探讨核电清洁能源在供暖行业中的应用

张涛 冷涛涛 郭永伟

摘要：核电能源是新时期的重要清洁能源。采用清洁且高效的核能进行供暖，能够有效提高供暖质量与供暖稳定性，并降低传统供暖方式所带来的环境污染。随着人们生活水平的提高，各大城市的供暖需求将会逐渐增长，为了满足日益增长的供暖需求，核能供暖将会成为不可忽视的重要供暖模式。本文对核电清洁能源进行分析，并结合实际对核能供暖行业中的应用提出个人看法，希望为关注核能、供暖行业发展的人群提供参考。

关键词：核电清洁能源  核能发展现状  核能供暖  核能供暖优势

The Application of Nuclear Clean Energy in Heating Industry is Discussed

ZHANG Tao   LENG  Taotao   GUO  Yongwei

（Jiangsu Nuclear Power Co.， Ltd.， Lianyungang， Jiangsu Province， 222000 China）

Abstract： Nuclear power energy is an important clean energy source in the new era. The use of clean and efficient nuclear energy for heating， can effectively improve the heating quality and heating stability， and reduce the environmental pollution brought about by the traditional heating methods. As people's living standards improve， the heating demand of the major cities will gradually increase， in order to meet the growing heating demand， nuclear heating will become an important heating model that cannot be ignored. This paper analyzes the clean energy of nuclear power， and puts forward my personal views on the application of nuclear energy heating industry combined with the reality， hoping to provide a reference for the people who focus on the development of nuclear energy and heating industry.

Key Words： Nuclear power and clean energy; Nuclear energy development status quo; Nuclear energy heating; Advantages of nuclear heating

我國的传统供暖模式的能源一直以煤炭为主，在“碳中和·碳达峰”的新发展理念下，这种供暖能源结构必将因环保性、经济性等因素而逐渐被时代所淘汰。而作为电清洁能源的核能，在大力发展过程中势必会逐渐取代传统能源在供暖行业中的地位。在山东海阳、浙江海盐等核能供暖项目中已展现出核能供热的巨大优势：既保证了供暖质量，又大大提高了环保性。因此，有必要对核能在供暖行业中的应用进行研究，以此来让核能发挥出真正的价值。

1核电清洁能源的发展现状

在日益重视生态文明建设以及对国际社会做出了“双碳”目标承诺的今天，我国政府大力支持各种新能源、清洁能源的研发，核能便是其中不可忽视的清洁能源。自进入新世纪以来，我国核能的发展速度与日俱增，国务院批准了核电中长期发展规划更是为核能今后的长期发展奠定了优化能源结构的基调。截至2021年，我国的核能装机容量已经达到了5360万千瓦，在政府推行的科技发展中长期规划纲领中，更是明确了核电的重要地位^[1]。

核能开发利用在我国已经逐渐完善，发展核能是满足我国国情的必然选择。从长期可持续发展角度出发，核电清洁能源的优势远远强于传统能源，因此为了缓解传统能源压力并降低温室气体的产出，就必须利用核能来改变现有的能源发展结构。诸如风电能源、太阳能等一系列能源都会在气候条件、地理位置的影响下而受限，水电资源则因开发饱和而无法保证开发潜力，所以核能的发展潜力在各种能源中无疑会更高。因此，从我国当前的能源结构出发，核能将会成为得到更多重视的清洁能源^[2]。

2核电清洁能源在供暖领域的优势分析

随着生活水平的提高，不仅北方地区供暖需求增长很快，南方地区也产生了一定的供暖需求。数据显示，我国冬季供暖面积以年均约10%的速度增长。然而，2021年冬煤炭价格大幅上涨、供需紧张的局面警示人们，仅靠传统能源无法满足快速增长的需求，必须大力发展包括核能在内的清洁能源供暖^[3]。

2.1清洁、高效

核能与化石能源不同，在生产电力时核能并不会造成污染物排放，核电站运行期间只会生成少量的放射性废料和废液，废料可以通过嬗变技术实现再利用，废液则可以通过玻璃固化技术将其封闭，不会对环境造成过于严重的影响。相较于传统的火力发电，核电清洁能源具有非常大的优势：核电厂在运行中不会产生大量的二氧化硫、氮氧化物等有害物质，更不会产生粉尘、煤渣等造成环境污染。据统计，核电厂在运行中生成的废料约等于同等规模火电厂的0.5%～4%。对于核能而言，除了具有清洁性以外，还具有高效特征：1kg的U235在裂变之后能够释放出的能量约等于2700t的标准煤炭，一座大规模核电站每年只需加入25t左右的核燃料就能够满足能源需求，使得核能在使用期间不需要额外考虑运输难题^[4]。

2.2安全、稳定

世界各国在面对核能时，都会选择将安全作为考虑的核心要素，因为核泄漏问题的发生将会带来极为严重的影响，甚至会牵动全世界的神经。三代、四代核电技术的成熟让核电能源的安全性得到大幅提高，在核电站建设、维护中，必须严格制定相關程序与标准，并且提前针对有可能出现的各种情况、事故进行分析，并提供合理的应对方式^[5]。为了保证核电站的安全运行，在设计上会考虑纵深防御，即提前制定多层防御体系来防止安全事故问题的发生，开展的各项保护设施能够实现对各种风险的控制。20世纪两次较大的核事故后，核行业已经建立了WANO和INPO两大协会，制定国际上通用的性能指标，进行统一管理和协调，加强核电技术、经验和事故情报的交流，从而不断提高世界核电站的安全可靠性。从制度、认知上已形成了核安全必须得到保证的核安全文化。对于核电站而言，纵深防御为核电厂安全的硬实力，核安全文化则是核电厂安全的软实力，两者共同保证了核电厂的安全。

