在建機(jī)組裝機(jī)容量全球第一、今年已有10臺(tái)機(jī)組獲批…中國(guó)核電“加速前進(jìn)”
習(xí)近平總書(shū)記在黨的二十大報(bào)告中，將核電技術(shù)列入創(chuàng)新領(lǐng)域重大成果。今年已有10臺(tái)核電機(jī)組獲批，中國(guó)核電正在“加速前進(jìn)”>>
撰文/記者 趙天宇 編輯 劉昭
采訪專家：
羅英（中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院研究員級(jí)高級(jí)工程師、核反應(yīng)堆系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任）
張子立（中國(guó)科學(xué)院電工研究所副研究員）
△2022年10月17日《北京科技報(bào)》封面（訂閱?）
9月初，位于廣東陸豐市的陸豐核電項(xiàng)目5號(hào)機(jī)組正式開(kāi)工。官方資料顯示，目前6號(hào)機(jī)組也做好了開(kāi)工準(zhǔn)備。包括廣東陸豐在內(nèi)，今年國(guó)務(wù)院共批準(zhǔn)了 10 臺(tái)核電機(jī)組，這不僅是我國(guó)連續(xù)4年批準(zhǔn)新建核電機(jī)組，也是自2008年以來(lái)，核電機(jī)組“入市”最多的一年。
根據(jù)《“十四五”規(guī)劃和2035遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，至2025年，我國(guó)核電運(yùn)行裝機(jī)容量達(dá)到7000萬(wàn)千瓦。在雙碳背景下，核電行業(yè)迎來(lái)了全新的發(fā)展機(jī)遇。
但另一方面，中國(guó)核電發(fā)電量占比僅5%，自2007年以來(lái)增長(zhǎng)不足2個(gè)百分點(diǎn)，在核能發(fā)電國(guó)家當(dāng)中排名沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。有分析人士指出，按照人口規(guī)模和社會(huì)需求，中國(guó)核電占比應(yīng)該在10%左右，我國(guó)依舊有6個(gè)百分點(diǎn)的差距，核電發(fā)展稱得上“任重而道遠(yuǎn)”。
△“玲龍一號(hào)”工程現(xiàn)場(chǎng) 圖片來(lái)源/中核集團(tuán)
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巨頭主導(dǎo)
中國(guó)有多少座核電站？來(lái)自中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù)顯示，截至2021年12月31日，我國(guó)（以下數(shù)據(jù)均不含臺(tái)灣省）共有17座核電站、53臺(tái)商運(yùn)核電機(jī)組，還有11座在建核電站，在運(yùn)核電機(jī)組數(shù)量?jī)H次于美國(guó)和法國(guó)，居全球第三位。
中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)在9月14日發(fā)布的《中國(guó)核能發(fā)展報(bào)告（2022）》藍(lán)皮書(shū)則顯示，截至目前，我國(guó)商運(yùn)核電機(jī)組總裝機(jī)容量5559萬(wàn)千瓦，在建核電機(jī)組23臺(tái)，總裝機(jī)容量2419萬(wàn)千瓦，我國(guó)在建機(jī)組裝機(jī)容量連續(xù)保持全球第一，在運(yùn)在建核電機(jī)組數(shù)為全球第二。
作為重要的能源設(shè)備，我國(guó)核電站與通信、石油、電力等基礎(chǔ)設(shè)施一樣，由央國(guó)企主導(dǎo)開(kāi)發(fā)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。在遼寧、山東、江蘇、浙江、福建、廣東、廣西和海南八個(gè)沿海省區(qū)都有布局，呈現(xiàn)“南多北少、東密西無(wú)”的特點(diǎn)。
隨著2021年底中國(guó)華能集團(tuán)攬入核電牌照，我國(guó)具有核能開(kāi)發(fā)資質(zhì)的公司升至4家，分別為中國(guó)（廣東核電）廣核集團(tuán)、中核集團(tuán)、國(guó)家電力投資集團(tuán)和中國(guó)華能集團(tuán)。
“四巨頭”中，按照裝機(jī)容量和運(yùn)行機(jī)組數(shù)量，核企又可分為三個(gè)梯隊(duì)：第一梯隊(duì)是中核集團(tuán)和中廣核，截至2021年底，中核集團(tuán)在運(yùn)行核電機(jī)組共24臺(tái)，總裝機(jī)容量2250萬(wàn)千瓦，國(guó)內(nèi)占比42%；中廣核在運(yùn)行機(jī)組25臺(tái)，裝機(jī)容量2826萬(wàn)千瓦，國(guó)內(nèi)占比53%。
