积极安全有序发展核电 助力“双碳”目标顺利实现

文 | 屈凡玉

中国核能电力股份有限公司战略投资部主任  李言瑞

中核战略规划研究总院规划所副研究员  杨 彬

中国核能电力股份有限公司战略投资部高工

党的二十大报告和国家“十四五”规划都明确提出积极安全有序发展核电，为“双碳”目标下我国核能发展指明了方向。核电作为清洁低碳安全高效稳定可大规模发展的绿色低碳能源，在推动绿色发展和助力“双碳”目标实现方面发挥重要的作用。文章介绍了全球和我国能源电力情况、我国核电发展现状、核能在支撑“双碳”目标实现可以发挥的作用，最后给出相关结论。

全球和我国能源电力现状

全球和我国能源现状

目前，全球和我国还是以煤、石油、天然气为主。根据BP(英国石油公司)数据，2021年全球一次能源消费量为595.15艾焦。按照燃料类型划分，煤炭为160.10艾焦、石油为184.21艾焦、天然气为145.35艾焦、核能为25.31艾焦、水电为40.26艾焦、非水可再生能源为39.9艾焦。煤炭、石油、天然气的消费占总能源消费的82.3%，核电、水电和非水可再生能源占比为17.7%。全球一次能源人均年消费为75.6吉焦/人，全球二氧化碳排放量为33884.1百万吨。

我国大陆一次能源消费更是以煤炭、石油、天然气等化石能源为主。2021年，我国一次能源消费总量为157.65艾焦。按照燃料类型划分，煤炭为86.17艾焦、石油为30.60艾焦、天然气为13.63艾焦、核电为3.68艾焦、水电为12.25艾焦、非水可再生能源为11.32艾焦。

煤炭、石油、天然气等化石能源的消费量占一次能源消费总量的82.7%，核电、水电、非水可再生能源占比为17.3%。2021年，我国一次能源人均消费为109.1吉焦/人，我国二氧化碳排放量为10523.0百万吨。

在一次能源消费中，我国清洁能源消费总量要低于全球清洁能源消费总量6.5个百分点，而碳排放接近全球的1/3。

全球和我国电力现状

2021年，全球总发电量为28466.3太瓦时，其中我国大陆为8534.3太瓦时，占全球总发电量的约30%。美国发电量为4406.4太瓦时，占全球总发电量的15.5%。印度为1714.8太瓦时、占比为6%，俄罗斯发电量为1157.1太瓦时、占比为4.1%，日本为1019.7太瓦时、占比为3.6%，巴西为654.4太瓦时、占比为2.3%，加拿大为641.0太瓦时，占比为2.3%。韩国为600.4太瓦时、占比为2.1%，德国584.5太瓦时，占比为2.1%，法国为547.2太瓦时、占比为1.9%，英国为309.9太瓦时、占比为1.1%。

按照电源形式分类，全球重油发电为720.3太瓦时，天然气发电为6518.5太瓦时，燃煤发电为10244.0太瓦时，核电为2800.3太瓦时，水电为4273.8太瓦时，可再生能源发电为3657.2太瓦时，其他电源形式为252.2太瓦时。在全球电力系统中，煤炭、天然气、重油等化石燃料的发电量占比最大，为61.42%。化石燃料中石油主要以交通运输使用为主。

全球和我国核电发展情况

根据IAEA统计，截至2021年底，全球在运核电机组442台，总装机容量39417.7万千瓦，分布在全球32个国家和地区。2021年，全球核电发电量为2800.3太瓦时，占全球总发电量的9.8%。其中，在各个国家电力结构中，法国核电占比最大，达到69%。

我国核电发电量为407.5太瓦时，位居世界第二，仅次于美国，但是在我国电力结构中的占比仅为5%，在全球32个有核电的国家中，我国核电占比仅排在第27位。

我国核电发展现状

核电区域分布及装机情况

我国核电分布在沿海8个省份，在运核电机组54台，总装机容量5577.774万千瓦。在建机组21台，总装机容量2350.6万千瓦。已核准待开工机组4台，总装机容量490.1万千瓦，在建和核准机组总计2840.7万千瓦。

