在建機組裝機容量全球第一、今年已有10臺機組獲批…中國核電“加速前進”
習近平總書記在黨的二十大報告中，將核電技術(shù)列入創(chuàng)新領(lǐng)域重大成果。今年已有10臺核電機組獲批，中國核電正在“加速前進”>>
撰文/記者 趙天宇 編輯 劉昭
采訪專家：
羅英（中國核動力研究設計院研究員級高級工程師、核反應堆系統(tǒng)設計技術(shù)國家重點實驗室副主任）
張子立（中國科學院電工研究所副研究員）
△2022年10月17日《北京科技報》封面（訂閱?）
9月初，位于廣東陸豐市的陸豐核電項目5號機組正式開工。官方資料顯示，目前6號機組也做好了開工準備。包括廣東陸豐在內(nèi)，今年國務院共批準了 10 臺核電機組，這不僅是我國連續(xù)4年批準新建核電機組，也是自2008年以來，核電機組“入市”最多的一年。
根據(jù)《“十四五”規(guī)劃和2035遠景目標綱要》，至2025年，我國核電運行裝機容量達到7000萬千瓦。在雙碳背景下，核電行業(yè)迎來了全新的發(fā)展機遇。
但另一方面，中國核電發(fā)電量占比僅5%，自2007年以來增長不足2個百分點，在核能發(fā)電國家當中排名沒有優(yōu)勢。有分析人士指出，按照人口規(guī)模和社會需求，中國核電占比應該在10%左右，我國依舊有6個百分點的差距，核電發(fā)展稱得上“任重而道遠”。
△“玲龍一號”工程現(xiàn)場 圖片來源/中核集團
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巨頭主導
中國有多少座核電站？來自中國核能行業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù)顯示，截至2021年12月31日，我國（以下數(shù)據(jù)均不含臺灣省）共有17座核電站、53臺商運核電機組，還有11座在建核電站，在運核電機組數(shù)量僅次于美國和法國，居全球第三位。
中國核能行業(yè)協(xié)會在9月14日發(fā)布的《中國核能發(fā)展報告（2022）》藍皮書則顯示，截至目前，我國商運核電機組總裝機容量5559萬千瓦，在建核電機組23臺，總裝機容量2419萬千瓦，我國在建機組裝機容量連續(xù)保持全球第一，在運在建核電機組數(shù)為全球第二。
作為重要的能源設備，我國核電站與通信、石油、電力等基礎(chǔ)設施一樣，由央國企主導開發(fā)、建設和運營。在遼寧、山東、江蘇、浙江、福建、廣東、廣西和海南八個沿海省區(qū)都有布局，呈現(xiàn)“南多北少、東密西無”的特點。
隨著2021年底中國華能集團攬入核電牌照，我國具有核能開發(fā)資質(zhì)的公司升至4家，分別為中國（廣東核電）廣核集團、中核集團、國家電力投資集團和中國華能集團。
“四巨頭”中，按照裝機容量和運行機組數(shù)量，核企又可分為三個梯隊：第一梯隊是中核集團和中廣核，截至2021年底，中核集團在運行核電機組共24臺，總裝機容量2250萬千瓦，國內(nèi)占比42%；中廣核在運行機組25臺，裝機容量2826萬千瓦，國內(nèi)占比53%。
從2021年中國核電和中廣核的業(yè)務分布格局看，中國核電的業(yè)務布局大部分在華東地區(qū)，達到了88.65%，像浙江的秦山核電站、福建的福清核電站、江蘇的田灣核電站。
中廣核的業(yè)務布局大部分在中國華南地區(qū)，包括廣東、廣西、香港，占比將近七成。其次是華東地區(qū)，以福建為主。像我國第一座商業(yè)化運行的大亞灣核電站、擁有機組數(shù)量最多的臺山核電站等。
第二梯隊是國家電投，由原中國電力投資集團公司與國家核電技術(shù)有限公司重組組建，國家電投總裝機容量雖然僅為809萬千瓦，但公司在第三代非動能核電技術(shù)上較為領(lǐng)先，且深耕北方市場，主要在山東、遼寧等地布局，地域優(yōu)勢明顯。
新入局的華能集團位列第三梯隊。雖還沒有控股核電機組投運，但目前海南昌江核電二期工程3號機組已經(jīng)開工建設。全球首座具有第四代核電技術(shù)主要特征的球床模塊式高溫氣冷堆核電站—石島灣高溫氣冷堆示范工程，也有望在年內(nèi)實現(xiàn)雙堆滿功率運行。
