OECD/NEA发布2020版《核能数据》

2021-06-30 17:28  来源:中国核网    核能数据  核燃料循环

《核能数据》概述了至2040年核能发电情况及核燃料循环方面的要求和能力,同时包含了一些成员国的报告,这些报告更新了该国核能规划中的核能状况、发展趋势以及问题。


2021年3月,经合组织/核能机构(OECD/NEA)发布了2020版《核能数据》。《核能数据》概述了至2040年核能发电情况及核燃料循环方面的要求和能力,同时包含了一些成员国的报告,这些报告更新了该国核能规划中的核能状况、发展趋势以及问题。《核能数据》提供的数据涉及了OECD和NEA国家的核能发电、核电反应堆发展、铀资源及其生产、转化、浓缩、乏燃料贮存与后处理等方面。

1 核能发电的情况

2019年,在竞争激烈的电力市场环境下,核电仍然是一种重要的无碳排放基荷电力。2019年,NEA成员国家的总发电量较2018年减少1.6%,同期核能发电量增长1.8%;OECD国家的总发电量较2018年减少1.0%,核能发电量增长1.7%。NEA国家的核电装机容量减少了1.2%(从2018年的323.7 GWe降至2019年的319.8 GWe),核电占总电力生产的份额从2018年的17.8%增长至2019年的18.4%;OECD国家的核电装机容量减少了1.7%(从2018年的291.6 GWe降至2019年的286.5 GWe),核电占总电力生产的份额从2018年的17.7%增长至2019年的18.2%。

尽管核电总装机容量减少了,但是总发电量增加了。从各国数据可以看出,2019年NEA国家的大多数核电站运行效率非常高。与2018年相比,比利时、加拿大、捷克、芬兰、匈牙利、韩国、荷兰、俄罗斯、斯洛伐克、西班牙、瑞士、英国和美国2019年的核电输出增长显著。2019年,日本永久关闭了5座反应堆,这5座反应堆自2011年福岛核事故之后就没再发电了。从2019年的总体情况来看,总共21个NEA核能发电国家中,有9个国家其核电占总电力生产的份额超过了30%。

2 反应堆方面的重点

截止到2020年1月1日,NEA国家共有342座反应堆并网,在建反应堆21座,位于日本的3座反应堆处于暂时停建状态。到2024年,有28座反应堆计划停止服役,这将减少来自OECD国家24.2 GWe的总核电装机容量。其中,包括了德国计划至2022年关闭的所有反应堆以及法国、韩国、瑞典、英国和美国潜在关闭的反应堆。

本报告中所提到的NEA地区国家,在核能发展计划方面普遍有所进展,包括:

(1)阿根廷恩巴尔塞核电站(Candu 6加压重水堆)完成了历时三年的升级与翻新,现已恢复运行并可延寿30年。升级之后,核电站的净装机容量增加了大约35 MWe。除了发电之外,目前恩巴尔塞核电站还在生产Co-60用于医药和工业应用。

(2)比利时宪法法院于2020年3月发布了一份裁决书,推翻了该国2015年通过的将杜尔核电站1号和2号机组延寿10年的核电法案,原因是未在延寿前实施环境影响评估。该法院表示这条法律在2022年年低之前均有效。

(3)加拿大已于2016年开始翻新Darlinton核电站第一座反应堆,并计划于2026年完成全部翻新工作。Darlinton核电站2号机组的翻新工作已于2020年6月完成,目前正在为3号机组的翻新做准备。布鲁斯核电站6号机组于2020年初开始整修,现在已经完成卸料。布鲁斯核电站所有6台机组的翻新工作计划在2033年之前完成。皮克林核电站最初计划在2020年关闭,目前确定将继续运行至2024。加拿大政府和其他合作伙伴一直致力于小型模块堆(SMR)研究,在2020年下半年进行了SMR潜在部署模式的开发和探索。2019年12月,安大略省、新不伦瑞克省和萨斯喀彻温省签署了关于SMR合作的谅解备忘录。加拿大核安全委员会(CNSC)继续为SMR的监管做好准备工作。截止到2020年6月,加拿大有12项SMR设计正在进行供应商预许可设计审查(VDR)。