从具有核电的省份来看，核电在当地电力结构中的占比已经达到发达国家水平，如福建、海南的核电发电量在其电力结构中占比将达到1/3，广东、辽宁、浙江等三省的核电发电量也将近20%。

核电年运行小时数情况

我国核电年利用小时数可以达到7000小时以上。相比间歇性的光伏发电、水电和风电，核电可以作为稳定的基荷电源。2021年，我国核电机组平均利用小时数为7802小时，相比每年8760小时，平均年负荷因子约90%。可以看作是运行325天，每年仅仅40天没有运行。同期，风电运行小时数为2232小时，相当于全年25%时间内出力，即全年仅运行93天，相当于272天没有运行。而光伏发电全面利用小时数更低，仅为1281小时，相当于全年15%的时间内出力，即全年仅运行53天，312天处于停运状态。

风电、光伏发电的可利用小时数少，在其大规模建设并网时，需要注意电网的调节性能，而核电是稳定可靠的基荷电源。

我国在运和在建核电机组的堆型

我国核电机组堆型以压水堆为主，也建设了少量的重水堆、高温气冷堆、钠冷快堆等。我国在运的54台核电机组中，51台属于压水堆，2台重水堆、1台高温气冷堆。在建的核电机组中，包括2台钠冷快堆，其他的机组全部采用压水堆技术。

我国玲龙一号小堆采用一体化的ACP100技术，目前正在海南昌江核电站建设，这是全球为数不多的几个在建小堆项目，代表着我国小堆技术走在世界前列。

我国正在有序推进以高温气冷堆和钠冷快堆为代表的第四代核能系统建设。高温气冷堆核电站示范工程得到国家重大科技专项的支持，目前已经并网发电。我国钠冷快堆实验堆得到了国家863计划支持，于2010年建成。2台60万千瓦的示范快堆工程正在福建霞浦核电站按进度建设。

我国聚变堆正在追随世界前沿技术的步伐，建成了东方超环EAST和换流器二号M装置(HL-2M)，成为世界磁约束聚变重要实验装置，并获得创纪录的实验结果。

核能综合利用情况

商用核电机组的综合利用在国外有成熟的经验。截至2020年底，在全球32个国家总计442台在运核电机组中，有11个国家69台机组除核能发电外，还实现了包括区域供暖、工业供热、海水淡化等其中一项或两项的综合利用。

我国也在积极推动核能综合利用。山东海阳建设首个“零碳”供暖城市。海阳核电供热一期工程供热面积70万平方米，被国家能源局命名为“国家能源核能供热商用示范工程”。海阳核电供热二期工程，供热面积450万平方米，覆盖整个海阳市，为20万居民供热。三期900MW远距离跨区域核能供热工程正在按计划稳步推进，计划于2023年底供暖季投运，届时供热面积可达3000万平方米，可满足约100万人口的取暖需求。

在核电新发展模式上，秦山核电与海盐县正在探索打造“零碳未来城”。2021年，浙江海盐核能供热示范工程(一阶段)项目建成投产，成为我国南方地区首个核能供热项目，并顺利实现首个供热季安全清洁供热。2022年，为更好助力“双碳”目标，浙江海盐核能供热示范工程(二阶段)工业供热项目于7月15日正式开工建设，探索更加清洁、高效的工业热能替代方案，将对热力需求企业减排降碳、改善环境、发展社会经济作出重要贡献，开启企地互惠共赢、零碳发展的新篇章。

田湾核电蒸汽供能项目是我国首个工业园区核能供汽工程，该工程预计将在2023年底正式完工。届时，零碳排放的清洁蒸汽将从田湾核电站源源不断地输向江苏连云港徐圩新区石化基地，每年供汽量将达480万吨，可等效减排二氧化碳107万吨、二氧化硫184吨、氮氧化物263吨，相当于新增植树造林面积2900公顷。未来随着碳核算的逐步展开，田湾核电蒸汽供能项目还可以为石化基地每年节省碳排放指标70多万吨。

