1近年核能發(fā)展情況
報告指出，核能是僅次于水電的第二大清潔電力來源，發(fā)展至今已為全球減排做出重大貢獻，未來可以幫助各國減少電力結(jié)構(gòu)對化石燃料的依賴，降低碳排放量，實現(xiàn)凈零排放目標(biāo)。
1.1 核能對全球減排貢獻突出
2020年，核能發(fā)電量約占全球發(fā)電量的10%，超過了風(fēng)能和太陽能發(fā)電總量，是僅次于水電的第二大清潔電力來源。截至2021年底，全球有32個國家的439座反應(yīng)堆在運，總裝機容量為4.13億千瓦，其中2.7億千瓦在發(fā)達經(jīng)濟體。核能為減緩全球碳排放量上升速度做出了重要貢獻，自20世紀(jì)70年代以來，已使全球碳排放量減少約66億噸。
1.2 核能市場的主導(dǎo)地位正由發(fā)達經(jīng)濟體轉(zhuǎn)向中俄
目前，全球約70%的反應(yīng)堆在發(fā)達經(jīng)濟體，但市場的主導(dǎo)地位已逐漸向中國和俄羅斯轉(zhuǎn)移：2017年后啟動建設(shè)的31座反應(yīng)堆中，有27座由中國和俄羅斯設(shè)計。全球核電裝機容量增長速度曾在20世紀(jì)80年代達到頂峰，隨后放緩。近年核電裝機容量的增加主要由中俄對核能的投資推動。
在過去20年里，發(fā)達經(jīng)濟體對核能的投資逐漸縮減，這主要是由于新核電廠建設(shè)項目造價高、建設(shè)周期長、市場及政策環(huán)境不利，且福島核事故造成部分國家對核能缺乏公眾信心。目前第三代反應(yīng)堆的建設(shè)就面臨預(yù)算超支、項目拖期等問題。此外，大多數(shù)電力市場沒有認(rèn)識到核能發(fā)電的清潔性和靈活性價值，導(dǎo)致新核電廠的競爭力不足。未來幾年，由于發(fā)達經(jīng)濟體多座在運核電廠的運行許可證到期，核電廠的退役速度將會加快，但延長運行壽期可緩解這一局面，例如美國93座在運反應(yīng)堆中的11座已申請將運行壽期延長至80年。
1.3 凈零排放目標(biāo)促使各國發(fā)展核能
近年，已有70多個國家承諾實現(xiàn)凈零排放，覆蓋了全球排放量的76%。這促使許多國家開始考慮能源多元化，主動轉(zhuǎn)向化石能源與清潔能源綜合發(fā)展的道路。例如法國計劃從2028年開始啟動6座反應(yīng)堆建設(shè)，并有可能在2050年前再增加8座;韓國將延長現(xiàn)有反應(yīng)堆的運行壽期并重啟2臺核電機組的建設(shè)，同時爭取在2030年前在海外建設(shè)10臺核電機組。
1.4 核能在能源安全問題中不可或缺
俄烏沖突加劇了全球能源危機，燃料市場供應(yīng)緊張，電價也隨之上漲，在主要依賴天然氣發(fā)電的地區(qū)尤為突出，這引起許多國家尤其是歐洲對能源安全問題的高度重視。各國尋求能源獨立，擺脫對俄能源依賴，開始轉(zhuǎn)變能源發(fā)展戰(zhàn)略，加快新型能源發(fā)展。其中，核能能夠增加能源結(jié)構(gòu)的多樣性，使電力結(jié)構(gòu)減少對化石燃料的依賴，成為各國政府重要選項之一。
2核能發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)
2.1 核能發(fā)展需要吸引更多投資
作為資金、技術(shù)密集型項目，核電項目投入大、周期長、風(fēng)險高，投資方普遍持謹(jǐn)慎態(tài)度。吸引投資的關(guān)鍵在于風(fēng)險管理和風(fēng)險的合理分配。技術(shù)、運行、監(jiān)管、市場及價格等項目風(fēng)險直接關(guān)系到資金成本，也影響著平準(zhǔn)化發(fā)電成本。在這方面，已有政府通過直接的財政支持、電力購買協(xié)議等融資機制來減輕風(fēng)險，并使各利益相關(guān)方共同承擔(dān)風(fēng)險。