(4)捷克能源集团(CEZ)向捷克国家核安全办公室(SUJB)申请在杜科瓦尼核电站新建两台机组。按照目前的建造时间表,在2022年低将选择反应堆供应商,希望能在2036年投入运行。单台1 200 MWe机组的建造成本中,70%将由捷克政府提供贷款,另外30%由CEZ筹集资金。

(5)2019年3月,芬兰政府批准了芬兰电力公司(TVO)Olkiluoto核电站3号机组(OL3)的运行许可证;4月,TVO提交了装料许可申请。芬兰Pyhajoki市的新核电厂址继续开展准备工作,Fennovoima公司预计该核电站的建造许可证申请将在2021年获得政府批准,按照计划该核电站将在2028年开始试运行。

(6)法国弗拉芒维尔核电站3号机组于2019年启动了EPR反应堆热态功能测试。法国核安全局(ASN)指出,该反应堆主蒸汽管道的焊接缺陷需要维修,这将导致装料延迟至2022年年底。2020年2月,费斯内姆核电站1号机组关闭,2号机组紧接着在6月关闭。费斯内姆核电站的关闭是法国当前恢复核能和可再生能源平衡战略的第一步。

(7)德国菲利普斯堡核电站2号机组于2019年12月31日关闭,该机组的净装机容量为1.4 GWe。

(8)2019年6月,匈牙利启动了保克什核电站两台VVER-1200新机组的最初准备工作,目前建造计划正在顺利推进。

(9)2019年4月,玄海核电站2号机组停运;9月,福岛第二核电站1~4号机组正式停运。

(10)韩国现有在建核电机组4台,其中新荷娜核电站1号机组原计划于2020年10月并网,现已推迟至2021年8月。韩国首座商业核电站古里核电站1号机组按照相关监管程序继续实施退役。新古里核电站4号机组于2019年8月开始商业运行。

(11)2020年,波兰政府更新了其核电计划并发布了一项决议草案,即2033年之前要建造首批4~6座核电机组。草案还指出,政府拟于2021年选定核电项目合作伙伴,该合作方最多持股49%。

(12)罗马尼亚核电公司宣布要在2026年以前完成切尔纳沃德核电站1号机组的翻新工作,并于2020年10月与美国签署了政府间的合作协议。协议包括美国为切尔纳沃德核电站新建两台机组以及翻新1号机组提供支持。

(13)2019年,俄罗斯完成了3台机组的并网,分别是新沃罗涅日第二核电站(1.2 GWe)的2号机组以及全球首座商业浮动核电站“罗蒙诺索夫号”的两台机组(每台30 MWe)。此外,俄罗斯的“2024年前核科学、工程和技术”计划正在进行中,并利用新的反应堆技术开展核能领域、反应堆工程以及核材料生产与加工方面的研究。这项计划还包括开发基于闭式燃料循环的耦合核电系统、受控热核聚变与等离子体技术、先进能源系统的新材料与技术以及设计与建造小型模块堆电源机组。

(14)鉴于国际标准和监管实践的变化,斯洛文尼亚在过去的几年里对科斯克核电站进行了大量升级和改造。福岛核事故后,斯洛文尼亚实施了安全升级计划,预计2021年完成。政府表示最迟将在2027年做出是否在其现有的科斯克核电站建造第二台机组的决定。

(15)西班牙政府于2019年起草了国家能源与环境计划,该计划包括至2035年将逐步退出核能。2020年5月,西班牙核安全委员会(NSC)批准了阿尔玛拉兹核电站1、2号机组分别延寿至2027年和2028年。凡德洛斯核电站2号机组也获准延寿至2030年。

(16)瑞典灵哈尔斯核电站2号机组于2019年12月30日关闭,结束了44年的供电服务。灵哈尔斯核电站1号机组于2020年3月停堆维护,同年6月份恢复供电,3号和4号机组预计将继续运行至少60年。

(17)瑞士于2019年12月20日永久关闭了其首座核电站米勒贝格核电站,这座核电站的输出功率约为373 MWe。

(18)土耳其阿库尤核电站首台机组和第二台机组分别于2018年和2020年启动建造。首台机组预计于2023年投运,另外3台机组计划在2026年年底之前实现商业化运行。

