世界核电发展趋势走向分析

□王 茜 李林蔚 高 彬 闫丽蓉

由于新冠病毒疫情对能源行业的影响，世界电力需求在近一个世纪以来，出现了最大降幅，核能受到的影响相对较小。世界权威机构的预测数据表明，世界核电发展趋势总体上都是积极的，未来世界核电的装机容量会有显著增长，到2050年世界核电装机容量比日前增长一倍以上。未来的核电发展主要集中在亚洲和东欧地区。

一、近年来世界核电发电量小幅增长，核发电量占比呈下降趋势

世界核发电量占比在1996年达到17.5%的最大值，之后一直下降，2019年为10.35%。核电占比下滑的主要原因之一是新建投运核电机组相对较少。

图1 1990～2019年核电发电量及占比情况

截至2020年底，世界在运机组442台，总装机容量超过392,454MWe，分布在32个国家，累计共有18,735堆·年的运行经验。压水堆、沸水堆和重水堆是三种主要的堆型，数量分别为302、64和48，占总数的68.33%、14.48%和10.86%。

2019年，世界核发电约占总发电量的10.35%。其中，有19个国家的核电占比超过了10%的全球平均水平。除了荷兰、日本，具有核电机组的发达国家的核电占比都超过了全球平均水平，发展中国家的核电占比相对较小。日本福岛核事故后，核电站停运数量较多，所以核电占量较低。

图2 2019年世界各国核电占比情况注：数据来自IAEA，统计数据为2019年情况

二、近年全球核电新开工机组增长幅度不大，但是发展核电的区域不断增加

截至2020年底，世界在建核电机组53台，分布在19个国家或地区，总装机容量56,393MWe。在建反应堆大部分为压水堆，数量占到80.77%。中东、中亚等地区已经成为新的核电建设主要区域。未来全球核电建设的重点应在发展中国家，尤其是中国和印度，发达国家趋于维持现有核电水平。

图3 世界各国在建核电机组净装机容量与台数情况注：数据来自IAEA，统计截至2020年年底，柱状图上方数字为机组数量

图4 世界在建机组各堆型数量占比情况注：数据来自IAEA，统计截至2020年年底

三、机组老龄化是在运机组面临的重要问题，机组延寿或退役是世界核电未来发展的一个重要趋势，尤其是发达国家

目前，世界在运的核电机组多数是二代技术，通常设计寿命为40年，运行年龄超过30年、35年、40年和45年的机组分别有297台、218台、105台和53台，分别占在运机组的67.04%、49.21%、23.7%和11.96%。为了降低费用、保障电力安全，美国、法国、俄罗斯、加拿大等多个国家正在制定机组延寿计划，将二代机组延寿至50年、60年，乃至更长的寿期。

表1 世界核电机组寿命超过30年的情况

四、世界重要核电组织预测核电仍将持续增长，各组织对核电预测增长幅度有所不同

世界各重要能源机构预测核电将继续增长。国际原子能机构(IAEA)于2020年9月在2020年版年度报告《直至2050年能源、电力和核电预测》中指出，2019年，世界核电装机容量为392GWe，预测到2050年世界核电装机容量将为363GWe(低值情景)至715GWe(高值情景)。与2019年相比，在高值情景中，核电装机容量到2030年将增加约20%，到2050年将增加约80%；在低值情景中，核电装机容量到2040年预计降幅达10%，随后小幅上涨，到2050年下降约7%。

世界核协会于2019年发布的《沉默的巨人——清洁能源系统对核能的需求》报告认为，2050年世界核电装机容量将达到10亿千瓦，比当前增长163.85%。

OECD-NEA和IEA于2015年联合预测，预计到2030年世界核电装机容量将达到5.43亿千瓦，比当前增长43.76%，到2050年世界核电将达到9.3亿千瓦，比当前增长146.22%。

五、第三代核电技术已成为当前核电产业发展的主流技术，将在整个21世纪都很有商业发展前景

第三代核电技术将是未来核电行业发展的主要商用核电技术。考虑到未来20～30年世界新开工建设的核电技术将以第三代核电技术为主，以及第三代核电技术设计寿命为60年，并且在设计寿期末极有可能再延寿10～20年，因此可以推断出第三代核电技术将在整个21世纪都很有商业发展前景。

目前，已经实现商业部署的三代核电技术有AP1000、EPR、VVER、APR1400、华龙一号和ABWR等6种堆/机型。其中，建成的机组19台，在建的机组37台，中止建设的机组2台。

2020年，第三代核电技术持续快速发展，共有4台新机组并网，总装机容量为452.1万千瓦，分别是我国福清5号机组、白俄罗斯1号机组、阿联酋巴拉卡1号机组、俄罗斯列宁格勒二期2号机组。此外，有4台三代核电机组开工建设，分别是我国的漳州核电站的2号机组、太平岭核电站的2号机组、苍南三澳核电站1号机组和土耳其阿库尤核电站的2号机组。