從2021年中國(guó)核電和中廣核的業(yè)務(wù)分布格局看，中國(guó)核電的業(yè)務(wù)布局大部分在華東地區(qū)，達(dá)到了88.65%，像浙江的秦山核電站、福建的福清核電站、江蘇的田灣核電站。
中廣核的業(yè)務(wù)布局大部分在中國(guó)華南地區(qū)，包括廣東、廣西、香港，占比將近七成。其次是華東地區(qū)，以福建為主。像我國(guó)第一座商業(yè)化運(yùn)行的大亞灣核電站、擁有機(jī)組數(shù)量最多的臺(tái)山核電站等。
第二梯隊(duì)是國(guó)家電投，由原中國(guó)電力投資集團(tuán)公司與國(guó)家核電技術(shù)有限公司重組組建，國(guó)家電投總裝機(jī)容量雖然僅為809萬(wàn)千瓦，但公司在第三代非動(dòng)能核電技術(shù)上較為領(lǐng)先，且深耕北方市場(chǎng)，主要在山東、遼寧等地布局，地域優(yōu)勢(shì)明顯。
新入局的華能集團(tuán)位列第三梯隊(duì)。雖還沒(méi)有控股核電機(jī)組投運(yùn)，但目前海南昌江核電二期工程3號(hào)機(jī)組已經(jīng)開(kāi)工建設(shè)。全球首座具有第四代核電技術(shù)主要特征的球床模塊式高溫氣冷堆核電站—石島灣高溫氣冷堆示范工程，也有望在年內(nèi)實(shí)現(xiàn)雙堆滿功率運(yùn)行。
值得一提的是，除了華能以外，目前大唐、華電等能源企業(yè)，也已基本滿足控股核電站的要求，結(jié)合三代核電重啟審批的預(yù)期，未來(lái)第五張、第六張核電牌照有望陸續(xù)發(fā)放，政策和資本“雙箭”齊發(fā)，有望徹底改變現(xiàn)有核電運(yùn)營(yíng)競(jìng)爭(zhēng)格局。
△8月23日，我國(guó)自主三代核電技術(shù)華龍一號(hào)批量化建設(shè)工程——中核集團(tuán)漳州核電2號(hào)機(jī)組內(nèi)穹頂成功吊裝，標(biāo)志著該機(jī)組從土建施工階段全面轉(zhuǎn)入設(shè)備安裝階段，也創(chuàng)下了“開(kāi)頂法”實(shí)施前提下華龍一號(hào)單臺(tái)機(jī)組從核島廠房第一罐混凝土澆注到內(nèi)穹頂?shù)跹b工期最短的新紀(jì)錄，華龍一號(hào)批量化建設(shè)邁出堅(jiān)實(shí)步伐 圖片來(lái)源/福州新聞網(wǎng)
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技術(shù)“競(jìng)爭(zhēng)”
國(guó)內(nèi)四巨頭的誕生，給未來(lái)核電發(fā)展的技術(shù)路線帶來(lái)新的選項(xiàng)。這其中最值得關(guān)注的，是擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代核電技術(shù)。
上世紀(jì)七十至八十年代期間，世界范圍內(nèi)先后發(fā)生了美國(guó)三里島、蘇聯(lián)切爾諾貝利等幾次嚴(yán)重事故，給核電產(chǎn)業(yè)帶來(lái)不小影響。為提高核電站安全性，美國(guó)和歐洲的核電供應(yīng)商與相關(guān)機(jī)構(gòu)一起先后推出了“先進(jìn)輕水堆用戶要求文件”（URD）和“歐洲用戶對(duì)輕水堆核電站的要求”（EUR），開(kāi)始提出第三代核電站的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，大體上分為改進(jìn)型核電站和非能動(dòng)型核電站兩類(lèi)。
從2003年開(kāi)始，我國(guó)就啟動(dòng)第三代核電技術(shù)的研發(fā)工作，在引進(jìn)外國(guó)技術(shù)的同時(shí)，也加強(qiáng)自主研發(fā)，形成了引進(jìn)-消化-吸收的技術(shù)路線。
如中廣核從法國(guó)引進(jìn)M310技術(shù)的基礎(chǔ)上，形成了ACPR1000+三代核電技術(shù)；中核方面則經(jīng)過(guò)多年自主研發(fā)，開(kāi)發(fā)出ACP1000三代核電技術(shù)。
ACP1000和ACPR1000+都是滿足URD和EUR文件要求的三代核電技術(shù)。兩條技術(shù)路線進(jìn)行了融合—采用中核ACP1000技術(shù)的177堆芯，輔助系統(tǒng)各有特色，由此誕生了我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)“華龍一號(hào)”。
另外一條技術(shù)路線上，以美國(guó)AP1000技術(shù)為基礎(chǔ)，國(guó)家電投歷時(shí)12年科研攻關(guān)，在2020年研制出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代核電技術(shù)，取名為“國(guó)和一號(hào)CAP1400”。
