我国“碳中和”目标下核能发展的路径、机遇与挑战

文/董和煦（中核战略规划研究总院）

近年来，极端气候灾害在全球频繁发生，人们越来越意识到气候的灾难性影响。应对温室气体排放和气候变化越发重要和紧迫。多年来，世界各国的研究和实践证明，核电对于实现能源系统清洁低碳转型至关重要。其在生产过程不排放温室气体，能量密度高，受自然条件的限制较小[1]。在双碳目标下，核电在发电、制氢、区域供热和海水淡化等方面将有更多发展机会。

一、核能发展的路径

为抢抓机遇，实现高质量发电，核工业必须以安全为基础，稳步推进：

（一）要重塑核能在能源系统中的定位

在推进能源系统清洁转型的阶段，各种能源品种的地位和作用都将发生变化。同时，核电要扩大电力占比，替代高碳排放能源，积极补充和支持风能、太阳能、储能等能源[2]。另一方面，要积极改变和创新，技术会变得更加灵活和智能。核电方向通过大中小型设施协同，地上、地下、水下多空间布局，抢抓机遇，开拓制氢、供热等核能综合利用市场，让核电能够在清洁能源替代竞争中确立优越地位。

（二）坚持创新驱动发展

几十年来，中国核工业从弱到强，积累了很多实用经验，也得到了一定的成果，但要在新能源系统中发挥良好的作用，还必须不断进行科研创新，牢牢掌握核心技术[3]。1980年代以来，美国新建核电项目寥寥无几，但并未停止新技术的研发，始终保持着强大的基础研究能力。美国的经验值得借鉴，为提高经济竞争力，需要进一步优化自主品牌和技术设计，需要加大对核心技术、核心部件和基础材料的研究。探索实现局限性、固有安全性、高智能化、极致简化、工厂预制、模块化建设等特点。研发示范工作要分层次开展，形成分阶段开发的技术布局。从长远来看，科技原创性科技创新投资将形成持续稳定的投资机制。

（三）坚持全产业链协同推进，与经济社会发展相协调

核工业在开拓和发展新领域的过程中，必须培育全产业链，夯实发电基础，营造良好的市场环境，避免核电由他人控制的主要技术组件价格上涨等被动局面。落实“创新、协调、绿色、开放、共享”五个发展理念，使核电具有经济优势，造福社会，发展共享绿色产业。同时，需要在世界范围内确定称为“双循环”的新一代发电模式，发展新型核能发电。

二、中国核能行业发展机遇

随着技术的进步，特别是第四代核系统技术的逐步成熟和应用，它在减少碳排放和确保能源安全方面发挥着重要作用，例如海水淡化。

（一）发电

保守预测，2030年和2050年核电占总发电量的8%和20%（目前已接近世界平均核电发电量，达到发达国家核电水平）。也就是说，按年运行7800小时保守计算，装机容量分别达到1.3亿和4.1亿千瓦。按照通用模式设定目标更有把握达成，以中国现有的能力是可以实现的。

（二）制氢

氢能是具有发展潜力的二次能源，也是钢铁、化工等传统工业的重要原料或还原剂。世界上许多国家，特别是美、日、法、韩等发达国家，都制定了氢能发展规划并开展了相关工作。

（三）区域供热

核能区域供热是一个非常有前景的方向。世界上许多国家，特别是欧洲国家，已经将住宅核供暖付诸于实践，并商业化了大约50年。1954年，苏联用10兆瓦热功率的实验炉发展核加热技术，在随后的几十年里，苏联等一批欧洲国家使用商业核反应堆进行供应。

三、核能未来发展遇到的挑战

（一）安全和公众接受性问题

核安全是国家安全的主要组成之一，安全问题是核工业发展的首要前提。2011年日本福岛核事故后，世界各国纷纷吸取此次事故的教训，积极采取措施提高安全水平，恢复发展信心。随着我国进入新的发展时代，党和国家对保障核安全的要求更加严格、标准更高，公众对核安全的关注度和期望值也更高。只有解决了安全问题，公众对核电的接受程度才会提高，行业才有进一步发展的空间。因此，面对双碳目标，核工业必须在影响安全和公众接受度的联动方面下大力气，为大规模发电奠定基础。

（二）在未来能源体系中的灵活性问题

我国资源负担与能源负荷不均衡，而且新能源时空不匹配，新能源具有波动性和间歇性，预计将对下一阶段电网运行产生重大影响。此外，国网能源研究院预测，用户端的夏冬负荷“双峰”性质将更加明显。传统情况下，核电通常以基本负荷运行，不参与电网调峰。新的发展阶段将出现核电灵活性不足的问题或将面临更频繁的调峰压力。一项相关研究表明，随着核电越来越多地参与调峰，电力系统的运行成本和单位发电成本将显着增加。核能的多功能化利用或储能装置的广泛发展，对于弥补核能调峰深度有限，对提高核系统灵活性具有重要意义，除此之外，它还在一定程度上避免了经济和安全问题。

四、结语

本文结合我国能源体系和核能发展现状，分析核电产业的发展路径，总结和分析了核电在发电、制氢、集中供热、海水淡化等方向的发展机遇，并指出核能未来发展将会遇到安全和公众接受性问题、在未来能源体系中的灵活性等问题的挑战。