2.2 核能建設(shè)需要降低成本、縮短周期
近年來，核電廠造價不斷上升，項目前期準(zhǔn)備時間長，給許多國家的核工業(yè)發(fā)展造成困擾。綜合各國情況來看，核電廠平均建設(shè)周期為7年，也有部分核電廠耗時15年以上。事實證明，擁有成熟建設(shè)計劃的國家能夠更快地完成建設(shè)。選址和各類許可證的申請通常也是拖慢項目進度的主要因素。近年預(yù)算超支、項目拖期的問題在歐美國家的核電廠項目中尤為明顯，例如美國沃格特勒核電廠3號和4號機組原計劃成本為4300美元/千瓦，耗時4年完成，現(xiàn)已增長到9000美元/千瓦，預(yù)計耗時9年完成。歐洲壓水堆(EPR)建設(shè)項目也面臨同樣的問題，其原因在于建設(shè)初期計劃成熟度低、項目管理不到位、零部件供應(yīng)不及時等。
2.3 提升公眾信心需要保障核安全及廢物管理
一些國家的棄核政策主要源于公眾對安全問題的擔(dān)憂。在三里島、切爾諾貝利和福島這三起重大核事故發(fā)生后，許多國家公眾對核能的支持有所減弱。繼續(xù)發(fā)展核能的國家應(yīng)加強核安全和應(yīng)急管理。在過往的核事故后調(diào)查中可以得知，事故的發(fā)生是可以被預(yù)見和預(yù)防的，這需要提高監(jiān)管能力，即建立有效的監(jiān)管框架，健全核安全獨立監(jiān)管機制，確保核電廠安全運行。在廢物管理方面，由于所需的投資量大、選址的政治決策難度大，目前很少有國家為乏燃料的循環(huán)使用回收或深層地質(zhì)處置制定了長期的解決方案。乏燃料和其他放射性廢物的安全處置對于公眾接受核能也至關(guān)重要。
3核能助力實現(xiàn)凈零排放目標(biāo)
在國際能源署的2050年凈零排放情景(NZE)中，能源部門的排放量在2020—2030年間將下降約40%，然后到2050年降至零。雖然可再生能源占主導(dǎo)地位，并占凈零排放情景中電力供應(yīng)的近90%，但核能也將發(fā)揮重要作用。
3.1 延長運行壽期是提高核電廠成本效益的關(guān)鍵
在凈零排放情景下，超過一半的核電廠需要延長運行壽期。2022年全球4.13億千瓦的裝機容量中，有2.9億千瓦位于發(fā)達經(jīng)濟體，其中很多反應(yīng)堆運行許可證即將到期。延長壽期是一條相對低成本的道路，根據(jù)2019年的統(tǒng)計，延長10至20年的壽期，每1000千瓦所需的成本僅有不到50美元。此外，由于核電廠建設(shè)周期長，延長壽期可為其提供準(zhǔn)備時間，保障總體供電穩(wěn)定。
3.2 核能增強凈零排放的電力結(jié)構(gòu)靈活性
凈零排放情景對電力結(jié)構(gòu)的靈活性有很高要求，各類能源的配置應(yīng)確保電力系統(tǒng)的即時穩(wěn)定性和長期供應(yīng)安全。在法國，核電能夠滿足很大一部分的用電需求，一些核電廠可以在短時間內(nèi)迅速提高或降低輸出功率，使電力供應(yīng)根據(jù)用電需求隨時調(diào)整。雖然其他國家的核電廠還沒有以這種方式運行，但大多反應(yīng)堆能夠在不做任何技術(shù)修改或只做少量修改的情況下實現(xiàn)這種模式。
3.3 核能保障電力供應(yīng)充足
長期以來，核電廠對電力結(jié)構(gòu)的可靠性做出很大貢獻，保障電力供應(yīng)充足。從歷史上看，大多數(shù)國家的核電廠能夠持續(xù)運行，負荷因子高。在凈零排放情景中，2021—2050年核電在總可調(diào)度電力中的占比穩(wěn)定在8%左右，但其對系統(tǒng)的可靠性貢獻遠遠大于它在總發(fā)電量中的占比。
3.4 低核情景下的凈零排放