△國(guó)和一號(hào) CAP1400總體布置圖 圖片來(lái)源/視覺(jué)中國(guó)
此前業(yè)內(nèi)曾認(rèn)為“華龍一號(hào)”面向海外市場(chǎng)，“國(guó)和一號(hào)”主攻國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。但從2020年開(kāi)始“華龍一號(hào)”項(xiàng)目同樣在國(guó)內(nèi)大量落地，分別落戶在廣西防城港、福建漳州、海南昌江等地，在建及投運(yùn)規(guī)模已經(jīng)突破10臺(tái)，對(duì)比之下“國(guó)和一號(hào)”依然未能建成投產(chǎn)。
因此有觀點(diǎn)認(rèn)為，“國(guó)和一號(hào)”在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，或許已處于相對(duì)落后的位置。
但核電行業(yè)某業(yè)內(nèi)人士告訴記者，兩者之間事實(shí)上并不存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，“國(guó)和一號(hào)”目前還未建成，且兩者由于底層邏輯不同，采用了不同的技術(shù)路線，布局落地省份也不同?！暗鼈兌即碇覈?guó)核電研制能力的最高水平，下一步重點(diǎn)工作，是提升核電技術(shù)國(guó)產(chǎn)化率，爭(zhēng)取早日達(dá)到100%國(guó)產(chǎn)化?！?/p>
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三起三落
與許多大國(guó)重器一路高歌猛進(jìn)不同的是，我國(guó)核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展并非一帆風(fēng)順，而是經(jīng)歷了“三起三落”，始終伴隨著“爭(zhēng)議”與“起伏”。
我國(guó)早在上世紀(jì)70年代初就開(kāi)始研究核能發(fā)電，但因?yàn)榫C合國(guó)力薄弱和計(jì)劃經(jīng)濟(jì)束縛，以及長(zhǎng)期受到西方國(guó)家的技術(shù)封鎖，在70、90年代全球核電發(fā)展的大潮中，基本沒(méi)有中國(guó)的身影。
直到1987年廣東大亞灣核電站開(kāi)工建設(shè)后，核電商業(yè)化之路才正式開(kāi)啟，大亞灣核電站也成為中國(guó)大陸第一個(gè)盈利的核電站，主要向人多地少的香港出口能源。1994年2月和5月，我國(guó)從法國(guó)引進(jìn)的兩套M310 型百萬(wàn)千瓦核電機(jī)組在廣東大亞灣分別投入商運(yùn)，標(biāo)志著我國(guó)在核電建設(shè)領(lǐng)域首度展開(kāi)國(guó)際合作。
但由于這一階段我國(guó)電力供應(yīng)相對(duì)充裕，核電被定位為我國(guó)能源的補(bǔ)充，發(fā)展方針也是“適度發(fā)展”。90年代末和21世紀(jì)初的十余年時(shí)間內(nèi)，只建設(shè)了深圳大亞灣、嶺澳，連云港田灣等少數(shù)幾座核電站，屬于小規(guī)模嘗試的狀態(tài)，形成了廣東大亞灣、浙江秦山兩大核電基地。
△大亞灣核電基地航拍圖 圖片來(lái)源/中廣核
2007年，國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)《國(guó)家核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2005—2020年）》明確指出“積極推進(jìn)核電建設(shè)”，確立了核電在我國(guó)經(jīng)濟(jì)與能源可持續(xù)發(fā)展中的戰(zhàn)略地位，此后國(guó)內(nèi)核電建設(shè)才駛?cè)肟燔?chē)道。
然而2011年日本福島核電站事故，又給核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展“當(dāng)頭一棒”，核能安全風(fēng)險(xiǎn)成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，我國(guó)對(duì)核電審批大幅縮緊，連續(xù)多年沒(méi)有新開(kāi)工項(xiàng)目，整個(gè)核電產(chǎn)業(yè)也進(jìn)入了低谷期，無(wú)形中也讓公眾給核電站戴上了一層有色眼鏡。
從2019年以來(lái)，隨著氣候變化問(wèn)題日益引發(fā)關(guān)注，核電天生低排放的特性，讓它再次步入公眾視野，特別是“雙碳”目標(biāo)的提出，核電作為一種清潔能源，其戰(zhàn)略意義不言而喻，再一次開(kāi)始了提速發(fā)展。
