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田力:跨界核能綜合應(yīng)用,促進能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化

作者:田力 發(fā)布時間:2018-06-20   來源:電力網(wǎng)

  ——對傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)集團轉(zhuǎn)型發(fā)展的建議

  一、傳統(tǒng)能源集團的核電版圖

  中國的能源事業(yè)進入了結(jié)構(gòu)優(yōu)化和技術(shù)升級的新時期,而且必將進入低碳能源時代,這已經(jīng)成為能源領(lǐng)域的共識,所以長期以來,傳統(tǒng)能源集團一直在致力于進軍核電領(lǐng)域?;蛘邞{借廠址資源與核電集團參股合作,或者投資核電集團看不上、顧不上或希望分散風險的新核電技術(shù)。

  中電投與國家核電合并國家電投,中電投集團的核電業(yè)務(wù)整體轉(zhuǎn)入國家核電板塊,形成國家電投的核電業(yè)務(wù)子公司。隨著AP1000示范工程的陸續(xù)裝料和投入運行,即將收獲核電發(fā)展的紅利。

  華能集團控股(47.5%股份)石島灣高溫氣冷堆電站,并在海南昌江核電站占有49%的股份(其中集團19%,華能國際30%),還入股了(10%股份)中核霞浦核電有限公司,建設(shè)鈉冷快中子增殖堆核電廠。此外,還入股了山東海陽核電(5%股份)。

  國電集團與神華集團合并了,國電集團在漳州核電49%的股份隨之進入了新組建的國家能源投資集團,此外神華集團還投資入股(30%股份)了致力于行波堆示范電站建設(shè)的中核河北核電有限公司。

  大唐集團在福建寧德核電中占有45%左右的股份,還參股了(24%股份)待建的遼寧徐大堡核電站。

  華電集團在福清核電占有39%的股份,其子公司華電國際參股了(39%股份)中核華電河北核電有限公司,建設(shè)海興核電站。

  三峽集團投資入股了上市公司—中國核能電力股份有限公司。旗下長江電力也參股了一些核電項目,如中核霞浦(10%股份)。曾經(jīng)寄予厚望的內(nèi)陸核電-湖南桃花江核電慘遭無限期延遲。

  此外一些地方能源投資公司也參股了當?shù)氐暮穗婍椖俊?/p>

  二、面臨的問題與選擇

  火電審批權(quán)下放之后,火電裝機容量近年來快速增加,近幾年的火電新增裝機都在一億千瓦左右。而電力需求卻沒有相應(yīng)的增加,導致近幾年發(fā)電廠發(fā)電小時數(shù)下降,徘徊在4000小時左右,呈現(xiàn)了明顯的發(fā)電能力嚴重過剩局面。同時,風電、光伏發(fā)電裝機容量在政策鼓勵下快速增長,導致了“棄風”、“棄光”、“棄水”現(xiàn)象此起彼伏,就連核電領(lǐng)域都在積極研究參與負荷調(diào)節(jié)、促進核電消納的課題。全國范圍內(nèi)出現(xiàn)了由于頂層設(shè)計和整體規(guī)劃不到位形成的“劣幣驅(qū)逐良幣”的不合理現(xiàn)象,嚴重影響了整個能源系統(tǒng)的綜合利用效率,同時也對自然生態(tài)環(huán)境和企業(yè)生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞。

  為了解決煤炭產(chǎn)能過剩、煤炭企業(yè)生存困難的問題,壓產(chǎn)去能,導致煤炭價格快速回升,給火電廠的經(jīng)營帶來了嚴重虧損。同時,粉煤灰綜合利用市場迅速萎縮,粉煤灰回填礦井難度加大,北方各地通過上大壓小新建燃煤電廠也無可能。特別值得注意的是,環(huán)境保護稅今年起開始征收,每噸灰渣排放將上繳25元環(huán)境稅,這有可能成為壓垮燃煤電廠的最后一根稻草。以上這些因素導致了火電廠、燃煤熱電廠不得不積極尋求革命性轉(zhuǎn)型。在環(huán)保現(xiàn)實和相關(guān)政策的壓力下,號召了多年的能源革命由此開始。