(19)法国电力公司(EDF)和中国广核集团(CGN)最近正在建造英国欣克利角C核电站(3.2 GWe)的两台欧洲压水堆(EPR)机组,另外计划在塞兹韦尔核电站(3.2 GWe)新建两台EPR机组。2020年,英国有两家财团表示对穆尔赛德核电新建项目感兴趣:罗尔斯-罗伊斯公司计划建造本土小型模块堆(SMR);阿特金斯公司提议建立一个清洁能源中心,其中要建造两台EPR机组,可能的话还要新建一台SMR。为了促进小型堆和先进堆的发展,英国政府制定了一项新的机制,旨在鼓励工业界将技术和商业可行的小型堆提案推向英国市场。政府已经提出了许多举措来支持这一构想,其中包括一项高达2 000万英镑的先进制造和建造计划,该计划将示范核领域的模块化制造潜力。

(20)2019年,美国Vogtle核电站3号和4号机组的建造工作还在继续进行,计划分别于2021年下半年和2022年完工。2019年度,美国永久关闭了两座核电堆:5月31日关闭了朝圣者核电站(679 MWe),9月20日关闭了三哩岛核电站1号机组(802.8 MWe)。截止到2020年3月,美国核管会(NRC)已经批准了88台在运商业核电机组的许可证续期,将核电机组运行寿期从40年延长至60年。NRC还批准了土耳其角核电站1、2号机组和桃花谷核电站2、3号机组的二次延寿申请,允许其延寿至80年。NRC已于2019年12月12日完成了对NuScale公司SMR设计许可的第四阶段审查。美国能源部(DOE)目前正在支持于21世纪20年代中期之前新建一座核电站的计划,该核电站将建在爱达荷州,由12台NuScale公司设计的60 MWe独立SMR组成。目前该项目正在为申请联合运行许可证做准备。NRC批准了美国田纳西河谷管理局(TVA)的克林奇河谷作为SMR早期场址的许可证申请,这也是美国首个SMR早期场址。

3 燃料循环方面的最新信息

近年来铀市场价格低迷且勘探活动随之减少,导致许多铀生产设施均减产。影响比较严重的包括:加拿大的麦克阿瑟河铀矿和基湖铀矿均宣布停产计划,以及哈萨克斯坦、尼日尔、纳米比亚(兰格海因里希铀矿项目)和美国的铀生产减产。尽管如此,澳大利亚和纳米比亚(哈萨博铀矿)的铀矿增产抵消了一部分全球铀矿产量的减少量。2019年,全球铀矿的年产量为54 224 tU,较2018年的53 516 tU稍有增长。铀产量主要来自于NEA成员国,此外,澳大利亚、加拿大和俄罗斯也占了重要比例。2020年,新冠疫情对全球铀生产均有影响,许多铀矿都暂时关闭了。因此,2020年的铀产量很有可能是近十年来最低的。铀产量的暂时减产不会影响到核电站的运行,因为电力公司和燃料循环厂商有一定的库存可满足核电站的燃料供应。

与过去几年一样,铀资源的进口对于满足NEA国家和OECD国家反应堆的需求来说非常必要。2019年,铀需求除了通过重要的铀矿生产来满足之外,还可以利用二次资源进行补充,包括储备和库存、浓缩减料、尾矿再浓缩或利用乏燃料后处理回收铀钚来制造新的核燃料。

2018年1月,美国两家主要天然铀生产企业Energy Fuels和Ur Energy根据美国《贸易扩展法案》第232条款向美国商务部提交调查请愿,要求调查铀产品进口对美国国家安全的影响。2019年7月12日,特朗普总统宣布不会采取配额或其他贸易措施来调节铀产品进口比例,并成立了核燃料工作组以调查美国国内核燃料产品现状,目的是重建美国整个核燃料供应链的产能。2020年4月23日,美国能源部(DOE)发布了核燃料工作组制定的一份关于重振美国核燃料循环前端和国内核工业的战略。

加拿大、法国、俄罗斯和美国均运行有商业铀转化设施。美国伊利诺伊州大都会的霍尼韦尔(Converdyn)商业工厂是美国唯一的铀转化工厂,该工厂继续保持停产-待命状态,即停产不停运以支持商业环境改善后能够重启生产。Converdyn已提交了一份延期40年的运营许可申请。法国新的菲利普科斯特铀转化设施在测试计划完成之后开始了试运行。该座新设施在安全、环保以及工业性能方面进行了技术创新,在2020年产量已经稳定增加至15 000吨。2020年春季,加拿大矿业能源公司(Cameco)的布兰德河精炼厂和霍普港铀转化厂因新冠疫情停产了4周。

