我国核电的可持续发展分析,本文主要内容关键词为:核电论文,可持续发展论文,我国论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
核能的和平利用始于五十年代初期,至今已有四十多年历史,其中1973至1983年经历了十年的快速发展时期。目前,全世界32个国家中运行的核电站有443座,在建的约40座,另规划中的约60座(Chamberlain,1997)。目前核电提供约6%的全球能源及17%的全球电力供应。随着社会和经济的发展,世界人口将从目前的54亿逐步增长到2050年的100亿(据联合国预测),而实际能源的消费增长速度远比人口增长速度快,这就要求除传统的化石燃料外,必须开发可持续发展的能源。在这一方面,清洁、高效、安全的核电作用正日益受到重视。
一、有争议而又有前途的能源
原子核裂变的同时,释放出巨大的能量,这个能量来源于原子核内核子的结合能,它恰好相等于核裂变的质量亏损。核能热值是煤的300万倍,无大气污染,燃料运输量小,发电综合成本低,还可使煤、石油、天然气被取代下来化为化工原料。正是这种清洁、高效的特有优势,核能受到了许多国家的重视,包括曾在二次大战中受到核袭击的日本。目前核电比重较大的国家有法国(76%),瑞典(52%),南朝鲜(35%),日本(33%)和美国(22%)等。
核电与其它常规能源相比,运输量极小,又可在负荷中心附近建设,因此有利于能源结构布局与生产力布局相协调。建设核电站虽然前期投资大,建造周期长,但发电成本不高,较之煤电有经济竞争力,后期还可产生较多的利润,有利于滚动发展。
对于核能源,最有争议的是安全性,其中包括核扩散问题、核废料处理问题和核电站的运行的安全性。1979年美国三哩岛核电站事故,特别是1986年前苏联切尔诺贝利核电站爆炸事故,使得人们更加担心核电的安全性,一些欧美家被迫采取了限制措施,世界核电发展速度有所减缓。
当然,正像其他任何能源都不是绝对无害的那样,核电确实存在安全性问题以及其他值得探讨的技术问题,例如提高铀资源利用率,乏燃料后处理,核废料处理以及核不扩散要求核电站产生的钚239控制等。目前核电安全性的保险系统虽然还不可能达到100%,但在科学家们的努力下,目前的核安全性完全处于自动化控制之下,一旦发生事故,其后果可包容在场内。甚至在出现大地震等毁灭性灾难时,也可确保反应堆万无一失。
目前在国际上安全地投入商业化运行的核电站可称为核能技术的第一代,它是以铀235为燃料的热中子压水堆型核电站为代表;第二代是以铀235为燃料的快中子增殖反应堆电站(简称:“快堆”),并已在法国建成了原型堆。快堆的独特优点是其燃料可以循环使用,还可以使用除铀以外的钍燃料和别的核反应堆用过的旧燃料。这样,不仅使其运行成本仅为压水堆的20%-25%,更重要的是使核能原料大为节省,还可增产新燃料。因此可以说,快堆是既增产,又节流,还可开源的新型反应堆。预计今后10-20年内快堆将成为主要的堆型在国际范围内推广。上述第一、二代都属于核裂变反应堆,而第三代则是正在研究中的以重氢作为燃料的热核反应核聚变堆电站。这种电站的理论上已得到论证,并在实验设备方面取得了突破性进展。目前我国科学家也在加紧这方面研究,并在等离子体聚变科学研究中取得了很大成就。
科学家们确认,核聚变是人类未来取之不尽、用之不竭的能源,据权威专家估计,受控核聚变反应堆电站将在2030至2050年左右达到实用化和商业化,届时高效、清洁、安全、经济的核能将永远造福于人类,从而使全球能源危机从根本上得到解决。
二、我国核能的现状
