全球核电发展最新趋势

2022-06-08 16:43  来源:中国核能行业协会    核能发电  三代核电  小堆  日本核电  美国核电  法国核电  俄罗斯核电  英国核电

由于新冠病毒疫情对能源行业的影响,世界电力需求在近一个世纪以来,出现了最大降幅,但核能受到的影响相对较小。世界权威机构的预测数据表明,世界核电发展趋势总体上都是积极的,未来世界核电的装机容量会有显著增长,到 2050 年世界核电装机容量比目前增长1倍以上。未来的核电发展主要集中在亚洲和东欧地区。


由于新冠病毒疫情对能源行业的影响,世界电力需求在近一个世纪以来,出现了最大降幅,但核能受到的影响相对较小。世界权威机构的预测数据表明,世界核电发展趋势总体上都是积极的,未来世界核电的装机容量会有显著增长,到 2050 年世界核电装机容量比目前增长1倍以上。未来的核电发展主要集中在亚洲和东欧地区。

1 近年来世界核电发电量小幅增长,但核发电量占比呈下降趋势

世界核发电量占比在 1996 年达到 17.5% 的最大值,之后一直下降,2019 年为 10.35%(见图 1)。核电占比下滑的主要原因之一是新建投运核电机组相对较少。截至 2020 年年底,世界在运机组 442 台,总装机容量超过 392 454 兆瓦,分布在 32 个国家,累计共有 18 735 堆·年的运行经验。压水堆、沸水堆和重水堆是三种主要的堆型,数量分别为 302、64 和 48,占总数的 68.33%、14.48% 和 10.86%。


图 1 1990 年至 2019 年核电发电量及占比情况

2019 年,世界核发电约占总发电量的 10.35%。其中,有 19 个国家的核电占比超过了 10% 的全球平均水平(见图 2)。除了荷兰、日本,具有核电机组的发达国家的核电占比都超过了全球平均水平,发展中国家的核电占比相对较小。日本在福岛核事故后,由于核电站停运数量较多,所以核发电占比降低。

2 近年全球核电新开工机组增长幅度不大,但是发展核电的区域不断增加

截至 2020 年年底,世界在建核电机组 53 台,分布在 19 个国家或地区,总装机容量 56 393 兆瓦(见图 3)。在建反应堆大部分为压水堆,数量占到 80.77%(见图 4)。中东、中亚等地区已经成为新的核电建设主要区域。未来全球核电建设的重点将应在发展中国家,尤其是中国和印度,发达国家趋于维持现有核电水平。


图 2 2019 年世界各国核电占比情况

注:数据来自 IAEA,统计数据为 2019 年情况


图 3 世界各国在建核电机组净装机容量与台数情况

注:数据来自 IAEA,统计截至 2020 年年底,柱状图上方数字为机组数量


图 4 世界在建机组各堆型数量占比情况

注:数据来自 IAEA,统计截至 2020 年年底

3机组老龄化是在运机组面临的重要问题,机组延寿或退役是世界核电未来发展的一个重要趋势,尤其是发达国家目前,世界在运的核电机组多数是二代技术,通常设计寿命为 40 年,运行年龄超过 30 年、35 年、40 年和 45 年的机组分别有 297 台、218 台、105 台和 53 台, 分别占在运机组的 67.04%、49.21%、23.7% 和 11.96%(见表 1)。为了降低费用、保障电力安全,美国、法国、俄罗斯、加拿大等多个国家正在制定机组延寿计划,将二代机组延寿至 50 年、60 年乃至更长的寿期。

表 1 世界核电机组寿命超过 30 年的情况

4 世界重要核电组织预测核电仍将持续增长,但各组织对核电增长幅度的预测有所不同

世界各重要能源机构预测核电将继续增长。国际原子能机构(IAEA)于 2020 年9 月在2020 年版年度报告《直至2050 年能源、电力和核电预测》中指出,2019 年,世界核电装机容量为 392 吉瓦,预测到 2050 年世界核电装机容量将为363 吉瓦(低值情景)至 715 吉瓦(高值情景)。与 2019 年相比,在高值情景中, 核电装机容量到2030 年将增加约20%,到2050 年将增加约80%;在低值情景中,核电装机容量到 2040 年预计下降 10%,随后小幅上涨,到 2050 年下降约 7%。

世界核协会于 2019 年发布的《沉默的巨人——清洁能源系统对核能的需求》报告认为,2050 年世界核电装机容量将达到 10 亿千瓦,比当前增长 163.85%。

OECD-NEA 和 IEA 于 2015 年联合预测,预计到 2030 年世界核电装机容量将达到 5.43 亿千瓦,比当前增长 43.76%,到 2050 年世界核电将达到 9.3 亿千瓦,比当前增长 146.22%。

5 第三代核电技术已成为当前核电产业发展的主流技术,将在整个 21 世纪都很有商业发展前景

第三代核电技术将是未来核电行业发展的主要商用核电技术。考虑到未来20 ~ 30 年世界新开工建设的核电技术将以第三代核电技术为主,以及第三代核

电技术设计寿命为 60 年,并且在设计寿期末极有可能再延寿 10 年至 20 年,因此可以推断出第三代核电技术将在整个 21 世纪都很有商业发展前景。

目前,已 经实现商业部署的三代核电技术有 AP1000、EPR、VVER、APR1400、“华龙一号”和 ABWR 等 6 种堆 / 机型。其中,建成的机组 19 台,在建的机组 37 台,中止建设的机组 2 台(见表 2)。