值得一提的是，除了華能以外，目前大唐、華電等能源企業(yè)，也已基本滿足控股核電站的要求，結(jié)合三代核電重啟審批的預期，未來第五張、第六張核電牌照有望陸續(xù)發(fā)放，政策和資本“雙箭”齊發(fā)，有望徹底改變現(xiàn)有核電運營競爭格局。
△8月23日，我國自主三代核電技術(shù)華龍一號批量化建設工程——中核集團漳州核電2號機組內(nèi)穹頂成功吊裝，標志著該機組從土建施工階段全面轉(zhuǎn)入設備安裝階段，也創(chuàng)下了“開頂法”實施前提下華龍一號單臺機組從核島廠房第一罐混凝土澆注到內(nèi)穹頂?shù)跹b工期最短的新紀錄，華龍一號批量化建設邁出堅實步伐 圖片來源/福州新聞網(wǎng)
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技術(shù)“競爭”
國內(nèi)四巨頭的誕生，給未來核電發(fā)展的技術(shù)路線帶來新的選項。這其中最值得關(guān)注的，是擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代核電技術(shù)。
上世紀七十至八十年代期間，世界范圍內(nèi)先后發(fā)生了美國三里島、蘇聯(lián)切爾諾貝利等幾次嚴重事故，給核電產(chǎn)業(yè)帶來不小影響。為提高核電站安全性，美國和歐洲的核電供應商與相關(guān)機構(gòu)一起先后推出了“先進輕水堆用戶要求文件”（URD）和“歐洲用戶對輕水堆核電站的要求”（EUR），開始提出第三代核電站的技術(shù)標準，大體上分為改進型核電站和非能動型核電站兩類。
從2003年開始，我國就啟動第三代核電技術(shù)的研發(fā)工作，在引進外國技術(shù)的同時，也加強自主研發(fā)，形成了引進-消化-吸收的技術(shù)路線。
如中廣核從法國引進M310技術(shù)的基礎(chǔ)上，形成了ACPR1000+三代核電技術(shù)；中核方面則經(jīng)過多年自主研發(fā)，開發(fā)出ACP1000三代核電技術(shù)。
ACP1000和ACPR1000+都是滿足URD和EUR文件要求的三代核電技術(shù)。兩條技術(shù)路線進行了融合—采用中核ACP1000技術(shù)的177堆芯，輔助系統(tǒng)各有特色，由此誕生了我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)“華龍一號”。
另外一條技術(shù)路線上，以美國AP1000技術(shù)為基礎(chǔ)，國家電投歷時12年科研攻關(guān)，在2020年研制出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代核電技術(shù)，取名為“國和一號CAP1400”。
△國和一號 CAP1400總體布置圖 圖片來源/視覺中國
此前業(yè)內(nèi)曾認為“華龍一號”面向海外市場，“國和一號”主攻國內(nèi)市場。但從2020年開始“華龍一號”項目同樣在國內(nèi)大量落地，分別落戶在廣西防城港、福建漳州、海南昌江等地，在建及投運規(guī)模已經(jīng)突破10臺，對比之下“國和一號”依然未能建成投產(chǎn)。
因此有觀點認為，“國和一號”在市場競爭中，或許已處于相對落后的位置。
但核電行業(yè)某業(yè)內(nèi)人士告訴記者，兩者之間事實上并不存在競爭關(guān)系，“國和一號”目前還未建成，且兩者由于底層邏輯不同，采用了不同的技術(shù)路線，布局落地省份也不同?！暗鼈兌即碇覈穗娧兄颇芰Φ淖罡咚?，下一步重點工作，是提升核電技術(shù)國產(chǎn)化率，爭取早日達到100%國產(chǎn)化。”
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三起三落
與許多大國重器一路高歌猛進不同的是，我國核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展并非一帆風順，而是經(jīng)歷了“三起三落”，始終伴隨著“爭議”與“起伏”。
我國早在上世紀70年代初就開始研究核能發(fā)電，但因為綜合國力薄弱和計劃經(jīng)濟束縛，以及長期受到西方國家的技術(shù)封鎖，在70、90年代全球核電發(fā)展的大潮中，基本沒有中國的身影。