2022年全球核電廠裝機容量為4.13億千瓦，到2050年將增至8.12億千瓦。但如果沒有核電，則實現(xiàn)凈零目標(biāo)難度加大、成本提高。凈零排放的低核情景考慮了未能加速核建設(shè)和延長運行壽期的影響。假設(shè)在發(fā)達經(jīng)濟體不延長核電機組的運行壽期，也不啟動新機組的建設(shè)，而新興和發(fā)展中經(jīng)濟體的核電建設(shè)保持近五年的平均速度，那么就需要加強其他清潔能源的供應(yīng)，以實現(xiàn)電力結(jié)構(gòu)脫碳。在這種假設(shè)下，風(fēng)能和太陽能成為主力，為了維持電力安全，需要更多的電池和配套了碳捕集、利用與封存(CCUS)技術(shù)的化石燃料發(fā)電廠。這將造成三方面影響：第一，總成本提高，到2050年需要增加5000億美元的投資，消費者承擔(dān)的電力成本增加約6000億美元;第二，清潔能源供應(yīng)鏈壓力增大，核電裝機容量每減少100萬千瓦，就需要其他類型的電力裝機容量增加350萬千瓦，這對發(fā)電技術(shù)和電力結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施要求更高;第三，天然氣和煤炭市場價格風(fēng)險提高，消費者的電力成本將在很大程度上受天然氣和煤炭價格影響。
4提高核能的競爭力
目前核能在能源市場競爭力不足，需要重新評估核能在電力結(jié)構(gòu)中的特殊屬性，并采取降低成本等方式提高競爭力。
4.1 評估核能的清潔性和靈活性價值
電力市場的設(shè)計需要充分認(rèn)識核電的清潔性和靈活性價值。電力市場的結(jié)構(gòu)和價格應(yīng)該充分反映電力商品的特殊屬性，并制定相應(yīng)的價格機制使其獲得市場收益。目前電力市場的價格體系并沒有充分體現(xiàn)核電的兩大優(yōu)勢。第一，與燃煤發(fā)電相比，核電具有低碳屬性，因此核電的度電價格中應(yīng)包含清潔性價值。這一屬性可用碳價來量化，但近年的“區(qū)域溫室氣體倡議”碳配額拍賣價格僅為13美元/噸，遠遠低于鼓勵深度脫碳所需的價格。第二，與風(fēng)能、太陽能等間歇性可再生能源相比，核電可以聽從調(diào)度指令，使電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，因此核電的度電價格中應(yīng)包含靈活性價值。這兩大優(yōu)勢是增強電力系統(tǒng)彈性、保障環(huán)境友好的重要價值，若在價格體系中不予以體現(xiàn)，將導(dǎo)致核電在市場競爭中受阻。
4.2 降低造價
核電要發(fā)揮更大的作用，需要將造價降至每千瓦2000美元(以2020年美元計)。核電建設(shè)項目按時、按預(yù)算完成，延長運行壽期均可實現(xiàn)降低成本，也可通過建筑工程模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，以及保持相同的堆型設(shè)計來縮短建設(shè)周期，從而降低造價。
4.3 建設(shè)模塊化小堆
模塊化小堆是目前最具潛力的核電新興技術(shù)之一。模塊化小堆裝機容量通常小于30萬千瓦，僅為傳統(tǒng)核反應(yīng)堆裝機容量的三分之一左右，具有造價低、規(guī)模小、項目風(fēng)險低等優(yōu)勢，能夠提高社會認(rèn)可、吸引社會投資。此外，模塊化小堆不僅可以用來發(fā)電，還可以用來供熱和制氫，將有助于發(fā)展整條產(chǎn)業(yè)鏈。
5政策建議
• 國際能源署為未來實施核能計劃的國家提供了以下政策建議：
• 延長核電廠運行壽期;
• 引導(dǎo)市場重視核能靈活性和清潔性價值，增強核能的市場競爭力;
• 創(chuàng)新融資機制，為新的反應(yīng)堆建設(shè)提供支持;
• 建立有效的安全監(jiān)管;
• 建立放射性廢物處置方案;
• 加快模塊化小堆的開發(fā)和部署;
• 根據(jù)建設(shè)項目實際進度定期評估，使項目按時、按預(yù)算完成。