2020 年,第三代核电技术持续快速发展,共有 4 台新机组并网,总装机容量为452.1 万千瓦,分别是我国福清 5 号机组、白俄罗斯 1 号机组、阿联酋巴拉卡 1 号机组、俄罗斯列宁格勒二期 2 号机组。此外,有 4 台三代核电机组开工建设,分别是我国的漳州核电站的 2 号机组、太平岭核电站的 2 号机组、苍南三澳核电站 1 号机组和土耳其阿库尤核电站的 2 号机组。

表 2 第三代核电技术部署情况

6 核能正在转向多用途方向发展,小堆是核能多用途的主要承担者

核能除了发电外,核能的热应用将会逐渐成熟,如工业应用、核能制氢、海水淡化以及其他新化学工艺的应用。由于小堆布置灵活,综合应用能力容易实现,将是核能多用途应用的主要承担者。

小型模块化反应堆(小堆)由于其多用途、模块化等特点,近年引起世界广泛关注。根据 IAEA 统计,世界小堆研发至少有 50 种型号,以美俄两国研发的型号居多。目前,俄罗斯已经建成 4 台小堆,分别是装载两台 KLT-40S 小堆的“罗蒙诺索夫”号浮动核电站,已经为楚科奇地区供电供热;装载两台 RITM-200 小堆的“北极”号破冰船顺利完成首航。还有 5 台小堆工程在建,其中我国的高温气冷堆核电示范工程,已完成双堆调试,有望 2021 年建成投产。各国大力推进小堆开发认证工作,2020 年 8 月,纽斯凯尔动力公司小型模块堆设计获美国核管会批准, 这是美国核管会对纽斯凯尔小堆设计认证申请的第六阶段审查(最后阶段),并发布了最终安全评估报告。

7 各国持续对先进核电技术研发进行投入

第四代核能系统中以钠冷快堆和高温气冷堆技术最为成熟。俄罗斯已经建成具备第四代核能系统特征的 BN-600、BN-800 钠冷快堆。中国正在建设的霞浦60 万千瓦的示范快堆,以及正式开工建设的 2 号机组也具备第四代核能特征。

全球聚变堆技术研发取得一系列重要技术进展。国际热核聚变实验堆(ITER)正式进入设备组装阶段。ITER 项目于 2006 年诞生,35 个合作国家包括欧盟成员国(加上英国和瑞士)、中国、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国。ITER 计划用 4.5 年完成安装,到 2025 年进行第一次等离子体放电,最终验证核聚变商业化应用的可行性。

8 各国对核电发展政策不同,但整体而言是促进核电发展

欧盟将核能作为解决碳排方案的一部分,希望各成员国利用核能,赶在 2050 年之前实现碳中和。2020 年 6 月,欧洲核工业组织(European Nuclear Industry)呼吁政策的一致性和明确信号以促进新核电厂投资和交付政策,呼吁制定相关政策,以允许建设大型反应堆和小型堆、维护现有反应堆,并允许现有核电厂保持长期运行。

美国的核电机组数、核电装机容量和发电量目前位居全球第一。核能在美国能源中有着不可替代的地位和具有较高的战略地位,美国政府明确重振和保持美国核能大国地位。2020 年 4 月,美国能源部发布了《恢复美国核能竞争优势:保证国家安全战略》报告,提出要振兴壮大核燃料循环前段与核工业,增强核出口竞争力,重构全球核工业领导地位。

俄罗斯核能发展政策稳定,支持本国核电发展,提高本国核电发电比例,并大力推动核电技术出口,抢占全球核电市场。2020 年 5 月,世界上唯一的浮动核电站(FNPP)——罗蒙诺索夫核电站(Akademik Lomonosov)在俄罗斯北极城市佩韦克开始商运。

法国核电仍在能源供应中发挥重要作用。根据法国政府推出的 2028 年法国能源转型行动时间表,在核能方面,法国政府确认在 2035 年以前关闭 14 座核反应堆,法国预定在 2035 年以前把法国电力生产中的核电比例从目前的 70% 多降到50%。但是核电在法国能源供应中的重要地位不可取代。

日本对核能发展持积极态度。2021 年年初,日本经济产业省(METI)发布《绿色增长战略》,提出核能发展目标:到 2030 年争取成为小型模块化反应堆(SMR)全球主要供应商,到 2050 年将相关业务拓展到全球主要的市场地区(包括亚洲、非洲、东欧等);到 2050 年将利用高温气冷堆过程热制氢的成本降至 12 日元 / 立方米;在 2040 年至 2050 年间开展聚变示范堆的建造和运行。

韩国未来核电在电力结构中的占比逐步下降。2020 年 12 月 29 日,韩国能源部发布《2020 年—2034 年电力供应长期基本规划》,计划到 2034 年将核电总装机容量从 2020 年的 23.3 吉瓦减少至 19.4 吉瓦。根据规划,随着韩国逐步弃核,到 2030 年,核电在韩国电力结构中的占比将从目前的 18.2% 下降至 11.8%,并在2034 年下降至 10.1%。

英国政府将核电确定为实现零碳排放目标的一种方式。英国发布能源白皮书《为零碳未来提供动力》,英国认为核电是英国实现净零目标的重要潜在力量,明确核能为清洁能源的地位。英国《能源白皮书》特别提到“核能也是清洁能源”,英国政府愿意投资核电厂的兴建,以及开发新的核电技术。

(本文刊载完毕)

免责声明:本网转载自合作媒体、机构或其他网站的信息,登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考,不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之,本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者,视为自愿接受本网站声明的约束。

图为技术

深圳核博会

中国核电网


推荐阅读