能源低碳轉型下世界核電仍具較大發展空間

2024年4月1日發(作者：精衛填海故事)

月度聚焦?回望世界核能

2020

ONTHLY

FOCUS

能源低碳轉型下

世界核電仍具較大發展空間

■高彬

李林蔚 陸浩然

世界核電發展概況

世界核學會

(WNA)

最新統計數據顯示.截至

21

)21)

年

11

月

，

全球核電在運機組數為

442

臺

，

裝機容量

393315MWe,

分布在

31

個國家和地區

，

美國

、

法國

、

中

國

、

日本

、

俄羅斯和韓國在運反應堆規模居世界前

6

位

，

反應堆數量占全球總量的

665%,

裝機容量占全球總量

的

73.4%

”

全球核電機組共有

18728

堆?年的運行經驗

，

在運反應堆中

，

主要的三種堆型為壓水堆

(PWK).

沸水

堆

(

BWR

)

和重水

(

PHWR

)

堆

，

數量分別為

3()2

>64

和

48,

占總數的

68.3%

、

14.5%

和

10.9%

。

在建核電機組共

52

臺

，

凈裝機容量

55276MWe,

分布在

19

個國家和地

區

。

2020

年

1~11

月，新并網機組

5

臺,永久關停機組

5

臺

，

新開工建設機組

3

臺。

自

20()0

年起,全球核電的容

量因子一直保持較高水平

,

2019

年全球核電的平均容

量因子為

82.5%,

高于

2()18

年的

79.8%.

高容量因子意

味著核電運行性能良好.但一些國家的核電機組以負

荷跟蹤模式運行的趨勢正在增長(以法國為典型代

表

)

，

將降低全球總的核電容量因子

。

在發電量方面

，

2()19

年度世界核能發電量為

2657TWh,

比

2()18

年度

(2563TWh

)

增加了

95TWH,

這是

自

2(

)

12

年以來全球核能發電量連續第七年保持增長趨

勢

。

《

BP

世界能源統計年鑒

2020

》

數據顯示,在全球各類能

源發電量中

，

核電占比為

10.4%.

美國是世界上核能發電

量最多的國家

,2019

年全年核電發電量為

809.4TWH,

約

占全球核能發電量總量的

30.5%.

其次是法國

，

占比為

14.4%

沖國核能發電量近年來增速較快

，

已經躍居全球第

三位,占比

12.4%,

為全球核電的增長貢獻了最大的增量

雖然中國核電的增速較快

，

但

2()19

年核能發電僅

占發電總量的

4.9%,

遠低于全球平均水平

，

未來仍有較

大的增長空間

。

全球核電發展面臨的壞境分析

近幾年全球經濟增長顯著放緩

,

主要發達國家經

濟增速下行

,

能源消費增速明顯回落:

202()

年暴發的

新冠肺炎疫情導致了世界經濟經歷了自上世紀大蕭條

以來最嚴重的衰退

，

全球能源供需經受明顯沖擊

。

據

國網能源研究院

《

全球能源分析與展望

2020

》

報告顯

示

,2019

年全球電力消費為

25.2

萬億千瓦時

，

雖較上年

仍有

2.0%

的增長

,

但增速創下近十年新低;受新冠肺炎

疫情影響.預計

202()

年全球電力消費下降約

2%

。

亞太

地區電力消費增長

4.5%

,

占全球的比重上升至

48.2%.

成為拉動全球電力消費增長的重要力量;同時

.

亞太地

區貢獻了全球新增發電裝機容量的

63%

”

2019

年

，

全

球能源清潔低碳轉型步伐持續加快，全年風電

、

太陽能

發電量分別增長了

12.6%.28.5%,

全球新增的發電量

中,非水可再生能源的貢獻接近一半

。

在全球電力需求增速放緩

、

可再生能源電力成本

降低

、

技術迭代速度加快的大背景下

，

近年來全球核電

行業的發展環境也出現了一些新的變化

。

經合組織國家核電發展放緩

近年來

，

多個國家相繼調整本國的核能發展計劃

,

一些歐盟國家已明確計劃逐步淘汰本國核電

。德國是

世界上第一個通過立法確定淘汰核電的國家,決定在

2()22

年全面淘汰核電

；

比利時計劃在

2025

年前逐步淘

汰核能發電;瑞士明確不再批準新建核電站

.

對現有的

核電機組不再延期退役

，

并于

2019

年

12

月永久關停了

其現有五座核反應堆中的第一座

；

西班牙計劃于

2()30

中國核工業

27

向

2

1

月度聚焦?回望世界核能

I

2020

ONTHLY

FOCUS

年前關閉國內最后一座核反應堆

，

并計劃不對任何核

反應堆進行延壽

。

另外

，

韓國

、

瑞典

、

法國等國家也相

繼提出降低本國核電比例的政策

。

還有一些核電機組關停是受市場或經濟條件影響

的結果

。

以美國為例

，受益于技術突破,頁巖氣開采成

本大幅降低.導致電力市場價格下降

，

間接促使美國多

臺核電機組因經濟因素提前關停

。

瑞典政府對核電廠

稅收政策的改變

，

使該國部分核電機組也提前關停

。

日本福島核事故原本只涉及

4

臺機組

，

但日本各地的電

力公司一直無法從地方政府獲得重啟核電機組的許

可;而新安全標準出臺后

，

多家公司因成本原因放棄對

舊機組的升級改造

,

導致十余臺機組選擇關停

。

2.

