双碳目标下内陆核电的发展机遇
葛仲奕
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葛仲奕,. 双碳目标下内陆核电的发展机遇[J]. 核工业与技术,2021.6. DOI:10.12721/ccn.2021.157051.
摘要:
在3060双碳目标下,我国核电发展空间超过预期,内陆核电发展迎来机遇。本文通过总结双碳目标下我国能源电力转型路径,分析我国内陆核电启动的必要性和启动时机,论述我国已经具备内陆核电建设的安全基础,并提出在中部和西部地区发展内陆核电的政策建议。
关键词: 碳中和能源电力转型内陆核电
DOI:10.12721/ccn.2021.157051
基金资助:

自日本福岛事故以后,我国内陆核电处于暂停状态。期间,国家能源局、核能行业协会、三大核电集团就内陆核电的安全性、可行性和必要性进行了多次研究和论证,地方政府每年也通过提案等方式向国家进行启动建议。由于社会公众的担忧,新能源和大电网的快速发展,以及沿海核电优先发展的策略,减缓了国家对启动内陆核电需求的急迫性,以致“十三五”期间没有对内陆核电的后续发展给出结论,“十四五”规划也没有明确提到内陆核电。

当前,国家正在开展碳达峰和碳中和的路径研究,风电和光伏的发展目标已率先提出,核能具有能量密度最高、能源转化碳排放最低的特性,在电力结构转型和控制气候变化中具有独特作用,核电发展目标以及是否发展内陆核电再次成为研究论证的重点。

一、碳达峰、碳中和的路径分析

(一)碳中和的“三步走”战略

2060碳中和目标需要努力实现以1.5ºC目标为导向的长期深度脱碳转型路径,能源相关二氧化碳排放在2025年前达峰,能源需求在2030年左右达峰,2050年一次能源消费总量约50亿吨标准煤,能源消费CO2排放14亿吨,2060年碳中和。

要实现2030年碳达峰和2060年碳中和目标,根据相关机构的研究和模型测算,总体需分三步走:第一步,增量替代。到2025年实现煤电规模达峰,新增能源需求主要由清洁能源供应,非化石能源占一次能源消费比重22%。第二步,存量替代。2030年前石油、天然气达峰值,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,到2035年,加速存量化石能源的清洁替代和电能替代,加速煤电退出。第三步,全面转型。2060年,非化石能源占一次能源比重达到85%以上,实现碳中和。

(二)“电能替代”是碳中和的关键

要实现碳达峰和碳中和,除了提高非化石能源占比,另一个重要途径是提高电能消费占终端能源的比例。一方面,当前碳排放源中,电力行业占41%,交通行业占28%,建筑和工业占31%。到2050年,要求电力行业实现零碳甚至负碳排放。另一方面,到2050年电能占终端能源比重要从当前的25%提高到50%以上,2060年要达到60-70%以上。

核能做为人类已经大规模成熟应用的清洁低碳能源,在碳中和“三步走”和电能替代上将发挥不可或缺的关键作用。

二、核能对3060战略的重要意义

(一)非化石能源需求促使核能发展空间超预期

3060碳目标扩大非化石能源总量需求,促使核能发展空间超过预期。一是,从国际来看,目前全球核电站提供了全球10%的电力,几乎是太阳能和风能总和的两倍,而我国核电仅提供不到5%的电力,明显低于国际平均水平,核电仍有较大发展空间。二是,从非化石能源缺口和各类能源增长空间来看,核电发电比例至少10%以上。根据核能行业协会预测,到2025年,我国在运核电装机达到7000万千瓦,在建3000万千瓦; 到2035年,在运和在建核电装机容量合计将达到2亿千瓦。

(二)核电具有调节性能,可与风光互补协同

3060碳目标要求煤电加快退出,风电、光伏间歇性能源大力引入,促使电网对具有负荷跟踪能力核电需求更为迫切。根据预测,2060年光伏、风电替代煤炭成为主体能源,电能占终端用能的比重有望在2050年和2060年分别达到约60%和70%, 随机性、波动性的可再生能源接入电网越多,对电力系统安全稳定性的影响就越大,同时,由于电力系统中具有转动惯量的电源比例减少,电力系统安全稳定性下降。当前三代核电已具有日负荷跟踪能力,核电参与调峰将大大提高电力系统的灵活性和安全性。