表2 第三代核电技术部署情况

六、核能正在转向多用途方向发展，小堆是核能多用途的主要承担者

核能除了发电外，核能的热应用将会逐渐成熟，如工业应用、核能制氢、制造淡化，以及其他新化学工艺的应用。由于小堆布置灵活，综合应用能力容易实现，将是核能多用途应用的主要承担者。

小型模块化反应堆(小堆)由于其多用途、模块化等特点，近年引起世界广泛关注。根据IAEA统计，世界小堆研发至少有50种型号，以美俄两国研发的型号居多。目前，俄罗斯已经建成4台小堆，分别是装载两台KLT-40S小堆的“罗蒙诺索夫”号浮动核电站，已经为楚科奇地区供电供热；装载两台RITM-200小堆“北极”号破冰船顺利完成首航。还有5台小堆工程在建，其中我国的高温气冷堆核电示范工程，已完成双堆调试，2021年建成投产。各国大力推进小堆开发认证工作，2020年8月，纽斯凯尔动力公司小型模块堆设计获美国核管会批准，这是美国核管会对纽斯凯尔小堆堆设计认证申请的第六阶段审查(最后阶段)，并发布了最终安全评估报告。

七、各国持续对先进核电技术研发进行投入

第四代核能系统中以钠冷快堆和高温气冷堆技术最为成熟。俄罗斯已经建成具备第四代核能系统特征的BN-600、BN-800钠冷快堆。中国正在建设的霞浦60万千瓦的示范快堆，以及正式开工建设的2号机组也具备第四代核能特征。

全球聚变堆技术研发取得一系列重要技术进展。国际热核聚变实验堆(ITER)正式进入设备组装阶段。ITER项目于2006年诞生，35个合作国家包括欧盟成员国(加上英国和瑞士)、中国、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国。ITER计划用4.5年完成安装，到2025年进行第一次等离子体放电，最终验证核聚变商业化应用的可行性。

八、各国对核电发展政策不同，但整体而言都是促进核电发展

(一)欧盟。欧盟将核能作为欧盟解决碳排方案的一部分，希望各成员国利用核能，赶在2050年之前实现碳中和。2020年6月，欧洲核工业组织(European Nuclear Industry)呼吁政策的一致性和明确信号以促进新核电厂投资和交付政策，呼吁制定相关政策，以允许建设大型反应堆和小型堆、维护现有反应堆，并允许现有核电厂保持长期运行。

(二)美国。美国的核电机组数、核电装机容量和发电量目前位居全球第一。核能在美国能源中有着不可替代的地位和具有较高的战略地位，美国政府明确重振和保持美国核能大国地位。2020年4月，美国能源部发布了《恢复美国核能竞争优势：保证国家安全战略》报告，提出要振兴壮大核燃料循环前段与核工业，增强核出口竞争力，重构全球核工业领导地位。

(三)俄罗斯。俄罗斯核能发展政策稳定，支持本国核电发展，提高本国核电发电比例，并大力推动核电技术出口，抢占全球核电市场。2020年5月，世界上唯一的浮动核电站(FNPP)——罗蒙诺索夫核电站(Akademik Lomonosov)在俄罗斯北极城市佩韦克开始商运。

(四)法国。法国核电仍在能源供应中发挥重要作用。根据法国政府推出的2028年法国能源转型行动时间表，在核能方面，法国政府确认在2035年以前关闭14座核反应堆，法国预定在2035年以前把法国电力生产中的核电比例从目前的70%多降到50%。但是核电在法国能源供应的重要地位不可取代。

(五)日本。日本对核能发展持积极态度。2021年初，日本经济产业省(METI)发布《绿色增长战略》，提出核能发展目标：到2030年争取成为小型模块化反应堆(SMR)全球主要供应商，到2050年将相关业务拓展到全球主要的市场地区(包括亚洲、非洲、东欧等)；到2050年将利用高温气冷堆过程热制氢的成本降至12日元/立方米；在2040～2050年间开展聚变示范堆建造和运行。

(六)韩国。韩国未来核电在电力结构中的占比逐步下降。2020年12月29日，韩国能源部发布《2020～2034年电力供应长期基本规划》，该国计划到2034年将核电总装机容量从2020年的23.3GWe减少至19.4GWe。根据规划，随着韩国逐步弃核，到2030年，核电在韩国电力结构中的占比将从目前的18.2%下降至11.8%，并在2034年下降至10.1%。

(七)英国。英国政府将核电确定为实现零碳排放目标一种方式。英国发布能源白皮书《为零碳未来提供动力》，英国认为核电是英国实现净零目标的重要潜在力量，明确核能为清洁能源的地位。英国《能源白皮书》特别提到“核能也是清洁能源”，英国政府愿意投资核电厂的兴建，以及开发新的核电技术。