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溫鴻鈞:世界三代核電發展與競爭形勢分析

2020-10-27    來源:能源研究俱樂部
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[ 導讀 ]:世界三代核電發展與競爭形勢分析


作者:中國核工業集團原計劃部副總工  溫鴻鈞

新世紀之初,世界三代核電由研發轉向示范驗證,各種三代核電機型紛紛登場。到2008年,這些機型的建造成本不降反升,高出1倍以上,比URD要求高出太多。此后這些核電機組大體分為兩類,以俄羅斯VVER-1200和中國“華龍一號”為代表的低造價機型,以法國EPR和西屋AP1000為代表的高造價機型。在核電市場發展中,兩大類機組一邊歡喜一邊愁,低造價機組在國際競爭中屢屢勝出,高造價機組遭遇多重問題,逐步失去競爭優勢。

一、世界三代核電主要機型分析

(一)中國自主三代核電“華龍一號”進一步推廣

9月2日,國務院常務會議核準通過海南昌江核電二期工程和浙江三澳核電一期工程各兩臺“華龍一號”120萬千瓦機組建設,列入國家規劃。這標志著我國堅持發展核電,支持我國自主三代“華龍一號”推廣,堅持走自主發展道路。

9月4日,“華龍一號”全球首堆福建福清核電5號機組首爐核燃料裝填正式開始,第1組燃料順利入堆,進入主系統帶核調試階段,向建成投產邁出堅實一步。7月25日,6號機組順利實現安全殼穹頂鋼模板吊裝。

當地時間9月4日,“華龍一號”海外首堆巴基斯坦卡拉奇核電站K-2機組完成熱態性能試驗,為后續核燃料裝填、并網、發電等重大節點,奠定了堅實基礎。8月31日,K-2的姐妹機組K-3于外層安全殼穹頂成功吊裝就位,主體結構工程結束,奠定了工程建設的良好基礎。

9月4日,中核集團宣布福建漳州核電第2臺“華龍一號”機組首次澆筑與安全相關混凝土,這標志著主體工程開工建設,機組預計于2025年投入運行。漳州核電是由計劃建AP1000機組轉為“華龍一號”的第1個項目,是機組選型轉身的成功范例。

9月8日,中國江蘇省田灣核電站5號機組成功完成168小時全功率連續示范運行試驗,進入商業運行。機組為國內自主設計的108萬千瓦ACPR1000壓水堆。

“華龍一號”是我國具有完全知識產權的三代核電技術,創新采用177堆芯設計,降低了堆芯功率密度,提高了設計安全水平,實現了安全性與經濟性的平衡,是先進性與成熟性統一、安全系統能動與非能功相結合、引進技術消化吸收再創新的成功典范。“華龍一號”規避了美、法兩國三代機型開發中建設成本高、周期長、風險高、反復延誤、大幅超支等問題,成為三代核電機型中安全性高、經濟性高、接受度高的機型之一,對我國實現由核電大國向核電強國跨越,具有重要意義。

(二)俄羅斯VVER-1200繼續遙遙領先

8月31日,俄羅斯國家原子能公司宣布,列寧格勒二廠2號機組已正式啟動,是俄羅斯投運的第4臺三代核電VVER-1200機組。首臺機組于2016年投運,已積累豐富經驗。俄羅斯VVER-1200機組已通過整體示范驗證和運行考驗,并被多國選用,市場銷售遙遙領先,在國際上已有40多臺的訂單,是目前世界最受青睞的機型。

其中,白俄羅斯Ostrovets核電廠,建設2臺120萬千瓦VVER-1200機組,8月20日1號機組完成首次裝料,將于2021年一季度商業運行。孟加拉國第一核電站Rooppur建造2臺VVER-1200核電機組,分別于2017、2018年開工,目前正處在建設當中。土耳其阿庫尤核電站由俄羅斯國家原子能公司建設4臺VVER-1200機組,8月25日1號機組蒸汽發生器運至工地,計劃于2023年土耳其國慶100周年紀念日運行發電。

盡管俄羅斯核電發展走在世界前列,但也存在短板。俄羅斯核電缺少半速汽輪機技術,VVER-1200的汽輪機依賴法國阿爾斯通,而法國阿爾斯通已被競爭對手美國通用電氣GE兼并。

(三)韓國APR-1400取得重大突破

韓國APR-1400,成功出口阿聯酋4臺機組,建設巴拉卡核電站。首臺機組于8日19日首次并網發電成功。巴拉卡核電站4臺韓國APR1400機組,共560萬千瓦,建造總成本244億美元,合4150美元/千瓦,相當美法高成本核電的一半。巴拉卡核電站,60年壽命,可滿足阿聯酋四分之一的電力需求。這也是阿拉伯世界的首座核電站,意義重大。韓國APR-1400機組,前景看好。但技術基礎是美國ABB-CE系統80+,而非本國的專利。