2.3经济性高

衡量核电经济性的主要指标有两个：比投资和发电成本。比投资是指核电站单位装机容量的投资，包括土建费、设备采购费和安装费等;发电成本则包括燃料成本、运维成本等。核电的成本高，主要体现在建造成本（也就是比投资）上。核电的初期投资大，其前期的建造成本大约占到全部成本的50%～70%。目前，国内已建成投产的二代改进型技术机组，单位造价一般在12 000～14 000元/kW，与风电、太阳能的比投资相当，是火电的3倍。不过，在发电成本上，由于核原料体积小、能量大，加上铀价比较低，核电的燃料及燃料运输成本相较于煤电、气电要低，且由于不受自然条件限制，核电的年有效运行小时数远高于风电、光伏等。这些因素使得核电的发电成本比较低，仅高于大型水电，其作为清洁能源具有较高的经济性优势。相比煤炭、石油等一系列传统能源，在供暖行业的未来发展中，核能供暖具有非常高的发展潜力。

3核电清洁能源在供暖领域的应用

3.1核能供暖简述

核能供热目前可实现的方式主要有两种：一种是在城市中或近郊建低参数的低温核供热堆，设计上类似深水池，也称泳池堆;另一种是基于现有的大型核电厂，利用核电站的抽汽/余热向热网供热。

低温核供热堆在设计上无压力壳和安全壳等承压的复杂设备，可节省土建投资;低温常压运行，简化了工艺系统和安全设施，降低了设备技术要求和投资。目前设计成型的燕龙堆就是此种类型，其设计时参考的原型泳池式堆在国内已有几十年的设计、建造和运行经验。但因我国幅员辽阔，南北跨度较大，秦岭-淮河线以南无需集中供暖或供暖季较短，从经济性考虑，此堆型在纬度较高供暖季长的北方城市应用更具有前景，故其设计参数限制了使用地区。夏季不需供暖时停运无疑是一种资源的浪费，为实现资源最大利用率，仍需开发其应用范围。

核电厂供暖则是利用汽轮发电机组发电时产生的蒸汽余热。从核电厂发电机组抽取部分发电过程中参数降低后的蒸汽作为热源，通过厂内换热器，转换成高温水，随后经管网进行多级换热后，最终抵达城市各用户终端。此过程中不会影响发电机正常发电，与传统热电厂一样可以实现热电联产，有效提升了核电厂的热利用率，可以取代传统燃煤锅炉作为城市供暖时的核心热源^[6]。

3.2工程概况

某市推行核电厂供暖项目，首期70万㎡核能供热项目运行稳定，在此基础上实现了核能供热全覆盖，供热面积达450万㎡，成为全国首个“零碳”供暖城市。核能供热项目投运后，当地用户取暖费用每平方米减少1元钱，核电机组取代了12台燃煤锅炉，每个供暖季可节约原煤10万t、减排二氧化碳18万t，对环境有明显改善作用，核电厂的热效率从36.69%提高到了39.94%。在自然环境等条件相似的情况下，核能供热模式可复制可推广。

3.3核电清洁能源的供暖方案

核能供暖是从核电厂发电机组抽取部分发电过程中参数降低后的蒸汽作为热源，通过厂内换热器，转换成高温水传递给热力公司，再经过供热管网送至终端用户的过程。这个过程是由5个回路完成的，首先一回路核反应产生的热量通过蒸汽发生器将二回路的水加热产生高温高压蒸汽，通过抽取部分蒸汽加热核电厂内换热站的水，加热后的水经过三回路管网，传送至换热站，继续依次加热四、五回路供热网络内的水，从而实现将核电厂产生的热量，送入千家万户家中进行供暖^[7]。

3.4核能供暖安全分析

核能供暖，用户与核电机组之间采取多重屏障隔离，换热过程中由多个换热回路完成，整个过程中只有热量交换，没有介质的交换。采暖用户接触到的是通过层层隔离过的充分安全的水，核电厂在设计上其二回路不带有放射性，是安全的，而在供暖项目中又通过三回路压力高于二回路的压差设计可有效保证三回路的安全，而且在各回路上增加辐射监测装置等措施，实现多重屏障防御。目前，全世界400余台在运核反应堆中有超过1/10的机组已实现热电联供，且已累计安全运行约1000堆/年，核能供暖技术路线成熟，在世界范围内已得到广泛应用。

4结语

通过对核能供暖现状与前景的分析，可以发现核能供暖具有非常大的优势，核能供暖可以在保证安全的同时迎合生态环保的发展理念;能够为居民带来更加洁净的环境，也为“双碳”目标做出了贡献，发展更可持续。核能供暖可改善传统能源供暖带来的一些问题，将作为构建清洁高效、多元供暖体系的一种全新选择。

参考文献[吖1]

[1]李莹，孙玉兵.我国核电发展现状、问题和建议[J].当代化工研究，2021（22）：175-177.

[2]田力.核能供暖：碳中和下的供暖新解[J].能源，2021（8）：38-40.

[3]Solomykov Aleksandr.核能供热的中俄比较及基本热负荷优化研究[D].大连：大连理工大学，2020.

[4]本刊记者.立足清洁能源发展 创建世界一流企业——中广核创新驱动高质量发展纪实[J].企业管理，2019（6）：60-63.

[5]孟莉莎，杜姜开林.低碳约束下中国核电发展及其规模分析[J].山东工业技术，2018（10）：102.

[6]吴志华.“新电改”形势下A核电公司发展战略研究[D].南京：南京航空航天大学，2018.

[7]陈华.清洁能源的发展现状及其在供暖行业中的应用[J].中国新技术新产品，2015（24）：150.