充满未知变数的核电发展之路，本文主要内容关键词为：核电论文,之路论文,变数论文，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。
对于经历20多年不景气的核电产业来讲，今年发生的几件事可以说是出现了一线光明。首先是在全球石油价格高居不下和加州电力危机的背景下，小布什政府的能源政策揭开面纱，其中强力支持发展核电占有显著地位，希望通过政策等措施鼓励扩大核电生产，使这个衰落的产业复苏；接着是日本政府批准建设两座新的核电站，英国能源公司也宣布接管加拿大若干核反应堆的运营。当然，负面的新闻是德国政府签署在20年内让核电退役的协议。但是核电本身的问题仍然和以前一样严重，从核电发展的历史看，核电成本高、周期长、废料处理困难与公众恐惧心理等尚未解决的问题是核电难以发展的真实原因。因此，在商业化运作的美国能源界，发展核电只能是小布什政府的一相情愿。
核能是当今世界一种重要的能源资源，核电在世界电源结构中发挥着重要作用。但是，自80年代特别是90年代以来，由于核电站事故、能源技术发展、解除电力管制、防止核扩散等多方面原因，核电处于缓慢发展甚至停滞状态。预计未来中国电力需求将进一步增长，核能在整个能源结构中应发挥何种作用，是一个需要认真考虑的战略问题。因此有必要对国际核电发展的历史及现状进行充分的分析和评价，对未来核电发展的趋势作出正确的判断。这将有助于中国能源发展战略的选择。
1.核电的早期发展（50年代和60年代早期）：政治军事因素主导核能发展
核能的商业利用启始于20世纪40年代，但促使核能和平利用在50年代取得实质性进展的是冷战而非经济因素。第二次世界大战以后，核武器成为苏美冷战的重要手段，与此同时，核能发电也被提上议事日程。但在当时，许多美国政府（包括原子能委员会AEC）和企业界的研究报告都显示，核能在经济上没有竞争优势，短期内核电将比燃煤电站更贵，为了达到经济利用必须通过生产军用钚来进行补贴。
随着苏联在1949年进行核试验和朝鲜战争的爆发，美国一方面急于扩张其核武库，另一方面，核电技术又被看成是能被开发为与苏联进行冷战的关键技术。发展核电可以显示美国核项目的和平象征，首先开展原子能的和平利用能“增加针对苏联的宣传资本”。1953年艾森豪威尔的演讲“为和平发展原子能”也许是为冷战宣传目的而和平利用核能的标志。1954年，美国国会在原子能委员会和新兴的核工业界的压力下，通过了原子能法的修正案，鼓励私营企业进入核能领域，从而为核工业的发展奠定了法律基础。
同样，选择轻水反应堆作为商业堆型也是冷战竞争的结果。由于当时还没有核电工业，所以堆型的选择很少经济的限制。1953年，美国原子能委员会放弃了两用堆，由于发电用堆型比军用堆需要更高的温度，因而更难建也更昂贵。而海军开发的潜艇用压水堆，更靠近原型商业堆阶段，能更快地进行大规模商业开发，因而取得与苏联冷战的竞争优势。所以，压水堆被选做第一座大规模商业核电站的堆型在宾州的希平建设，并于1957年并网发电。实际上，苏联在1954年就建成了一台小规模石墨水冷核电机组，1958年则有一台较大规模的两用堆并网；英国也在1956年利用一台两用堆发电。世界上最早发电的则是1951年在美国Idaho的一台增殖试验堆。
50和60年代是核能发电的试验和造型时期，由于条件不同，各国选择堆型有所差异，但轻水堆是被采用的最多的堆型。根据科恩的分析，在美国轻水堆取得竞争优势与技术本身无关，其发展则取决于所谓的技术“路径依赖”，即因为技术发展的正反馈效应使早期的技术选择往往决定了技术竞争的结果，优先发展可以使原创优势通过路径依赖成本的降低转变为最终的市场占有。轻水堆尽管不一定是最优的技术选择，但恰恰满足了如前分析的社会政治条件。因此，它成为受支持的“官方技术”，第一个得到资金资助，第一个获得标准化，第一个取得规模效益，第一个从学习曲线中提高效率，第一个享受资本市场的低风险回报，第一个建立起行政基础设施（与传统工业不同的管理结构、质保体系和评审机制）。所有这些使轻水堆成为政府推进的“最好的”商业核技术。