2019年,法国、德国、荷兰、俄罗斯、英国和美国继续运行高效铀离心浓缩设施。欧洲铀浓缩公司(URENCO)美国公司的离心浓缩设施是OECD美洲区域唯一的铀浓缩设施,总共64台级联离心机,年产量可达4 900 tSWU。2019年,美国北卡罗来纳州的通用-日立全球激光浓缩公司(GLE)和新墨西哥州的氟化萃取工艺与贫铀转化厂均没实施任何建造活动。同年,澳大利亚Silex系统公司宣布与加拿大Cameco公司就联合收购通用-日立核能公司(GEH)在GLE中的多数股权达成共识,并签署协议。美国Centrus能源公司于2019年11月宣布与DOE签署了3年期协议,以部署利用大量离心机示范生产高纯度低浓铀(HALEU)燃料用于先进堆。2019~2020年,HALEU燃料引起了全球众多燃料循环企业、电力公司和政府的关注。全球有许多公司正在开发更小且更灵活的先进堆设计,而这些设计中的大多数都需要使用目前尚未商业化生产的HALEU燃料。

2019年,OECD/NEA欧洲地区的铀转化和浓缩能力均超过需求;OECD/NEA美洲地区的铀浓缩服务需要依赖进口;太平洋地区的铀转化和铀浓缩服务均需进口。

由于新安全标准的实施,包括需要新建一座冷却塔,日本六个所后处理厂的完成时间计划推迟至2022~2023年。俄罗斯采矿与化学联合厂(MCC)获得了用于工业生产铀钚混合氧化物燃料的五年许可证,该燃料将用于贝罗亚尔斯克核电站4号机组的BN-800快堆。

NEA国家的乏燃料贮存容量足以满足现在的需求,并有望根据反应堆运行需求逐渐进行扩大,直至建成永久处置库。一些要求建造处置库的国家政府,包括加拿大、芬兰、法国、德国、韩国、西班牙和英国,也在报告中阐明了乏燃料和其他放射性废物永久处置库的建造进度。芬兰是全球首个开始建造高放废物永久处置库的国家。2019年,芬兰废物管理公司(Posiva)的最终处置项目开启了新的阶段,即决定建造一座乏燃料封装厂和地下最终处置设施,并有望于21世纪20年代中期开始运行该座设施。

4 政策方面的重点

2019年5月,在加拿大温哥华举行了第十届清洁能源部长级会议(CEM10)。这次会议首次将核能以及“核创新:清洁能源的未来(NICE Future)”倡议与会议主题结合进行了充分讨论。CEM的创建是为了推动鼓励向全球清洁能源经济过渡的政策、计划和最佳实践的实施。NICE Future旨在鼓励CEM成员国之间就核能在综合清洁能源系统中的作用进行讨论。

2018年,欧洲委员会(EC)成立了可持续金融技术专家小组(TEG),负责制定可持续经济活动的分类标准。在2019年发布的一份报告中,TEG认可了核能对缓解气候变化目标以及低碳能源供应的潜在贡献。TEG建议在确认“核能有无重大危害”以及对环境是否造成潜在影响等方面进行更多研究。EC已经安排其内部研究机构联合研究中心(JRC)来对核能是否作为环境可持续活动纳入欧盟绿色标准中进行评估,并于2021年提交一份相关的技术报告。

加拿大核责任与赔偿法案(NLCA)针对极不可能发生的核事故所导致的民事伤害和损失,制定了相应的赔偿和责任制度。新修订的法案于2017年1月1日起生效,替代了上个世纪七十年代的核责任法案(NLA)。在NLCA下,自2020年1月1日起,核电站运营商在核事故中承担的赔偿限额为10亿加元。

法国的核电发展战略与其《能源绿色增长计划过渡法》和《多年能源计划》(MEP计划)中设定的目标息息相关。MEP将取决于法国可再生能源的发展以及核安全监管局对现有核电站延寿可能性的决定。MEP计划在2035年以前关闭14座核电反应堆,并将核电占法国发电总量的比例从75%降至50%。

