中核辽宁核电有限公司 辽宁省葫芦岛市 125000
摘要：文章根据国内城市供热现状、环境治理需求及核电发展趋势，以及在全面分析调研国外核能热电联产机组情况的基础上，探索在我国北方地区发展大型核电厂热电联产的可行性，并重点对大型核电厂热电联产与常规热电联产火电、小型核供热反应堆进行了比较分析，对大型核电厂热电联产的安全性、经济性等进行了探讨，提出了在我国北方地区在建或拟建核电厂进行热电联产试点的建议。
关键词：核电，热电联产，供热，安全性，经济性
核能发电是核能和平利用的主要途径，核能的发展水平是一个国家整体工业水平的标志。截至2016年底我国共投运核电机组35台，总装机3328万千瓦，占全国总装机容量约2%，发电量占全国总发电量约3%，在建核电机组21台，共2425万千瓦，在建规模居世界首位。国家《能源发展战略行动计划（2014－2020年）》重启了新的核电项目建设，计划到2020年我国核电装机容量达到5800万千瓦，在建容量达到3000万千瓦以上。
1国内发展现状
1.1我国北方地区城市供热现状
近年来，随着城市人口的不断增多，我国北方地区集中供热迅猛发展，供热面积以平均每年2×108m2的速度快速增加，截止2014年，全国集中供热面积达57.84亿m2，城市供热压力不断加大。供热热源主要包括热电联产火电厂和锅炉房，随着供热规模的不断扩大，热电联产火电机组逐步扩大到200MW～600MW的大型抽凝供热机组，城市区域锅炉房的锅炉单台容量也向大容量发展，供热半径达30km的工程已很常见。
而我国城市环境污染也在不断加重：约有57%的城市总悬浮微粒超过国家限制值；约有48个城市SO2浓度超过国家二级排放标准；约有82%的城市出现酸雨。冬季采暖期燃煤排放及煤炭运输给环境带来巨大压力，中国大气中SO2的87％，CO的7l％，氮氧化物的67％来自燃煤。可见，核电供暖是解此难题的有效途径之一。
2.大型核电厂供热的特点
目前我国采用三代技术建造的大型核电厂均为百万千瓦级，根据国外现有的研究和设计，基本是在其原有核电技术的基础上，设置抽汽装置，然后传导给三回路热水向外传递能量，现有的核安全完全可以得到保障。利用大型核电厂实现供热，一方面可以拓宽核能利用范围，实现冬季核电调峰；另一方面，也有效解决了常规热电厂供热带来的环境治理难题。目前，我国用于城市供热的主要热源是热电联产的火电机组和燃煤锅炉，与这些常规热源相比，大型核电厂热电联产具备如下特点。
2.1环保效益明显
众所周知，核电是一种安全、可靠、清洁、经济的能源。在全世界范围内，由于核电具备资源消耗少、环境影响小和供应能力强等优点，成为与火电、水电并列的世界三大电力供应支柱，在世界能源结构中有着重要的地位。在中国，加快发展核电，逐步提高核电在能源供应中的比例，已成为国家的重要能源发展战略。利用大型核电厂发展城市供热，不但可以供应清洁、高效的热力，而且可以实现SO2、CO、氮氧化物及其他颗粒物的零排放，极大提高环境质量。
2.2经济性好
一方面，目前我国三代核电机组设计寿期达60年，而常规热电厂设计寿期均为30年，一座核电厂的使用寿命相当于两座常规热电厂。据相关数据表明，核供热成本构成中，初投资折旧、核燃料费及运行费各约占1/3，从最终经济评价指标来看，核供热的成本与燃煤供热的成本大体持平或核供热的供热成本稍低。另一方面，核供热在经济方面的优势还在于其燃料费比普通燃料供热低得多，据已有资料分析，利用大型核电厂实现1000万m2的供热能力，年耗核燃料约0.7t，而与其功率相当的常规热电厂，则需耗原煤约18万t（或燃料油l0万t左右）。
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以一台供热能力1000万m2的百万千瓦级核电机组为例，机组抽汽734t/h时，发电功率将减少9.285%，即119.76MW。年供暖小时按3600h计，则每个供暖季少发电4.31亿度，上网电价按核电标杆电价0.43元/kw•h计，抽汽供暖将年损失发电收益1.85亿元。供热价格按20元/m2计算，供暖面积1000万m2的收益为2.0亿元，供热效益优于发电效益，且可有效克服环境污染，具有相当的社会效益。另一方面，在核电所占比重日益提高的的情况下，核电机组参与调峰的要求也越来越高，在核电机组无法带基本负荷满功率运行的情况下，核电厂抽汽供暖的经济效益将更加可观。
如果按发热量计算，与燃煤锅炉中lt煤(热值为20934kJ／kg)产生的热量相同时，所需要的核燃料费仅为60～70元。这在当前国内燃料价格中是较低的，与北京的煤和天然气的价格相比，仅是煤的1\3，天然气的1\12。所以，大型核电厂供热比常规供热更经济。
2.3核安全能够得到保障
发展大型核电厂供热需要面对的最大障碍不是技术难题，二是如何提高用户认知与接受度，大众对核安全的担忧尚需业界共同努力。总体而言，大型核电厂供热不存在因供热而产生的核安全隐患。因为，核电厂供热系统的设计特征基于热能用户的现行辐射安全要求，目前以第三回路（相对于反应堆堆芯）来循环热水，同时保持第三回路的压力高于最高不可调抽汽量的最大可能压力，这样，可确保在热交换器表面完整性丧失的情况下，阻止放射性产物进入热水。根据国外相关经验，在配备RBMK堆型的电厂，供热系统在汽轮机抽出的蒸汽和热水之间配备中间冷却剂回路。将保持中间回路的压力高于蒸汽压力，但低于区域供热回路的压力。在配备VVER堆型的电厂，从汽轮机抽出的蒸汽将在管网加热器对管网的水进行加热。所用蒸汽的最高压力低于反应堆回路的压力以及管网回路的压力。为了阻止热水在事故情况下发生辐射污染，可将供蒸汽和被加热的管网水间的热交换器关闭。采用加热介质与被加热介质完全隔离的设计思路，对传统供热系统进行优化或改进，将所有可能带有辐射性的二回路介质与外供的热网循环水、补水工业蒸汽等进行有效隔离，提高系统的固有安全性，完全确保核安全[8]。
3结论
综上所述，与常规热电厂供热相比，大型核电厂热电联产不但具有良好的经济性与安全性，而且还可有效解决燃煤带来的运输及环境污染问题，社会效益显著。
如果大型核电厂热电联产能够得到推广应用，无疑将对我国调整能源结构，治理环境污染起到积极作用。
参考文献
[1]中国核能行业协会.中国核能年鉴-2014年卷［M］.中国原子能出版社，2014：57.
China Nuclear Energy Industry Association,China nuclear energy Yearbook-2014 volume［M］.China Atomic Energy Press,2014：57.
[2]徐中堂，六十年发展中的城市集中供热[J]，区域供热，2010(2)：2．
Xu Zhong-tang,Sixty years of development in the city central heating[J],District Heating, 2010(2)：2．
[3]李艳，城市集中供热的优越性及未来的发展方向[J]，同煤科技，2011(3):18-20.
Li Yan ,Superiority and Future Developmental Direction of the Urban Central Heating[J], TONG MEI KEJI,2011(3):18-20.
论文作者:郝建强
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/26
标签：核电厂论文; 核电论文; 热电论文; 北方地区论文; 回路论文; 机组论文; 核能论文; 《基层建设》2017年5期论文;