加拿大核能发展与低碳难题

2025-01-27 11:26  

加拿大有13个省区,每个省区都有自己的能源未来决策者,有些地区在核能发展方面下了很大赌注。


1、复杂的能源战略

安大略省领导人表达了对通过利用核能成为“能源超级大国”的雄心壮志。

加拿大是一个幅员辽阔的国家,全国面积近1000万平方公里,但人口相对较少(约4100万)。

这种实际状况,再加上加拿大拥有丰富的化石燃料资源,在该国努力履行《巴黎协定》、自己立法的《加拿大净零排放问责法案》,及世界市场不断变化的期望(越来越多地考虑非金融措施,包括温室气体排放)规定的义务时,带来了独特的挑战。

加拿大的能源政策,特别是电力政策的确定,也在该国13个不同省份和地区的职权范围内。

这13个省份和地区的面积从6,000平方公里以下的爱德华王子岛到150万平方公里的魁北克省。

人口数量方面,从人口最少地区(努纳武特地区)的约40,000人到安大略省的约1600万人不等,约占该国相关GDP人口的40%。

总而言之,加拿大是一个组成、气候、文化和能源需求多样化的国家,也使国家能源战略变得复杂。

尽管加拿大拥有丰富的清洁电力资源,包括几个省份的水电资源,但电力仅占加拿大总能源使用量的20%左右,其余80%主要来自化石燃料。

希望交通、建筑和工业等部门脱碳的省份,都集中在了电气化战略上。

因此,加拿大电力需求激增,现有的电力资源无法持续跟上。同时雪上加霜的是,加拿大有几个省份正在全球范围内竞争成为数据中心、生命科学和汽车制造等中心,这些制造行业对能源的需求很高,但现在的世界,不仅是寻求廉价电力,

还有低碳的要求。对于许多加拿大各省区来说,这意味着要重新审视核能的发展。

如今,全世界核能的规模和设计几乎与加拿大本身一样多样化,在该国以前没有考虑过核能的时候,核能正受到越来越多的关注。

2、新的核选择带来可能性

达林顿核电站

几家主要核能供应商已经在加拿大推销了他们的产品,从5 MW的微型反应堆,到传统的大型新建反应堆。

从各个方面来看,这些反应堆都可以支持加拿大最大经济体的电网需求、区域电力需求、偏远社区替代柴油的热能和电力,以及加拿大资源开采和钢铁等重工业的工业专用热能和电力选择。

举个例子,加拿大钢铁生产商协会(CSPA)和核创新研究所(NII)2023年11月的一份报告计算出,在加拿大,制造绿色钢铁所需的电量,是该行业目前用电量的四倍多。

加拿大的新核能实际会发展成什么样子,取决于具体省份的实际情况。以下是一些主要省区及其对核能的态度。

3、安大略省

皮克林核电站

自20世纪上半叶以来,加拿大一直是一个一级核能国家(最高级别或第一梯队),其技术设计和发电计划的核心位于安大略省。

最近,加拿大能源和电气化部长斯蒂芬·莱切(Stephen Lecce)表示,该省的目标是成为一个能源“超级大国”,拥有足够的电力来满足其自身快速增长的需求,并增加小型模块化反应堆(SMR)等能源和技术的出口。

在10月23日宣布新的综合能源战略时,莱切部长表示:“该省将首次在立法中优先考虑可靠、负担得起和零排放的核能发电,以满足未来需求的增长。”

作为该国人口最多的省份,安大略省拥有庞大的商业和工业基地,自1971年第一台皮克林核能商业机组开始运行以来,使用核能的基载电力就有了意义。

近年来,该省高达60%的电力来自该省的三座核电站:安大略省发电公司位于达勒姆地区的皮克林核电站和达林顿核电站,毗邻多伦多和安大略省西南部的布鲁斯核电站。

20世纪40年代至60年代,加拿大原子能公司(Atomic Energy Canada)的研究人员与该省的电力运营商合作开发了CANDU(PHWR)堆技术。

开发地点乔克河实验室(Chalk River Laboratories)也位于安大略省,距离该国首都渥太华仅数小时车程。

如今,安大略省拥有12,844 MW的CANDU发电能力。加拿大的新不伦瑞克省也有CANDU堆运营,全球有六个国家也采用了CANDU堆,利用该种技术提供规模经济,支持研究、教育和供应链基础设施。

CANDU堆行业在加拿大核工业中涉及约89,000名员工,其中许多工作岗位位于安大略省。

这也是安大略省现任政府一直热衷于利用其低碳经济战略的历史。

十多年来,安大略省一直在对达林顿和布鲁斯反应堆进行一系列中期翻修,计划将反应堆运行到20世纪60年代中期。

这项工作将持续到下一个十年,最新计划还将翻修20世纪80年代初至中期上线的四座最新皮克林核电站反应堆。

随着新技术的出现和翻新项目管理专业知识的增加,一切旧反应堆都将焕发新生命力。

安大略省不仅仅有CANDU堆,它也是OECD国家中最先进的SMR项目所在地,位于达林顿核电站。

如果按计划完成,四个通用电气日立300 MW沸水堆将与达林顿现有的(即将全面翻新的)四个CANDU堆一起运行,第一个SMR计划将于2029年上线。完成首次SMR部署是省政府出口战略的一部分,但翻新和达林顿SMR仍然远远不够满足能源需求。

安大略省电力系统运营商在2024年10月的一份报告中表示,到2050年,该省的电力需求将增长75%。

安大略省已经预测,在这段时间内,至少需要额外17,800 MW的核能来满足需求增长。最新的估计和政府的“超级大国”计划可能会推高这一数字。

国内和全球的预测引起了大型核企业的注意。CANDU技术的许可证持有公司——加拿大工程咨询公司Atkins Réalis一直在加强培养其核部门的工程人员,并致力于CANDU MONARK反应堆的设计和营销。

