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世界核協會（WNA）2020年6月發布《核能資產的持久價值》報告。報告介紹了核電廠長期運行（LTO）的優勢，指出LTO是能源經濟性最優的選擇，分析當前核電機組提前關停原因，并提出確保核電廠LTO需要開展的工作。

1 在運核電機組具備長期運行的能力

LTO的目的是將核電廠運行壽期延長至超過原許可證壽期或設計運行壽期，使其能夠在更長時間內以可靠、低成本且低碳排放的方式生產電力，從而實現價值最大化。大多數在運核電機組最初的設計運行壽期為30至40年，但這并非由于技術限制。如今，在滿足法規、安全性和經濟性要求后，核電廠延壽已成為一種常見做法。

2019年，一批核電機組運行期滿50年，這是一個重要的里程碑。印度塔拉普爾（Tarapur）1號機組率先實現，其次是塔拉普爾2號機組、瑞士貝茲瑙（Beznau）1號機組、美國九英里峰（Nine Mile Point）1號機組和京納（Ginna）機組。這些機組將在比最初預期更長的時間里，繼續生產清潔可靠的電力。

核電廠LTO已有成功示范的先例。美國擁有全球役齡最長的核電機組，其中大多數機組的運行許可證已在40年期限的基礎上延長20年。盡管年代久遠，這些電廠的業績仍然十分卓越，負荷因子超過90%。許多運營商甚至希望再次延壽至80年。2019年12月，佛羅里達州土耳其角（Turkey Point）成為全球第一座獲準延壽至80年的核電廠。

談到核電廠老化問題，各國面臨諸多挑戰，并非所有核電技術都能實現延壽。例如，由于石墨組件壽命有限且無法替換，英國先進氣冷堆（AGR）將在未來10年內全部關停，平均運行壽期為40至50年。俄羅斯大功率沸騰管式堆（RBMK）也面臨類似問題，日益老化的石墨裝置降低了機組運行性能，并將其壽命限制在45年左右。但這類技術只占世界核電廠的小部分，大多核電機組數均采用壓水堆（PWR）、沸水堆（BWR）和加壓重水堆（PHWR）技術，沒有壽命方面的特殊限制。此外，關于老化問題的技術研究也在不斷發展，甚至有望找到石墨堆延壽的解決方案，并可能具有更高的負荷因子。

圖1 截至2020年1月，目前反應堆的在運時間（資料來源：國際原子能機構PRIS數據庫）

1.1 部分核電機組提前關停原因

大多數核電機組關停并不是由于設備老化問題，而是受市場、經濟條件或政府法令影響的結果。在許多核電廠，何時關停機組的決定權由政府掌握。即使運營商有選擇權，政府也可通過引入新的稅收政策及市場改革，或者推動監管機構制定新的投資標準，迫使核電廠提前關停。若政府能給予支持，美國多臺機組應能避免提前關停。事實上，關于是否建設以及如何維持并監管核電廠，從根本上講仍是一個政治問題。

水力壓裂技術的成熟，使低價頁巖氣大批出現，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，但起決定性作用的仍然是市場結構。由于政府對核電廠征稅，瑞典和西班牙最近也有部分核電廠關停。

此外，還有政治因素導致的關停。例如德國、韓國因其國內的棄核政策關停了部分機組。斯洛伐克等中、東歐國家因歐盟入盟要求而關停老舊機組。

政策、法規、維護成本和市場等因素的共同作用是導致核電機組關停的主要原因。2011年3月福島核事故只涉及四臺機組，但之后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。新安全標準出臺后，多家公司因成本原因放棄對舊機組升級改造，導致十余臺機組選擇關停。

1.2 LTO的價值

作為低碳戰略的一部分，核電廠LTO不僅能夠降低消費者的能源支出，還有助于保護環境。由于電廠層面的經濟、政治原因，核電機組提前關停的趨勢已引發社會各界關注。越來越多的公民團體和國際組織呼吁將核能視為改善氣候變化的優先選擇，并向各國政府施壓，要求阻止核電廠過早關閉。

圖2 2000年至2020年1月，因不同原因關停的反應堆數量

在大多數能源市場，如果以平準化成本（LCOE）計算，LTO是最經濟的選擇，這種狀態預計將保持幾十年。在大多數發展中國家，新建核能仍然是最便宜的低碳技術之一。在美國等發達國家，建造一座同類型核電廠的成本是延長現有核電廠壽命的兩倍之多（圖3）。此外，核電廠LCOE包含了包括廢物管理在內的所有成本。相比之下，化石燃料電廠LCOE未包含相關碳成本，可再生能源的LCOE未包含電網調頻等成本，這些成本最終均需由消費者承擔。

