说一说核能供暖的优缺点

2021-11-22 15:15  来源:中电传媒能源大数据    核能供热  核能供暖

11月15日,我国北方地区进入供暖季。而在11月9日,地处胶东半岛的烟台海阳市全域核能供热模式正式启动。供热面积达450万平方米,惠及20万居民。同时,海阳居民住宅取暖费每建筑平米较往年下调一块钱。“暖核一号”成就我国首个“零碳”供暖城市。


11月15日,我国北方地区进入供暖季。而在11月9日,地处胶东半岛的烟台海阳市全域核能供热模式正式启动。供热面积达450万平方米,惠及20万居民。同时,海阳居民住宅取暖费每建筑平米较往年下调一块钱。“暖核一号”成就我国首个“零碳”供暖城市。

核能作为清洁、高效的能源,在供热技术方向的研究,在国内已有30多年历史,在全球也早有应用先例。目前,全世界400余台在运核反应堆中有超过1/10的机组已实现热电联供,且已累计安全运行约1000堆/年,核能供暖技术路线成熟,在世界范围内已得到广泛应用。

核能如何供热?

核能供热主要有两种方式,分别是热电联产和单一核能供热。

热电联产是指从大型核电站的汽轮机或管道中抽取部分热量,作为城市供热的热源,通过换热站进行多级换热,最后经市政供热管网,将热量传递至用户。有的以发电为主、供热为辅,有的以供热为主、发电为辅。

以“暖核一号”为例,核能供暖整个过程中,只发生蒸汽加热水和水加热水两个大步骤,核电站与供热用户之间设置了多道回路进行物理隔离;每个回路之间只有热量的传递没有水的交换,更不会有任何放射性进入用户暖气管道的可能;用户暖气管道中热水也只在小区内封闭循环,与核电厂层层隔离、十分安全。

海阳核能供热原理图(图片来自国家电投)

单一核能供热方式是指以纯供热为目的建造的低温核供热反应堆。在供热期内以供热方式运行,在非供热期内停运,考虑经济性也可用于其他工业应用。

核能供暖有哪些优点呢?

1.清洁、绿色。核能是绿色清洁能源,没有二氧化碳、二氧化硫的排放,对于供暖省份来说,用清洁能源替代燃煤,意义较大。

以“暖核一号”为例,海阳核电1号机组投运后成为世界上最大的热电联产机组,取代了当地12台燃煤锅炉,每个供暖季预计节约原煤10万吨,减排二氧化碳18万吨、烟尘691吨、氮氧化物1123吨、二氧化硫1188吨、相当于种植阔叶林1000公顷,同时减少向环境排放热量130万吉焦,可以有效改善区域供暖季大气环境和海洋生态环境。

2.稳定。相较于水电、光电、风电具有无间歇性、受自然条件约束少等优点,核能是可以大规模替代化石能源的清洁能源。并且,在核能所有的利用成本中,其燃料费用占比很低,不易受外界环境影响,利用成本比其他化石燃料稳定。

3.高效。对于供热企业来说,使用核能供热后,不再使用原来的锅炉及环保设备,核能供热各站实现无人值守,不但节省电费、维修保养费、环保支出以及人力成本,并且使用寿命长,经济性好。

核能供热目前面临的挑战

核能供热技术发展至今已超过50年,核电站厂区内供热、试验堆供热也早已实现,为何大面积的工程应用少之又少?

1.厂址选择标准严苛

出于对安全性等问题的考虑,大型商用核电站在规划、选址、建设过程中受一系列严苛标准制约。厂址需要尽量选择人口密度相对较低,离大城市较远的地点。需要交通便利,无固定危险源,对项目要做好厂址安全分析,环评,安评等工作,同时要重点关注公众沟通与社会稳定性风险分析、核设施废物最小化等问题。

2. 核能项目首堆经济性及夏季运行问题

核能供热存在项目投资高、运行经济性不高等问题。财务指标较难满足内部收益率要求。核能供热项目,夏季无采暖负荷和制冷负荷,仅有不稳定的工业用气负荷,对核能项目的稳定运行是严峻的考验,同时由于用气负荷较小,经济性不高,甚至存在停机危险。

3.公众对核能供热的接受度有待提高

经过30多年的发展,核能供热技术已不成问题,公众对核能供热的接受度成为影响其示范项目落地和产业推广的重要障碍。

我国哪些地区实现了核能供暖?

2017年11月28日,中核集团就正式发布其自主研发的“燕龙”泳池式低温供热堆,可用来实现区域供热。据其测算,一座40万千瓦的“燕龙”低温供热堆,供暖建筑面积可达到约2000万平方米,相当于20万户三居室。

(图片来自中核集团)

2021年11月9日,国家电投“暖核一号”——国家能源核能供热商用示范工程二期项目在山东省海阳市正式投用,海阳市整个城区将全部实现核能供暖。

(图片来自国家电投)

2021年11月11日,中核集团秦山核电核能供暖节能工程示范项目一阶段主管线实现全线贯通,供暖主管道开始进水,进入厂内外系统联合调试阶段。按照进度,在2021年11月底至12月初,由秦山核电提供的热能将走进海盐县当地居民,江南核能供热示范区初具规模。项目整体目标是到2025年,核能供暖面积达到400万平方米,覆盖海盐县主城区。

此外,黑龙江、吉林、辽宁等地小型模块化供热堆、大型热电联产核电项目也在开展项目前期工作。

相关数据显示,我国冬季供暖面积以年均约10%的增速增长,截至2019年底,全国集中供热面积已达110亿平方米,北方城镇供暖能耗为1.91亿吨标煤,约占建筑总能耗四分之一。专家表示,北方供暖需求增长快,但热源在减少,需要大力发展包括核能供暖在内的清洁能源供暖。

在“双碳”目标背景下,核能供热在神州大地从北到南变为现实,飞入寻常百姓家,正逐渐为更多公众了解、使用和体验。



深圳核博会

图为技术


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