(三)核电可靠性高,能连续稳定运行,是电网的“基荷”和支撑

3060碳目标加大能源电力输送输送范围和总量,本地电网需要核电做为连续稳定电源做为“基荷”,起到支撑本地能源的压舱石作用。核电设备可靠性高,在负荷中心附近布局核电,能够节约能源运输损耗,提高本地电力能源的安全性。提高核能发电比例,是解决国家能源资源分布不均和优化电源布局的重要措施。

三、内陆核电发展的必要性、启动时机和安全基础

(一)沿海核电厂址资源有限,只有发展内陆核电才可填补我国非化石能源缺口

截至2020年12月底,我国大陆地区商运核电机组达到48台,总装机容量为4988万千瓦,我国在建核电机组17台,在建机组装机容量连续多年保持全球第一。有序稳妥推进核电建设仍然是我国的基本战略,安全高效发展核电是全面进入清洁能源时代的必然选择。我国核电将按。

根据《核电中长期发展规划2011-2020》的相关数据,滨海厂址可以发展2亿千瓦装机规模,内陆厂址可以发展1.7亿千瓦装机规模。沿海厂址最多能够支撑2035年核电发展规模,“先沿海后内陆”是我国核电发展的规律。

(二)中部内陆地区清洁能源资源匮乏、碳汇资源不足、本地电源支撑不够,只有核电才是最优选择

中部地区能源自给率低,中长期是我国第一缺能地区,同时本地水电开发已经接近上限,风光资源一般,生态红线和土地供应限制风光发展;湖南、湖北、江西三省森林面积28.2万平方公里,仅能中和1128万千瓦燃煤机组,相当于现有火电装机的七分之一,碳汇资源远远不能满足区域碳中和目标;中部电网是“西电东送、南北互供”全国特高压互联电网的枢纽,本地支持电源严重不足。

发展内陆核电,是解决中部地区煤电退出的本地能源缺口、本地支持电源不足的最优选择。

(三)“十五五”是我国内陆核电启动的时机

在碳中和“三步走”中,“十四五”期间能源的增量替代要靠风电、光伏和沿海核电。“十五五”及中长期,存量煤电的替代需要必须要依赖内陆核电才能实现。

核电项目建设周期一般比较长,通常从项目开工到投产需要5到8年的时间,因此“十五五”,在我国内陆尤其是中部地区必须启动核电建设,并有序安排后续核电项目梯次开发,才可以确保双碳目标下区域能源电力的稳定供应。

(四)我国已经具备内陆核电建设的安全基础

我国核电发展的30多年来,一直保持了良好的安全记录,始终坚持采用最先进的技术、最严格的标准发展核电。我国三代核电是采用国际先进成熟技术,充分吸取了福岛事故的经验教训,系统性的考虑了事故的预防和缓解。我国首批内陆核电厂址经过多年论证,在三代核电基础上采取了大量的增强措施,确保在严重事故情况下放射性物质限制在反应堆安全壳内,对厂外没有安全影响。

结束语: 2021年政府工作政府工作报告明确“在确保安全的前提下,积极有序发展核电”,表明了中国坚定发展核电的态度。建议我国在中部地区能源资源匮乏地区和西北风光资源丰富地区,布局核电,为本地提供清洁低碳支撑电源以及为风电光伏提供配套调节电源,确保我国内陆地区碳达峰、碳中和目标的安全实现。

参考文献

1.国网能源研究院  《碳中和约束下的我国中长期能源电力发展展望》

2. 全球能源互联网  《新发展理念的中国能源变革转型研究》

3. 中国核能行业协会《中国核能发展与展望(2021)》

4. 杜祥琬院士《碳中和目标引导下的能源转型》

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