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智庫研究
國際能源署(IEA)發(fā)布全球核能發(fā)展報告
時間:2020年08月04日 來源:中核智庫 作者:中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院 李穎涵 譯 王政 校 點擊量: 分享:

國際能源署(IEA)于2020年6月發(fā)布了最新版《全球核能發(fā)展報告》,報告回顧了世界核能發(fā)展最新進(jìn)展,總結(jié)了核能發(fā)展的特點和趨勢,分析了當(dāng)前存在的問題并提出了相關(guān)建議舉措。


2019年,全球核電新增裝機(jī)容量5.5吉瓦,永久關(guān)閉9.4吉瓦,總裝機(jī)容量達(dá)443吉瓦。目前,啟動的新項目約5.2吉瓦,多國正翻新現(xiàn)有機(jī)組,以確保長期運行。盡管核電仍然是世界上第二大低碳電力來源,但新核電廠建設(shè)卻未達(dá)到可持續(xù)發(fā)展情景(SDS)的目標(biāo)值。根據(jù)目前的趨勢,2040年核電裝機(jī)容量將為455吉瓦,遠(yuǎn)低于SDS設(shè)定的601吉瓦。因此,需對現(xiàn)有機(jī)組進(jìn)行延壽,并將年產(chǎn)能擴(kuò)大兩倍。


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圖1  2000-2040年幾種情景下的全球核電裝機(jī)容量

 進(jìn)展追蹤


 2020年至2040年,核電裝機(jī)容量平均每年需新增15吉瓦,才能達(dá)到可持續(xù)發(fā)展情景(SDS)水平。

 2019年,新增核電裝機(jī)容量5.5吉瓦,與2018年的11.2吉瓦(1989年以來最大新增容量)相比大幅下降。在新核電并網(wǎng)和開工建設(shè)方面,中國和俄羅斯仍處于領(lǐng)先位置,全球在建核反應(yīng)堆中有20%在中國。

 盡管到2019年底,在建核電裝機(jī)容量達(dá)60.5吉瓦,然而新項目的完工速度僅為SDS要求的一半。2020年至2040年間,新建核電裝機(jī)容量需要達(dá)到每年15吉瓦才能達(dá)到SDS的目標(biāo)值。

 2019年,全球共有13座核反應(yīng)堆永久關(guān)閉,其中日本5座、美國2座、瑞士、德國、韓國、俄羅斯、瑞典和中國臺灣各1座,總裝機(jī)容量9.4吉瓦。除6座已運行40年以上,大多數(shù)都已按國家政策措施退役,包括日本在福島核事故后采取的措施,美國的一些員工也因市場不景氣而退休。

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圖2 2007-2019年開工建設(shè)和首次并網(wǎng)的核電容量與SDS目標(biāo)對比


非經(jīng)合組織國家引領(lǐng)全球新建核電項目建設(shè)

2019年,中國、伊朗、俄羅斯和英國各有一臺核反應(yīng)堆開工建設(shè),裝機(jī)容量僅為5.2吉瓦。目前世界在建的60.5吉瓦裝機(jī)容量主要來自于經(jīng)合組織國家(20吉瓦)、中國(10吉瓦)和俄羅斯(4.9吉瓦),經(jīng)合組織國家中在建裝機(jī)容量最大的為韓國(6吉瓦)和英國(3.4吉瓦)。其他地區(qū)在建的25吉瓦裝機(jī)容量中,領(lǐng)先的國家為印度(5.3 吉瓦)和阿聯(lián)酋(5.6吉瓦)。

阿聯(lián)酋的核電站建設(shè)目前正在按計劃進(jìn)行,首臺機(jī)組的燃料裝載已于2020年3月完工。經(jīng)合組織國家中,英國的欣克利角C核電站是目前最大的在建項目,也是該國自1995年以來的第一個項目,目前兩個機(jī)組的建設(shè)正在按計劃進(jìn)行,第一臺機(jī)組核島建設(shè)已于2019年5月完工。

 阿根廷、巴西、保加利亞、捷克、埃及、芬蘭、匈牙利、印度、哈薩克斯坦、波蘭、沙特阿拉伯和烏茲別克斯坦的新建項目正處于籌備階段,且均為典型的大型堆項目(>1吉瓦),從當(dāng)前的政策和項目來看,這可能意味著新增加約35吉瓦的裝機(jī)容量。

