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跨界核能综合应用,促进能源结构优化
点击次数:244 发布时间:2018-07-26

一、传统能源集团的核电版图

中国的能源事业进入了结构优化和技术升级的新时期,而且必将进入低碳能源时代,这已经成为能源领域的共识,所以长期以来,传统能源集团一直在致力于进军核电领域。或者凭借厂址资源与核电集团参股合作,或者投资核电集团看不上、顾不上或希望分散风险的新核电技术。
中电投与国家核电合并国家电投,中电投集团的核电业务整体转入国家核电板块,形成国家电投的核电业务子公司。随着AP1000示范工程的陆续装料和投入运行,即将收获核电发展的红利。
华能集团控股(47.5%股份)石岛湾高温气冷堆电站,并在海南昌江核电站占有49%的股份(其中集团19%,华能国际30%),还入股了(10%股份)中核霞浦核电有限公司,建设钠冷快中子增殖堆核电厂。此外,还入股了山东海阳核电(5%股份)。
国电集团与神华集团合并了,国电集团在漳州核电49%的股份随之进入了新组建的国家能源投资集团,此外神华集团还投资入股(30%股份)了致力于行波堆示范电站建设的中核河北核电有限公司。
大唐集团在福建宁德核电中占有45%左右的股份,还参股了(24%股份)待建的辽宁徐大堡核电站。
华电集团在福清核电占有39%的股份,其子公司华电国际参股了(39%股份)中核华电河北核电有限公司,建设海兴核电站。
三峡集团投资入股了上市公司—中国核能电力股份有限公司。旗下长江电力也参股了一些核电项目,如中核霞浦(10%股份)。曾经寄予厚望的内陆核电-湖南桃花江核电惨遭无限期延迟。
此外一些地方能源投资公司也参股了当地的核电项目。

 

二、面临的问题与选择

火电审批权下放之后,火电装机容量近年来快速增加,近几年的火电新增装机都在一亿千瓦左右。而电力需求却没有相应的增加,导致近几年发电厂发电小时数下降,徘徊在4000小时左右,呈现了明显的发电能力严重过剩局面。同时,风电、光伏发电装机容量在政策鼓励下快速增长,导致了“弃风”、“弃光”、“弃水”现象此起彼伏,就连核电领域都在积极研究参与负荷调节、促进核电消纳的课题。全国范围内出现了由于顶层设计和整体规划不到位形成的“劣币驱逐良币”的不合理现象,严重影响了整个能源系统的综合利用效率,同时也对自然生态环境和企业生态环境造成了严重的破坏。
为了解决煤炭产能过剩、煤炭企业生存困难的问题,压产去能,导致煤炭价格快速回升,给火电厂的经营带来了严重亏损。同时,粉煤灰综合利用市场迅速萎缩,粉煤灰回填矿井难度加大,北方各地通过上大压小新建燃煤电厂也无可能。特别值得注意的是,环境保护税今年起开始征收,每吨灰渣排放将上缴25元环境税,这有可能成为压垮燃煤电厂的zui后一根稻草。以上这些因素导致了火电厂、燃煤热电厂不得不积极寻求革命性转型。在环保现实和相关政策的压力下,号召了多年的能源革命由此开始。
但是,核电的日子也不好过。在核电领域,由于三代核电都刚刚批准装料,尚未投入正式商业运行,所以连续两年没有新批准大型核电项目。即使到年底真能够新批准6-8台新核电机组开工,三大核电也是处于吃不饱的状态。由于现有的核电厂大都出现了季节性甚至全年性的压减出力的现象,现有核电能力消纳都成问题,所以核电企业在决策新上核电项目时,不得不充分重视电力市场预测,如果需求不足,缓建也不是不可能。
在电力过剩的局面下,北方地区冬季供暖市场却出现了热源不足的严重局面。为了减轻冬季的大气污染,降低雾霾水平,不得不限制燃煤。但是,煤改电成本高,煤改气不仅成本高,而且面临“气荒”的威胁。
为了生存,北方地区的火电厂纷纷改造成热电联供,利用电厂余热供暖本来无可厚非,以热保电也是一种不得已而为之的“曲线救国”策略。没想到,热电厂“以热定电”导致了北方地区更加严重的可再生能源上网困难,东北地区还出现了大型核电也没有上网电量空间的悲剧,遇到周末和节假日,情况更为严重。雄心勃勃的压煤减排承诺根本没有完成的可能。

 

