根据IAEA电力反应堆信息系统(PRIS)发布的年度数据,2021年核电在不断变化的全球危机中提供了安全和可靠的低排放电力,在世界摆脱COVID-19大流行病之际,核电的年产量达到了过去十年的第二高。
原子能机构成员国向PRIS(原子能机构权威的、全面的、可公开访问的核电数据库)提供的2021年核电运行统计数据现在也出现在最近发布的两份IAEA年度出版物的数据中:世界核电反应堆(RDS-2)和成员国核电站运行经验(OPEX)。
综合数据显示,核电在帮助世界经济在2021年反弹方面发挥了关键作用,在2020年大流行病封锁期间发电量急剧下降之后,迅速增加。亚洲的增幅最大,核电产量增加了10%,达到十年来的最高水平。
由于在一年多的大流行之后,全球需求上升,2021年爆发了能源危机,核电显示了其持久的可靠性,特别是在冬季。在过去的五年里,核电站在春季和秋季的低需求中安排了换料和维修停运,以确保冬季的电力供应。PRIS停运数据证实,自2017年以来,西欧和东欧的核电能源可用系数(EVF)一直很高,在83%至90%之间。
核电现状和趋势。 截至2021年底,全球运行的核电容量为389.5吉瓦(e),由32个国家的437个运行的反应堆提供。在过去十年中,核电容量呈现出逐步增长的趋势,包括新机组并网或现有反应堆升级带来的20.7吉瓦(e)的增容。
2021年,虽然全球总容量比2020年减少了约3千兆瓦(e)或1%,但发电量却增加了4%。在这一年里,447个核电反应堆的总运行核电能力中的397.6吉瓦(e)被用来发电,为2021年的统计和分析做出了贡献。
2021年全年,核电反应堆提供了2653.1太瓦时的低排放、可调度电力,略高于2020年,占全球总发电量的约10%,占世界低碳发电量的四分之一以上。中东和南亚的增幅最大,核电发电量比2020年多20%。中国连续第二年的发电量超过法国,使中国成为仅次于美国的第二大核电生产国。东欧的核电产量是十年来最高的,比2020年多6%,比2010年的水平高出约15%。只有北美出现了下降,原因是需求减少和退役的产能。总的来说,核电在过去几年呈现稳定增长,自2012年以来增长超过13%。
新建工程。 截至2021年12月31日,19个国家共有58.1吉瓦(e)(56个反应堆)的容量正在建设中。近年来,正在建设的核电装机容量基本保持稳定,但亚洲持续增长,自2005年以来,共有63.6吉瓦(e)的运行容量(70个反应堆)并入电网。2021年,中国开始建设5.6吉瓦(e)(6个反应堆),分别是昌江三号(1000兆瓦(e))、昌江四号(1000兆瓦(e))、玲珑一号(100兆瓦(e))、三澳二号(1117兆瓦(e))、田湾七号(1171兆瓦(e))和徐大堡三号(1200兆瓦(e))。印度开始建设两个新的压水堆项目,即库丹库拉姆-5号和库丹库拉姆-6号,每个项目的容量为917兆瓦(e).在欧洲,土耳其开始在位于地中海沿岸的阿库尤基地建设第三台机组(1114兆瓦(e))。俄罗斯开始建造一座300兆瓦(e)的铅冷快中子反应堆,即Brest-OD-300。
增加的容量和连接到电网的机组。2021年,5.2吉瓦(e)的核电容量(6个新反应堆)并入电网,全部在亚洲,包括中国的2.3吉瓦(e)(3个反应堆):田湾六号(压水堆)1000兆瓦(e),红沿河五号(压水堆)1061兆瓦(e)和石岛湾一号(新一代模块化高温气冷反应堆)200兆瓦(e)。在印度,630兆瓦(e)的Kakrapar-3(PHWR)被连接,接着是巴基斯坦的1017兆瓦(e)的Kanupp-2(PWR)。最后,在阿拉伯联合酋长国,1310兆瓦(e)的Barakah-2(压水堆)被连接到电网。
拆除的产能和永久关闭的产能。 2021年期间,8.7吉瓦(e)(10个反应堆)的核电容量被永久关闭。其中约5.1 GW(e)的产能损失来自德国的三个反应堆--Brokdorf(压水堆,(1410 MW(e))、Grohnde(压水堆,1360 MW(e))、Gundremmingen-C(BWR,1288 MW(e))以及英国的三个反应堆。Dungeness气冷反应堆(GCR)B-1和B-2机组(每个机组545兆瓦(e))和Hunterston B-1(GCR,490兆瓦(e))。巴基斯坦的第一座电力反应堆,Kanupp-1(PHWR,985 MW(e)),在50多年前连接到电网,已经退役,在运行45年后,俄罗斯的Kursk-1(LWGR,925 MW(e))被关闭,随后是中国台湾的Kuosheng-1(BWR,985 MW(e))。