自2016年以來,中國僅在2019年完工一座新反應(yīng)堆建設(shè)。但在未來幾年中,中國預(yù)計將啟動包括內(nèi)陸堆在內(nèi)的多個新項目,例如2018年第一批第三代反應(yīng)堆(EPR、AP1000)的試運行,以及2020年將竣工的國內(nèi)首個第三代反應(yīng)堆華龍一號(Hualong One)。到2030年,總裝機(jī)容量將達(dá)110吉瓦。 

除新建項目外,一些國家還在對其現(xiàn)有核電站進(jìn)行延壽翻新

加拿大安大略省的達(dá)林頓(Darlington)和布魯斯(Bruce)核電站正在進(jìn)行耗資數(shù)十億美元、歷時數(shù)年的翻新工作,確保其能夠正常運行至本世紀(jì)中葉。這兩個項目分別將于2026年和2033年竣工,目前均在按計劃推進(jìn),首個翻新的達(dá)林頓2號機(jī)組將于今年內(nèi)重新接入電網(wǎng)。

法國電力公司(EDF)目前正在進(jìn)行其延壽計劃(Long Term Operation),將法國核電機(jī)組的壽命延長至40年以上,并預(yù)計在2020年獲得900系列核電的一般監(jiān)管許可。特里卡斯坦1號機(jī)組是該計劃在2019年底完成的第一個項目。預(yù)計在2025年前,EDF將對另外21臺900兆瓦機(jī)組進(jìn)行類似的翻新。

阿根廷完成了對恩巴爾斯(Embalse)核電站的翻新,于2019年1月重新接入電網(wǎng),并已于2019年10月達(dá)到100%容量運行。

在美國的98個核電機(jī)組中,有88個已獲得運營期限60年的經(jīng)營許可證。另有6項申請?zhí)岢龅诙?0年延壽的申請。其中,已有4項獲批,其余2項將于今年內(nèi)獲批。預(yù)計在2022年之前還將新增5項申請。

其他具有延壽計劃的國家包括亞美尼亞、烏克蘭、捷克、俄羅斯、墨西哥和巴西。

由于政府需兼顧政治承諾、公眾意見、氣候目標(biāo)和電力供應(yīng)安全等層面,許多國家核能政策的不確定性依然較高

2018年11月,法國修訂能源規(guī)劃,公布了2050年“碳平衡”戰(zhàn)略。實現(xiàn)這一戰(zhàn)略目標(biāo)需關(guān)閉化石燃料發(fā)電廠,延長現(xiàn)有反應(yīng)堆使用壽期,確保退役計劃順利進(jìn)行,并發(fā)展可再生能源。在2035年的電力結(jié)構(gòu)中,作為法國能源戰(zhàn)略的支柱,核能將占有50%的份額,其余50%來自可再生能源。為在2035年后繼續(xù)保持核能的領(lǐng)先地位,法國政府宣布將與核工業(yè)合作,擬在2021年年中之前為新建核電項目制定計劃。

日本計劃到2030年將核電比例提高到20%—22%。然而,重啟福島事故后關(guān)閉的反應(yīng)堆進(jìn)程仍然緩慢。截至2020年1月,已完成15座反應(yīng)堆的評估,其中9座已恢復(fù)運行,另有18座正在接受日本原子力規(guī)制委員會(NRA)的審查,其中有幾座可能會因未能在NRA規(guī)定的期限內(nèi)建造備用控制中心或其他設(shè)施而被迫暫時關(guān)閉。

比利時計劃在2025年前逐步淘汰核能發(fā)電,目前,核能發(fā)電量約占該國總發(fā)電量的一半(2019年為46.3%)。其國內(nèi)公用事業(yè)公司正在計劃建造幾座新的燃?xì)獍l(fā)電廠。

瑞士確認(rèn)了對現(xiàn)有核設(shè)施不延壽的現(xiàn)行政策,并于2019年12月永久關(guān)閉了五座核反應(yīng)堆中的第一座。

2019年11月,波蘭公布了其2040年能源政策草案,作為多樣化能源組合的一部分,重申了發(fā)展6吉瓦至9吉瓦核能的計劃,使其減少對煤炭和進(jìn)口天然氣的嚴(yán)重依賴。波蘭的第一臺核電機(jī)組預(yù)計于2033年投入使用,另外5臺將于2043年投入使用。

除經(jīng)合組織(OECD)國家外,中國的“十三五”規(guī)劃一直是其國家核電計劃的核心刺激政策。在過去10年中,中國已將超過30吉瓦的核電裝機(jī)容量接入電網(wǎng)。這意味著中國很可能即將實現(xiàn)其雄心勃勃的目標(biāo)——即到2020年底,核電裝機(jī)容量達(dá)到58吉瓦。2021年,中國將進(jìn)入第14個五年規(guī)劃時期,該規(guī)劃中期目標(biāo)到2030年實現(xiàn)核電裝機(jī)容量150吉瓦,這將為其國內(nèi)核電項目注入新動力。

