亚洲核电发展概述

2023-09-15 13:32  来源: 嘿嘿能源heypower    日本核电  韩国核电  巴基斯坦核电  台湾核电站  印度核电  海南核电站  昌江核电站  福清核电站  中广核集团  中核集团  国家电投

亚洲的反应堆数量正在增加,西欧和北美的反应堆正在减少。这为国家争夺全球核能主导地位奠定了基础。


亚洲的反应堆数量正在增加,西欧和北美的反应堆正在减少。这为国家争夺全球核能主导地位奠定了基础。

1、发展动力


中国主导亚洲核工业

近几个月来,亚洲核电发展日益成为人们关注的焦点。在全球范围内,亚洲的核反应堆数量正在增加,而西欧和北美的核反应堆正在减少。

正如WNA所指出的:“亚洲是世界上发电能力,特别是核能显著增长的主要地区。亚洲有大约140个在运核电反应堆,在建的有30-35个,计划建造的有40-50个。还有许多处于在商议阶段。”

尽管这种趋势已经持续了一段时间,但近年来加速了,部分原因是西方对俄罗斯石油和天然气供应实施严厉制裁,人们对能源的总体担忧日益加剧。

在某些情况下,这些考虑甚至扭转了2011年日本福岛第一核电站灾难的负面影响,当时韩国和中国台湾地区等一些国家地区开始实施核淘汰政策。

另一个因素是,在私人投资和政府拨款、奖励的鼓励下,向市场提供的小型模块化反应堆(SMR)设计越来越多。

在被宣传中,SMR被认为适合较小的国家,这些国家迄今为止一直认为标准核电站他们不合适建造或负担不起费用。

已制定核电计划或在建核电项目的亚洲国家地区包括中国、印度、巴基斯坦、韩国、日本、中国台湾和孟加拉国。

在SMR承诺的诱惑下,许多国家现在正在考虑或重新考虑发展核能。

目前的在运核电机组方面,中国以55台领先亚洲,位居世界第三。其次是日本,有33台,但目前只有10台在运营。韩国有25台,在全球排名第五。印度有22台,巴基斯坦有6台,中国台湾有2台,孟加拉国有2台在建。

2、中国


福清核电站

中国在反应堆设计和建造方面基本上实现了自给自足,这是基于对西方技术(来自加拿大、法国和美国)的吸收改进,同时,中国目前也正在出口这些技术。

其位于八个地点的55台核机组的总容量为53,286 MWe。八个地点的另外23个在建机组将增加24,296 MWe。此外,计划建造约45台机组,总发电量为50,110 MWe,另有约80台已确定。

三家大型国有企业(及其子公司)负责核电站建设——中国核工业集团公司(CNNC)、中国广核集团公司(CGN)和国家能源投资公司(SPIC)。


秦山核电站

反应堆机组包括一系列不同的技术,包括进口技术和本土技术。大多数都是压水反应堆,包括最古老的机组秦山1号机组,这是一个300 MWe的中国设计的压水堆,于1991年开始运行。其他技术包括压水堆(PHWR)、高温气冷堆(HTGR)和快中子堆(FNR)。

进口技术包括在浙江省秦山核电三期项目的两台加拿大Candu-6 压水堆;位于广东省深圳市大亚湾的法国M310压水堆机组和位于广东省台山的岭澳EPR;在江苏省田湾的有俄罗斯VVER-1000 压水堆和辽宁省徐大堡的VVER-1200压水堆;以及在山东海阳和浙江省三门的美国AP1000压水堆。


田湾核电站

本土开发主要基于法国M31技术,中核和中广核生产的版本略有不同:中核主要版本为CNP1000、CNP600、CNP300、ACP300、ACP600、ACP1000;中广核主要版本为CPR1000、M310+、ACPR1000。