我国是一个有核国家,但核电站建设起步较晚。目前在秦山、大亚湾有3套核电机组在运行,总装机容量210万千瓦,只占全国发电总量的1%左右。“九五”期间计划开建四个核电站,8套机组总装机容量660万千瓦。目前秦山二期两套60万千瓦压水堆机组正在建造;秦山三期2×70万千瓦重水堆和岭澳2×98.5万千瓦压水堆工程前期工作已经展开,江苏连云港2×100万千瓦俄罗斯VVER机组也已洽谈成功。这四个核电站都可以在下世纪初建成,到那时我国建成的核电站装机容量将达到880万千瓦。
我国的核电虽然起步晚,但从一开始就坚持“安全第一,质量第一”的原则,同时注重发挥核电站的经济效益。我国已投入运行的三个核电机组良好的运行记录及对周围环境严格监测的结果向公众表明:我国核电安全性是有保障的,经济效益是好的。目前国内许多经济较发达地区都在积极争取建造核电站,显示了我国发展核电的“公众环境”良好,这也是我国发展核电的一个鲜明特点。
我国有丰富的核能资源。中国的天然铀及其加工能力已初具规模,核燃料循环工业的各个环节相互配套,又有一批经验丰富的核能科技人才,能够自行设计制造30万千瓦压水堆核电站的成套设备,正在建造60万千瓦的核电站。但我国目前核电总装机容量只占全国发电总量的1%,较之世界同比值17%,差距是很大的。
我国的能源发展面鉴“缺口大、环境压力重”的难题,缺口大指到2000年,我国GDP(以1990年不变价计)将达到41875亿元人民币,以1991-2000年平均年增长率9%计,到2000年能源总需求量将达到18-19亿吨标煤,其中,原煤需求量为17.5-19亿吨,石油需求量为1.8-2.1亿吨,电力需求量为14500-15000亿千瓦时,国民生产供给量为原煤16亿吨,石油1.55-1.6亿吨,即2000年能源缺口总量达5亿吨标煤。到2010年,预计供求差额原煤为6亿吨,石油约九千万吨(周北驹,1997)。环境压力重指我国能源结构中,煤炭占75%,煤在各种矿物资源中,污染力量强,对生态环境的破坏以及对人类健康的危害最大。煤矿尤其是露天燃矿地区,含硫的煤与空气和水接触形成硫酸和酸性径流,侵蚀周围的土壤,污染邻近的河流与大气。根据这一情况笔者认为,抓住当前有利时机,积极发展核电是调整能源结构,缓解供需矛盾,释放运力,改善环境品质和改变能源结构的现实途径。李鹏同志最近(1997年)撰文指出:“从长远看,我国的核电事业具有广阔的发展前景”。因此,在有条件的地区,特别是沿海经济较发达地区积极发展核电功在当前,利在长远。
三、核电可持续发展的若干思考
1.未来十年是关键
现有核电站退役和核电要更新换代将成为世界核电史上一个富有挑战性的重要时期。过去设计建造的核电站寿命一般为30年,尽管西方核电国家正努力采取措施延长核电站寿命,但总的趋势是核电站退役已提上日程。据国际互联网统计,从1996年至2005年运行满35年的核电机组有63座;1980年以前投入运行的207座核电机组到下世纪2010年,都将面临退役。根据世界化石能源资源不均衡分布的现状及人类可持续发展战略的国际认同背景看,大多数退役后的核电站仍将由新的核电站替代。对此日本和法国态度坚决,英国也决定新建压水堆代替退役的气冷堆。美国、德国态度尚不明朗,一定程度上取决于先进堆型能否获得成功。
另据有关专家预测,随着能源需求的增加和公众对核电安全性更高的要求,下个世纪初期,性能优良、经济竞争力强的核电站将问世,核电发展势头将逐步加快,会迎来一个新的发展阶段。
我国政府已经确定至2010年要“大力推进核技术的和平利用,重点发展核电,配套建设核燃料循环体系”的利用核能方针。因此,把握时机,跟踪国际核电技术的发展趋势,增强自我发展能力,通过学习、消化、吸收、创新,尽快实现我国核电建设标准化、系列化、国产化,未来十年是十分关键的。
2.资源不足是瓶颈