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加速布局
今年，俄烏沖突和極端氣候等復(fù)雜因素疊加，全球能源危機(jī)加劇，核能的關(guān)注度再一次得到提升。今年國(guó)務(wù)院共批準(zhǔn)了 10 臺(tái)核電機(jī)組，其中4月份一次性批準(zhǔn)6臺(tái)，這也是自2019年以來(lái)，國(guó)內(nèi)連續(xù)第四年核準(zhǔn)開(kāi)工新的核電項(xiàng)目，也是一次性批準(zhǔn)核電機(jī)組最多的一年。一組非官方數(shù)據(jù)則顯示，“十四五”期間我國(guó)核電將保持每年6-8臺(tái)的速度核準(zhǔn)，且至少8個(gè)省份已經(jīng)把核電列為發(fā)展重點(diǎn)。
每年新增6-8臺(tái)的數(shù)量，標(biāo)志著核電發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)全新階段。這是否意味著一個(gè)新的“核電大躍進(jìn)時(shí)代”即將開(kāi)啟？與“積極安全有序”的目標(biāo)是否相違背？
在中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)楊波看來(lái)，大躍進(jìn)的說(shuō)法“并不準(zhǔn)確”，因?yàn)閺奈覈?guó)能源需求、工業(yè)水平和制造業(yè)能力來(lái)看，6-8臺(tái)屬于合理能力范圍之內(nèi)。“西方的發(fā)達(dá)國(guó)家核電占比是20%，全球是10%，但中國(guó)的水平只在5%左右，6-8臺(tái)的新增速度，其實(shí)是一個(gè)比較合適的節(jié)奏?！?/p>
事實(shí)上，近兩年來(lái)，席卷全國(guó)的局部地區(qū)拉閘限電，尤其是今年水電大省四川缺電，更加凸顯了電力安全穩(wěn)定供應(yīng)的重要性。作為穩(wěn)定且清潔的電源，核電項(xiàng)目加速上馬，不僅有利于提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也是拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的有效抓手。
如何提高核電利用效率？國(guó)家能源部原部長(zhǎng)黃毅誠(chéng)建議，國(guó)家應(yīng)盡快啟動(dòng)內(nèi)陸核電建設(shè)：“我國(guó)30多年的實(shí)踐和國(guó)際上核電運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，都證明了在內(nèi)陸建核電同樣是安全的。我國(guó)有14億人口，總用電量大，只要做到批量生產(chǎn)，不但可以提高質(zhì)量，還可以降低生產(chǎn)和建設(shè)的成本，完全有可能做到核電的電價(jià)低于煤電。”
△核裂變?cè)?圖片來(lái)源/國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)
△目前世界上使用最多的是壓水堆 圖片來(lái)源/國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)
中國(guó)科學(xué)院電工研究所副研究員張子立分析說(shuō)，裂變式核能（核電）是我國(guó)清潔能源發(fā)展戰(zhàn)略中必不可少的重要組成部分，也是完成“雙碳”目標(biāo)過(guò)程中一種查缺補(bǔ)漏的有效手段。但張子立強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)階段不應(yīng)從全國(guó)范圍內(nèi)討論核電發(fā)電量的占比。
“這是因?yàn)槲覈?guó)有一些用電需求量較大的地區(qū)，可再生能源不充足，又不在長(zhǎng)距離特高壓輸電系統(tǒng)路線上，以往這些區(qū)域只能依靠燃煤火電，從而帶來(lái)大量的碳排放和固體廢棄物。應(yīng)該優(yōu)先考慮在這些地方建造核電站取代火電站，減少碳排放，減少環(huán)境和生態(tài)污染?！彼忉屨f(shuō)。
作為專業(yè)技術(shù)人士，中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院研究員級(jí)高級(jí)工程師、核反應(yīng)堆系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任羅英認(rèn)為，核電對(duì)于“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有積極的推動(dòng)作用，核電機(jī)組從建設(shè)、投入運(yùn)行再到產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，是一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，可以整體帶動(dòng)我國(guó)高新產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)工業(yè)整體進(jìn)步，對(duì)推動(dòng)我國(guó)裝備制造業(yè)和先進(jìn)能源科學(xué)發(fā)展具有很大的積極作用。