2022年11月辽宁红沿河核电站核能供暖示范项目正式供热，规划供热面积24.24平方米，替代所在区域的原有12个燃煤锅炉房。

高温气冷堆示范工程出口温度为750℃，后续建设的反应堆出口温度可以达到800—1000℃，从而使发电效率可以大于40%，为多用途热利用提供了条件。近期注重于高温气冷堆在发电、工业热应用、海水淡化、区域灵活供热/供电领域等领域研发，中长期注重于高温裂解水制氢、交通运输和钢铁冶炼等领域研发。

大数据、智能化等新技术对核电发展的促进作用

中核集团积极响应和落实国家互联网+和大数据等国家战略，加快推进新技术应用和基础能力提升，推动重点专项建设。一方面加快数字核工业建设，系统设计和部署实施了多个专项工程，加快推进信息化建设、数字化转型和业务协同发展，推进数字铀矿山、核燃料生产和元件制造智能化、数字核电、数据中心建设以及统建企业资源计划等重点工程建设。另一方面，部分科研院所和优势单位正在结合业务需求加快推进大数据平台建设、云计算应用以及人工智能研究和应用专项，助推业务链条协同开放，强化牵引拉动效应。

核能助力“双碳”目标实现

核电是清洁能源

核电是清洁的，不排放二氧化碳，不会污染环境。发展核电可以避免因燃烧化石燃料而排放的二氧化硫等污染物。一座百万千瓦核电机组每年可以减少排放640万吨二氧化碳、2.1万吨二氧化硫。2021年，我国核电发电量等效减少燃煤1.2亿吨，减少二氧化碳排放3.0亿吨，减少二氧化硫排放98.24万吨。

核电是全生命周期碳排放最少的电源品种。考虑到核燃料循环前后端，我国核电总的温室气体归一化排放量为11.9gCO2/度电。而煤电链为1072.4gCO2/度电、水电链为0.81-12.8gCO2/度电、风电链为15.9-18.6gCO2/度电、光伏发电为56.3-89.9gCO2/度电。世界核协会发布报告也表明，核电全生命周期的温室气体排放可与风电、水电相媲美。

我国积极安全有序发展核电的政策

自双碳目标提出以来，我国积极安全有序推动核电发展。为保障双碳目标的实现，我国建立了自上而下的系列文件支持核电的发展。中共中央、国务院发布的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》指出，在确保安全的前提下有序发展核电。国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》指出，积极安全有序发展核电。

合理确定核电站布局和开发时序，在确保安全的前提下有序发展核电，保持平稳建设节奏。积极推动高温气冷堆、快堆、模块化小型堆、海上浮动堆等先进堆型示范工程，开展核能综合利用示范。加大核电标准化、自主化力度，加快关键技术装备攻关，培育高端核电装备制造产业集群。实行最严格的安全标准和最严格的监管，持续提升核安全监管能力。党的二十大报告指出，要积极安全有序发展核电，确保能源安全。

我国核电发展规模预测

根据国家“十四五规划”，到2025年，我国在运核电装机达到7000万千瓦，在建3000万千瓦。根据双碳目标，预计2030年、2035年核电发展规模达到1.31亿千瓦、1.69亿千瓦，发电量占比达到10.0%、13.5%。2030年、2035年，核电以华东、南方地区为主，华东、南方区域核电装机占全国比重占比分别为80%、77.5%。考虑到2050年非化石能源电量占比80%的约束下，核电与风电将对传统化石能源形成明显的替代关系。

我国核电厂址足以支撑核能可持续发展

核电建设对厂址自然条件要求十分苛刻，包括地震地址、工程地址、工程水源、水文气象、人口分布、交通运输、周围环境等，都需要从安全可靠性、环境相容性、技术可行性、经济合理性等方面进行评价。

我国已经在18个省份组织开展了核电选址论证工作，按照每台机组120万千万容量测算，目前在运、在建和完成阶段性论证工作厂址有4.42亿千瓦，其中沿海厂址有2.36亿千瓦，内陆厂址有2.06亿千瓦。

目前，国内核电企业仍在积极推动核电项目选址工作，初步判断，仍可能再增加超过1亿千瓦的厂址资源。但从目前厂址资源来看，我国厂址资源就可以达到5.42亿千瓦。考虑条件良好的煤电厂址也可以作为核电厂址，将进一步增大我国厂址资源。因此，核电厂址不会成为阻碍我国核电发展的问题。