此外，核能遠不止發電這一項能力。政府在確定市場框架時是否承認并鼓勵以下這些優勢，是影響核電未來前景的關鍵因素之一。

在政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發布《全球升溫1.5℃特別報告》后，社會團體和機構緊迫感與日俱增，核能逐漸被認為是應對氣候變化的關鍵技術。國際能源署（IEA）署長法提赫·比羅爾（Fatih Birol）表示：“延長核電廠的壽命不僅是一種經濟有效的解決方案，還能讓我們的氣候目標保持活力。這是當今最緊迫的政策挑戰。”

淘汰可靠的低碳能源發電設施而不是化石燃料電廠的做法無法幫助各國實現減排目標。例如，盡管在許多人看來德國是環境保護的倡導者，但據統計，從絕對值來看，德國的二氧化碳排放量位于所有歐洲國家之首。鑒于其核電淘汰政策，德國未來似乎將主要依賴于化石燃料。最近發布的煤炭淘汰時間表證實了這一情況。根據時間表，德國將于2038年淘汰煤炭，并在之后保持對天然氣的依賴。

從運營商的角度來看，核電廠LTO也具有重要意義。運營商擁有技術、經驗、必要人力資源以及基礎設施，LTO取證過程將比建造新核電廠更低價、更容易，而且還延長了建造廢物管理設施和充實退役資金的時間。當地社區也將受益于此。關停一座核電廠將造成很大程度的社會動蕩，美國佛蒙特州的佛揚基核電廠（Vermont Yankee）2014年退役時，當地經濟損失達6000多萬美元，稅收至少損失1200萬美元，大量人員失業。

美國和歐洲的新核電廠建設項目最近在時間和預算上都出現了巨大超支，間接提升了LTO的吸引力。然而，由于現有核電廠終將關停，不能將LTO視作是新建核電廠的替代方案。LTO從根本上說只是一種投資較低的權宜之計，建設新核電廠對于核工業的長期發展和實現氣候目標都不可或缺。LTO應為新建項目起到橋梁的作用，并幫助在積累項目經驗的同時保持核心行業競爭力，進一步降低未來新建項目成本。

2 確保LTO順利實施的關鍵要素

LTO的順利實施需確保LTO在具有成本效益的同時，使核電廠保持高性能水平運行，涉及行業（包括運營商和供應鏈）、監管機構和政策制定者。

2.1 運營商

對于核電運營商而言，應盡早在項目的設計初期研究LTO方案。LTO的準備工作受監管完善情況、裝機規模等因素以及相關經驗水平等影響，若不及早進行準備工作，可能會增加項目成本和風險。

建立核電廠壽命管理體系（PLiM）同樣重要。PLiM的目的是確定電廠整個生命周期內所有需求和影響因素，保持高安全性并優化電廠性能。PLiM將綜合考慮老化監測與經濟規劃，從而解決設備老化、維修排序、定期安全審查、教育培訓等一系列延壽問題。

作為PLiM的一部分，運營商應采用停運和檢修優化技術，盡可能采用改進的狀態檢修方法（comdition-based maintenance），選擇最優的長期資產管理計劃。LTO的成功實施還取決于是否有適當的設計變更和知識管理方案，這對于維護標準化核電機組尤為重要。如果改造升級缺乏完整記錄，將使得升級和更換系統組件的過程更具挑戰性。

LTO升級和取證活動開始前，運營商還應對未來幾十年中可能出現的機會和風險進行分析預測。這意味著要將新興技術考慮在內，例如可再生能源、智能電表和電動汽車等。同時還應考慮是否需引入負荷跟蹤或熱電聯產（如氫氣生產、區域供熱等）等運行模式，確保經濟可行性。

在LTO取證之前，還需解決部分經濟和法律層面的問題，例如：

● 所有權：部分在運核電廠的所有權結構復雜，多個所有者可能無法就LTO達成統一意見。若電廠想要在原壽期基礎上繼續運營，可能需要改變所有權結構。

● 土地租賃：可能需重新協商土地使用情況。

● 市場情況：包括能否在新壽期內獲得LTO投資的回報，例如長期的購電協議等。

● 退役和廢物管理資金：因運營期延長及未來廢物量變化的影響，用于退役和廢物管理的資金數額也應調整。

在LTO全過程中，也需注意人力資源保障。核電廠60年的運行壽期已超過人均工作年限，這就意味著在電廠運營后期，需要注入數輪新鮮血液以接替經驗豐富的老員工。員工的期望在不斷變化，包括更加偏向于靈活的工作條件、數字化工作模式、以及“自下而上”的管理體系。因此，運營商應及時采取措施調整企業文化和就業福利，確保能夠繼續吸引合格的勞動力。

2.2 供應鏈

維持健康的供應鏈是LTO面臨的更棘手挑戰。核電設施壽命長，部件更換頻率低，訂單數量相對較少，使得供應商不得不權衡是否有必要保持昂貴的核電認證，這將導致合格供應商較少，成本更高。因此，運營商和供應商需共同努力，保障消耗性部件在整個運營壽期內均能有效供應。

