加快发展核电 助推“双碳”目标实现

2022-07-23 11:15  来源:中国核能行业协会    核电  双碳目标  核能综合利用  核能供暖  核能制氢  核能供热  三代核电  华龙一号  国和一号

2021年,我国全面开启碳达峰、碳中和征程。能源行业碳排放占全国总量的80%以上,电力行业碳排放在能源行业中的占比超过40%。因此,实现“双碳”目标,能源是主战场,电力是主力军。核电是清洁、高效、经济和成熟的能源形式,为我国能源安全和经济社会绿色低碳转型做出了重要贡献。作为目前唯一可以大规模替代传统化石能源的低碳基荷能源,核电迎来了新的发展机遇,但仍存在基础科研能力不足、产业链发展不平衡、产业竞争力有待提升等问题。未来以何种水平、何种方式发展核电,是核电行业必须深入研究和思考的课题。


2021年,我国全面开启碳达峰、碳中和征程。能源行业碳排放占全国总量的80%以上,电力行业碳排放在能源行业中的占比超过40%。因此,实现“双碳”目标,能源是主战场,电力是主力军。核电是清洁、高效、经济和成熟的能源形式,为我国能源安全和经济社会绿色低碳转型做出了重要贡献。作为目前唯一可以大规模替代传统化石能源的低碳基荷能源,核电迎来了新的发展机遇,但仍存在基础科研能力不足、产业链发展不平衡、产业竞争力有待提升等问题。未来以何种水平、何种方式发展核电,是核电行业必须深入研究和思考的课题。

核电在现代能源体系中的作用

一是保障能源供应和电力系统安全稳定。在“双碳”目标约束下,煤电将从主要发电来源转变为维持电力系统稳定性的灵活调节电源;气电对外依存度高,水电新增装机空间有限,且二者成本较高,不宜成为持续快速发展的能源;生物质发电面临资源分散、收储运成本较高等问题;风电、光伏发电受地理资源条件限制,具有较强的间歇性、波动性和随机性,迫切需要稳定的基荷电源支撑大比例可再生能源接入电网。核电能量密度高、受自然条件约束少,能以额定功率长期稳定运行,与风、光等新能源互补发展。核电单机容量基本在100万千瓦以上,年可利用率在85%以上,为电网提供坚强的电能量来源,保障电力系统运行安全。

二是为节能减排做出重要贡献。根据国际机构测算,全球核电已累计减少二氧化碳排放超过850亿吨,是欧美等发达国家和地区实现其碳达峰的重要支柱能源。2020年,我国核能发电相当于减少燃烧标准煤10474.19万吨,减少排放二氧化碳27442.38万吨、二氧化硫89.03万吨、氮氧化物77.51万吨,相当于造林77.14万公顷。核电将在支撑我国实现碳达峰、碳中和目标过程中发挥重要作用。

三是带动产业链和装备制造业升级。核电具有独特的质量和安全性要求,在装备制造工艺、质量控制、检测等方面有严格标准,能够有效引领新材料、新工艺、精密仪器、控制系统及先进制造技术的创新和升级,推动传统制造企业转型升级,促进国家高端制造和创新能力迈上新台阶,推进我国加快向制造强国、质量强国转变。

我国核电步入高质量发展阶段

近年来,我国核电在确保安全的前提下稳步发展,形成了完整的研发设计、工程建设、燃料循环、运营维护、装备制造等全产业链体系,我国已成为全球核电发展的重要产业中心之一。截至2021年底,我国商运核电机组达到53台,总装机容量为5463.7万千瓦;全年核能发电量为4071.41亿千瓦时,占全国累计发电量的5.02%。在建核电机组达到16台,总装机容量为1750.8万千瓦,在建机组装机容量继续保持全球第一。

从装机分布来看,我国核电主要分布在辽宁、江苏、浙江、福建、山东、广东、广西、海南8个省份,其中广东、福建、浙江是我国较大的核电基地,截至2021年底,装机容量分别达到1614万、986万、911万千瓦。

在核心技术方面,我国不仅完成了从“热堆时代”-“快堆时代”-“聚变堆时代”的转型,核电自主创新能力也显著增强。目前,我国已全面掌握了“华龙一号”“国和一号”等具有自主知识产权的第三代核电技术,大型先进压水堆及高温气冷堆核电站重大专项继续稳步推进,小型堆、第四代核能技术、聚变堆研发保持与国际同步水平。

《“十四五”现代能源体系规划》提出了我国核电事业的新节点和新目标,计划在2025年实现核电运行装机容量7000万千瓦。这一宏伟战略的推出,对于我国未来核电事业发展意义重大,也将为核电产业链相关企业发展带来新动力与新机遇。

电力行业碳达峰的情景预测

推动电力行业低碳发展是我国有效控制碳排放和推动尽早达峰的重要抓手,为深入分析我国电力行业碳排放形势,本文开展全国中长期电力需求预测,分析不同情景下电力供应方案及电力行业碳达峰时序。

