近日,美國密歇根大學開展了一項研究,評估全國245座在運燃煤電廠改造為先進堆電廠的可行性,并進行了排名。該項研究成果為政策制定者和電力公司實現脫碳目標提供了建議。
2022年,美國燃煤發電量占總發電量的近20%,導致CO2排放量達到8.47億噸,占全國電力行業CO2總排放量的55%。
目前,包括美國在內的許多國家都在逐步淘汰燃煤電廠。美國各地的電力公司已將從燃煤發電向更清潔能源發電過渡納入其“綜合資源計劃”。此外,部分電力公司已經制定了在未來15年內淘汰所有燃煤電廠的目標。
研究稱,作為能源過渡的一部分,有必要將退役的燃煤電廠改造為替代清潔能源電廠。核電廠即是可行性方案之一,此類電廠能夠提供與燃煤電廠相同的穩定基荷電力,但無碳排放。
與在新廠址開發核電項目相比,煤轉核(C2N)可以利用現有的設備,如輸電線路和電力系統部件,從而節省時間和資金。隨著煤電廠的淘汰,周邊社區也將從過渡中受益,保留就業崗位和稅收基礎。
密歇根大學利用先進核開發選址工具(STAND)系統地評估了美國煤轉核的潛力。STAND由密歇根大學、國家反應堆創新中心(National Reactor Innovation Centerin Collaboration)、
阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)、愛達荷國家實驗室(Idaho National Laboratory)和橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)共同開發,使用戶能夠輸入社會經濟因素、安全性和鄰近性參數,以甄選潛在先進堆部署廠址。
研究人員指出,該工具能夠同時對多處廠址進行評估,同時兼顧一系列目標,與以往只關注少數特定廠址的研究相比,提供了一種更具可擴展性和穩健性的分析方法。
此次研究的245座在運燃煤電廠根據裝機容量分為兩組。研究稱,由于先進堆分為不同等級,如微堆、中型堆和小型堆,因此有必要對燃煤電廠進行相應的分類,使其裝機容量與順利過渡到核電相匹配。
結果顯示,不同廠址的適用性水平和權衡取舍范圍很廣,凸顯了煤轉核的可行性和復雜性。對于小型裝機容量組(裝機容量小于等于1000MWe),可行性得分介于51.52~84.31之間(滿分100分),中位數為66.53。大型裝機容量組(裝機容量大于1000MWe)的可行性得分介于47.29~76.92之間,中位數為63.97。
其中,印第安納州的RM Schahfer煤電廠和AES Petersburg電廠分別在小型和大型裝機容量組中排名第一,成為最具可行性的潛在廠址。
報告總結稱,STAND所做的分析有利于能源建模人員、利益相關方、政策制定者、電力公司和能源行業做出明智的決策。該工具提供了一種自上而下的方法,用于評估不同燃煤電廠向核電過渡的潛力。但在最終做出與核電廠許可證申請相關的決定之前,還需要開展進一步的廠址地質調查、環評和公眾參與等工作。
目前,全球多個國家正在積極探索用核電取代煤電的可能性。2021年,美國泰拉能源公司(TerraPower)宣布計劃在懷俄明州的1座退役煤電廠廠址建設1臺Natrium鈉冷快堆示范機組;2022年,馬里蘭州能源管理局宣布支持對使用X-energy公司的Xe-100小型堆重新利用燃煤發電設施的可能性進行評估;Holtec International公司正考慮將煤電廠址作為其SMR-160的潛在選址,計劃最早2029年實現首臺機組投運;美國NuScale電力公司正在與波蘭能源公司Unimot和銅銀生產商KGHM探索用小型堆取代燃煤電廠的可能性。