能源低碳转型下世界核电仍具较大发展空间

2024年4月1日发(作者：精卫填海故事)

月度聚焦•回望世界核能

2020

ONTHLY

FOCUS

能源低碳转型下

世界核电仍具较大发展空间

■高彬

李林蔚 陆浩然

世界核电发展概况

世界核学会

(WNA)

最新统计数据显示.截至

21

)21)

年

11

月

，

全球核电在运机组数为

442

台

，

装机容量

393315MWe,

分布在

31

个国家和地区

，

美国

、

法国

、

中

国

、

日本

、

俄罗斯和韩国在运反应堆规模居世界前

6

位

，

反应堆数量占全球总量的

665%,

装机容量占全球总量

的

73.4%

”

全球核电机组共有

18728

堆•年的运行经验

，

在运反应堆中

，

主要的三种堆型为压水堆

(PWK).

沸水

堆

(

BWR

)

和重水

(

PHWR

)

堆

，

数量分别为

3()2

>64

和

48,

占总数的

68.3%

、

14.5%

和

10.9%

。

在建核电机组共

52

台

，

净装机容量

55276MWe,

分布在

19

个国家和地

区

。

2020

年

1~11

月，新并网机组

5

台,永久关停机组

5

台

，

新开工建设机组

3

台。

自

20()0

年起,全球核电的容

量因子一直保持较高水平

,

2019

年全球核电的平均容

量因子为

82.5%,

高于

2()18

年的

79.8%.

高容量因子意

味着核电运行性能良好.但一些国家的核电机组以负

荷跟踪模式运行的趋势正在增长(以法国为典型代

表

)

，

将降低全球总的核电容量因子

。

在发电量方面

，

2()19

年度世界核能发电量为

2657TWh,

比

2()18

年度

(2563TWh

)

增加了

95TWH,

这是

自

2(

)

12

年以来全球核能发电量连续第七年保持增长趋

势

。

《

BP

世界能源统计年鉴

2020

》

数据显示,在全球各类能

源发电量中

，

核电占比为

10.4%.

美国是世界上核能发电

量最多的国家

,2019

年全年核电发电量为

809.4TWH,

约

占全球核能发电量总量的

30.5%.

其次是法国

，

占比为

14.4%

冲国核能发电量近年来增速较快

，

已经跃居全球第

三位,占比

12.4%,

为全球核电的增长贡献了最大的增量

虽然中国核电的增速较快

，

但

2()19

年核能发电仅

占发电总量的

4.9%,

远低于全球平均水平

，

未来仍有较

大的增长空间

。

全球核电发展面临的坏境分析

近几年全球经济增长显著放缓

,

主要发达国家经

济增速下行

,

能源消费增速明显回落:

202()

年暴发的

新冠肺炎疫情导致了世界经济经历了自上世纪大萧条

以来最严重的衰退

，

全球能源供需经受明显冲击

。

据

国网能源研究院

《

全球能源分析与展望

2020

》

报告显

示

,2019

年全球电力消费为

25.2

万亿千瓦时

，

虽较上年

仍有

2.0%

的增长

,

但增速创下近十年新低;受新冠肺炎

疫情影响.预计

202()

年全球电力消费下降约

2%

。

亚太

地区电力消费增长

4.5%

,

占全球的比重上升至

48.2%.

成为拉动全球电力消费增长的重要力量;同时

.

亚太地

区贡献了全球新增发电装机容量的

63%

”

2019

年

，

全

球能源清洁低碳转型步伐持续加快，全年风电

、

太阳能

发电量分别增长了

12.6%.28.5%,

全球新增的发电量

中,非水可再生能源的贡献接近一半

。

在全球电力需求增速放缓

、

可再生能源电力成本

降低

、

技术迭代速度加快的大背景下

，

近年来全球核电

行业的发展环境也出现了一些新的变化

。

经合组织国家核电发展放缓

近年来

，

多个国家相继调整本国的核能发展计划

,

一些欧盟国家已明确计划逐步淘汰本国核电

。德国是

世界上第一个通过立法确定淘汰核电的国家,决定在

2()22

年全面淘汰核电

；

比利时计划在

2025

年前逐步淘

汰核能发电;瑞士明确不再批准新建核电站

.

