发电之余供暖供汽、淡化海水 持续扩围的核能综合利用能走多远

2023-05-03 17:20  来源:澎湃新闻    核能利用  核能综合利用  核能供暖  核能制氢  海水淡化  核能供热

从江南到东北,最近两三年冬季,核能暖气频频进入公众视野。在供电的同时,核能正在发挥其传统用途以外的更多潜力。据澎湃新闻了解,国内大型核电厂正在推进多个供暖、供汽项目,商业化核电海水淡化项目也处于探索过程中。


从江南到东北,最近两三年冬季,核能暖气频频进入公众视野。在供电的同时,核能正在发挥其传统用途以外的更多潜力。据澎湃新闻了解,国内大型核电厂正在推进多个供暖、供汽项目,商业化核电海水淡化项目也处于探索过程中。

“‘十四五’发展规划中明确提出积极稳妥开展核能供热等综合利用,现已取得积极成效。”近日在京举行的中国核能可持续发展论坛·2023年春季国际高峰会议上,中国核能行业协会专家委员会特邀顾问、国家电力投资集团有限公司原董事长王炳华介绍,国内已实现核能供暖面积559万平米;江苏田湾核电厂核能工业供汽改造正在有序推进;核电海水淡化为多个核电厂厂用水提供了保障,正在探索商业化核电海水淡化项目。

与此同时,海南昌江多用途模块式小堆示范工程已进入核岛安装阶段,在发电的同时还将为周边企业提供蒸汽及海水淡化服务;江苏、广东、贵州等多个省份正在规划和布局高温气冷堆、小型反应堆开展综合利用。

这并非核能多用途的首次“尝鲜”。根据国际原子能机构《世界核电反应堆》报告,截至2021年底,全球有11个国家69台机组实现了区域供暖、工业供热、海水淡化等其中一项或两项的综合利用。

核能供暖和供汽是核能综合利用的最主要途径。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。

山东海阳迈出了国内核能商业供热的第一步。2019年11月,国家电投山东核电有限公司70万平方米供热项目投运。2021年11月,核能供热覆盖海阳市全城区,当地彻底告别燃煤取暖历史。目前,海阳核电基地900MW跨区域核能供热工程正在推进中,计划2023年供暖季前建成投运,供暖面积可达3000万平方米。届时,覆盖区域可达青岛、威海地区,满足约100万人口的取暖需求。更远期,《山东省核能发展建设工程行动方案》提出,到2030年,全省核能供暖面积力争达到2亿平方米。

山东是我国北方严重缺水省份之一,人均水资源占有量仅为全国水平的1/6。向海取水、海水淡化被列为该省解决缺水问题的重要手段。

长期以来,沿海核电站对海水淡化有小规模运行基础和经验,主要用于解决核电厂内部淡水供应问题。山东核电公司党委书记、董事长吴放接受澎湃新闻采访时曾称,该公司未来将分阶段建成年产3000万吨至1亿吨淡水供应能力的海水淡化工程。

核能海水淡化、核能制氢亦被写入山东省能源发展“十四五”规划,该规划提出“开工设计能力30万吨/日的海阳核能海水淡化、10万吨/日的国和一号示范工程海水淡化项目,打造国家级海水淡化样板工程。探索核能制氢技术研究和示范应用。”

2021年12月,我国南方地区首个核能供热项目——浙江海盐核能供热示范工程(一期)正式投运,供暖面积46万平方米。到“十四五”末项目全部建成,能够满足当地约400万平方米供暖需求。2022年冬季,辽宁红沿河核电站核能供热示范项目投运,东北地区首次启用核能供暖。

2022年,全国首个工业用途核能供汽工程田湾蒸汽供能项目开工,江苏核电有限公司方面向澎湃新闻介绍,该项目预计今年12月底建成投产,每年可为连云港石化基地节省70多万吨碳排放指标。

核能制氢、海水淡化也具备广阔市场前景。以海水淡化为例,截至2021年底,国内海水淡化工程规模达186万吨/日,均分布在沿海9个省市水资源严重短缺的城市和海岛。国家发改委、自然资源部联合编制的《海水淡化利用发展行动计划(2021-2025年)》提出,2025年全国海水淡化总规模将达到290万吨/日。根据在建和已规划核能海淡项目测算,预计2025年中国核能海水淡化规模将达到21万吨/日;到2030年,将达到40万吨/日。

王炳华表示,能源行业低碳转型以及工业部门、建筑业等脱碳的需要,为包括核能在内的低碳能源发展及开展综合利用提供了广阔的市场空间。开展综合利用有利于提高核能利用效率,核能发电效率约37%,通过直接利用热能,能够实现能量的梯级利用,以海阳核电900MW供暖为例,供暖季机组效率可以提升至56%左右。核能项目将从以往单一的供电向供暖、供汽、制氢、海水淡化、制冷等领域发展,核电企业也将成为综合性能源及产品服务商,助推新型商业模式涌现。

经济性和安全性,是核能综合利用能否规模化发展的首要考量。

根据中国核能行业协会等开展的联合调研,从经济性来看,核能供热(包括供暖、供汽)成本与燃煤供热相当,较燃气供热具有优势。根据当前已投运的海阳核电、秦山核电供热项目,并结合新建核电项目同步考虑核能供热进行成本测算,核电机组热电联产出厂热价约为 30-40 元/GJ(不含厂外投资),在动力煤价格1000元/吨以上的情况下,核能供热具有成本优势。大型核电厂反渗透海水淡化成本约5-6元/吨,与商用海水淡化项目成本相当。

安全性上,核能供热和燃煤锅炉供暖原理一致。秦山核电人士曾对澎湃新闻解释称,从过程上看,就是将核电厂产生的部分热量传递给热力公司,再经过供热管网送至终端用户的过程。利用秦山核电基地机组冬季剩余热功率,提供130的出水,及接收70的回水,实现热水循环供暖。整个过程中,只有热量交换,没有介质的交换。用户接触到的是通过层层隔离过的充分安全的水,并通过三回路与二回路的压差设计、增加辐射监测装置等措施,实现多重屏障防御。

围绕核能综合利用的技术安全性,王炳华介绍说,现有大型压水堆综合利用改造及优化主要集中在常规岛系统,不会降低核电厂安全运行水平;核能综合利用技术成熟,热能传输以“传热不传质、多级物理隔离”的方式实现,无放射性风险;中国首个核能供暖示范项目,海阳核电“暖核一号”已安全稳定运行3个采暖季;高温气冷堆、多用途小堆等功率密度低、具有更高的安全裕度。

核能用途虽多,须因地制宜。业内人士认为,不同地区、不同类型的核能项目在开展综合利用时,需融入当地发展规划和产业规划,寻找契合的合作方向,并充分考虑经济性因素。从公众接受角度来看,前述核能综合利用的主要区域均为开发多年的大型核电基地所在地,由于核电项目的安全运行业绩,当地对核能供暖的公众接受度较高。核能综合利用要进一步产业化发展,也对核能公众沟通提出了更高要求。

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