国际能源署:今天的能源危机可能导致核能复兴!

2022-08-02 08:23  来源:国际能源小数据    国际能源署  核电  核能  核电延寿  核能制氢  小堆  SMR

国际能源署发表报告,题目是:Nuclear power and secure energy transitions: From today’s challenges to tomorrow’s clean energy systems(核能和能源安全转型:从今天的挑战到明天的清洁能源系统)。


国际能源署发表报告,题目是:Nuclear power and secure energy transitions: From today’s challenges to tomorrow’s clean energy systems(核能和能源安全转型:从今天的挑战到明天的清洁能源系统)。

报告指出,核能可以帮助能源部门更快、更安全地摆脱对化石燃料的依赖。在当今全球能源危机中,减少对进口化石燃料的依赖已成为能源安全的首要任务。同样重要的是应对气候危机:到本世纪中叶,实现温室气体净零排放需要迅速彻底地实现发电和供热的脱碳。核能在32个国家拥有413吉瓦的发电能力,每年可避免150亿吨的全球排放量和1800亿立方米的全球天然气需求,是实现能源安全和应对气候危机的重要工具。虽然风能和太阳能光伏有望引领化石燃料的替代,但它们需要可调度资源的补充。作为当今仅次于水电的第二大低排放电力来源,核能凭借其可调度性和增长潜力,在其被接受的国家,可以帮助确保安全、多样的低排放电力系统。

西方发达经济体已经失去了核电市场领导地位。尽管发达经济体拥有全球近70%的核容量,但投资已经停滞,最新的核电项目建设成本远远超出预算,施工落后于计划。自2017年初开始建设的31座反应堆中,除4座外,其余均为俄罗斯或中国设计。

出于对安全和废物的担忧,一些国家仍在限制核电。2011年日本福岛第一核电站发生大地震后发生的事故破坏了公众对核电的信任,突显出需要强有力的独立监管。核电事故风险是一些国家禁止核电或逐步淘汰核电政策背后的主要因素之一。虽然在处理高放射性核废料方面取得了进展,已经有三个国家已经批准了核废料处理场,但核电要获得公众和政策的接受一直是一个挑战。

但是,政策格局正在发生变化,为核电复苏创造了机会。超过70个国家承诺将其温室气体排放量降至零,占能源相关温室气体排放量的四分之三。虽然可再生能源将在低排放电力中占最大份额,而且许多国家要么没有预见到核能的需求,要么不想让核能中发挥作用,但越来越多的国家也宣布了对核能的投资计划。英国、法国、中国、波兰和印度最近宣布了能源战略,其中包括核能的重要作用。美国正在投资先进的反应堆设计。

俄乌战争以来,对能源安全的担忧和最近能源价格的飙升,突显了非化石能源和能源多样化组合的价值。比利时和韩国最近缩减了逐步淘汰现有核电站的计划。英国能源安全战略包括八个新的大型核电反应堆计划。已获得安全批准的日本核反应堆更快重启,可能会释放欧洲或亚洲其他市场急需的液化天然气(LNG)。

1973年石油危机后的十年里,全球近170 吉瓦的核电站开始建设。这些核电站仍占当今全球核电容量的40%。在过去十年中,新增的核电容量仅为56 吉瓦。有了政策支持和严格的成本控制,今天的能源危机可能会导致类似的核能复兴。

作为一种公认的大规模低排放能源,核能有助于电力供应的脱碳。在国际能源署的2050年前净零排放情景(NZE)中,能源部门的排放量从2020年到2030年下降了约40%,然后到2050年净降至零。虽然可再生能源占NZE电力供应的主导地位,并上升到近90%,但核能发挥着重要作用。这条狭窄但可实现的道路需要世界各国政府立即采取严格的政策行动,在许多方面重塑能源系统。