德国《核废物管理责任重组法律》(2016)要求核电站运营商必须提供约240亿欧元用于贮存和处置放射性废物,其中包括了选址流程相关的成本。当运营商完成支付后,废物贮存和处置的管理和筹资责任就转移给了联邦政府,但是核电运营商仍然要对核电站的退役与拆除、放射性废物的封装以及这些活动的筹资负全责。

匈牙利政府于2020年1月通过了新的国家能源战略和国家能源与气候计划2030以及展望2040。新修订的战略框架是基于以下三大战略支柱:清洁、灵活和经济的能源。新的战略包括了40多项举措,并预计到2050年实现碳排放降低量为1990年水平的95%。核能对于确保部门整合以及“气候中立”经济体来说必不可少。匈牙利保克什核电站的寿期即将结束,如何弥补结束后减少的核电装机容量是未来电力领域脱碳的关键战略举措之一。

为了满足对清洁能源的需求,墨西哥国家电力系统开发计划(2019~2033)强调电力混合系统要多样化,且核电必须占重要比例。最近几年,Laguna Verde核电站也加入到墨西哥“清洁能源证书制”计划中。“清洁能源证书制”旨在鼓励可再生能源发电并降低成本,同时加大对清洁能源发电的投资。

2019年11月,波兰气候与环境部发布了新的“面向2040年的能源政策”草案。根据这一草案,波兰首座核电站(装机容量为1.0~1.5 GWe)将于2033年开始运行。在实现6座反应堆运行的目标后,核电总装机容量将达到6~9 GWe。

西班牙政府于2019年2月发布了《2021~2031年国家综合能源与环境计划》草案,并于2020年3月提交给了EC。目前这份新的草案正在接受公众咨询,这也是作为战略环保评估流程的一部分。这份战略计划由能源和气候政策组成。草案文件中对核电在混合能源系统中的比例变化进行了预测,同时提供了西班牙计划在2027~2035年间逐步有序地关闭核电站的信息。

2019年6月,英国新修订的《气候变化法案》正式生效,这意味着英国正式确立了到2050年实现温室气体“净零排放”的目标。英国政府认为核能在实现这一目标的过程中扮演着重要角色,同时也重新确认了英国实现低碳社会的承诺。英国于2018年6月发布了《核领域协议》。该协议使政府和核工业共同合作,以降低成本、加强创新并鼓励核领域更大程度地进行多元化发展。该协议宣布了一系列经费超过2亿英镑的支持措施,以支持英国低碳核电的发展和核遗产清理工作的持续开展。该协议中的关键任务之一是交付国家退役与废物管理机制,已于2019年完成交付。在面对一些关键挑战时,包括放射性废物管理的技术难题、商业框架和综合方法等,通过该机制可以为建立创新解决方案提供基础。

美国俄亥俄州于2019年通过了价格支持立法。根据该立法,该州的戴维斯-贝瑟核电站和佩里核电站的运营商撤销了计划关闭这两座核电站的声明。宾夕法尼亚州还有4座核电站未关闭,目前也正在考虑类似的州支持立法。此前,美国以零排放贷款形式的州级价格支持法也扭转了伊利诺伊州和纽约州宣布关闭核电站的决定。康涅狄格州通过了一项将核能列入零排放电力选择清单中的立法,从而允许该州Millstone核电站以及新罕布什尔州的锡布鲁克核电站进入清洁能源电力市场出售电力。新泽西州为其剩余的两座核电站(Hope Creek和Salem)授予了零排放证书。2019年1月,美国总统签署了《核能创新和现代化法》(NEIMA)。NEIMA修订了NRC的预算和收费体系,并要求NRC为反应堆许可开发新的流程,包括对先进堆许可实施阶段性战略。NEIMA建议NRC建立一个中试项目,为铀供应商预测常规许可事项所需的收费。2020年6月,美国国际开发金融公司(DFC)提出了政策更改,将取消对其提供核电项目支持的禁令。

表1~8是从2020版“核能数据”中摘录的核燃料循环方面的部分数据。图1是截至2020年1月1日OECD国家的燃料循环供需比较。表9列出了2018~2040年总电量和核能发电量。













 

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