(四)法國EPR能否成功向低成本轉身待觀察

法國EPR機型示范驗證久攻不下。EPR機型示范驗證第一梯隊芬蘭奧爾基洛托3號、第二梯隊法國弗拉芒維爾3號的工程,在建設的最后時刻仍是問題不斷,計劃反復修訂。其中,芬蘭奧爾基洛托項目2005年開工,原定2009年完工,施工中多次調整,2020年8月底決定推遲到2022年2月發電,推遲13年,總工期延長到18年。建設成本由最初的30億歐元增加到85億歐元。法國弗拉芒維爾項目面臨同樣命運。法國EDF估計,該項目建設成本增加3.3倍,投產時間至少增加3.5倍。據法國審計法院7月9日公布的計算結果,項目建設成本由最初的33億歐元增加到191億歐元,建設工期持續16年。英國欣克利角C是世界最昂貴的核電項目,該項目的經濟效益分析受多方質疑;擬在英國建設的塞茲維爾C(Sizewell C)項目,同樣使用EPR機組,尚待英國政府正式核準其規劃申請,目前項目籌資也遭遇困境。

對現在的EPR,法國上下都不滿意,要求改進設計、降低成本。法國財政部要求,若建設6臺EPR,估計總成本460億歐元才可予以考慮。這意味著7000歐元/千瓦的建造成本,與正在建設的EPR項目相比有較大下降,但是實現有難度。并且與中俄新興三代核電比,這一建設成本仍具有很大差距,能否被世界核電市場接受,也有待觀察。

二、思考與建議

(一)思考

1.核電在能源中的地位。核能是未來清潔能源系統中不可缺少的重要組成,將在世界低碳能源轉型中繼續發揮關鍵作用。在發達國家,電力需求增長有限,并不要求大規模增加發電裝機,新上發電能力代替退役機組、滿足改進發展需求即可,因而希望發展小規模、靈活、可靠的清潔能源,而非大核電;而在廣大發展中國家,電力需求規模還會穩步增加,還需要擴大生產規模,增加大型、經濟發電機組。從全球范圍看,理想的電力系統應是一定份額的基荷電源,加上相當規模波動性強的可再生能源和靈活及時的智能調配??勺鳛榛呻娫床⒕哂幸欢`活性的核電與太陽能、風能優勢結合,形成低成本有彈性的清潔能源系統,是未來發展的方向。根據國際原子能機構IAEA最新發布對2050年能源、電力和核電發展趨勢的預測,在高情景下,到2050年,全球核電容量將增加近一倍。

2.世界核電發展主流的轉移。本世紀初,參與三代核電研發的國家、開發商很多,以美國西屋AP1000和法國Areva的EPR為代表的機型是當時的主流。但是這些機型設計昂貴、風險高、周期長,在建設項目招投標中逐漸不及俄、日、韓相應機型。再后來,AP1000和EPR建設項目問題頻發、工期延誤、預算超支,乃至信譽喪失。相比之下,俄羅斯VVER-1200、中國“華龍一號”、韓國APR-1400成本可承受、風險低,符合時代發展要求,愈發受到關注,若按客觀可能條件穩步前進,將逐步成為世界核電發展的主流。此時的法國認識到形勢,研發設計EPR-2向簡化、低成本方向改進。而AP1000似已來不及轉變,開發商西屋已退出核電建設。

(二)建議

1.堅持“三個不動搖”:一是從定位上看,核電在未來清潔能源系統中占有重要地位,因此要堅持發展核電不動搖。二是堅持走自主發展道路不動搖,把核電發展的主導權牢牢掌握在自己手中。通過自主研發和引進技術,實現國產化、自主化,解決“卡脖子”問題、知識產權問題,才能不受制于人。三是堅持產業化發展“華龍一號”不動搖,“華龍一號”是我國具有完全知識產權的三代核電技術,是當之無愧的“國家名片”,并已取得很大進展,基本具備了產業化和出口的條件,與國外其他機型相比有優勢。

2.推動“兩個轉身”:一是統一國內核電技術路線,由AP1000路線向壓水堆路線轉身回歸,推動形成“一種堆型,多種機型”。二是已建成的4臺AP1000,確保安全運行,由保AP1000向積極推進“華龍一號”轉身。已選擇了AP1000的項目,建議向漳州電廠學習,考慮由AP1000向“華龍一號”轉身。

3.對CAP1000進行中國化設計改進。對CAP1000,在指導思想、設計理念、技術方案上進行修改,與AP1000要有鮮明的切割,以切實解決“卡脖子”技術和知識產權問題,同時對尚存安全隱患要進行驗證考驗。

原文首發于《電力決策與輿情參考》2020年9月25日第38、39期
 
關鍵詞: 核電
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