三、柳暗花明又一村

在电力过剩、核电消纳不足、新核电项目上马困难的形势下,中国电力发展促进会核能分会看到了冬季供暖热源的不足,为核电企业和电力企业指出了发展核能供热的商机。推动启迪设立启迪新核公司完成池式堆保护战略并开展选址,推动中核集团完成池式供热堆的设计任务以及开展示范工程建设。四年来,核能供热得到了愈来愈多环保、热力、核电和常规电力企业的认同和响应。
目前在研讨和设计中的核能供热方案包括三种途径,一是大型核电站余热利用。优点是可以将本来排向大海的余热加以回收利用,提供给周边居民的生活用热和农业生产使用。缺点是核电厂都位于海边,距离集中居民区较远。需要仔细核算余热回收投资和成本。二是新建小型核电站实现热电联供,优点是供热蒸汽参数较高(约130度蒸汽),可满足工业用热需求,兼顾居民生活集中供热需求。缺点是由于有压力壳,内有25个大气压,所以系统配置与现有大型核电站相比没有什么本质差别,导致电站投资成本过高。况且现在普遍发电能力过剩,电网调度不太欢迎新增发电能力。
三是新建常压低温池式单纯供热堆,不发电,只供热,进入热网的热水出口温度只有90度。缺点是只能满足冬季居民区集中供暖需求。优点有以下多个方面:

 

1、开口常压,免去了复杂的为控制压力所需的压力容器、稳压器和安全阀等设备,投资成本大幅度降低,约为低参数压力壳式核能供热系统的1/3。考虑到核能供热系统的设计寿期是60年,而常规供热系统的设计寿期是20年左右。所以常压低温池式供热系统的投资与满足同样供热面积的常规燃煤或燃气供热系统的建设投资相当。
2、与燃煤或燃气系统相比,运行成本极低。核燃料能量密度极高,一公斤铀235全部裂变产生的能量,相当于2700吨标准煤完全燃烧释放的能量。所以核能供热系统每年运行的燃料成本远远低于燃煤和燃气。一座400MWt常压低温池式供热系统每年消耗的铀燃料约3吨,其综合供热成本相当于燃气供热成本的一半。
3、对于能源系统整体优化的作用明显。在北方的冬季,单纯核能供热系统投产之后,可以替代部分热电厂供热,从而降低热电厂的 热出力,“以热定电”,从而相应降低热电厂的电出力。从而为可再生能源发电以及大型核电上网提供了真实的上网电量空间,将大幅度减少直至消灭“弃风”、“弃光”,并一举解决东北核电消纳难题。
4、对生态环境系统的改善作用明显。核能供热,零碳排放,也没有硫化物和氮氧化物的排放,可以称得上是打赢蓝天保卫战的秘笈神器。
5、对改善民生、提高居民冬季生活质量的作用明显。传统供热季的两端,也经常面临低温寒冷天气。依靠燃煤或燃气供暖,会大幅增加供热站运营成本,而且还会受到煤炭或天然气资源供应的制约。而核能供热站的核燃料已经事先放入水池中,根据天气温度实际情况,可低成本地适度延长集中供暖时间。同时节省下来的燃气资源可以充分提供给更多的居民用于炊事用气的保障。
6、是建设核技术应用产业园的zui好平台。因为池式堆开口常压,所以可以通过导管向堆芯内放入辐照靶材,可以低成本生产放射性同位素,用于放射医疗、工业领域,也可以用于材料辐照考验、核仪器仪表考验等领域。尤其是放疗用放射性药物,目前90%以上依赖进口,对于地方政府而言,是属于在相当时期内不会产能过剩的招商引资项目。而带压力壳的核反应堆就没有这方面的便利条件。
7、是建设军民融合示范基地的zui好载体。号召军民融合,地方政府都急着找所在地的军工企业合作建设军民融合示范基地。而核能综合利用就是一个zui好的军民融合产业。围绕常压池式供热堆,不仅可以建立综合能源服务中心,还可以建设基于核技术应用的核医疗健康中心、农产品辐照中心、工业材料辐照中心等。
8、是传统电力行业进入核能领域、实现产业跨界、转型升级的捷径。一座400MWt的核能供热站,主要厂房占地只有50亩地,且选址灵活,贴近城区,对厂区边界外无特殊安全要求。现有的城区边上的热电厂都可以就地改造成为核能供热站,除了可以利用现有热网满足周边1000-2000万平方米的集中供暖需求之外,还可以用于建设绿地公园、蔬菜瓜果大棚、体育健身中心、综合体育运动场、医养结合养老中心、大型商业购物中心、科普与科技创新基地等。

 

综上所述,核能供热,不仅仅是供热,还有更多文章可做!传统能源企业、无论是央企还是地方国企,尤其是北方地区的热电厂,转行核能供热及核能综合利用,是主动出击、主动变革,一定比屈服于习惯、安于现状、认准烧煤发电要有更好的前景和“钱”途!

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