為不斷提升安全性與經濟性，核能領域具有強烈的創新動力。但對于LTO而言，創新往往意味著淘汰，技術革新可能使得核電廠無法從供應鏈中獲得老舊設備。而且，核工業標準通常禁止直接使用行業外的現成產品（OTS），同時要求將各種冗余系統作為縱深防御的一部分進行維護，這意味著必須將舊系統作為新系統的備份或替代品，一個經典的例子就是目前還有很多核電廠仍在使用手搖電話。此外，從LTO的角度來看，創新還包含著協調國際規范和標準，并實施“商業級認證流程”，使更多普通商業級產品有資格在核電部門中使用。

新技術也可發揮重要作用。實現LTO的關鍵技術包括：

● 數字化/數字孿生技術有助于進行設計變更和知識管理活動。

● 增材制造技術確保特殊組件在供應商停止供應后的可用性。

● 自動化和傳感器技術將促進系統健康監測和維護，延長關鍵部件的使用壽命。

● 人工智能技術有助于改進項目進度規劃，從而降低停堆和改造期間的成本、時間和風險。

● 機器人技術在難以靠近和高輻射的環境中應用越來越廣，并可遠程執行維修任務。

● 新型燃料設計可提高安全性，降低事故風險和影響，同時促進運營靈活性和功率的提升。

2.3 政府、監管機構和利益相關方

政府應繼續積極支持核能，確保政策連續性。對于政府來說，僅允許LTO是不夠的，還需要積極進行投資，即：

● 加大基礎教育投入，確保擁有熟練的工人隊伍。

● 制定產業戰略，維持供應鏈健康。

● 改革市場結構，重視核能的非電力應用。

● 在部分國家，LTO必須有公眾參與，因此當地政府應確保這一過程的透明度，并向利益相關方提供基于事實的信息，除安全和環境風險外，還應包含社會、經濟效益的內容。

由于企業和金融機構需將政策風險考慮在內，因此任何形式的棄核政策都會擾亂核電廠LTO的進程，并導致成本增加，使得國家氣候目標更加難以實現。

在整個核電廠運營期間，監管機構的組織架構和人員的變化都將影響LTO的實施，因此，監管機構也需要制定一個長期方案。同時，監管機構應具備足夠的法律權威、技術和管理能力以及人力和財政資源，確保現有的監管框架應與需要明確界定的LTO的要求相一致。此外，監管機構還應加強國際合作，共享類似電廠的運營歷史并從其他項目中吸取經驗，促進LTO的順利實施。

除運營商、政府和監管機構之間的關系外，其他利益相關方（如當地社區）的認同和參與也是LTO的重要組成部分。某些過去的參與和溝通方法現在可能已經失效，因此需重新評估現有利益相關方的參與和溝通工作，確定其在LTO的目標和特定挑戰方面的有效性。

3 小結

核電廠LTO已得到成功示范，現已成為標準化的工作模式。當今全球在運的絕大多數核電機組在技術上能夠運行60年甚至更長時間，80年正成為新的基準。LTO意味著現有核電廠可以繼續大量生產可靠、低碳電力，大幅增加了這些發電資產的價值。

最近有多臺核電機組因政治而非技術因素提前關停，大多歸因于經濟原因的關停也受到政治影響。例如，在2011年3月福島事故后，日本電力公司無法滿足監管機構提出的昂貴重啟條件。其他因經濟關停的電廠也并非缺乏競爭力，而是受到市場失靈的影響。如果各國認真研判世界低碳發展形勢并保留這些核電廠帶來的眾多益處，那么出于政治和經濟因素關停核電機組的情況將大大減少。

雖然LTO是一個緊迫的全球優先事項，但它不應阻止現有的核電國家建設新核電機組。核電廠最終都將退役，LTO可以通過保留其關鍵技術能力，為未來新建核電廠奠定基礎。LTO和新建核電方案應同時開展，共同實現減排目標。

業界、政府和監管機構迫切需要采取行動，最大限度地提高現有核電廠的產能。運營商應：

● 在初期階段就引入電廠壽命管理和設計變更管理計劃。

● 在取證及現代化改造之前，對政治、經濟、社會、技術、法律和環境方面可能存在的威脅和機會進行評估。

● 加強企業文化建設，加大電廠現代化改造方面投入，確保具備必要的內外部人力資源。

此外，在核電廠越來越長的運行過程中，運營商和供應商還應確保其部件可正常使用。LTO意義上的創新應包括協調國際規范和標準，并實施“商業級認證流程”。數字化、增材制造、機器人技術、人工智能、自動化和先進核燃料等新技術也將發揮關鍵作用。

各國政府不僅應允許核電廠的LTO，還需積極支持核能，并確保相關政策的連續性。作為工業戰略的一部分，政府還應為必要的基礎架構建設提供教育培訓資源，并承認核電的優勢，重新規劃能源市場，以認識到核能帶來的諸多好處。在此幫助下，現有核電廠將在節能減排及發電方面發揮出比預想更大的價值。