TIPS：知識(shí)多一點(diǎn)
四代核電技術(shù)都有哪些特點(diǎn)？
撰文/記者 趙天宇
▍第一代
人類(lèi)對(duì)核電站的開(kāi)發(fā)與建設(shè)始于上世紀(jì)50年代。1954年，前蘇聯(lián)建成電功率為五千千瓦的奧布涅斯克實(shí)驗(yàn)性核電站；1956年，英國(guó)建成卡德豪爾石墨氣冷堆原型核電站；1957年，美國(guó)建成電功率為九萬(wàn)千瓦的希平港壓水堆原型核電站。在冷戰(zhàn)和美蘇爭(zhēng)霸的大背景下，核電站技術(shù)得到快速發(fā)展，這些實(shí)驗(yàn)性核電站，證明了利用核能發(fā)電的技術(shù)可行性。國(guó)際上把這些實(shí)驗(yàn)性和原型核電機(jī)組，稱為第一代核電機(jī)組（技術(shù)）。
△希平港核電站是世界上第一座“專一民用大型核電站”，位于美國(guó)賓夕法尼亞州希平港，1958年開(kāi)始服役，1982年停運(yùn) 圖片來(lái)源/wiki
▍第二代
第二代核電站是指上世紀(jì)60年代末，在實(shí)驗(yàn)性和原型核電機(jī)組基礎(chǔ)上，陸續(xù)建成電功率在30萬(wàn)千瓦以上的壓水堆、沸水堆、重水堆等核電機(jī)組。它證明了核電站在商業(yè)運(yùn)行上的可行性，具備與火電、水電競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力。
上世紀(jì)70年代，石油漲價(jià)引發(fā)的能源危機(jī)，進(jìn)一步促進(jìn)了核電的發(fā)展，目前世界上商業(yè)運(yùn)行的四百多座核電機(jī)組絕大部分是在七八十年代時(shí)期建成的，例如目前備受關(guān)注的扎波羅熱核電站、韓國(guó)最大的古里核電站、加拿大的布魯斯核電站等。
△扎波羅熱核電站是目前歐洲最大核電站 圖片來(lái)源/Reuters
▍第三代
第三代核電站的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，大體上分為改進(jìn)型核電站和非能動(dòng)型核電站兩類(lèi)。改進(jìn)型核電站配備有獨(dú)立的交流電源與電網(wǎng)并網(wǎng)，可以保證停水后2小時(shí)內(nèi)、斷電后8小時(shí)內(nèi)燃料堆不損壞。非能動(dòng)型核電站的安全性要更高，它不需要額外為安全系統(tǒng)配備交流電源，且特定情況下在3天內(nèi)不需要人為操作，可以自動(dòng)處理一些潛在的安全事故。
我國(guó)已建成投運(yùn)的“華龍一號(hào)”和在建的“國(guó)和一號(hào)”，都是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代核電技術(shù)（核電站）。
△2021年1月30日，“華龍一號(hào)”全球首堆——福建福清核電5號(hào)機(jī)組正式投入商業(yè)運(yùn)行。圖為福清核電全景圖 攝影/過(guò)東海
▍第四代
第三代核電技術(shù)在安全性上得到了提升，在此基礎(chǔ)之上，為了強(qiáng)化戒備核擴(kuò)散的要求、進(jìn)一步改善經(jīng)濟(jì)性，由此提出了第四代核電技術(shù)，目前仍處在開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證階段。
第四代核電技術(shù)有六種設(shè)計(jì)概念，包括三種快中子堆和三種熱中子堆。我國(guó)自主研發(fā)的第四代核電技術(shù)—高溫氣冷堆，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率高達(dá)93.4%，首個(gè)示范工程已經(jīng)完成并網(wǎng)發(fā)電。這也是全球首座具有第四代核電技術(shù)主要特征的球床模塊式高溫氣冷堆核電站。
△石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程項(xiàng)目，是全球首座具有第四代核電技術(shù)主要特征的球床模塊式高溫氣冷堆核電站 圖片來(lái)源/國(guó)家原子能機(jī)構(gòu)
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