运行中的反应堆类型。 在2021年底,89.9%的运行核电容量由轻水慢化和冷却型反应堆组成;6.2%为重水慢化和冷却型反应堆;1.9%为轻水冷却和石墨慢化型反应堆,1.6%为气冷型反应堆,0.4%为液态金属冷却快堆,总容量为1.4吉瓦(e)。2021年期间,还包括中国的高温反应堆球床模块石岛湾-1号,这是新一代模块化高温气冷反应堆的一部分,总容量为200兆瓦(e)。
非电力应用。 2021年,10个国家的61个核电反应堆应用了2167.2千兆瓦时的热量,支持核能的非电力应用。超过89%的非电力应用是在欧洲,其中40.6吉瓦(e)的核电能力(54个反应堆)产生了3007.4吉瓦时的热量,以支持区域供热和工艺加热。剩余的11%是由亚洲的4.5 GW(e)(7个反应堆)产生的,用于支持海水淡化和工艺加热的249 GWh电当量的热量。
运行寿命。 截至2021年底,全世界67年的累计运行经验超过19170个反应堆年,来自35个国家的637个反应堆,总容量为485.4吉瓦(e)。其中,有199个反应堆(95.8GW(e))已被永久关闭。
大约66%的运行反应堆总容量(257 GW(e),289个反应堆)已经运行了30多年。超过23%的全球运行核电容量(91.2 GW(e),117个反应堆)已经运行超过40年,而1.9%的可用容量(7.3 GW(e),13个反应堆)已经运行超过50年。老化的机组凸显了对新的或升级的核电能力的需求,以抵消计划中的退休,并为可持续性和全球能源安全及气候变化目标作出贡献。公用事业单位、政府和其他利益相关者正在为越来越多的反应堆的长期运行和老化管理计划进行投资,以确保可持续运行和向新产能的平稳过渡。
机组性能。 即使机组老化,运行中的核电反应堆继续表现出高水平的整体可靠性和性能。负荷率,也被称为容量系数,是指一个反应堆的实际能量输出除以如果它全年以额定功率输出(参考单位功率)运行所产生的能量输出。负荷率或容量系数表示良好的运行性能。2021年,全球容量因子的中位数为85.6%,与最近几年一致。自2011年以来,压水反应堆(PWR)和加压重水慢化和冷却反应堆(PHWR)一直是表现最好的反应堆,容量系数中值分别为82%和81%。
衡量核反应堆性能的另一个指标是能源可用系数(EAF),它指的是可用能力在特定时间段内可能产生的能量与参考单位功率可能产生的能量的比率。2021年,加权平均EAF为77.6%,其中半数核反应堆的EAF也在86%以上运行。核电站运营商通常在低需求季节安排加油和维修停运,以便在高需求季节最大限度地提高能源利用率。
PRIS的统计数据显示,2021年全面停运的平均时间是过去十年中最短的,这是因为优化了维护和检查,以及改善了运营管理、安全文化和人事政策。
2021年的全面计划停运时间平均为24天,而2020年为51天,主要是由于检查、维护或修理与换料相结合。2021年,由于工厂管理控制下的原因导致的非计划停工时间也有所减少,平均为4天,而2020年为8天。据报告,非计划停运的主要原因是设备问题或故障。由于外部原因造成的非计划停运主要是由于能源需求减少导致的负荷跟随控制或储备停机,2021年平均减少到4天,而2020年为9天。灵活的核电站运行支持了电网运营商的需求,并展示了核电融入未来可持续能源系统的能力,这些系统预计将大大依赖于灵活的基荷发电技术。
数据显示,核电反应堆的可靠性和安全性保持在一个较高的水平。上图显示,自2003年以来,每台机组每运行7000小时(约一年)发生的非计划手动(UM7)和自动擦伤(UA7)逐渐减少。非计划性擦伤数量的减少归功于持续改进电厂运行和维护管理的历史。
关于更多的核电统计数据和相关图表,请参考原子能机构的PRIS数据库。PRIS自1969年以来一直由IAEA开发和维护,基于来自世界各国官方指定的对口单位的信息。
IAEA在2022年5月31日之前收到的信息和数据都包括在本故事中。以后收到的任何修改意见都可以在PRIS数据库中找到。
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