1.电力需求预测

随着我国经济发展方式转变,能源消费将逐渐进入峰值平台期并趋于稳定。电能作为清洁、便捷的优质能源,使用领域不断拓展,我国电气化水平将持续提高,电能占终端能源的比重也将逐渐提高,电力需求总量还有很大的增长空间。综合考虑国内经济要素、技术进步、结构调整等因素测算,预计2025年、2030年、2035年全国全社会用电量分别为9.8万亿、11.5万亿、13.1万亿千瓦时,“十四五”“十五五”“十六五”期间年均增速分别为5.5%、3.3%、2.6%;最大负荷分别为16.8亿、20.5亿、23.9亿千瓦,“十四五”“十五五”“十六五”期间年均增速分别为5.76%、4.02%、3.16%。

2.电源装机预测

按照电力需求预测水平,以保证电力电量平衡为前提,设置高、中、低3类发展情景,对2025年、2030年和2035年发电装机容量进行预测。

未来,三个场景下的电源装机结构将以非化石能源为主,其中新能源装机容量将显著提升,煤电装机容量在2030年达到峰值。高场景下,电力系统源网荷储协调发展,非化石能源比重日益提高,核电年均投产6~7台机组,终端能效水平稳步提升。中场景下,水电、气电发展节奏相同,核电建设加快,年均投产8~9台机组,有效替代煤电装机。低场景下,新能源产业跨越式发展,新型储能加速布局,核电发展速度进一步提升,年均投产8~10台机组。

3.碳达峰目标预测

基于2025~2035年电力需求及电源装机容量预测结果,可测算不同情景下电力行业碳达峰时间及峰值规模。高场景下,减排关键举措的实施力度较小,电力行业碳排放在“十四五”“十五五”期间仍保持增长趋势,“十六五”期间呈现稳中有降态势,累计减少二氧化碳排放约44.1亿吨,其中通过发展可再生能源累计减排10.65亿吨、发展核电累计减排24.8亿吨、降低煤耗累计减排8.6亿吨。电力行业在2030年实现与全国同步碳达峰,峰值为47.5亿吨。

中场景下,电力行业碳排放将在“十五五”后期进入平台期,“十六五”后呈稳步下降态势,累计减少二氧化碳排放约59.8亿吨,其中通过发展可再生能源累计减排29.3亿吨,发展核电累计减排22.3亿吨,降低煤耗累计减排8.2亿吨。电力行业有望适度先于国家,于2028年实现碳达峰,峰值为44.5亿吨。

低场景下,通过推动实现新能源跨越式发展,进一步加快核电建设节奏,电力行业累计减少二氧化碳排放约75亿吨,其中通过发展可再生能源累计减排44.8亿吨,发展核电累计减排22.3亿吨,降低煤耗累计减排8亿吨。显著减缓了电力二氧化碳排放总量的增长,电力行业碳排放预计在2025年达峰,比全国提前5年,峰值为43亿吨。

结论与建议

1.电力需要适度超前发展

电力是具有先导性、服务性、战略性的基础产业和公用事业,在未来的电力行业发展规划中,电力需求仍将继续保持旺盛态势,我们必须牢记“先行官”职责,坚持经济发展、电力先行,适度超前发展电力,努力提供安全、绿色、高效、智慧的电力服务,确保2030年前、力争2028年电力行业实现碳达峰,为交通、建筑、工业等其他重点行业及全社会碳达峰提供有力支持。

2.核电将在“双碳”目标实现过程中发挥更加不可或缺的作用

在碳达峰、碳中和的背景下,我国能源电力系统清洁化、低碳化转型进程将进一步加快,一方面要减少化石能源使用,同时要加快发展风电、光伏发电等低碳能源。核电是安全、稳定、高效、可调度的清洁能源,既满足低碳化要求,又能与风光水等清洁能源协同发展、互补发展,为电网运行提供稳定的电源支撑以及必要的转动惯量、负荷调节等保障,推动构建清洁低碳安全高效的能源体系。

3.核电将在确保安全的前提下向快速发展的新阶段转变

“十四五”时期碳中和将是推进我国由核大国向核强国转型迈进的历史机遇期,核电将具有更加广阔的发展空问,预计保持较快的发展态势,我国自主三代核电会按照每年6~8台的核准节奏,实现规模化、批量化发展。为此本文提出以下建议。

一是加快发展沿海核电。加快开发沿海核电厂址,积极推动沿海核电项目建设,合理布局新增沿海核电项目。二是加快启动内陆核电。加强小型模块化先进堆技术的研发及商业化推广,超前谋划布局并尽快在高比例发展新能源的内陆地区启动建设核电项目。三是积极推进核能综合利用。推动核能在清洁供暖、工业供热、海水淡化、氢气制取等领域的综合利用;根据市场需求,适时推进沿海核电机组实施热电联产。四是进一步加强核电关键技术及装备创新。加快“华龙一号”“国和一号”三代核电关键技术优化研究,支撑建立标准化型号和型号谱系;积极推动高温气冷堆、快堆、模块化小型堆、海上浮动堆等先进堆型示范工程;加快新一代先进核能系统关键核心技术攻关,培育高端核电装备制造产业集群。五是加大政策支持力度。给予核电企业融资政策支持,推动核电专项建设基金、乏燃料处置基金征收后置,维持现有核电标杆价格政策,保障核电优先上网,提高利用效率,对核电参与电力市场现货交易给予政策支持。

(作者单位:国家电投战略研究院)



图为技术

深圳核博会

中国核电网


推荐阅读