印度的核電項目在過去幾年中一直受到限制,但該國仍計劃在2030年前依靠國內(nèi)和國際技術(shù)新建21臺核電機(jī)組。


即將部署新型核反應(yīng)堆市場

無論是加拿大、美國等老牌核電國家,還是歐洲、中東、非洲和東南亞等地區(qū)的新興核電國家,小型模塊堆(SMR)始終吸引著人們的關(guān)注,并鼓勵通過公私合營的方式對小堆和其他先進(jìn)反應(yīng)堆進(jìn)行研發(fā)投資。

 美國國會通過了一項關(guān)于核能創(chuàng)新的法案,鼓勵通過公私合營的方式驗證先進(jìn)反應(yīng)堆概念,并加強(qiáng)公共研究實驗室的模擬實驗?zāi)芰Α?019年2月,美國能源部(DOE)宣布將建造一個多功能實驗快堆(VTR),對第四代反應(yīng)堆系統(tǒng)所需的先進(jìn)核燃料和材料進(jìn)行測試。

核安全主管部門正在進(jìn)行SMR的設(shè)計認(rèn)證。紐斯凱爾電力公司(NuScale)的SMR設(shè)計方案已處于美國核管會(NRC)設(shè)計認(rèn)證的最后階段,預(yù)計將于2020年完成。愛達(dá)荷州核電站建設(shè)的首批模塊堆制造商已經(jīng)選定,目前項目正在有序推進(jìn),并已獲得美能源部的支持。2020年3月,奧克陸公司(Oklo)向核管會提交了第一份先進(jìn)反應(yīng)堆技術(shù)的聯(lián)合許可申請,將開發(fā)一個1.5 兆瓦的微型堆,為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供能源。

加拿大政府于2018年12月發(fā)布了SMR發(fā)展路線圖,鼓勵SMR供應(yīng)商利用這次機(jī)會來構(gòu)建并展示其技術(shù)。加拿大核安全委員會(CNSC)目前正在審查10項SMR設(shè)計和一項2019年提出的建造一座微型模塊堆的申請。

2019年8月,加拿大核安全委員會與美國核管會簽署了一份合作備忘錄,以共同研發(fā)和評估先進(jìn)反應(yīng)堆和SMR設(shè)計所需的基礎(chǔ)設(shè)施。

 2019年9月,法國財團(tuán)(法國原子能委員會、法國電力公司、原子技術(shù)公司和法國海軍集團(tuán))在國際原子能機(jī)構(gòu)大會上宣布將研發(fā)設(shè)計兩臺170 兆瓦的輕水堆SMR,該設(shè)計可在電網(wǎng)較小或連接不良的國家取代中等規(guī)模的化石燃料發(fā)電廠。

俄羅斯于2019年底將其浮動核電站“羅蒙諾索夫院士”(Akademik Lomonosov)接入電網(wǎng),阿根廷、中國、法國和韓國等幾個國家也在進(jìn)行SMR的研發(fā)。

新興核電國家如波蘭、印度尼西亞和約旦,仍在進(jìn)行高溫堆設(shè)計的可行性研究,印尼和約旦正在與中國進(jìn)行合作。沙特阿拉伯也在利用SMR進(jìn)行海水淡化研究。

匯集最先進(jìn)核電國家的“第四代反應(yīng)堆國際論壇”(GIF)國際合作項目,正在加強(qiáng)與私營企業(yè)的合作。


全球?qū)穗姰a(chǎn)業(yè)的投資仍然不足

總的來說,從為數(shù)不多的新建項目足以看出,全球?qū)穗姰a(chǎn)業(yè)投資仍然不足。根據(jù)《世界能源展望》的數(shù)據(jù),在2019年至2040年間,將需要1.42萬億美元的投資才能使SDS步入正軌,這一金額比原計劃多出30%。

2017年至2018年,核能投資總額穩(wěn)定在500億美元,延壽支出和新建投資的比例也基本保持不變。這表明盡管市場和政策仍不穩(wěn)定,核電站延壽項目的投資依然具有吸引力。


建議舉措

降低核能政策的不確定性,承認(rèn)核能在當(dāng)前和未來低碳能源體系中的價值

由于多國的政策目標(biāo)(如緩解氣候變化)與舉措間存在不一致性,導(dǎo)致了核政策的不確定性,阻礙了核工業(yè)的發(fā)展。

    各國政府和國際組織對核能的價值及其對世界能源體系脫碳貢獻(xiàn)的認(rèn)可,將鼓勵政策制定者明確將核能納入其長期能源計劃,并根據(jù)《巴黎氣候協(xié)定》納入國家自主貢獻(xiàn)。