多數在運機組服役將近設計年限

目前

,

全球在運的核電機組多數是二代技術

,

通常

設計壽命為

4()

年,機組老齡化是在運機組面臨的重要

問題

,尤其是在發達國家,許多核電機組即將面臨延壽

或退役選擇

。

根據國際原子能機構新版核電廠運行經

驗數據分析

，

截至

202()

年

11

月

，

全球共有

191

臺核電機

組永久關閉

,

而目前在運的核電機組中

，

運行年限達到

3(

)

年以上的機組數共計

297

臺

，

占比超過

67%

,

其中有

87

臺機組役齡超過

40

年,這表明如果不進一步大規模

延壽

,

未來

3()

年內將至少有

292

臺機組退役

;

為了降低費用

、

保障電力安全，

美國

、

法國

、

俄羅

斯

、加拿大等多個國家正在制定機組延壽計劃

,

將二代

機組延壽至

51)

年，

甚至

6()

年乃至更長的壽期

。

鑒于延

長核電機組運行時間的費用僅為新建核電機組的

10%

~

20%

,

更多國家選擇通過對核電機組基本結構

、

系統和部件進行特殊安全評審和評定來延長機組運行

時間至

60

年

,

同時對核電機組進行升級改造

,

確保本國

核電機組未來安全運行

：

另外,阿根廷

、

亞美尼亞

、

烏

克蘭

、

捷克

、

墨西哥和巴西等國家也都制定了各自國家

的核電延長運營期限的計劃

。

3

.

核電的經濟競爭力下降

核電建設周期長

、

投資巨大,融資和成本問題是制

約核電項目的重要因素

。

當前核電經濟性面臨嚴峻挑

戰

。一方面受福島核事故的影響

，

全球對在運機組的

28

安全改進投入加大,對新建核電項目的安全標準提高,

增加了核電項目的建設成本

。另一方面

，

全球新能源

技術發展突飛猛進.近年來以風電

、

太陽能發電為代表

的可再生能源呈現規模化發展勢頭

，

發電成本持續下

降

，

使得核電的經濟競爭力面臨壓力

。

未來全球核電發展展望

1

.

全球能源低碳轉型的緊迫需求為核能可持續發

展提供新的機遇

逐步減小傳統化石能源比重

，

加快能源結構清潔

化

、

低碳化轉型發展，

已成為世界各國的普遍共識和一

致行動

o

IAEA

研究報告表明

,發展核能是推動能源低

碳化轉型的重要選項

。

2019

年國際能源署

(

IEA)

發布

的

《

清潔能源系統轉型中的核電

》

研究報告指出.清潔

能源轉型中核電扮演重要角色,如果發達經濟體放棄

對現有核電機組的延壽或開發新的核電項目

，

將對碳

排放

、

發電成本以及能源安全產生明顯影響

,

實現可持

續能源系統將要困難得多

。

另外

，

在碳約束條件下

，

核能與可再生能源協同發

展.有利于降低整個電力系統成本

。

《

碳約束環境下核

能未來發展

》

研究報告通過對比不同碳約束和核電發

展條件的電力系統平均發電成本,指出在

10gCO

2

/kWh

的排放目標下

，

沒有核電的電力系統平均發電成本是

包括核電的發電系統的三倍多

；

即使在較為寬松的碳

排放約束條件下

，

發展核電的成本也明顯較低

「

美國

政策研究中心等四家機構聯合發布的

《

清潔能源需要

核能

》

報告也表明

，

相比于依賴可再生能源(如風電

、

太

陽能發電)的電力系統

，

核能與其他可再生能源協調的

電力系統可實現更低的碳排放

。

2

.

核能與可再生能源協同發展的局面將加快形成

隨著世界向清潔能源過渡

,

風

、

光電等可再生能源

的裝機容量將超過總裝機容量的一半

。

風

、

光等可再

生能源大規模并網會降低電網抵御嚴重事故的能力

，

增加大面積停電的風險,迫切需要穩定的基荷電源與

間歇性

、

分散性再生能源互補發展

。

2019

年

8

月英國晚

高峰時段發生的大停電事故

，以及

202()

年夏天美國加

州發生的大規模停電事故

，

都揭示出高比例可再生能

源電網存在安全運行風險

。

在大規模可再生能源生產

、

上網

、

輸送

、

儲能等環節

仍存在諸多技術瓶頸的情況下

,

能源轉型的緊迫需求為

核能發展提供了機遇

「

作為清潔低碳基荷電源

,

核電運

行穩定

、

負荷因子高

，

對電網安全穩定運行發揮基礎性

作用,其與風

、

光等可再生能源互為補充

、

協同發展

，

對

優化能源整體布局

、

保障能源供應安全具有重要意義

、

3

.