1,000 MWe版本现已集成为华龙一号(HPR1000)。三台华龙一号机组已经在中国运营,另外九台正在建设中,其他机组也在计划中。

中国还根据一项技术转让协议将美国(西屋)AP1000改装为CAP1000和CAP1400。四个CAP1000目前正在原计划用于AP1000的现场施工。

华龙一号是中国的主要出口机型。

到目前为止,中国只向巴基斯坦出口了核电技术,但中国也希望与阿根廷最终达成协议。

英国取消了在滨海布拉德韦尔核电站建造华龙一号的计划,主要是出于政治原因,中国也被排除在捷克和波兰的核电站招标之外。

中国也在推进SMR和先进反应堆。

中核集团在海南昌江核电站的SMR示范项目采用了由大型ACP1000压水堆开发的多用途125MWe ACP-100(玲珑一号)。


海南昌江核电站

该项目设计用于发电、城市供暖和制冷、工业蒸汽生产或海水淡化。反应堆厂房的主要内部结构施工已经完成。

这是2016年第一个通过国际原子能机构(IAEA)专家独立安全评估的SMR项目。

2017年,中国核电集团公司(中核的一部分)和其他四家国内公司成立了一家合资企业,开发和生产小型浮动核电站。其职权范围为研发、建设、运营管理和销售,包括可能的出口。

作为建立封闭核燃料循环计划的一部分,中国还在福建霞浦建造两座示范池式钠冷CFR-600快堆。

第一台CFR-600于2017年在北京中国原子能研究所的中国实验快堆基础上开始建造。CEFR是在俄罗斯的协助下建造的,俄罗斯为CEFR和CFR-600提供燃料。

2、日本

日本核工业尚未从福岛第一核电站灾难中完全恢复,但新的更积极的前景正在出现。

在2011年福岛灾难之前,日本有17个核电站共54个反应堆产生了国内30%的电力,并计划将这一比例提高到40%。

福岛事故发生后,所有54家核电厂都关闭了,核监管局(NRA)于2013年引入了新的严格安全标准。

共有21个反应堆被永久关闭,留下13个核电站33个可操作机组,总计31,679 MWe。到目前为止,只有10台机组(9,486 MWe)在6个核电站运行。

其他核电厂正在重新激活或修改厂内规定,以满足新规定,其中16家正在等待监管部门批准重新启动。

2011年在建的两座反应堆(岛根3号机组和大间1号机组)的工程已经停止,目前仍面临延误。


日本高滨核电厂

日本的核电站都为轻水反应堆(LWR),其中第一个是从通用电气和西屋电气等美国供应商那里购买的。日本公司被分包参与建设,这些公司后来获得了建造类似工厂的许可。

日立、东芝和三菱重工等公司发展了设计和建造轻水堆的能力,到20世纪70年代末,日本已经建立了国内核电工业。

目前,该公司向全球出口设备,并正在开发新的反应堆设计。三菱重工正在与四个EPC(关西、九州、北海道和四国)合作设计先进的1200 MWe 轻水堆(SRZ-1200)

日本反应堆重启速度比预期的要慢。

2022年,日本核能仅占电力供应的8%左右。在政府的绿色转型(GX)战略计划假设中,到2030年,核能将占20%至22%。

日本的反应堆包括压水堆、沸水堆(BWR)和先进沸水堆(BWR)。到目前为止,只有压水堆被重新启动,因为BWR需要一个过滤的安全壳排气系统,这使满足新法规所需的升级变得十分复杂。

日本议会最近批准了首相岸田文雄的政策,允许反应堆运行超过福岛事件后设定的60年限制,并用下一代先进反应堆取代老化的设施。

日本曾计划使用快中子堆,作为扩大混合铀钚氧化物(MOX)燃料使用的更广泛政策的一部分,多达18个反应堆被指定使用MOX。


福岛第一核电站

福岛核事故后,这一数字减少到12个,其中只有4个获准运行,其中3个仍在等待重启批准。

此外,文殊快堆和日本原子能机构(JAEA)的常阳实验快堆的运行,都受到一系列技术和政治问题的阻碍。


文殊快堆

这最终导致了文殊快堆的关闭,但在2023年5月,NRA表示常阳快堆已经达到监管标准,可以重新启动。

日本正在与美国就快堆的发展进行密切合作。JAEA、MHI和三菱FBR系统公司(MFBR)最近与美国泰拉能源(Terrapower)签署了一份谅解备忘录,以开发钠冷却快堆技术。

这得到了美国能源部(DOE)先进反应堆设计示范计划(ARDP)的支持。

三菱重工表示,日本将通过下一代创新反应堆的国际合作,加快各种核技术的创新。泰拉能源的钠反应堆也正在与GE日立核能公司联合开发中。

2021年,在高温气冷堆升级以满足新的监管要求后,JAEA还恢复了其关闭了10多年的30 MW实验高温工程试验堆(HTTR)的运行。JAEA还与波兰国家核研究中心合作设计高温气冷堆。