尽管由政府进行某种形式的补贴和推动，技术发展没有受到部门的制约，各方面对核技术的安全性充满信任，但商业核电站从50年代中期到6O年代早期的发展仍然缓慢。其原因在于核电站的发电成本普遍较高和技术上的障碍。据估计，希平港核电站的发电成本比传统电站高出10倍，达到64美厘／千瓦时，而燃煤电站只有6美厘。作为一个示范电站，成本高是可以理解的，但它并不保证对技术的商业认可。随后的核电站建设成本快速下降，甚至与煤电成本差别不太大，开始显示较强的竞争性。需要指出的是，这种低成本并不反映核电的真实成本。
2.核电的高速发展时期（60年代后期—70年代）：经济因素促进核电规模扩大
任何技术的成功都取决于它产生的需求，促使核电迅速发展的最主要原因是对电力需求的快速增长预期。在60年代和70年代早期，美国的电力需求高速增长，70年代初以70%的年均速度发展，公共电力公司的规划者相信这种增长率能够持续，因此需要发电厂具备更大的发电能力。核电则可以满足大规模的电力需求。
在70年代初，核电的优点被突出出来了。核电不仅具有大规模的发电能力，而且所用燃料的成本相对较低。由于1973年第一次石油危机，石油价格大幅度提高，尽管石油资源还算丰富，但作为发电燃料显然太昂贵。剩下的燃料选择只有从煤和核燃料中进行取舍了。核电站的建设质本是相当可观的，但在政府和反应堆供应商的宣传下（特别是GE和西屋公司），电力公司都相信建设成本是可以预期的，并且认为通过电价从消费者那里得到补偿没有任何问题。在基于成本和回报率的电价监管体制下，扩大发电规模无疑是获取更大利润的唯一良方。这些判断促使美国发电能力迅速扩大，大量电力公司订购核电机组，形成了核电的建设高潮。
1975年，全世界正在运行的核电机组共有173台，在建和计划兴建的505台。总容量超过500GW。整个70年代，运行中的核电机组增加了2倍，发电能力提高了近10倍。成为核电发展最辉煌的时期。
3.核电的缓慢发展时期（80年代——90年代）：需求的高估、成本的低估与社会因素上升
(1)80年代的核电停滞源于70年代的过剩定货
令人遗憾的是，对于美国电力增长的预测是不正确的，核电站建设成本也急剧增加，并且变得愈加不可预测。1979年三哩岛核电站事故更是雪上加霜，在这之后，美国的核工业没有增加一个订单。核电进入低潮时期。
1974年，美国国家电力可靠性委员会(NERC)预测，美国1982年的总发电量得达700GW，1978年同样的预测降到了500GW，1981年的预测则只有不足450GW。1974年的电力需求预期增长7.6%，但实际只有2.9%。石油危机后的70年代初，电力增长开始变慢。而电力公司不得不根据实际的需求增长率年年调整发电计划，电力建设不断减少。70年代中期，美国原子能委员会也预测，到2000年，美国将有超过1000座大型核电站运行，但无论如何现在还在运行的只有104座（1999年底）。约为预测数的1/10。
石油危机改变了美国及西方发达国家的能源利用模式。美国作为世界上最大的能源总量和人均消费量大国，在石油危机前并没有重视能源效率，无论是工厂还是住宅，都很少节能设计，因为廉价的能源只占其预算的很小部分。能源危机后，经济出现衰退现象，能源需求减少，更重要的是，经济经过调整，能源效率提高了，从而降低了能源需求。另外是产业结构发生变化，过去以耗能高的制造业为主的产业结构不断转向以服务业为主的产业结构，使能源消费明显减少。尽管电力仍然随GDP增长而增长，但增长率比原来预测缓慢得多。电力需求的减少使超过100个核电项目被取消。一些核工业人士认为核电管制、公众舆论以及环境保护等因素引起核电的中断，但实际上，没有新订单的真正原因只是由于当时的核电站已经过量定货。