  但是,核電的日子也不好過。在核電領(lǐng)域,由于三代核電都剛剛批準裝料,尚未投入正式商業(yè)運行,所以連續(xù)兩年沒有新批準大型核電項目。即使到年底真能夠新批準6-8臺新核電機組開工,三大核電也是處于吃不飽的狀態(tài)。由于現(xiàn)有的核電廠大都出現(xiàn)了季節(jié)性甚至全年性的壓減出力的現(xiàn)象,現(xiàn)有核電能力消納都成問題,所以核電企業(yè)在決策新上核電項目時,不得不充分重視電力市場預(yù)測,如果需求不足,緩建也不是不可能。

  在電力過剩的局面下,北方地區(qū)冬季供暖市場卻出現(xiàn)了熱源不足的嚴重局面。為了減輕冬季的大氣污染,降低霧霾水平,不得不限制燃煤。但是,煤改電成本高,煤改氣不僅成本高,而且面臨“氣荒”的威脅。

  為了生存,北方地區(qū)的火電廠紛紛改造成熱電聯(lián)供,利用電廠余熱供暖本來無可厚非,以熱保電也是一種不得已而為之的“曲線救國”策略。沒想到,熱電廠“以熱定電”導致了北方地區(qū)更加嚴重的可再生能源上網(wǎng)困難,東北地區(qū)還出現(xiàn)了大型核電也沒有上網(wǎng)電量空間的悲劇,遇到周末和節(jié)假日,情況更為嚴重。雄心勃勃的壓煤減排承諾根本沒有完成的可能。

  三、柳暗花明又一村

  在電力過剩、核電消納不足、新核電項目上馬困難的形勢下,中國電力發(fā)展促進會核能分會看到了冬季供暖熱源的不足,為核電企業(yè)和電力企業(yè)指出了發(fā)展核能供熱的商機。推動啟迪設(shè)立啟迪新核公司完成池式堆專利保護戰(zhàn)略并開展選址,推動中核集團完成池式供熱堆的設(shè)計任務(wù)以及開展示范工程建設(shè)。四年來,核能供熱得到了愈來愈多環(huán)保、熱力、核電和常規(guī)電力企業(yè)的認同和響應(yīng)。

  目前在研討和設(shè)計中的核能供熱方案包括三種途徑,一是大型核電站余熱利用。優(yōu)點是可以將本來排向大海的余熱加以回收利用,提供給周邊居民的生活用熱和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用。缺點是核電廠都位于海邊,距離集中居民區(qū)較遠。需要仔細核算余熱回收投資和成本。二是新建小型核電站實現(xiàn)熱電聯(lián)供,優(yōu)點是供熱蒸汽參數(shù)較高(約130度蒸汽),可滿足工業(yè)用熱需求,兼顧居民生活集中供熱需求。缺點是由于有壓力殼,內(nèi)有25個大氣壓,所以系統(tǒng)配置與現(xiàn)有大型核電站相比沒有什么本質(zhì)差別,導致電站投資成本過高。況且現(xiàn)在普遍發(fā)電能力過剩,電網(wǎng)調(diào)度不太歡迎新增發(fā)電能力。

  三是新建常壓低溫池式單純供熱堆,不發(fā)電,只供熱,進入熱網(wǎng)的熱水出口溫度只有90度。缺點是只能滿足冬季居民區(qū)集中供暖需求。優(yōu)點有以下多個方面:

  1、開口常壓,免去了復雜的為控制壓力所需的壓力容器、穩(wěn)壓器和安全閥等設(shè)備,投資成本大幅度降低,約為低參數(shù)壓力殼式核能供熱系統(tǒng)的1/3??紤]到核能供熱系統(tǒng)的設(shè)計壽期是60年,而常規(guī)供熱系統(tǒng)的設(shè)計壽期是20年左右。所以常壓低溫池式供熱系統(tǒng)的投資與滿足同樣供熱面積的常規(guī)燃煤或燃氣供熱系統(tǒng)的建設(shè)投資相當。

