从核能兴衰看未来能源转型的风险

文 | 王海滨

许多人曾经相信核电将会永远满足人类社会的所有能源需求。

民用核能的用途主要有两个，一个是发电，一个是供热，发电比供热应用得更多，所以我们说的核能通常指的是核电。

核能是不是清洁，至今尚有争议；但是其低碳，是显而易见，没有争议。大约半个世纪之前，核能发展曾经被人们视为能源行业的救星。当时许多人相信核电将会永远满足人类社会的所有能源需求。

然而，时至今日，在西方社会，这样的想法早已荡然无存。这个变化对我们目前热烈讨论的低碳发展、能源转型有什么启示呢？

核能在西方由盛至衰

在美国，核能发展比欧盟更早地进入了幻想破灭的时期。20世纪60年代和70年代是美国核能发展的黄金时期，当时在美国，许多人预期从80年代中期起，轻水反应堆装机容量每年将增加5,000万千瓦；到80年代中期，液态金属快中子增殖堆（liquid metal fast breeder reactor, LMFBR，简称快堆）将投入商业运行，而到1995年前后，快堆装机容量增量也会达到5,000万千瓦/年。到1990年，核电将把火电赶尽杀绝。但是，事实上，1978年之后美国国内就基本上没有出现过新的核电项目，且没有一个商业快堆投运。

美国核电的不景气在世界上不是个案。根据BP数据，2019年世界核电发电量为2,796太瓦时，低于2006年2,803太瓦时的历史峰值。具体到地区，在美国核电萎靡不振的同时，欧洲和日本核电明显衰落。欧盟国家核电峰值出现在2004年，当年的核电发电量是1,009太瓦时，到2019年，已经下降到822太瓦时，降幅达到18%。其中，德国原本是欧洲核电强国之一。2011年日本福岛核事故发生后，德国政府宣布将逐渐放弃核电。之后至今，德国政府的这一立场没有发生变化。1998年，日本核电发电量为326太瓦时，到2019年，已经下降到65.6太瓦时，降幅达到80%。实际上，在2014年，日本境内的核电机组更是全部关闭，核电发电量为零。

核能发展受困于经济和安全制约

当然，我们会说风电、光伏发电等可再生能源与核电有很大不同。核电对人类的安全威胁是大范围和长期的；从历史上和现实中看，核电与核武器之间有千丝万缕的联系；核电发展还有核废料处理的棘手问题需要解决，高放射性核废料不但放射性水平极高，而且其半衰期可以高达几万到几十万年之久，所以核废料的处理问题是悬在核电发展头上的达摩克里斯之剑。

核能发展的另一个关键障碍是经济问题。核能业无法用经济可行的办法解决民众对核电安全的担忧。如果核电站只实行较低的安全标准，或者它们所在的国家对核电站只提出较低的安全要求，虽然会减少核电站的建设成本，并缩短核电站的建设周期，但是会引发民众更多的安全疑虑。反过来，如果政府对核电站提出很高的安全要求，核电站被要求通过安装多重安全壳和堆芯熔化紧急处理系统（比如堆芯熔融物捕集器和堆芯冷却系统）来把发生核事故的概率降低至极致，建造和维护成本会大幅增加，核电站建造工期也会延长。工期的延长、安全成本的上升会导致核电站造价总成本的上升，而总成本的上升一方面会让核电在与火电甚至可再生电力的经济性比拼中越来越处于劣势（这是实际发生的情况），另一方面会让核电项目在资本市场上失宠，而融资困难无疑将放缓核电发展的步伐。在几次主要的核事故之后，美国、日本和欧洲国家的政府出于挥之不去的安全担忧，要么像德国等国家一样，加快让境内现有核电站退役并停止批准建设任何新的核电站，要么像美国等国家一样对核电站提出了更加严苛的安全要求，结果也“杀死”了绝大多数核电发展计划。

风光发电等可再生能源可能会受困于经济性太差，或者引发社会矛盾，但至少它们不可能会导致大范围、严重和可能长达上万年的安全威胁。

“前浪”对“后浪”的启示

20世纪80年代之前，世界曾经出现过一轮发展低碳能源的热潮，核电站是当时推动能源转型的主力军。如今，从推进低碳发展、加强气候治理的强大动机出发，全球正在再次戮力发展低碳能源。那么，“前浪”可以对“后浪”说些什么呢？