对现有的

核电机组不再延期退役

，

并于

2019

年

12

月永久关停了

其现有五座核反应堆中的第一座

；

西班牙计划于

2()30

中国核工业

27

向

2

1

月度聚焦•回望世界核能

I

2020

ONTHLY

FOCUS

年前关闭国内最后一座核反应堆

，

并计划不对任何核

反应堆进行延寿

。

另外

，

韩国

、

瑞典

、

法国等国家也相

继提出降低本国核电比例的政策

。

还有一些核电机组关停是受市场或经济条件影响

的结果

。

以美国为例

，受益于技术突破,页岩气开采成

本大幅降低.导致电力市场价格下降

，

间接促使美国多

台核电机组因经济因素提前关停

。

瑞典政府对核电厂

税收政策的改变

，

使该国部分核电机组也提前关停

。

日本福岛核事故原本只涉及

4

台机组

，

但日本各地的电

力公司一直无法从地方政府获得重启核电机组的许

可;而新安全标准出台后

，

多家公司因成本原因放弃对

旧机组的升级改造

,

导致十余台机组选择关停

。

2.

多数在运机组服役将近设计年限

目前

,

全球在运的核电机组多数是二代技术

,

通常

设计寿命为

4()

年,机组老龄化是在运机组面临的重要

问题

,尤其是在发达国家,许多核电机组即将面临延寿

或退役选择

。

根据国际原子能机构新版核电厂运行经

验数据分析

，

截至

202()

年

11

月

，

全球共有

191

台核电机

组永久关闭

,

而目前在运的核电机组中

，

运行年限达到

3(

)

年以上的机组数共计

297

台

，

占比超过

67%

,

其中有

87

台机组役龄超过

40

年,这表明如果不进一步大规模

延寿

,

未来

3()

年内将至少有

292

台机组退役

;

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

51)

年，

甚至

6()

年乃至更长的寿期

。

鉴于延

长核电机组运行时间的费用仅为新建核电机组的

10%

~

20%

,

更多国家选择通过对核电机组基本结构

、

系统和部件进行特殊安全评审和评定来延长机组运行

时间至

60

年

,

同时对核电机组进行升级改造

,

确保本国

核电机组未来安全运行

：

另外,阿根廷

、

亚美尼亚

、

乌

克兰

、

捷克

、

墨西哥和巴西等国家也都制定了各自国家

的核电延长运营期限的计划

。

3

.

核电的经济竞争力下降

核电建设周期长

、

投资巨大,融资和成本问题是制

约核电项目的重要因素

。

当前核电经济性面临严峻挑

战

。一方面受福岛核事故的影响

，

全球对在运机组的

28

安全改进投入加大,对新建核电项目的安全标准提高,

增加了核电项目的建设成本

。另一方面

，

全球新能源

技术发展突飞猛进.近年来以风电

、

太阳能发电为代表

的可再生能源呈现规模化发展势头

，

发电成本持续下

降

，

使得核电的经济竞争力面临压力

。

未来全球核电发展展望

1

.

全球能源低碳转型的紧迫需求为核能可持续发

展提供新的机遇

逐步减小传统化石能源比重

，

加快能源结构清洁

化

、

低碳化转型发展，

已成为世界各国的普遍共识和一

致行动

o

IAEA

研究报告表明

,发展核能是推动能源低

碳化转型的重要选项

。

2019

年国际能源署

(

IEA)

发布

的

《

清洁能源系统转型中的核电

》

研究报告指出.清洁

能源转型中核电扮演重要角色,如果发达经济体放弃

对现有核电机组的延寿或开发新的核电项目

，

将对碳

排放

、

发电成本以及能源安全产生明显影响

,

实现可持

续能源系统将要困难得多

。

另外

，

在碳约束条件下

，

核能与可再生能源协同发

展.有利于降低整个电力系统成本

。

《

碳约束环境下核

能未来发展

》

研究报告通过对比不同碳约束和核电发

展条件的电力系统平均发电成本,指出在

10gCO

2

/kWh

的排放目标下

，

没有核电的电力系统平均发电成本是

包括核电的发电系统的三倍多

；

即使在较为宽松的碳

排放约束条件下

，

发展核电的成本也明显较低

「

美国

政策研究中心等四家机构联合发布的

《

清洁能源需要

核能

》

报告也表明

，

相比于依赖可再生能源(如风电

、

太

阳能发电)的电力系统

，

核能与其他可再生能源协调的

电力系统可实现更低的碳排放

。

2

.

核能与可再生能源协同发展的局面将加快形成

随着世界向清洁能源过渡

,

风

、

光电等可再生能源

的装机容量将超过总装机容量的一半

。

风

、

光等可再

生能源大规模并网会降低电网抵御严重事故的能力

，

增加大面积停电的风险,迫切需要稳定的基荷电源与

间歇性

、

分散性再生能源互补发展

。

2019

年

8

月英国晚

高峰时段发生的大停电事故

，以及

202()

年夏天美国加

州发生的大规模停电事故

，

都揭示出高比例可再生能

源电网存在安全运行风险

。

在大规模可再生能源生产

、

上网

、

输送

、

储能等环节

仍存在诸多技术瓶颈的情况下

,

能源转型的紧迫需求为

核能发展提供了机遇

「

作为清洁低碳基荷电源

,

核电运

行稳定

、

负荷因子高

，

对电网安全稳定运行发挥基础性

作用,其与风

、

光等可再生能源互为补充

、

协同发展

，

对

优化能源整体布局

、

保障能源供应安全具有重要意义

、

3

.

