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2021年9月1日，世界核協(xié)會發(fā)布了新版《世界核電廠運行實績報告》。報告通過提供發(fā)電量、裝機容量和容量因子等數(shù)據(jù)展現(xiàn)了全球核電廠的運行情況。此外，通過綜合分析全球電力需求、氣候變化和核電機組停運等問題，報告還強調(diào)了核電在碳減排方面的關(guān)鍵性作用，并明確了各國應(yīng)當(dāng)如何推進核電發(fā)展以實現(xiàn)碳減排目標(biāo)。

1  全球核電廠運行實績

2020年全球核發(fā)電總量為2553太瓦時，與2019年的2657太瓦時相比下降近4%（詳見圖1）。報告指出，在其他任何一年，核發(fā)電量下降4%都是一件會令核能行業(yè)感到失望的事；然而在2020年，這反而體現(xiàn)了核電機組運行的靈活性，即核電機組在保障電力穩(wěn)定、可靠供應(yīng)的同時能夠更好的應(yīng)對電力需求的變化。

報告就上述結(jié)論作了詳細(xì)說明：首先，受新冠疫情影響，2020年全球電力總需求下降約1%，因而核發(fā)電量也隨之減少；其次，隨著太陽能和風(fēng)能等間歇性可再生能源發(fā)電量的增加，能夠以負(fù)荷跟蹤方式運行的核電機組在保障電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性方面發(fā)揮著越來越重要的作用。同時，核電機組在保障電力供應(yīng)方面的作用還體現(xiàn)在其較高和較穩(wěn)定的容量因子上。2020年全球核電機組的平均容量因子為80.3%，低于2019年的83.1%。然而如圖2所示，就過去20年的容量因子來看，2020年核電機組的容量因子仍處于較高水平，近三分之二的核電機組的容量因子大于80%。此外，核電機組的容量因子不會因機組役齡的增加而下降。報告指出，鑒于一些核電機組目前已獲準(zhǔn)將其運行期限延長至80年，不隨役齡增加而下降的容量因子對于保障電力穩(wěn)定供應(yīng)十分重要。

2. 利用核能實現(xiàn)碳減排

政府間氣候變化問題專門委員會（IPCC）2021年8月發(fā)布的第六次評估報告中指出，目前全球只能通過采取緊急行動以控制氣候變化的影響，而無法阻止氣候變化。只有大幅減少溫室氣體排放，才能防止全球氣溫上升超過2℃。基于這一結(jié)論，世界核協(xié)會在本報告中提出，到2050年才實現(xiàn)凈零排放可能為時已晚，因此各國需真正關(guān)注的是如何在2040年實現(xiàn)這一目標(biāo)。核能是可供許多經(jīng)濟部門脫碳使用的重要工具。核電能夠提升電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，進而推進太陽能和風(fēng)能等間歇性可再生能源的部署。除供電外，核能還可用于制氫、工業(yè)供熱、區(qū)域供暖、海水淡化、合成燃料和化工產(chǎn)品生產(chǎn)等，有助于推進電力以外難以減排行業(yè)的脫碳。因此核能是全球?qū)崿F(xiàn)清潔和現(xiàn)代能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵驅(qū)動力。報告指出，利用核能實現(xiàn)碳減排的關(guān)鍵性措施是在保持現(xiàn)有核電機組長期穩(wěn)定運行的同時建設(shè)新的核電機組，能夠以可負(fù)擔(dān)的成本融資，簡化國際許可程序，以及擴大核能在電力之外領(lǐng)域的應(yīng)用。

2.1 案例分析

為詳細(xì)說明核電在碳減排方面作出的貢獻，報告選擇將德國格羅恩德核電廠、中國海陽核電廠、土耳其阿庫尤核電廠和美國桃花谷核電廠作為案例進行分析。

格羅恩德核電廠最初于1984年實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。2021年2月7日，該核電廠的一臺功率為1360兆瓦的機組以400太瓦時的總發(fā)電量創(chuàng)下世界紀(jì)錄。在過去的36年里該核電廠大約減少了4億噸碳排放。