全球核電仍然具有較大發展空間

全球核電發展的重心正在從傳統核電大國轉向新

興經濟體,越來越多的國家正在考慮或啟動核電發展

計劃

。

廣大發展中國家在能源資源與技術制約下，

核

能在相當多國家和地區具備經濟技術的競爭優勢

。

根

據世界核協會等國際組織的統計

，

已有

4()

多個國家計

劃在

2035

年前新建機組

,

其中已有明確規劃,

計劃未來

5~8

年開工的規模超過

1()()

臺(不包括中國)

，

未有明確

規劃

、

有望未來

"

)

~15

年開工的規模超過

200

臺

。

包括

國際原子能機構

(IAEA)

、

世界核協會

(WNA)

、

經合組

織核能署

(OECD-NEA)

、

國際能源署

(

IEA)

等多家全

球能源機構對未來全球核電發展前景進行了預測分

析

：

IAEA

在《

至

2050

年能源

、

電力和核電預測》

202()

年

版的年度報告中

，

預測到

2()5()

年全球核電裝機容量為

363G

We

(

低值情景

)

至

71

5G

We

(

高值情景

),

且核電在

總電力裝機容量中的份額在

205()

年前呈下降趨勢

，

同

時傳統核電大國所在的北美和西歐等地區未來核電發

展將處于停滯狀態,

甚至會出現倒退

;

而未來核電發展

主要集中在亞洲和東歐地區

。

WNA

的統計數據顯示

，

目前有

7()

多個國家在計劃

或考慮發展核電(其中

4()

多個無核國家

),未來

10

年內

計劃建設總計

154

臺

，

裝機總量

1.57

億千瓦;遠景規劃建

設

333

臺,

裝機

3.81

億千瓦

。

WNA

預測到

2050

年世界

核電裝機容量將達到

1

()

億千瓦.比當前增長

1

63.85%

。

OECD-NEA

和

IEA

聯合預測

,

預計到

203()

年世界

核電裝機容量將達到

5.43

億千瓦

，

比當前增長

43.76%

,

到

205()

年世界核電將達到

9.3

億千瓦

.

比當前增長

146.22%

。

從上述預測看出

，

盡管不同機構的預測數據有較

大的差別(到

2050

年裝機規模為

4

億~

1

()

億千瓦

),

但總

體上都是積極的

，

強調核能在未來低碳經濟和社會中

將起到關鍵作用

，

同時未來全球核電的裝機容量會有

顯著的增長

。

4.

世界核電大國更加重視核能領域技術創新

在各國能源結構清潔化轉型的進程中

，

能源轉型

技術路線的選擇及基礎設施存在

“

鎖定

”

效應,核能面

臨與其他新能源技術的激烈競爭

，

亟需在確保安全的

前提下提升自身的經濟性和靈活性

,

未來核能較快發

展只有二三十年左右的機遇期和時間窗口期

。

《

靈活性

核能促進清潔能源系統

》

報告提出

，

雖然目前為止

，

核

能僅主要用于發電

，

但技術創新將為核能提供越來越

多的靈活

1

■生

。

核能創新發展的重要方向之一是開發高度創新的

小型模塊化反應堆

，

進一步提高核能應用的靈活性

。

世界主要核電大國正在加快推廣應用小堆技術

，

并將

其列入本國核能發展戰略

。

2020

年

4

月

，

美國能源部發

布了

《

重塑美國核能競爭優勢

》

報告

，

強調要重塑美國

在世界核工業的領先優勢和主導權

，

未來美國要加大

在先進反應堆

、

核燃料循環等領域的研發投入,推動開

發小型模塊化反應堆

(SMR)

和微型反應堆以提供彈性

可靠的離網電力

。

202()

年初

，

歐盟可持續核能技術平臺

(

SNE-TP

)

發布了新版

《

可持續核能戰略研究議程

》

，

進

一步強調核能技術研發

。

俄羅斯將小堆的優勢體現在

對基建的低要求和對偏遠地區的適用性等方面

,

在核動

力破冰船

、

浮動核電站等領域的技術水平全球領先

。

先進燃料元件的主要發展和改進趨勢包括:包殼

等關鍵材料的研發及工程應用、

ATF

燃料

、

高熱工水力

性能或全錯格架的研發及工程應用、

根據運行經驗反

饋開展燃料持續結構設計改進等

，

旨在不斷提高燃料

元件的技術成熟性

、

經濟性和可靠性

。

另外

.

美俄法等

核電大國還重點圍繞海水提鈾

、

第四代核能系統

、

核聚

變等領域

.

競相追逐核能科技創新戰略制高點

。

忍

(

作者單位

：

中核戰略規劃研究總院

)

中國核工業

|

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