“双降”压力;热力公司要满足居民冬季采暖需求,使用碳基能源难以获批。寄望于工业余热利用,余热规模不仅赶不上住宅的增速,还要萎缩。核电厂热电联供效果很好,但是核电厂布局在沿海,北方数量更少,长距离输热成本还是太高。怎么办?正像一些政府官员以及热力公司领导所说,我们不得不接受核能,实在是不得已而为之。但是随着对核能行业、尤其是中国核能行业的深入了解,就会变得愈来愈放心,从不得已而为之转变为积极拥抱和主动采纳。

现在,温室效应成为人类生存面临的主要矛盾。碳达峰与碳中和目标的必须完成,将极大地改变人们的生活方式与生活习惯,极大地改变经济发展模式和多种产业生产方式。在这样的形势下,我们的能源观念和使用能源的习惯为什么不能相应地改变一下呢?

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