全球核电仍然具有较大发展空间

全球核电发展的重心正在从传统核电大国转向新

兴经济体,越来越多的国家正在考虑或启动核电发展

计划

。

广大发展中国家在能源资源与技术制约下，

核

能在相当多国家和地区具备经济技术的竞争优势

。

根

据世界核协会等国际组织的统计

，

已有

4()

多个国家计

划在

2035

年前新建机组

,

其中已有明确规划,

计划未来

5~8

年开工的规模超过

1()()

台(不包括中国)

，

未有明确

规划

、

有望未来

"

)

~15

年开工的规模超过

200

台

。

包括

国际原子能机构

(IAEA)

、

世界核协会

(WNA)

、

经合组

织核能署

(OECD-NEA)

、

国际能源署

(

IEA)

等多家全

球能源机构对未来全球核电发展前景进行了预测分

析

：

IAEA

在《

至

2050

年能源

、

电力和核电预测》

202()

年

版的年度报告中

，

预测到

2()5()

年全球核电装机容量为

363G

We

(

低值情景

)

至

71

5G

We

(

高值情景

),

且核电在

总电力装机容量中的份额在

205()

年前呈下降趋势

，

同

时传统核电大国所在的北美和西欧等地区未来核电发

展将处于停滞状态,

甚至会出现倒退

;

而未来核电发展

主要集中在亚洲和东欧地区

。

WNA

的统计数据显示

，

目前有

7()

多个国家在计划

或考虑发展核电(其中

4()

多个无核国家

),未来

10

年内

计划建设总计

154

台

，

装机总量

1.57

亿千瓦;远景规划建

设

333

台,

装机

3.81

亿千瓦

。

WNA

预测到

2050

年世界

核电装机容量将达到

1

()

亿千瓦.比当前增长

1

63.85%

。

OECD-NEA

和

IEA

联合预测

,

预计到

203()

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

205()

年世界核电将达到

9.3

亿千瓦

.

比当前增长

146.22%

。

从上述预测看出

，

尽管不同机构的预测数据有较

大的差别(到

2050

年装机规模为

4

亿~

1

()

亿千瓦

),

但总

体上都是积极的

，

强调核能在未来低碳经济和社会中

将起到关键作用

，

同时未来全球核电的装机容量会有

显著的增长

。

4.

世界核电大国更加重视核能领域技术创新

在各国能源结构清洁化转型的进程中

，

能源转型

技术路线的选择及基础设施存在

“

锁定

”

效应,核能面

临与其他新能源技术的激烈竞争

，

亟需在确保安全的

前提下提升自身的经济性和灵活性

,

未来核能较快发

展只有二三十年左右的机遇期和时间窗口期

。

《

灵活性

核能促进清洁能源系统

》

报告提出

，

虽然目前为止

，

核

能仅主要用于发电

，

但技术创新将为核能提供越来越

多的灵活

1

■生

。

核能创新发展的重要方向之一是开发高度创新的

小型模块化反应堆

，

进一步提高核能应用的灵活性

。

世界主要核电大国正在加快推广应用小堆技术

，

并将

其列入本国核能发展战略

。

2020

年

4

月

，

美国能源部发

布了

《

重塑美国核能竞争优势

》

报告

，

强调要重塑美国

在世界核工业的领先优势和主导权

，

未来美国要加大

在先进反应堆

、

核燃料循环等领域的研发投入,推动开

发小型模块化反应堆

(SMR)

和微型反应堆以提供弹性

可靠的离网电力

。

202()

年初

，

欧盟可持续核能技术平台

(

SNE-TP

)

发布了新版

《

可持续核能战略研究议程

》

，

进

一步强调核能技术研发

。

俄罗斯将小堆的优势体现在

对基建的低要求和对偏远地区的适用性等方面

,

在核动

力破冰船

、

浮动核电站等领域的技术水平全球领先

。

先进燃料元件的主要发展和改进趋势包括:包壳

等关键材料的研发及工程应用、

ATF

燃料

、

高热工水力

性能或全错格架的研发及工程应用、

根据运行经验反

馈开展燃料持续结构设计改进等

，

旨在不断提高燃料

元件的技术成熟性

、

经济性和可靠性

。

另外

.

美俄法等

核电大国还重点围绕海水提铀

、

第四代核能系统

、

核聚

变等领域

.

竞相追逐核能科技创新战略制高点

。

忍

(

作者单位

：

中核战略规划研究总院

)

中国核工业

|

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