核反应堆既是技术密集型又是资本密集型发电设施,其固定成本在能源总成本中占主要部分。换言之,核电站前期投资高,燃料费用低。作为一个发展中国家,我国发展核电的主要困难在于技术储备不足和缺少建设资金,相对而言,资金不足已成为瓶颈。导致我国核电发展的另一个特点——多元化融资渠道带来了多种核电技术并存的局面。广东大亚湾两套压水堆机组采用法国技术和设备,秦山三期拟引进加拿大重水堆电机组以及江苏连云港将建的两座俄罗斯VVER堆就是这一特点的反映。这是我国当前财力尚不能满足基础设施建设需求所决定的暂时现象。从长远来看,技术过于分散对核电发展无论从技术上和经济上都是不利的。我们相信,随着我国财政实力的增长和市场经济的逐步完善,这种暂时现象必定会改变。因此,根据当前国际核电发展的趋势,选择和制定我国的下一步核电技术政策是我国核电界面临的一个重要课题。
就现阶段而言,解决资金不足需要充分利用国际、国内两个市场、两种资源。目前在国际资本市场上,还是买方(贷方)市场,国际金融市场利率低,可提供较优惠的中长期贷款,我们应当把握时机,通过国际金融市场筹措核电建设资金。同时扩大能源贸易,有进有出,适时调整我国的能源结构。在进口核电设备时引入竞争机制,通过货比三家,引进利于我国核电长期发展的机组。在国内则要通过制定相应政策,调动各方面,尤其是沿海经济发达地区办核电的积极性,解决资金不足这一难题。
3.政策扶持是前提
要解决我国的能源问题,制定倾斜政策和相应的配套措施是十分必要的。倾斜政策体现政府的决心和导向,有利于调动各方面,尤其是地方办核电的积极性。综合国内一些专家学者的意见,下述建议值得参考:
尽快制定中长期核电发展规划,出台一些有利于核电滚动发展,良性循环的优惠政策,切实加快核电发展的步伐;
从国家预算内的基本建设资金中划出一块作为核电建设基金,保证核电建设有一部分稳定的资金来源;
采用分享用电权和股份制的办法集办核电,使地方受益省份承担相应的资金收入;
能源是垄断性基础产业,能源价格的制定既要符合国家的能源发展政策,又要适应市场机制。在核电发展初期,上网电价偏高的情况下,采用电网平均销售电价,由电网给核电以适当补贴;
在核电国产化起步阶段,对向核电站提供设备和服务的本国厂商,在税收和贷款上提供优惠;
政府在批准核电项目时,同时制定采用本国设备与服务资金的最低限,强制国产化的进程,且这一份额随着核电发展逐步提高。
4.国产化是目标
我国发展核电必须走国产化道路,包括自主设计、自主管理和设备国产化。核电国产化虽然受到了我国各级领导与部门的重视,但是由于缺乏国家在核电国产化总体规划上的指导与行政法规的规模相适应,要积极稳妥,实事求是,要抓住重点,分阶段逐步实现,逐步提高。
国产化第一步是抓住设计自主化,实现自主管理把核电建设的主动权掌握在自己手里。有无自主设计、自产设备关系到我国核电事业的成败,以致影响国民经济发展的重要决策,所以要加速我国核电事业发展,自主设计、自产设备是关键。自主设计从根本上为核电站的工程建设与项目管理提供了技术保证。没有工程的自主设计,要大量依靠国外厂商帮助实现自产设备是不可能的;从另一个角度分析,没有自产设备,工程设计必然会依赖国外设备,也不可能实现真正的自主设计。只有实现自主设计和自产设备,才能自主的运营核电站。运行经验的反馈又为改进设计提供有力的依据。自主设计和自产设备,两者密切结合,不仅可降低电站建设的投资,而且能进一步提高核电站的安全性和可靠性。
在引进国外先进技术和加强自主开发的基础上,实现核电建设国产化,努力降低核电站造价,使核电站在经济发达,能源短缺,运输紧张的地区可与煤电相竞争,这是加速我国核电发展的根本出路。通过引进外资和技术,密切跟踪下世纪国际核电技术发展趋势,增强自我发展能力,充分利用我国现有的核电科研、设计、建设、管理和设备制造能力,以迎接下世纪中国核电较大发展的局面。
可以预见,一个“西水、北煤、东核”三足鼎立的能源供应格局将在中国出现。
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