文 | 高清远
作者系核能产业观察人士
疫情之后,面向“十四五”,我国核电发展该如何规划?还需着重解决哪些突出的问题呢?
新冠疫情在全球范围内大流行,对全球核电的稳定运行产生了实质影响,这种影响不仅体现在核电厂本身,也体现在供应链环节,我国核电企业及时采取了严格的防控措施,实现了核电的安全稳定运行。
那么,疫情之后,面向“十四五”,我国核电发展该如何规划?还需着重解决哪些突出的问题呢?
国际能源署总干事法蒂·比罗尔(Fatih Birol)近期在LinkedIn平台上撰文指出,“新冠疫情造成的危机进一步显示出现代社会对电力的高度依赖,包括核电在内的稳定电源是确保电力安全稳定供应的重要组成部分。”
美国核电占发电量占比接近五分之一,确保核电站稳定运行对疫情期间美国的电力供应尤为重要,因此美国政府将核电站视为关键基础设施。当前,疫情在美国呈现爆发式增长,核电厂面临的最大风险是电厂运行和维护人员因感染隔离导致人力严重短缺。美国核管会表示,如果核电站出现人员短缺,将毫不犹豫要求机组停止运行。
美国核电业界正在考虑采取紧急措施,为电厂人员购置现场临时住宿设施和生活用品,将关键技术人员隔离在电厂内部,在疫情持续恶化的情况下,将考虑进一步对整个电厂采取隔离措施。
此外,各核电厂紧急成立了核心运营小组,由关键运维技术人员与监管人员构成,负责在紧急状况下核电机组的安全运行。
美国核能行业协会组织核能研究所(NEI)分别向能源部、财政部以及国家经济委员会致函,请求向美国核电提供政策支持,以确保疫情期间美国的电力稳定供应。NEI提出的具体诉求包括,政府向受影响的核电员工提供薪酬补贴,向经济性不佳的核电机组提供补贴,暂时豁免核电厂监管取费等,目前美国一座两台机组的核电厂,每年的安全监管费用支出高达1500万美元。
法国核电对保障电力安全供应的重要性更为突出,2019 年法国核电发电量占比70.6%。3月13日,法国电力公司(ED F)发布公告,称其至少三名核电厂员工感染了COVID-19病毒,EDF已采取严格的管控措施。据悉,EDF建立有完备的核电厂应急方案,包括针对大流行病的应对方案,可确保核电厂在紧急情况下不间断运行四个星期。
英国欣克利角C新建核电项目受到了疫情的直接影响,项目投资方法电能源公司(EDF Energy)宣布将现场工作人员由4000人减半至2000人左右。欣克利角C项目投资巨大,对英国未来的电力供应具有不可替代的作用,因此获得了英国政府的大力支持,不惜顶着巨大的争议和反对为项目提供差价合约(CFD)电价保障,在疫情影响下,英国政府再次出手,宣布欣克利角停工人员工资的8 0%将由政府承担。
乌克兰为了确保核电稳定运行,对核电厂人员采取了完全隔离措施,将员工安排在封闭隔离的酒店内,并采取筛查和监控措施。此外,瑞典、韩国等主要核电国家的核电厂运营商,也都采取了人员管控措施,降低电厂内新冠病毒大面积感染风险。
在供应链方面,加拿大暂停了铀矿生产。全球主要的天然铀生产商Cameco和欧安诺同时宣布暂停加拿大最大也是目前唯一运行的Cigar Lake铀矿和McClean River水冶处理厂。此外,法国和英国先后暂停了乏燃料后处理设施。
此外,核电厂运行维护所用的零部件和耗材,以及新建核电的设备供应链,也可能受疫情影响。
我国各核电厂在疫情初期就采取了严格的防控措施,制订了应对方案,包括弹性办公、人员筛查、信息动态上报等,在紧急状况下,各电厂之间可及时调动关键岗位人员,确保机组安全稳定运行。
面对新冠疫情对我国经济的影响,多位学者提出了疫情之后拉动经济增长的“新基建”方案。一个核电项目建设可撬动几百亿元的投资,随着我国核电国产化比例不断提高,这些投资都可以转化为内需,核电发展无疑可在疫情后国家新一轮基础设施建设中发挥重要作用。
然而,我国核电发展经历了三年的低谷期后,目前正处于新一轮发展的起点,面向“十四五”,新的核电发展规划制订应遵循怎样的原则?核电行业应着重解决哪些突出问题?