海陽核電廠現(xiàn)有2臺AP-1000機組，于2018年投入運行。該核電廠計劃增加4臺1000兆瓦的機組，并預(yù)留出空間以便在將來再建立2臺機組。目前海陽核電廠正在開展核能供熱項目建設(shè)，一期工程已于2019年11月完成，供熱面積達70萬平方米。二期工程開始于2020年11月，將于2021年11月投入運行，供熱面積將達450萬平方米。海陽核電廠為城市提供可負(fù)擔(dān)的低碳電力和熱力，實現(xiàn)了社會效益和和環(huán)境效益的雙贏。

阿庫尤核電廠是俄羅斯國家原子能集團公司根據(jù)俄羅斯與土耳其2010年5月簽訂的政府間協(xié)議正在建造的一座將配有4臺VVER-1200機組的核電廠，設(shè)計壽期為60年。建成后，該核電廠的年發(fā)電量為35太瓦時，能夠滿足土耳其近10%的電力需求。該核電廠的建設(shè)能夠幫助土耳其實現(xiàn)聯(lián)合國的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDG），即阿庫尤能夠提供“可負(fù)擔(dān)的清潔能源”，使土耳其能夠更好地應(yīng)對氣候變化。

桃花谷核電廠隸屬于美國愛克斯龍公司，共有3臺機組，1號機組是一個實驗性的石墨慢化氦氣冷卻高溫反應(yīng)堆，已于1974年停運。2號和3號機組是沸水堆，于1974年投入商運，且均已兩次獲準(zhǔn)延壽，可分別運行至2053和2054年。除延長該核電廠運行期限外，愛克斯龍公司還開展了一個長達七年的“擴展功率提升”（EPU）項目，通過對主要部件進行更換和升級，將兩臺機組裝機容量各提升了12%。桃花谷核電廠裝機容量現(xiàn)為2770 兆瓦，能夠為270萬家庭和企業(yè)提供零碳電力。如果桃花谷核電廠能夠持續(xù)運營至2054年，將能避免4.86億噸碳排放量的產(chǎn)生，相當(dāng)于在34年里每年從道路網(wǎng)中移除330萬輛汽車。

2.2現(xiàn)有核電機組長期運行

鑒于核電在碳減排方面的關(guān)鍵性作用，各國需保證現(xiàn)有核電機組能夠長期穩(wěn)定運行。如圖3所示，截至2020年底，全球有441臺在運核電機組，總裝機容量達392吉瓦。然而在過去三年里，全球總裝機容量基本持平，即新增核電機組的裝機容量與永久關(guān)停機組的容量相當(dāng)。2020年，阿聯(lián)酋、白俄羅斯、俄羅斯和中國共建成5臺機組，總裝機容量為5521兆瓦。然而，法國、美國、俄羅斯和瑞典共關(guān)閉6臺機組，總裝機容量為5165兆瓦。2018至2020年，共有26臺機組永久停運，總裝機容量為20.8吉瓦，而新投運的機組有20臺，總裝機容量為21.3吉瓦。

報告指出，過去幾年，機組的關(guān)閉并非因為技術(shù)限制，而是因為政府的棄核政策以及市場未能充分認(rèn)識到核電廠在降低碳排放和確保電力供應(yīng)穩(wěn)定方面的價值。例如，受市場因素的影響，美國印第安角2號機組和杜安阿諾德1號機組經(jīng)濟效益下降，均已于2020年提前關(guān)閉。而受到法國出臺的消極核能政策——即降低核電在該國電力結(jié)構(gòu)中的比重——的影響，弗森海姆1號和2號機組已分別于2020年2月和6月關(guān)閉。此外，報告中提到，受德國政府棄核政策的影響，格羅恩德核電廠將于2021年底停運。

對于想要實現(xiàn)碳減排目標(biāo)的國家而言，核電機組的提前停運會影響低碳電力的生產(chǎn)，也是一種嚴(yán)重的能源浪費。此外，報告還強調(diào)，正如美國在桃花谷核電廠開展的“擴展功率提升”項目一樣，通過部件的維修和更換以及系統(tǒng)的升級，可以提升現(xiàn)有核電機組的裝機容量。。報告指出，通過提升現(xiàn)有機組裝機容量進而增加核發(fā)電量是電力生產(chǎn)領(lǐng)域最具成本效益的緩解氣候問題的措施。

