美国开展“煤改核”——煤电厂改造核电厂可行性研究

美国密歇根大学(University of Michigan)研究人员开展研究对美国245个在运燃煤电站转换为先进核能反应堆的可行性进行了排名，可为政策制定者和公用事业公司实现脱碳目标提供了宝贵的参考意见。

2022年，燃煤电站的发电量占美国能源总发电量的近20%，导致二氧化碳排放量达到8.47亿吨，相当于美国电力行业二氧化碳总排放量的55%。

包括美国在内的许多国家正在逐步淘汰燃煤电站(CCP)。美国的公用事业公司已将从燃煤发电向更清洁的能源转型纳入其“综合资源计划”。此外，一些公用事业公司已经制定了在未来15年内淘汰所有CPP的目标。

密歇根大学的研究称，作为转型的一部分，有必要将退役的CPP重新用于清洁能源，其中一种可能是核能，它可以产生与燃煤发电同样稳定的基荷能源，同时碳排放为零。

与在新厂址建设相比，将运营中的燃煤电站过渡到核电站可以利用现有设备，如输电线路和电力系统设备，从而节省时间和资金。随着燃煤电站的逐步淘汰，周边社区也将从过渡中受益，保留就业岗位和税收基础。

密歇根大学的这项新研究利用先进核能开发选址工具(Siting Tool for Advanced Nuclear Development，STAND)系统地评估了美国煤核能源切换的潜力。STAND由密歇根大学、美国国家反应堆合作创新中心(National Reactor Innovation Center in Collaboration)、Argonne美国国家实验室、Idaho美国国家实验室和Oak Ridge美国国家实验室共同开发，使用户能够输入社会经济因素、安全和邻近参数，以选择潜在的先进核能反应堆开发厂址。

研究人员指出，“该工具能够同时对多个厂址进行评估，同时兼顾一系列目标，与以往只关注少数特定电站的研究相比，该工具提供了更可扩展和更强大的分析。”。

所研究的245个在运燃煤电站根据其名义容量被分为两个不同的组别。研究报告表示，“由于先进核能反应堆分为不同类别，如微堆、中型反应堆和小型模块化反应堆，因此有必要对燃煤电站进行相应的分类，使其容量与顺利过渡到核电相匹配。”。

研究结果显示，不同地点的适用性水平和权衡范围很广，凸显了从燃煤发电切换到核电的可行性和复杂性。对于小电力容量组(发电量在1000 MWe或以下)，可行性得分介于51.52到84.31之间(满分100分)，中位数为66.53。大电力容量组(发电量大于1000 MWe)的可行性得分介于47.29到76.92之间，中位数为63.97。

位于美国Indiana州的R M Schahfer燃煤电站是最可行的小电力容量电站址，而同样位于Indiana州的AES Petersburg电站在大电力容量组厂址中排名第一。

研究报告总结道，“STAND所做的分析有利于能源建模人员、利益相关者、政策制定者、公用事业和能源行业做出明智的决策。它提供了一种自上而下的方法来评估不同燃煤电站厂址的煤核切换过渡潜力。然而，必须强调的是，在最终做出与反应堆许可相关的决定之前，必须开展进一步的厂址地质调查、环境评估和社区参与。”。

密歇根大学核工程与放射科学助理教授、该研究的作者Aditi Verma表示，“我希望，这项以非常细化的方式研究美国各燃煤电站的煤核切换潜力的工作，能够为正在展开的国家和各州一级的对话提供信息。”。

这项研究由美国能源部核能办公室支持，并通过核能大学计划( Nuclear Energy University Program)获得资助。

美国和全球其他国家正在积极探索用核电站替代燃煤电站的可行性。TerraPower公司于2021年宣布，计划在美国Wyoming州的一个退役燃煤电站厂址建造其Natrium钠冷快堆的示范机组。2022年，美国Maryland州能源管理局宣布，支持对使用X-energy公司的Xe-100小型模块化反应堆重新利用燃煤发电设施的可行性进行评估的工作。Holtec International公司也表示，正在考虑将燃煤电站厂址作为其小堆的可能选址，计划最早于2029年将第一台机组投入运行。在波兰，NuScale正在与能源公司Unimot和铜银生产商KGHM探讨其反应堆取代燃煤电站的可能性。