笔者认为,首先应制订合理可行的规划发展目标。对于我国核电的发展规模,相关专家学者和行业人士提出过两个规划定量基准,一个是以核电发电量占比接近世界平均水平为基准,另一个是以实现我国在巴黎气候协定中规定的碳减排承诺为基准。
中国工程院曾在2 0 1 1 年2 月发布的《中国能源中长期(2030~2050)发展战略研究》中提出,我国核电发展的合理目标为:2020年装机规模达到7000万千瓦,核电装机占电力总装机的4.6%;2030年达到2亿千瓦,占电力总装机的10%;2050年达到4亿千瓦,占电力总装机的16%。相关院士专家也曾多次指出,我国目前核电发电占比偏小(目前约为4%),距世界平均水平(约13%)尚有差距,我国核电发展规划目标制订应该以此为依据,最终达到或接近世界平均水平。
2016年11月签署的巴黎气候协定中,我国承诺的减排目标是2030年非化石能源消费占比达到20%左右,行业内据此测算,曾提出到2030年我国运行核电规模需达到1.5亿千瓦,方可实现减排目标。国家发改委下属的能源研究所近期在国际期刊《气候变化前沿》上发表的文章指出,以1.5℃的温控为目标,中国在2050年的核电装机容量需达到5.54亿千瓦,相当于在2020年的基础上增加10倍,届时核电发电占比达到28%。
仅按照2030年1.5亿千瓦在运核电装机推算,2019-2025年期间需每年开工10-12台核电机组,这将是前所未有的建设速度和密集度,无疑将对核电供应链、工程能力、人员、监管等方面造成巨大挑战,核电厂址资源也将成为首要的硬性约束条件。
制订合理的核电发展规划目标,一方面要综合考虑我国电力供需状况、可再生发电技术进步以及火电装机规模等外部因素。比如,在电力装机存在较大过剩的省份或者区域,就应该暂缓核电项目建设,在规划或者已有核电较为密集的省份,应严格控制火电装机,风、光+储能技术出现重大突破或者成本显著下降时,核电建设进程应适度放缓;另一方面要基于核电成本竞争力和安全性提升、供应链和工程能力、厂址资源等自身因素,合理安排核电建设节奏,避免大起大落。
第二是必须持续提升核电的安全性和经济性。核电安全的极高重要性和经济性问题已经引起行业足够的重视,这也是核电发展的重要前提。近十多年来,伴随着我国核电的快速发展,核电建设和运行安全管理水平已得到显著提升,但仍应持续投入各类资源,不断加强和提升安全管理水平,核安全管理只有更优没有最优。
对于监管部门,除了例常的按程序检查外,还应通过监管手段和能力的持续提升,提早识别核电站运行管理中的漏洞,实现事故的有效预防和控制。安全风险之外,未来核电的可持续发展将在很大程度上取决于其经济性和竞争力,如何通过工程设计和项目管理优化,有效降低核电的建造成本和工期,将是全行业在下一轮核电发展中面临的首要难题。
核电的经济性问题近年来尤为突出,改善核电经济性主要取决于两方面因素,一是核电自身的工程造价和成本竞争力,二是核电的电力市场环境。近几年来,核电在上述两个方面的形势均发生了较大变化,甚至呈现出两极化趋势。
在自身成本方面,核电站的发电成本包括投资建设、财务、燃料、运行和维护、乏燃料处置以及退役等成本。因为核电站技术难度大、安全要求高、建设周期长,单位投资造价较高,在度电成本中占比较高。核电站建设投资额大且工期较长,还贷期一般15年,财务成本也很高。福岛事故后,各国普遍要求进一步提升核电安全性,从设计上加强核电站安全系统,加之以AP1000和EPR为代表的三代核电技术成熟度不够,工程经验不足,导致首批工程严重拖期,极大的增加了三代核电的建造成本,进而削弱了核电自身的成本竞争力。
在电力市场环境方面,我国核电定价政策经历了从“一厂一价”到“标杆电价”再到“标杆电价+市场定价”的转变。2016年开始,核电参与电力市场改革,参与地方电力直接交易的核电机组,其上网电量分为保障内电量和保障外电量,前者按核准标杆电价执行,后者则按市场化上网电价执行。随着电改的不断深入推进,核电的平均上网电价不断降低,参与竞争的市场电量比例不断扩大,未来,这一趋势仍有加剧之势。
笔者认为,未来核电具备核心竞争力的前提,一是通过技术创新、工程及运维管理优化等手段,降低单位造价成本和平准化发电成本;二是核电的零碳属性和环保贡献得到主观部门认同,国家对核电的电力市场环境给予政策性支持。