報告提出，必須保持現(xiàn)有核電機組長期穩(wěn)定運行，避免被化石燃料發(fā)電廠取代。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，政府應(yīng)緊急制訂政策，以向那些由于市場忽略核能在氣候和能源安全方面價值而面臨停運威脅的機組提供支持。例如，美國伊利諾伊州擬于2021年9月初提交法案，為愛克斯龍的拜倫、德累斯頓以及布雷德伍德核電廠提供7億美元補貼，避免其因市場經(jīng)濟性不足的問題提前停運。同時，已經(jīng)實施了減少或逐步淘汰核電政策的政府現(xiàn)在必須重新評估這些政策，因為目前提出的替代核電的方案都將導(dǎo)致對化石燃料依賴性的提高、電力系統(tǒng)的可靠性降低以及電價的上漲。

2.3 建設(shè)新核電機組

為減少碳排放量，擴大核電規(guī)模，，各國還應(yīng)推進新核電機組建設(shè)。報告指出，近來有跡象表明核電業(yè)將會快速發(fā)展。截至2021年9月1日，全球共有在運核電機組443臺，總裝機容量超過394吉瓦。在2021年前8個月內(nèi)，盡管美國印第安角3號和中國臺灣地區(qū)國圣1號兩臺機組永久停運，但是包括印度格格拉帕爾3號、巴基斯坦卡拉奇3號、以及中國田灣6號和紅巖洋河5號在內(nèi)的4臺新機組已實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。此外，共有7臺機組正式啟動建設(shè)，包括土耳其阿庫尤3號、俄羅斯首座鉛冷快堆 BREST-OD-300、印度庫坦庫拉姆5號、以及4臺中國機組（田灣7號、徐大堡3號、昌江小堆示范工程和昌江3號機組）的建設(shè)工作已經(jīng)啟動。

目前全球經(jīng)濟已有復(fù)蘇跡象，這使得電力需求出現(xiàn)反彈。國際能源署發(fā)布警告稱， 2021年全球電力需求將增加5%，而絕大部分新增電力需求將通過燃煤發(fā)電得到滿足，這會將碳排放量推向歷史新高。在此情況下，大力發(fā)展核能以取代化石燃料電廠能夠避免碳排放量的增加。因此各國在充分利用現(xiàn)有核電機組發(fā)電的同時，應(yīng)加快新核電機組的建設(shè)。具體措施如下：一方面，各國新建核電機組時可以通過近期某一類型首座電廠（FOAK）的建設(shè)來獲取專業(yè)知識并建立供應(yīng)鏈，以及利用從首座電廠建設(shè)項目中獲得的經(jīng)驗教訓(xùn)來降低核電建設(shè)成本；另一方面，各國必須致力于研究、開發(fā)和部署下一代核反應(yīng)堆，其中包括小型模塊化反應(yīng)堆和其他先進核技術(shù)。

2.4能夠以可負(fù)擔(dān)的成本融資

融資成本占核電總成本的比重超過75%，因此，如果要建設(shè)足夠的核電廠以滿足到2040年或2050年實現(xiàn)凈零排放的目標(biāo)，運營商需以可負(fù)擔(dān)的成本籌集資金。就為核能項目融資而言，政府作出的有關(guān)核能的承諾至關(guān)重要，它能提升投資者的信心、激勵投資者制訂長期投資規(guī)劃、以及吸引私人和公共資本。

目前在全球范圍內(nèi)，投資者們都在優(yōu)先考慮符合環(huán)境、社會和公司治理原則（ESG）的氣候融資項目。然而，盡管核電及整個核行業(yè)在滿足氣候以及環(huán)境、社會和公司治理原則方面表現(xiàn)強勁，但許多氣候融資項目迫于政治壓力被迫將核能排除在外，例如歐盟的《可持續(xù)性金融分類法》和英國的《綠色分類法》。鑒于上述情況，報告強調(diào)，一些國家通過限制其他國家以可負(fù)擔(dān)的成本為核能融資來強迫這些國家將核能排除在能源政策之外，這種政治施壓行為必須遭到抵制。環(huán)境、社會和公司治理原則以及氣候融資標(biāo)準(zhǔn)必須是技術(shù)中立的，以科學(xué)為基礎(chǔ)的，并始終如一地應(yīng)用于所有經(jīng)濟活動。