第一，能源转型从来不是线性发展的，能源转型的道路从来不是、今后也不可能会是一帆风顺的，相反，它随时可能出现转折。

第二，在任何一个国家（不论它是大政府、小社会的国家，还是小政府、大社会的国家）里，决定能源转型最终命运的因素是公众接受程度。在不受到强制的情况下，普通民众会综合考虑经济性、便利性和安全这三方面因素，来决定自己是否接受新的能源产品。比如，在买电动汽车或者燃油汽车时，如果不受到限购、限行、补贴等政策的影响，理性的消费者通常会综合考虑购车成本、用车成本、续航里程、安全性、驾车感受等因素，来决定选择哪一类车，以及哪一款车。

第三，“新能源”当自强。从长远看，新的能源产品必须真正具有竞争力，才能在市场中站稳脚跟，而能源转型才能成功。政府补贴和强制政策或许能起到比较重要的“第一推动”的作用，但无法长期“照顾”新的能源系统。推动能源替代与转型的两个关键因素是新能源相关技术和装备的先进程度，这个先进程度不仅是和新能源的过去相比，更是和“老能源”相比。

最后，目前这一轮能源转型的过程一定会比较缓慢，至少要耗费几十年，一个关键原因是它需要重塑人们的价值观。

回顾历史，过去历次能源转型不涉及重塑价值观的问题。长期以来，人们认为便宜、高效的能源是好能源，相反昂贵、低效的能源是坏能源。历史上用煤炭代替木炭、用石油消费替代煤炭消费的能源转型都满足了人们追求效用最大化的心理。

但是，这一次能源转型不一样，因为用新能源替代传统能源似乎并不符合人们对效用最大化的本能追求。比如，燃煤发电把煤炭的化学能转化为电能，单台装机容量可以达到100万千瓦，且可以持续和稳定地运行很长时间。相反，风电和光伏发电项目的装机容量通常较小，全场加起来也难以达到100万千瓦；而且，由于自然条件的变化，风光电的稳定性较差，导致它们的负荷因子远远比不上燃煤发电等火电。

目前，全世界光伏发电的负荷因子平均值只有20%，风电略高，为25%左右。我们姑且不论风电和光伏发电是否取得了与煤电相比的价格优势，单单它们的效率低、稳定性差这一点，就显然不符合人们对高效的偏爱。众所周知，和传统电力相比，可再生电力的优势在于它们低碳、无污染，这些当然是可贵的。但是，民众在接受它们环保好处的同时，也要让自己接受它们的相对低效和不稳定。不难想象，这难免涉及到社会心理的挣扎和斗争。

另一个很明显的例子是燃油车和电动汽车之间的比较。买车时，消费者同样会追求效用最大化，其内容比较复杂，主要有价格便宜、便利和安全，等等。100多年前，即在20世纪初，燃油汽车和电动汽车差不多同时出现，并进行了一场激烈的较量。较量的结果是燃油汽车大获全胜，电动汽车完全被扫出了市场。回顾当时的竞争，燃油汽车之所以横扫整个市场，最厉害的杀招是便宜。1901年，在美国得克萨斯州休斯顿附近发现巨型的纺锤顶（Spindletop）大油田，之后美国原油产量急剧增长，油价大幅下跌，这让燃油汽车的动力价格明显下降。

借助这一非常有利的因素，再加上福特公司用流水线作业法大量生产其标志性的“T-model”燃油汽车，使燃油汽车的造价快速下跌。燃油汽车明显的购买和使用成本优势让它的胜出变得毫无悬念。在那次“世纪之战”中，燃油汽车和电动汽车这两条路线之间的竞争胜负已定。如今，电动汽车打着低碳、环保的旗号再次回到战场，实际上不符合人们对效用最大化的本能追求。因此，不论在美国、欧盟、韩国还是在中国，政府都需要采取经济手段（比如提供补贴或者税收抵扣）和行政手段（包括提高针对车辆的碳减排或燃油经济性要求，在车道使用、停车等方面对燃油车辆实施歧视性政策，甚至提出禁止销售燃油车辆的计划以影响消费者的预期，等等），以推动电动汽车发展，让电动汽车尽快在燃油汽车筑的城墙上挖开一个窟窿，并进入商业化应用阶段。

化石能源之所以被称为“传统能源”，是因为围绕化石能源已经形成成熟的产业链和价值链。而风光电等被称为“新能源”，则必然意味着它们要顶着来自“守军”的如雨炮石，努力在城墙上凿孔。

当然，世上任何的“挖墙脚”，都不是那么容易的。打一个不恰当的比方，一家工厂有一个长期的供货商，它的机器装备已经完全适应了该供货商提供的原材料。现在另一个供货商要挖老供货商的墙角，但是它提供的原材料和老供货商的不一样。那么，后来者成功的一个前提是工厂愿意为了它改换其生产系统。难度之大，可想而知。

综上，关于能源转型的勇气和决心当然可嘉，但是我们需要保有足够的耐心。