我国核电技术研发和部署不断取得新突破

我国政府部门、核电企业、科研院所和高校积极推进核电技术研发。中核集团全面完成“龙腾2020”科技创新计划，接续启动“创新2030工程”，统筹推进产品开发工程、技术体系架构、基础前沿探索“三条主线”，推动40余项示范工程(产品)建成和先导技术研发，推进初步实现核动力型谱化发展和核燃料闭式循环。

面向新时代，中核集团提出了建设先进核科技工业体系，打造世界一流企业集团，推动我国建成核强国的新时代“三位一体”奋斗目标。中核集团正在努力从跟跑、并跑向并跑、领跑转变。

中国先进研究堆、中国实验快堆等一大批核科技研发设施先后建成投用，自主核电燃料元件实现工业应用;自主三代核电“华龙一号”海内外示范工程全面建成，技术指标、建造工期、安全质量达到国际先进水平;全球首座陆上商用模块式多用途小堆示范工程开工建设;高温气冷堆示范工程实现并网发电，快堆示范工程加快推进，第四代核电商业化应用迈出坚实步伐……中核集团技术进步快、发展活力强、发展势头好，已成为世界核科技领域最为朝气蓬勃的企业之一。

我国已经构建“四位一体”铀资源保障体系

面对我国铀资源短缺的现实问题，我国核电企业加大国内铀资源勘察开发力度、加强海外天然铀开发、提高天然铀产品和资源储备能力、拓宽国际铀资源贸易，形成了促进我国核电持续稳定发展的坚实保障，保障了我国天然铀产业链、供应链的稳定、安全、可靠。此外，积极推进乏燃料循环利用，也可以在一定程度上缓解我国铀资源供应压力。替代原料的开发和利用，也将为铀资源稳定供应扫清障碍，为核电可持续发展提供活水之源。

我国在积极推动核能综合利用

我国高度重视推动核能综合利用。国家多个政策文件指出，在北方城镇加快推进热电联产集中供暖，加快工业余热供暖规模化发展，积极稳妥推进核电余热供暖;推动核能在清洁供暖、工业供热、海水淡化等领域的综合利用。

我国核电企业正在积极拓展核能多用途利用领域，充分对接核电站周边市场需求，积极推进核电余热供暖，推动在核电基地建设核能综合利用示范项目。通过高温气冷堆技术给化工园区供给高参数的工业蒸汽，促进高温气冷堆和化工行业的耦合，中核集团正在推动示范项目建设，落地建成后将为化工行业带来革命性的改变。核能综合利用特别是在高耗能行业中的应用，将进一步凸显核能的零碳价值。

随着“双碳”行动持续推进、能源安全战略的深化落实，核能将在支撑中国“双碳”目标实现过程中发挥不可或缺的作用，核能综合利用将迎来重要发展机遇。

我国正在推进新技术在核电中的应用

我国核工业企业主动适应数字经济的发展要求，持续推动核工业数字化建设，提升核工业的核心竞争力，推动我国核事业高质量发展。中核集团以数字技术应用推动产业链升级。系统规划人工智能与核科技产业融合应用的顶层架构、技术路线和实施路径，成立核工业机器人与智能装备协同创新联盟，有效推动中核集团产业链创新体系建设。

在数字核电领域，不断迭代升级数字核电总体方案，逐步提升数字核电产业链智能化水平，促进产业协同发展。在核燃料智能生产领域，着力应用装备智能化技术、数字孪生与仿真验证技术，加速核燃料产业智能化升级。在数字铀矿山领域，建立我国首个铀矿山数字化基础数据库，构建中铀矿冶云平台，自主研发国内领先的数字铀矿勘查系统并全面推广应用，实现铀矿勘查全流程数字化。

结论

强调2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和是党中央作出的重大战略决策，核能作为一种清洁能源，是低碳电力和热能的重要来源，是双碳进程中必不可少的一环。核能作为我国能源和电力统筹发展的战略性保障，核能行业正处于并将长期处于发展的重要战略机遇期。高质量发展核能，将不断为社会经济发展、能源结构优化、温室气体减排和“双碳”目标实现等作出重要贡献。