2.5簡化國際許可程序

當(dāng)前的監(jiān)管要求可能會給新核能項目的部署帶來重大挑戰(zhàn)，特別是小型模塊化反應(yīng)堆等新技術(shù)的部署。去年年底，反應(yīng)堆設(shè)計評估和許可合作工作組（CORDEL）編寫了一份關(guān)于協(xié)調(diào)反應(yīng)堆設(shè)計評估工作和許可申請的報告，建議為協(xié)調(diào)評估工作和許可申請建立一個國際框架。該框架的核心建立多國監(jiān)管顧問組。該顧問組由來自各國國家監(jiān)管機構(gòu)的專家組成，并由一項國際協(xié)議授權(quán)。政府、監(jiān)管機構(gòu)和行業(yè)必須共同努力，加快新核能項目的部署，以便使核技術(shù)能夠最大限度地為包括電力生產(chǎn)和供應(yīng)在內(nèi)的多個領(lǐng)域的脫碳做出貢獻。

2.6擴大核能在電力之外領(lǐng)域的應(yīng)用

上述部分詳細(xì)介紹了核能在電力領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。但是，先前提到的海陽核電廠區(qū)域供熱的案例表明，核能可為其他許多目前依賴化石燃料的行業(yè)提供幫助。報告指出，首先，鑒于政府希望逐步以氫燃料鍋爐取代燃?xì)庵醒牍┡到y(tǒng)，對氫的需求預(yù)計將急劇增加。而可用于交通運輸領(lǐng)域的氫燃料電池的開發(fā)將進一步增加這一需求。目前，大多數(shù)的氫都是由化石燃料制造的，由此產(chǎn)生很高的溫室氣體排放量。核技術(shù)可取代化石燃料制氫，因為目前正在開發(fā)的反應(yīng)堆能夠在足夠高的溫度下提供熱量，以熱化學(xué)方式分解水來制氫。其次，除制氫外，反應(yīng)堆所能提供的高溫工藝熱也可用于混凝土、玻璃和鋼鐵等基本產(chǎn)品的制造，目前制造這些產(chǎn)品所需的工藝熱主要由化石燃料提供。此外，氣候變化將帶來越來越大的淡水供應(yīng)壓力，而在海水淡化領(lǐng)域核技術(shù)已然成熟。

總之，報告強調(diào)，鑒于核能是唯一可以產(chǎn)生零碳電力和熱力的低碳能源，各國需抓住機會利用核能以幫助電力以外的許多難以減排的行業(yè)實現(xiàn)脫碳。同時，擴大核能的應(yīng)用范圍也將改進現(xiàn)有和新建核電廠的商業(yè)運行模式。 

3 小結(jié)

面對新冠疫情帶來的電力需求下降，2020年核發(fā)電量的下降體現(xiàn)出核電機組運行的靈活性。即核電機組在保障電力穩(wěn)定、可靠供應(yīng)的同時能夠更好的應(yīng)對總電力需求的變化和可再生能源市場份額增加等情況。

然而隨著2021年經(jīng)濟的復(fù)蘇，電力需求出現(xiàn)反彈，而絕大部分新增電力需求將通過燃煤發(fā)電得到滿足。為實現(xiàn)氣候目標(biāo)，各國需利用核能推進經(jīng)濟部門的脫碳。一方面，核能在提升電網(wǎng)運行穩(wěn)定性方面的作用能夠推進太陽能和風(fēng)能等間歇性可再生能源的部署。另一方面。除供電外，核能還可用于制氫、工業(yè)供熱、區(qū)域供暖、海水淡化、合成燃料和化工產(chǎn)品生產(chǎn)等。報告通過四個案例指出核能是電力及電力以外行業(yè)脫碳的關(guān)鍵驅(qū)動力。因此，報告提出五項關(guān)鍵性措施以利用核能實現(xiàn)碳減排：保持現(xiàn)有核電機組長期穩(wěn)定運行；建設(shè)新的核電機組；能夠以可負(fù)擔(dān)的成本融資；簡化國際許可程序；以及擴大核能在電力之外領(lǐng)域的應(yīng)用。

（中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院 李晨曦）