核能,披荆斩棘!

2021-11-29 10:46    核能发电

第六版《世界核能报告》是第一份年度全球核发电总量低于前一年的报告。总的来说,2020年核电发电量为2553TWh,低于2019年的2657TWh。


第六版《世界核能报告》是第一份年度全球核发电总量低于前一年的报告。总的来说,2020年核电发电量为2553TWh,低于2019年的2657TWh。

1、核电发电量下降

正如世界核协会总干事萨马·毕尔巴鄂·莱昂(Sama Bilbao y León)在报告介绍中所说,在任何其他年份,核发电量下降近4%都将是一个明确的消极信号。

由于气候变化是世界各国领导人的主要关切点,核电发电量的减少将是一场环境灾难。 由于燃煤发电仍然是世界主要的电力来源,因此核能发电损失的104 TWh本可以避免高达8000万吨的二氧化碳排放。

然而,在2020年,总电力需求下降了1%左右,核反应堆越来越多地被要求,在支持不断增长的可变可再生能源发电份额后提供负荷,正是全球核能大军表现出的弹性和灵活性。 随着全球电力需求的减少,核反应堆的发电量仍占全球电力供应的10%多一点——与近年来类似。

2、核电容量因数

图1:容量系数的长期趋势

尽管对负荷跟踪的要求越来越高,但全世界的核反应堆继续保持较高的平均容量因数。 2020年全球平均产能系数为80.3%,保持了过去20年的平均水平。

实现这一高水平性能进展如图1所示。20世纪70年代,年产能系数超过80%的反应堆不到十分之三,自2000年以来,这一比例已超过十分之六。 20世纪70年代建造的许多反应堆仍在运行,这一改进已经实现。

因此,2020年出现的更高容量因数,不仅是通过较新反应堆的良好性能实现的,而且是通过较旧反应堆的性能改进实现的。 反应堆的使用年限似乎不是实现高容量因数的障碍。

该图表显示了过去五年(数据可用的年份)特定年限反应堆的平均容量系数。2020年绩效报告中的数据与近年来观察到的情况一致:反应堆实现的容量因数与运转年没有明显的相关性。

生产额外低碳发电的一个成本最低、也是最直接的方法是确保现有反应堆能够继续运行,不应低估延长核电厂运行寿命的潜力。

图2:2016-2020年按反应堆年龄划分的平均容量系数

图2显示了自1970年以来任何一年运行的反应堆的年龄。(这些是任何一年内发电的反应堆的容量,不包括归类为可操作但未发电的反应堆,例如过去10年日本的一些反应堆。) 20世纪70年代核建设的第一次浪潮,都反映在超过十年、二十年、三十年和四十年的反应堆的增长上。最近出现了第一批运行50多年的反应堆。

从1990年到2010年,新反应堆建设速度的下降,反映在随后几十年的下降中。 从2010年开始,第三个十年的反应堆数量急剧下降,到2020年,我们还可以预计第四个十年运行的反应堆数量将下降。 美国的一些反应堆已经运行了80年,而60年是目前正在建造的反应堆的基本情况,因此很明显,从目前运行的反应堆(平均使用年限刚刚超过30年)中增加几十年发电量的潜力巨大。 一个平均使用年限为30年的反应堆,其运行时间将比刚刚投入使用的新型海上风力涡轮机或太阳能电池板的运行时间更长。

3、核电扩大是必要的

图3:反应堆寿命演变

如果净零核是一个现实的目标,那么除了保留现有的核动力之外,还迫切需要大幅扩大核能力。 我们可以在图3中看到这种扩展的开始。 2020年,第一个服务十年的反应堆数量,超过了第二个或第三个服务十年。在这些早期建设之后,需要共同努力,加快新核建设的步伐。 2020年只有四次核电建设项目的开工,一次在土耳其,三次在中国。

2021年已经超过了这一水平,7个新反应堆项目首次浇筑混凝土,其中中国4个,俄罗斯、印度和土耳其各1个。 2020年,共有五座反应堆并网,其中两座在中国,一座在白俄罗斯、俄罗斯和阿联酋。

2021年已实现这一目标,中国有两座反应堆并网,印度、巴基斯坦和阿联酋各有一座。 五年多前,世界核能协会(World Nuclear Association)启动了其和谐目标(Harmony Goal),即在2050年之前,核能发电将提供世界25%的电力,作为低碳发电组合的一部分。 在过去五年中,我们看到越来越多的政府作出越来越坚定的承诺,在该日期或之前实现净零。针对这些目标,实现和谐目标的必要性和潜在的超越性是显而易见的。

为了实现这一目标,新反应堆的启动数量必须增加,从近年来每年启动的5-10个增加到每年30-35个。这是一个实际的目标,与1980年代中期实现的并网率相匹配。

4、应该促进核电发展

应该为即将开始的许多新建项目开绿灯。它们将提供就业机会,刺激投资,并在22世纪提供低碳电力。

这些新项目将利用最近FOAK核项目重建的产能、专有技术和供应链。他们可以利用这些机会,从最近的这些项目中吸取教训,降低核建设成本。

当前的监管要求可能对新核项目的部署提出重大挑战。这是包括小型模块化反应堆在内的新技术的特殊负担。 政府、监管机构和行业必须共同努力,加快新核项目的部署,以便核技术能够最大限度地帮助发电和电力供应以外的其他部门脱碳。

超过75%的核电成本来自融资成本。如果核电站要按到2050年实现净零所需的规模部署,它们将需要获得负担得起的融资。

政府对核能的承诺,对于建立投资者信心、激励长期规划和吸引私人和公共融资至关重要。ESG和气候融资标准必须是技术中立、以科学为基础的,并应始终适用于所有经济活动。

要实现全经济的净零排放,不仅需要发电部门的脱碳,还需要消除所有排放,通过抵消或负排放过程进行补偿。

为了实现这一目标,核技术需要做的远不止是电力脱碳。

业绩报告中的一个案例研究表明,中国海阳核电站的蒸汽被用于提供区域供热——这只是越来越多的用于供热和发电的反应堆之一。 对于工业过程热,需要更高的温度供应。这是新一代反应堆设计可以发挥作用的地方。它们可以提供许多工业过程所需的热量,如玻璃或水泥制造。传统和下一代反应堆都可以通过电解或水的热化学分解来制氢。 核能是唯一能产生低碳电力和热能的低碳能源,核能对经济中难以消除碳排放的部门进行脱碳的潜力,是一个不容忽视的机会。



图为技术

深圳核博会

中国核电网


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