  2、與燃煤或燃氣系統(tǒng)相比,運行成本極低。核燃料能量密度極高,一公斤鈾235全部裂變產(chǎn)生的能量,相當于2700噸標準煤完全燃燒釋放的能量。所以核能供熱系統(tǒng)每年運行的燃料成本遠遠低于燃煤和燃氣。一座400MWt常壓低溫池式供熱系統(tǒng)每年消耗的鈾燃料約3噸,其綜合供熱成本相當于燃氣供熱成本的一半。

  3、對于能源系統(tǒng)整體優(yōu)化的作用明顯。在北方的冬季,單純核能供熱系統(tǒng)投產(chǎn)之后,可以替代部分熱電廠供熱,從而降低熱電廠的 熱出力,“以熱定電”,從而相應(yīng)降低熱電廠的電出力。從而為可再生能源發(fā)電以及大型核電上網(wǎng)提供了真實的上網(wǎng)電量空間,將大幅度減少直至消滅“棄風”、“棄光”,并一舉解決東北核電消納難題。

  4、對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的改善作用明顯。核能供熱,零碳排放,也沒有硫化物和氮氧化物的排放,可以稱得上是打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的秘笈神器。

  5、對改善民生、提高居民冬季生活質(zhì)量的作用明顯。傳統(tǒng)供熱季的兩端,也經(jīng)常面臨低溫寒冷天氣。依靠燃煤或燃氣供暖,會大幅增加供熱站運營成本,而且還會受到煤炭或天然氣資源供應(yīng)的制約。而核能供熱站的核燃料已經(jīng)事先放入水池中,根據(jù)天氣溫度實際情況,可低成本地適度延長集中供暖時間。同時節(jié)省下來的燃氣資源可以充分提供給更多的居民用于炊事用氣的保障。

  6、是建設(shè)核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)園的最好平臺。因為池式堆開口常壓,所以可以通過導管向堆芯內(nèi)放入輻照靶材,可以低成本生產(chǎn)放射性同位素,用于放射醫(yī)療、工業(yè)領(lǐng)域,也可以用于材料輻照考驗、核儀器儀表考驗等領(lǐng)域。尤其是放療用放射性藥物,目前90%以上依賴進口,對于地方政府而言,是屬于在相當時期內(nèi)不會產(chǎn)能過剩的招商引資項目。而帶壓力殼的核反應(yīng)堆就沒有這方面的便利條件。

  7、是建設(shè)軍民融合示范基地的最好載體。黨中央號召軍民融合,地方政府都急著找所在地的軍工企業(yè)合作建設(shè)軍民融合示范基地。而核能綜合利用就是一個最好的軍民融合產(chǎn)業(yè)。圍繞常壓池式供熱堆,不僅可以建立綜合能源服務(wù)中心,還可以建設(shè)基于核技術(shù)應(yīng)用的核醫(yī)療健康中心、農(nóng)產(chǎn)品輻照中心、工業(yè)材料輻照中心等。

  8、是傳統(tǒng)電力行業(yè)進入核能領(lǐng)域、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)跨界、轉(zhuǎn)型升級的捷徑。一座400MWt的核能供熱站,主要廠房占地只有50畝地,且選址靈活,貼近城區(qū),對廠區(qū)邊界外無特殊安全要求?,F(xiàn)有的城區(qū)邊上的熱電廠都可以就地改造成為核能供熱站,除了可以利用現(xiàn)有熱網(wǎng)滿足周邊1000-2000萬平方米的集中供暖需求之外,還可以用于建設(shè)綠地公園、蔬菜瓜果大棚、體育健身中心、綜合體育運動場、醫(yī)養(yǎng)結(jié)合養(yǎng)老中心、大型商業(yè)購物中心、科普與科技創(chuàng)新基地等。

  綜上所述,核能供熱,不僅僅是供熱,還有更多文章可做!傳統(tǒng)能源企業(yè)、無論是央企還是地方國企,尤其是北方地區(qū)的熱電廠,轉(zhuǎn)行核能供熱及核能綜合利用,是主動出擊、主動變革,一定比屈服于習慣、安于現(xiàn)狀、認準燒煤發(fā)電要有更好的前景和“錢”途!

田力:中國電力發(fā)展促進會核能分會副會長兼秘書長,清華厚德能源規(guī)劃與管理研究院院長

      關(guān)鍵詞:區(qū)塊鏈, 核能,能源


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