直到1987年廣東大亞灣核電站開工建設后，核電商業(yè)化之路才正式開啟，大亞灣核電站也成為中國大陸第一個盈利的核電站，主要向人多地少的香港出口能源。1994年2月和5月，我國從法國引進的兩套M310 型百萬千瓦核電機組在廣東大亞灣分別投入商運，標志著我國在核電建設領(lǐng)域首度展開國際合作。
但由于這一階段我國電力供應相對充裕，核電被定位為我國能源的補充，發(fā)展方針也是“適度發(fā)展”。90年代末和21世紀初的十余年時間內(nèi)，只建設了深圳大亞灣、嶺澳，連云港田灣等少數(shù)幾座核電站，屬于小規(guī)模嘗試的狀態(tài)，形成了廣東大亞灣、浙江秦山兩大核電基地。
△大亞灣核電基地航拍圖 圖片來源/中廣核
2007年，國務院正式批準《國家核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2005—2020年）》明確指出“積極推進核電建設”，確立了核電在我國經(jīng)濟與能源可持續(xù)發(fā)展中的戰(zhàn)略地位，此后國內(nèi)核電建設才駛?cè)肟燔嚨馈?/p>
然而2011年日本福島核電站事故，又給核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展“當頭一棒”，核能安全風險成為社會關(guān)注的熱點，我國對核電審批大幅縮緊，連續(xù)多年沒有新開工項目，整個核電產(chǎn)業(yè)也進入了低谷期，無形中也讓公眾給核電站戴上了一層有色眼鏡。
從2019年以來，隨著氣候變化問題日益引發(fā)關(guān)注，核電天生低排放的特性，讓它再次步入公眾視野，特別是“雙碳”目標的提出，核電作為一種清潔能源，其戰(zhàn)略意義不言而喻，再一次開始了提速發(fā)展。
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加速布局
今年，俄烏沖突和極端氣候等復雜因素疊加，全球能源危機加劇，核能的關(guān)注度再一次得到提升。今年國務院共批準了 10 臺核電機組，其中4月份一次性批準6臺，這也是自2019年以來，國內(nèi)連續(xù)第四年核準開工新的核電項目，也是一次性批準核電機組最多的一年。一組非官方數(shù)據(jù)則顯示，“十四五”期間我國核電將保持每年6-8臺的速度核準，且至少8個省份已經(jīng)把核電列為發(fā)展重點。
每年新增6-8臺的數(shù)量，標志著核電發(fā)展已經(jīng)進入了一個全新階段。這是否意味著一個新的“核電大躍進時代”即將開啟？與“積極安全有序”的目標是否相違背？
在中國核能行業(yè)協(xié)會副秘書長楊波看來，大躍進的說法“并不準確”，因為從我國能源需求、工業(yè)水平和制造業(yè)能力來看，6-8臺屬于合理能力范圍之內(nèi)。“西方的發(fā)達國家核電占比是20%，全球是10%，但中國的水平只在5%左右，6-8臺的新增速度，其實是一個比較合適的節(jié)奏。”
事實上，近兩年來，席卷全國的局部地區(qū)拉閘限電，尤其是今年水電大省四川缺電，更加凸顯了電力安全穩(wěn)定供應的重要性。作為穩(wěn)定且清潔的電源，核電項目加速上馬，不僅有利于提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也是拉動經(jīng)濟增長的有效抓手。
如何提高核電利用效率？國家能源部原部長黃毅誠建議，國家應盡快啟動內(nèi)陸核電建設：“我國30多年的實踐和國際上核電運行的經(jīng)驗，都證明了在內(nèi)陸建核電同樣是安全的。我國有14億人口，總用電量大，只要做到批量生產(chǎn)，不但可以提高質(zhì)量，還可以降低生產(chǎn)和建設的成本，完全有可能做到核電的電價低于煤電。”
△核裂變原理 圖片來源/國際原子能機構(gòu)
△目前世界上使用最多的是壓水堆 圖片來源/國際原子能機構(gòu)
中國科學院電工研究所副研究員張子立分析說，裂變式核能（核電）是我國清潔能源發(fā)展戰(zhàn)略中必不可少的重要組成部分，也是完成“雙碳”目標過程中一種查缺補漏的有效手段。但張子立強調(diào)，現(xiàn)階段不應從全國范圍內(nèi)討論核電發(fā)電量的占比。