(2)核电建设成本和周期的扩张
三哩岛核事放后，不断增加的建设成本和建设周期无疑更加减慢了美国核电的发展。核电建设成本和周期的转变可以在70年代到80年代的数据比较之间显著体现出来，核电站建设成本急剧增加，不仅建设周期变得难以预测，而且电力公司在收回不断上升的成本方面也遇到了麻烦。
有几件事可以解释核电建设成本和周期的突然增加。首先是1979年三哩岛核电站事故的发生，电力公司开始放慢核电站建设速度；紧接着是核能管制委员会(NEC)经过调查出台了一系列新的要求、规定和严格的审批程序，从而引起电力公司修改核电站的设计，这些规定包括增加操作人员培训和增加监测设备等。同时，电力公司已经注意到电力需求的降低，从另一个角度促使他们放慢了建设节奏。这些措施都增加了核电站的建设成本。1979年第二次石油危机所引发的经济衰退及相应的利率上调政策更加剧了成本的提高。
在70年代，核电站建设周期（从破土动工到发电）平均为6.3年（63座核电站），变化范围大约在3到10年，80年代的建设周期则上升到11年（47座核电站），变化范围达到6至19年。在1971到1974年投入运行的13座核电站平均基础建设成本为$817/kW，而1987到1988年运行的10座核电站的成本则提高到$3100/kW。这里的成本为“隔夜成本”，即不考虑通货膨胀和利息等费用。七、八十年代，同一代的核电站、相同的规模，建设成本可以相差2.5-3倍，核电站建设成本和时间的难以预测让决策者感到无所适从。对于上述原因的解释莫衷一是，一些专家认为建设管理是关键变数。
当然，比较不同国家的核电站成本是困难的，因为不同政府提供不同的支持，但建设周期是明确的。1978年以前，美国核电站的平均建设周期少于英国，比法国略高。从1979年到1990年，美国核电站的平均建设周期却是法国的2倍、日本的2.5倍。无论采取什么标准，这种过大的差别同样难以说得过去。
增加的核电成本必须加到电价里，并转嫁到用户头上。在一些地区，电力公司包括核电成本后，电价甚至增加25%，使消费者感到难以接受。州电力公司委员会对核电站成本的后评估与价格监管成为广受争议的问题。进入90年代，随着电力市场的解除管制和逐渐开放，电价在竞争下不断下降，核电的高昂成本日益突出，出现所谓“搁浅成本”，而更难以回收。
另外，管理失误和公众的反对也是核电发展停滞的重要原因，并且社会因素对核电发展的作用明显上升。一方面核技术本身热效率较低，另一方面，作为基荷电站，负荷因子是衡量管理绩效的重要指标，到1987年，各国平均寿期负荷因子不尽相同，加拿大78.2%，西德73.2%，日本68%，美国60.5%，法国因为核电站众多而随需求变化，不具可比性。美国既有世界上运行最好的核电站，同时也有运行最差的。但无论在美国还是加拿大，都有一系列因管理不良而关闭核电站的记录。美国公众对核能的反对更是有增无减。限于内容，这里不一一赘述。
受三哩岛及切尔诺贝利核事故等因素的影响，除法国外，其他西方发达国家的核电发展速度也同时放慢。意大利在1988年关闭了运行中的全部核电站；瑞典准备在2010年前分期关闭所有核电站，尽管其电力公司仍然在同政府抗争；德国在中左联盟上台执政后，也承诺采取类似措施。一些缺少一次能源的亚洲等国家还在酝酿扩展核电规模。
美国核电站这些变化无常的记录经常让决策者和研究者无法得出正确的答案。总而言之，对于计划来讲，美国核电发展失败的三个主要原因是：成本过高、建设周期过长和运行状况不佳，这也是核电存在的弱点所在。如果不解决好这些问题，核电的商业前景将面临极大的疑问。
4.不容乐观的核电未来