3、韩国


月城核电站

与中国一样,韩国现在在反应堆设计和建造方面基本上自给自足,这是基于对西方(主要是美国)技术的引进,韩国现在也正在出口这些技术。

其四个核电站的25台核机组总容量为24,489 MWe,约占其电力需求的27%。在两个地点建造的另外三台机组将增加4,020 MWe,计划建造的两台机组总计2,800 MWe。

除了月城核电站的四台Candu-6压水堆外,韩国的大多数核机组都是轻水堆。


文在寅在古里核电站1号机组关闭仪式上致辞

韩国第一个核机组古里1号机组(现已关闭)是西屋公司在全包建设基础上建造的一个机组,于1978年开始运行。

另外七座是在20世纪80年代基于西屋和法马通技术建造的,其中两座涉及燃烧工程公司(CE),后者已成为西屋的一部分。

韩国发展自己的核技术用于出口的雄心,促进了其国内新反应堆设计的开发。

2005年,OPR-1000(优化动力反应堆)在亚洲市场推出。

韩国目前有10台正在运行的OPR-1000机组,并开发了三代堆APR-1400,其中三台正在运行。

韩国拥有广泛的核研发基地和制造能力,包括国有的韩国原子能研究所(KAERI)、韩国电力公司(Kepco)和子公司韩国水电核电(KHNP),以及三星、大宇、现代和斗山等重型工程公司,这些公司在国内市场占据主导地位,在全球范围内也越来越活跃。

2023年,一个由韩国42个国营和私营实体组成的公私合作伙伴关系已经建立,以推进韩国的SMR行业发展。该联盟旨在制定计划,在明年内振兴该国的SMR行业。

核电项目包括各种先进反应堆和SMR,包括1997年开始开发的330MWt系统集成模块化先进反应堆(SMART)反应堆。

2015年,在六家供应链公司的支持下成立了SMART电力有限公司,以促进,特别是对中东的出口,并与沙特阿拉伯签署了合作协议。

韩国还在与美国密切合作开发钠冷快堆,以及用于制氢的高温气冷堆。

韩国是出于能源安全的考虑以及尽量减少对进口燃料和技术依赖的需要。

韩国电力在全球范围内销售OPR1000和APR1400。


韩国公司承建的巴拉卡核电站

2009年,阿联酋选择了APR1400作为巴拉卡核电站的四个机组,现在几乎已经完工,其中三个机组已经提前运行,并在预算范围内。

2009年,韩国还赢得了一份向约旦供应研究反应堆的合同,该反应堆于2016年投入使用。

2010年,韩国宣布计划到2030年出口80座反应堆,目标是占据全球市场的20%。


尹锡悦总统访问巴拉卡核电站

韩国的目标是到2012年在核技术方面实现100%自给自足,不受任何剩余的知识产权限制。

美国APR1400的设计认证最终于2019年获得批准,2023年,专门为欧洲市场开发的新APR1000设计获得了欧洲公用事业要求组织的认证。阿联酋项目的成功引发了全世界的兴趣,并与几个国家签署了初步协议。

尽管发生了福岛核事故,韩国还是在2012年宣布了到2035年将核能份额提高到60%的计划。

然而,面对越来越多的公众反对,政府于2013年起草了一项到2035年削减29%核能份额的计划,文在寅总统的新政府于2017年通过了一项逐步淘汰计划。

到2023年尹锡悦总统推翻这一政策时,核工业已经失去了很多阵地。韩国新目标是到2036年实现34.6%的核份额,到2030年出口10个核电站,并开发韩国SMR出口设计。