延长核电站的使用寿命是到2050年实现净零的经济有效途径中不可或缺的一部分。目前约260 吉瓦,即63%的核电站已超过30年的运行,其初始运营许可证即将到期。尽管过去三年中采取措施延长了占全球发电量约10%的核电站的寿命,但到2030年,发达经济体的核电站可能会减少三分之一。2030年,大多数核电扩建工程的资本成本约为每千瓦500美元至1100美元,由此产生的平准化电力成本通常远低于每兆瓦时40美元,使其在大多数地区甚至与太阳能和风能竞争。

核能在实现全球零排放的安全途径中发挥着重要作用。净零排放情景下核电从2022年初的413 吉瓦增加到2050年的812 吉瓦。到21世纪30年代,每年新增的核容量达到27 吉瓦,高于以往任何十年。即便如此,核能在全球总发电量中所占份额仍略降至8%。新兴经济体和发展中经济体占全球增长的90%以上,中国将在2030年前成为全球领先的核电生产国。西方发达经济体的核能总产量将增长10%,因为美国、法国、英国和加拿大的新电站将抵消退役的影响。全球核电年度投资从2010年的300亿美元上升到2030年的1000亿美元以上,到2050年仍保持在800亿美元以上。

核电要发挥更大的作用,将需要建设成本大幅下降。核电的建设成本需要降至2000-3000美元/千瓦(以2020年美元计),才能保持竞争力。根据融资成本,这将产生40-80美元/兆瓦时的核电平准成本,包括退役和废物处理。如果新项目能够在更多市场上实现这些成本,核能将发挥更大的作用。

利用核能发电生产氢气和热力带来了新的机遇。低排放氢气的快速扩张是实现净零排放的一个关键支柱,相关投资从目前的近零增长到2040年的每年800亿美元。根据净零排放情景的成本预测,通过使用碳捕集的天然气或使用可再生能源的电解产氢是最便宜的选择。为了与这些替代品竞争,投资成本需要降低到1000-2000美元/千瓦。如果核反应堆与氢用户位于同一地点,避免运输成本,则经济性将更为有利。到2050年,多余的核能可用于生产约2000万吨氢气。也有可能从核电站联合发电,以取代区域供暖和其他热力用途,但该市场的潜在规模有限,建设成本需要降至2000-3000美元/千瓦,以使其具有竞争力。

核能和其他可调度电源通过向电力系统提供关键服务来补充可再生能源。风力发电和太阳能发电在电力结构中占主导地位,必须辅之以可调度发电的多样化组合,以在高峰需求期提供稳定性、短期灵活性和足够的容量。例如,在对中国碳中和的电力系统的分析中,核电将仅提供2060年总发电量的10%,但提供几乎一半的所需惯性,惯性是系统灵活性的关键组成部分。

净零的挑战刺激了小型模块化反应堆(SMR)技术的飞速发展。在净零排放情景下,到2050年,一半的减排将来自目前尚不具备商业可行性的技术,包括小型模块化反应堆。SMR通常被定义为容量小于300兆瓦的先进核反应堆,拥有强大的政治和体制支持,美国提供了大量赠款,加拿大、英国和法国也增加了支持。这种支持使吸引私人投资者成为可能,为核工业带来新的参与者和新的供应链。SMR的长期成功部署取决于政策制定者和监管机构的大力支持,以利用私营部门的投资。关键是调整和简化许可和监管框架,将SMR属性考虑在内。许可证和定义的国际协调对于发展全球市场至关重要。确保私人融资将需要一个强有力的、技术中立的政策框架,包括在分类和环境、社会和治理领域,这将对资金流动产生越来越大的影响。

世界现在需要做出决定,使SMR在能量转换中发挥有意义的作用。虽然只有少数机组可能在本十年内开始运行,但随着最近的势头,SMR可能在21世纪30年代的能源转型中开始发挥重要作用,前提是现在就做出监管和投资决策,并证明其商业可行性。这不仅适用于能够更容易实现经济竞争力的小型进化反应堆,也适用于先进的反应堆模型。



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