1999年底，世界上共有433台核电机组在运行，发电容量349GWe、其中83%在工业化国家，共发电2401TWh，提供了大约1/6的全球电力。有8个国家40%以上的电力来自核反应堆。估计今后20年，全球电力年均增长2.5%左右。但是核电能否维持一定的份额是不确定的。
根据美国能源信息局的估计，按基本参考方案，核电在2010年前略有增加，达到356GWe，2010年以后，核电装机将下降，2020年约为311GWe。核电容量近斯的增加预计主要来自远东的亚洲国家和地区，其他发达国家大多选择更为经济的新发电技术替代退役的核电站，而新增核电站不会赶上退役速度。这一预测意味着核电消费的份额将下降。
今后核电发展能否出现转机仍然取决于一系列问题的解决。首先是电力需求的大规模增长，如果出现这种现象的话，并且其他化石燃料短缺，可再生能源技术和新发电技术没有实质性突破，那么核电就可能成为满足大规模发电能力的重要选择。但在发达国家不大会出现这种机会，而发展中国家更容易成为核电的新的大用户。
其次是全球环境保护的要求，如果更加严格的环境政策要求大幅度削减由化石燃料产生的温室气体排放，煤作为目前发电的主要能源就将逐渐被其他能源替代，天然气是主要选择之一，天然气联合循环发电不仅建设周期短、成本低，而且效率高，当然受到资源禀赋等条件的限制。如果其他非核能源发电遇到障碍，核电就会变得具有吸引力。核工业一直宣传它在减少二氧化碳排放、防止全球变暧方面的贡献，这是无庸置疑的。但问题是它必须与另外一个同样不容忽视的难题联系起来，那就是核废料的处置，一个同样跨国界的、长期的并且可能危害生物圈安全的问题。
乏燃料处理长期以来是一个争论不休的问题，目前尚没有妥善处理高放核废料的办法。乏燃料的循环已被证明是成本高昂和存在核扩散风险的，寻找安全的地点存放是唯一可行的办法，但处置厂址很难寻找，技术条件和民众态度都难以满足，而且还存在长期安全管理的严重问题。
快堆作为最早产生电力的堆型，并且可以不断产生核燃料，但由于技术复杂、经济成本过高和核扩散原因，在相当长的时间里不会有所作为。美国早已决定不再发展快堆，法国和日本的快堆也都已经关闭。可以说，除非化石燃料和替代技术都无法满足需求，核燃料面临短缺、价格成倍增长，否则继续发展快维没有任何实际意义。
此外，建设成本、建设周期和运行管理问题也必须同时得到相应解决。否则，大力发展核电是不可能的。看来核电的复兴绝非易事，能否扮演有意义的角色令人怀疑，发展前景不容乐观。
5.国际核电发展经验对中国的启示
经过半个世纪的发展，核电既取得了成功的经验，同时也留下了失败的教训。在核电的问题没有澄清之前，大规模发展核电存在着多种风险。由于核电产业的停滞，快速发展的亚洲国家，持别是中国成为供应商争夺的最大的潜在市场。但是，巨大的资金投入、不断增长的预算、日益积累的核废料以及核电站管理，都是未知的变数。总而言之，如果中国大规模发展核电，将面临战略风险、经济风险，以及管理和环境安全风险。
目前，我国有三台核电机组正在运行，总发电能力达210万千瓦。“九五”期间开工建设的四座核电站（8个机组）将在“十五”期间全部投入运营，届时中国核电装机容量将达870万千瓦。由于经济的快速增长，我国的电力需求也将不断扩张，这同美国70年代的情况有些类似。我们应该仔细研究目前引入电力市场竞争机制的国家选择建设或不建核电站的真实原因，并根据中国自己的情况，作出明确的战略选择。
中国尚未形成完整的核电发展计划。目前我国已建和在建的核电站，由于所选的反应堆型多样、地区条件各异，给未来的管理等带来诸多问题。根据国际核电发展的经验，在核电地位、堆型选择、乏燃料处理、投资等一系列问题没有得到统一认识和找到解决途径前，慎重发展核电应该是明智的。
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