韩国与美国的关系也使其核开发变得复杂。

1974年的《韩美原子能协定》限制了原材料供应,并禁止在韩国进行铀浓缩和燃料后处理,该协定于2015年延长了20年。

面对来自韩国的压力,续签的协议更多地被视为一种伙伴关系,但仍有限制。

2022年5月,在美国总统拜登访问韩国期间,韩国加入了美国领导的负责任使用小型模块化反应堆技术基础设施(FIRST)计划,以合作促进SMR的全球部署。

然而,西屋电气在与波兰私营公司ZEPAK签署协议,在一座前煤电厂建造一座APR1400,同时对韩国水电核电提起诉讼。

此前,波兰核电项目供应反应堆的投标被授予西屋电气公司。这也破坏了韩国可能向捷克和沙特阿拉伯出口的计划。该诉讼指控韩国水电核电侵犯知识产权,坚持要求美国政府同意出口APR1400,声称其使用西屋技术。

4、印度

在反应堆设计和建造方面,印度的核电项目基本上实现自给自足。其位于七个地点的22个可运行反应堆的总容量为6,795 MWe,尽管目前有三个反应堆暂停维修,剩下19个运行机组,总容量为6,290 MWe。

四个地点的八个在建机组将增加6,028 MWe,计划再增加12个机组。核能目前约占印度装机容量的1.5%。

2023年4月,印度政府宣布计划到2031年将核能发电量增加到22,480 MWe,到2047年,核能发电量占印度电力的近9%。

反应堆机组包括一系列不同的技术,包括进口技术和本土技术。

大多数是印度设计的压水堆。其他技术,包括印度的第一个动力反应堆,加拿大在拉贾斯坦邦核电站提供的Candu堆,该反应堆于1973年启动,2004年关闭;通用电气根据塔拉普尔核电站的全包合同建造的两台沸水堆(目前已暂停);以及由俄罗斯提供位于库丹库拉姆的两个VVER(压水堆)。印度还在卡尔巴卡姆建造一座500 MWe的快堆。


库丹库拉姆5号机组正在建造中

印度核电有限公司(NPCIL)负责印度核电站的建设和运营,Bharatiya Nabikiya Vidyut Nigam有限公司(Bhavini)负责快堆的开发。

国有的巴拉特重型电气有限公司(BHEL)、Larsen&Toubro(L&T)公司和巴拉特锻造有限公司(BFL)等工程公司是印度核建设的关键参与者。

1962年的《原子能法》禁止私人控制核电厂。2016年的修正案只允许公共部门的合资企业和外国直接投资仅限于供应链,而不包括建筑业。

印度拥有一个庞大而复杂的核研发和制造基地,1957年启动了由英国供应的第一个研究反应堆。


印度卡克拉帕核电站,图为2020年在建的3、4号机组

最初,印度核开发主要得到英国、加拿大、美国和法国的支持。

然而,在1974年印度进行核弹试验后,所有的支持都被撤回了。印度被排除在外,新成立的核供应国集团阻止印度进口任何核技术或燃料,使其走上了独立核开发的道路。

在铀资源有限的情况下,印度开始了一项三阶段方案,旨在利用其丰富的钍资源,建立在先进的重水钍循环基础上。

第1阶段将使用压水堆和轻水堆。这些钚将为第2阶段计划的快堆提供燃料。第3阶段的先进重水反应堆(AHWR)将在一个自我维持的燃料循环中燃烧钍钚燃料。另一种可选择的末端阶段可以是熔盐增殖反应堆(MSBR)。