盡管一些國家認(rèn)為可以不依靠核能實現(xiàn)脫碳目標(biāo),并逐步將其淘汰(比利時、德國、西班牙、瑞士)或減少(法國),但大部分國家始終認(rèn)為需增加對核能的依賴性(中國、俄羅斯、印度、阿根廷、巴西、保加利亞、捷克、埃及、芬蘭、匈牙利、波蘭、沙特阿拉伯、阿聯(lián)酋、英國和烏茲別克斯坦)。

2018年末,歐盟長期能源戰(zhàn)略明確指出,核能和可再生能源將成為歐盟電力系統(tǒng)的支柱,并將于2050年實現(xiàn)碳平衡。然而,在就核能發(fā)電是否可獲得可持續(xù)性資金資格的討論中,歐盟也強(qiáng)調(diào),目前對核能在環(huán)境氣候方面所作貢獻(xiàn)的認(rèn)可度仍有待提高。


通過電力市場改革降低核電風(fēng)險

電力市場的不確定性使得投資者難以預(yù)測核電站在未來幾十年的收益。為減少這種不確定性,監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)改進(jìn)電力市場設(shè)計格局,為核電賦予適當(dāng)?shù)膬r值,并制定長期合同,減少核電資產(chǎn)受到短期市場風(fēng)險的影響。同時還需進(jìn)行電力市場改革,將可變的可再生能源及其系統(tǒng)成本更多的納入其體系中。

總的來說,政策制定者需公平地將系統(tǒng)成本分配給可靠的技術(shù)。培育有競爭力的短期市場,確保足夠的容量和靈活性,以及輸配電基礎(chǔ)設(shè)施,是支持系統(tǒng)成本內(nèi)部化的關(guān)鍵舉措。


通過政府的領(lǐng)導(dǎo)力推動核能產(chǎn)業(yè)建設(shè)

通過借鑒三代核電機(jī)組同類項目的經(jīng)驗教訓(xùn),決策者可通過及時決策新項目來快速降低建設(shè)成本,使核能發(fā)展回到SDS發(fā)展情景軌道上,并通過創(chuàng)造就業(yè)在短期內(nèi)提供可觀的經(jīng)濟(jì)刺激。

新建核電項目的總體治理對于有效分配并減輕建設(shè)和市場方面的風(fēng)險至關(guān)重要。尤其是在啟動核項目時,考慮到資本成本對平均化成本的影響,以及外部的積極影響因素,為解決風(fēng)險認(rèn)知和能力建設(shè)的問題,各國政府顯然有理由直接或間接支持融資。

目前已有一些基礎(chǔ)設(shè)施項目采用了英國的監(jiān)管資產(chǎn)基礎(chǔ)(RAB)模式,該模式以更低的資金成本為未來的核電新建項目提供資金,吸引了決策者的廣泛關(guān)注。

鑒于核電計劃對經(jīng)濟(jì)及電力系統(tǒng)長期且深刻的結(jié)構(gòu)性影響,及其在推動疫情后經(jīng)濟(jì)復(fù)興中的重要性,各國政府必須將核項目視為具有戰(zhàn)略意義的國家基礎(chǔ)設(shè)施項目。同時,這也意味著政府在領(lǐng)導(dǎo)及團(tuán)結(jié)包括公眾在內(nèi)的各利益相關(guān)者方面負(fù)有明確責(zé)任。

這些舉措需要政府和工業(yè)界的共同努力,例如英國政府2018年發(fā)布的《工業(yè)戰(zhàn)略——核領(lǐng)域交易》,該報告旨在2030年將新建核電站的成本降低30%。


協(xié)調(diào)各國監(jiān)管要求和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),促進(jìn)國際合作

由于核能產(chǎn)業(yè)技術(shù)未設(shè)定地區(qū)性或全球性的許可框架,因此供應(yīng)商需進(jìn)行多次認(rèn)證過程,以適應(yīng)每個國家/地區(qū)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),這就導(dǎo)致項目期限延長,成本和不確定性增加。

各國政府需在雙邊和多邊協(xié)議的基礎(chǔ)上,通過監(jiān)管機(jī)構(gòu)間的信息和設(shè)計經(jīng)驗分享,及更有效的全球行業(yè)措施來協(xié)調(diào)各國監(jiān)管要求,促進(jìn)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化。




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