西屋电气现在由加拿大两大能源公司Cameco(铀矿开采和加工)和Brookfield(资产管理和可再生能源)拥有,其总部也设在安大略省,销售一系列反应堆设计,从适用于远程和工业应用的微型反应堆到其APR 1000。

这两家公司的反应堆正在接受布鲁斯C核能项目扩建的检查,目前正在考虑额外4,800 MW的核能进行影响评估。

布鲁斯核电站

布鲁斯电力公司(Bruce Power)目前是安大略省最大的运营商,拥有8台CANDU机组,预计全面翻新后将产生高达7,000 MW的电力。

在微型堆和大型堆之间,还有其他几家供应商,包括X-energy,其反应堆选项包括80 MW的Xe-100(有可能是320 MW的四包),这可能是区域或工业用途的理想选择,正如它与美国陶氏和亚马逊的合作伙伴关系所示。

X-energy于2022年与安大略省电力公司签署了一项框架协议,以探索工业应用的机会。所有这一切都得到了世界上最成熟的供应链之一的支持,该供应链在国内繁忙,但也向世界推销其经过多年翻新磨练的专业知识。

4、萨斯喀彻温省

萨斯喀彻温省麦克阿瑟河矿场的铀矿年产能为7700吨(来源:Orano)

萨斯喀彻温省长期以来一直是全球最大的铀生产区和出口区之一。

随着全球对核能的兴趣日益浓厚,该业务有所增长。然而,直到最近,萨斯喀彻温省才将核能视为其自身能源结构的一部分。

主要原因是省公用事业公司萨斯喀彻温省电力公司(SaskPower)开始了解SMR,包括2017年与安大略省发电公司(Ontario Power)签订的谅解备忘录。

最近,在2024年9月,萨斯喀彻温省电力公司宣布将成立一家子公司SaskNear,通过监管和许可程序推进该省的SMR项目。

关于是否继续进行的最终决定,预计将于2029年确定。今年早些时候,该省宣布埃斯特万地区的地点可能是第一个SMR的候选地。

5、阿尔伯塔省

作为加拿大石油和天然气之都,阿尔伯塔省面临的最大挑战是脱碳问题,因为该省试图在自然资源的价值和需求与温室气体减排之间取得平衡。

此外,阿尔伯塔省还有能源多样化的野心,包括成为一个全球数据中心枢纽,鉴于其目前能源结构主要由天然气和煤炭组成,这可能需要转向低碳电力。

目前有各种规模和设计的核反应堆可以帮助该省实现并网发电和工业脱碳目标。阿尔伯塔省过去几年的一些核能发展包括:

2019年:阿尔伯塔省、萨斯喀彻温省、安大略省和新不伦瑞克省之间,关于在SMR推进方面进行合作签署了备忘录;

2023年7月:阿尔伯塔省能源部长的授权书包括SMR开发,包括鼓励油砂运营商探索SMR作为脱碳选择;

2024年1月:安大略省发电公司和首都电力公司就阿尔伯塔省SMR开发达成协议;

2024年3月:阿尔伯塔省宣布正在考虑将传统规模的反应堆用于并网发电。

6、新不伦瑞克省

除了安大略省,新不伦瑞克省是目前唯一一个在其能源结构中使用核能的省份,其莱普瑞奥角(Point Lepreau)核电站为660 MW的CANDU堆。

除了安大略省,新不伦瑞克省是加拿大目前唯一一个在能源结构中使用核能的省份。

该省人口约85万,约30%的电力来自一个660 MW的CANDU反应堆,但要实现剩余电网和整体能源使用的脱碳,还有很长的路要走。

其省级公用事业公司NBPower是先进反应堆开发的早期支持者,并继续将SMR作为该省未来核能发展的一部分进行探索研究。

7、联邦政策影响全国


各省可能是电力和电气化的传统决策者,同时越来越多的私营部门正认识到在其运营中采用独立的核能和氢能以及其他脱碳战略的机会。

联邦政府在影响双方决策方面发挥着重要作用。在几十年来对核能行业不冷不热的承认之后,加拿大现任自由党政府在过去几年中对核能的支持越来越明确,理由是核能将在减少温室气体排放和气候变化方面发挥重要作用。

政府的支持包括对研究、教育和发展的投资,以及有助于刺激投资的税收抵免和贷款担保。

在国际上,加拿大一直是OECD核能机构(NEA)国家间合作的主要参与者,包括OECD-NEA领导的一项倡议,20多个国家签署了到2050年将核能增加两倍的协议。

此外,加拿大还与美国和英国就各种倡议进行了双边合作,以进一步推进监管和燃料安全等领域。

在某种程度上,加拿大核政策的加强,可归因于美国的《通胀削减法案》和边境以南核投资的新机遇。

目前需要关注的一个关键文件是加拿大乏燃料废物处置库的选址。

负责这项工作的组织——核废物管理组织(Nuclear Waste Management Organization)——十多年来一直在通过基于准许的程序与社区合作。预计年底将进行选址。

2023年,加拿大政府还宣布推进该国中低放射性废物永久处置战略发展的计划。得到充分理解和支持的废物管理,被认为是该国新核计划的关键推动因素。

加拿大将在明年举行选举,该行业将关注政府是否发生变化,如果政府发生变化,核能发展方向是否会改变。

在后者问题上,人们希望,无论何种类型的联邦政府都能坚持发展核能。而且,由于美国对加拿大的影响力过大,2024年11月的美国大选也可能影响加拿大的核能政策。

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