印度立即开始建造小型压水堆,到2008年,有12台200-220 MWe的机组在五个地点运行,塔拉普尔核电站有两台540 MWe的机组。

2002年,印度监管机构批准在卡尔巴卡姆建造一座500 MWe的原型快增殖反应堆(PFBR),该反应堆目前已接近完工,同时熔盐反应堆的研究正在进行中。

只有俄罗斯在1988年NSG之前的协议基础上继续合作,并于2002年开始在库丹库拉姆核电站建造两台VVER-1000机组。

在2005年,印度与美国签署了一项民用核协议,导致NSG在2008年放弃了对印度的豁免,尽管印度没有签署《核不扩散条约》(NPT)。

这使得核贸易得以恢复,但由于中国的反对,将印度纳入NSG正式成员国的谈判迄今陷入僵局。

尽管如此,该豁免使印度能够与许多国家签署核合作协议,并开始与美国、法国、日本和韩国讨论可能的建设问题。

然而,印度的核责任制度阻碍了进展。

1984年博帕尔灾难发生后,印度通过了一项法律,规定设备供应商应对未来的任何事故负责。

2010年的修正案使工厂运营商承担主要责任,但仍允许向供应商追索。

印度与俄罗斯达成了妥协,俄罗斯继续在库丹库拉姆进行建设,目前有两个机组正在运营,另外两个正在建设中,其他机组正在计划中。

其他供应商仍然犹豫不决。虽然印度与法国就杰塔普的六个EPR和与美国就科夫瓦达的六个AP1000达成了协议,但这些项目尚未最终确定。

与此同时,印度启动了一项建造更大的700 MWe 压水堆的计划,其中第一台于2021年开始在卡克拉帕(3号机组)运行,并计划再建造10台。

5、巴基斯坦

巴基斯坦在两个地点有6个可运行的反应堆,由中国提供,总容量为3,262 MWe。

2011年至2017年,恰希玛核电站的四个CNP-300反应堆(300-315 MWe)开始运行。

2023年6月,巴基斯坦和中国签署了一项为恰希玛5号机组建造1,100 MWe华龙一号(HPR1000)反应堆的协议。

卡拉奇核电站1号机组,由加拿大供应的137 MWe Candu堆于1971年开始运行,并于2021年关闭,是亚洲第一台核电机组。

该电厂还拥有两台中国供应的1,017 MWe华龙一号机组,于2021年和2022年开始运营。未来十年,巴基斯坦计划将其核能发电能力扩大到8,800 MWe。

巴基斯坦有一个重要的研发基地,但其中大部分与军事计划有关。

位于拉瓦尔品第的巴基斯坦核科学与技术研究所(Pinstech)拥有一座美国供应的研究反应堆,专注于民用研究,并受到IAEA的支持保障。拉瓦尔品第和胡沙布的其他设施继续支持武器开发。

与印度一样,巴基斯坦也被排除在NSG之外。

然而,其所有发电机组都处于IAEA的保障监督之下,IAEA正在进行监督和支持。

2018年,IAEA的四个国家技术合作项目合并为一个项目,PAK2007,“加强和增强巴基斯坦国家机构支持安全、可靠和可持续核能计划的能力”。

这旨在简化工作流程,减少延误和成本,加强合作,协调安全和废物管理方法。

6、中国台湾地区

台湾地区有三个美国供应的两机组核电厂——金山、国圣和马鞍山,根据2016年台湾通过的核能淘汰法,其中两台核电厂现已关闭。

同时,正在建设的第四座核电站——龙门核电站被取消。

台湾六个可运行电力反应堆将在其40年的运行许可证到期后退役。

台湾最早的核电厂金山1号机组于2018年关闭,金山2号机组于2019年关闭。

这些电厂均为通用电气MarkⅠ沸水堆,功率600 MWe,于1978年和1979年开始运行。

国圣 1号和2号机组985 MWe通用电气MarkⅢ沸水堆于1981年和1983年开始运行,于2021年和2023年关闭。

龙门1号和2号机组(均为通用电气1350 MWe先进沸水堆机组)于1999年开始施工。龙门1号已于2015年竣工但进行了封存,龙门2号机组于2014年暂停施工。

根据2016年通过的核淘汰法,台湾马鞍山核电站现已关闭(图源:Shutterstock.com)

台湾地区目前在马鞍山核电站有2台可运行的核机组,均为西屋936 MWe压水堆,其运行许可证将于2024年和2025年到期。

业主运营商台电也运营燃煤发电厂,不过这些发电厂将被天然气涡轮机取代。

台湾地区的首批液化天然气(LNG)预计将于2023年交付。虽然台湾地区民众有强烈的反核情绪,但未来可能上台的国民党反对淘汰核能,台湾地区可能仍将继续发展核能。

7、发展前景

虽然亚洲早期的核能发展在很大程度上受到地区竞争的影响,但如今,它已成为中美之间全球权力斗争的焦点。

到目前为止,印度基本上避免参与这场地缘政治游戏。巴基斯坦与中国的密切关系显而易见,韩国和日本与美国的关系也是如此。

中国显然希望增加其华龙一号和SMR的出口,包括浮动核电站,并越来越成为一个有竞争力的供应商。

还有许多其他的小国和地区希望接受核能,尤其是随着SMR的出现,这些小型堆更适合于全尺寸核电站难以建设的地区。

从长远来看,亚洲似乎有可能继续扩大其核能力。

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