“這是因為我國有一些用電需求量較大的地區(qū)，可再生能源不充足，又不在長距離特高壓輸電系統(tǒng)路線上，以往這些區(qū)域只能依靠燃煤火電，從而帶來大量的碳排放和固體廢棄物。應該優(yōu)先考慮在這些地方建造核電站取代火電站，減少碳排放，減少環(huán)境和生態(tài)污染?！彼忉屨f。
作為專業(yè)技術(shù)人士，中國核動力研究設計院研究員級高級工程師、核反應堆系統(tǒng)設計技術(shù)國家重點實驗室副主任羅英認為，核電對于“雙碳”目標的實現(xiàn)有積極的推動作用，核電機組從建設、投入運行再到產(chǎn)生經(jīng)濟效益，是一個龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，可以整體帶動我國高新產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)工業(yè)整體進步，對推動我國裝備制造業(yè)和先進能源科學發(fā)展具有很大的積極作用。
TIPS：知識多一點
四代核電技術(shù)都有哪些特點？
撰文/記者 趙天宇
▍第一代
人類對核電站的開發(fā)與建設始于上世紀50年代。1954年，前蘇聯(lián)建成電功率為五千千瓦的奧布涅斯克實驗性核電站；1956年，英國建成卡德豪爾石墨氣冷堆原型核電站；1957年，美國建成電功率為九萬千瓦的希平港壓水堆原型核電站。在冷戰(zhàn)和美蘇爭霸的大背景下，核電站技術(shù)得到快速發(fā)展，這些實驗性核電站，證明了利用核能發(fā)電的技術(shù)可行性。國際上把這些實驗性和原型核電機組，稱為第一代核電機組（技術(shù)）。
△希平港核電站是世界上第一座“專一民用大型核電站”，位于美國賓夕法尼亞州希平港，1958年開始服役，1982年停運 圖片來源/wiki
▍第二代
第二代核電站是指上世紀60年代末，在實驗性和原型核電機組基礎(chǔ)上，陸續(xù)建成電功率在30萬千瓦以上的壓水堆、沸水堆、重水堆等核電機組。它證明了核電站在商業(yè)運行上的可行性，具備與火電、水電競爭的實力。
上世紀70年代，石油漲價引發(fā)的能源危機，進一步促進了核電的發(fā)展，目前世界上商業(yè)運行的四百多座核電機組絕大部分是在七八十年代時期建成的，例如目前備受關(guān)注的扎波羅熱核電站、韓國最大的古里核電站、加拿大的布魯斯核電站等。
△扎波羅熱核電站是目前歐洲最大核電站 圖片來源/Reuters
▍第三代
第三代核電站的技術(shù)標準，大體上分為改進型核電站和非能動型核電站兩類。改進型核電站配備有獨立的交流電源與電網(wǎng)并網(wǎng)，可以保證停水后2小時內(nèi)、斷電后8小時內(nèi)燃料堆不損壞。非能動型核電站的安全性要更高，它不需要額外為安全系統(tǒng)配備交流電源，且特定情況下在3天內(nèi)不需要人為操作，可以自動處理一些潛在的安全事故。
我國已建成投運的“華龍一號”和在建的“國和一號”，都是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代核電技術(shù)（核電站）。
△2021年1月30日，“華龍一號”全球首堆——福建福清核電5號機組正式投入商業(yè)運行。圖為福清核電全景圖 攝影/過東海
▍第四代
第三代核電技術(shù)在安全性上得到了提升，在此基礎(chǔ)之上，為了強化戒備核擴散的要求、進一步改善經(jīng)濟性，由此提出了第四代核電技術(shù)，目前仍處在開發(fā)和驗證階段。
第四代核電技術(shù)有六種設計概念，包括三種快中子堆和三種熱中子堆。我國自主研發(fā)的第四代核電技術(shù)—高溫氣冷堆，設備國產(chǎn)化率高達93.4%，首個示范工程已經(jīng)完成并網(wǎng)發(fā)電。這也是全球首座具有第四代核電技術(shù)主要特征的球床模塊式高溫氣冷堆核電站。
△石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程項目，是全球首座具有第四代核電技術(shù)主要特征的球床模塊式高溫氣冷堆核電站 圖片來源/國家原子能機構(gòu)
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