【導言】中國正處于核電發(fā)展的十字路口,不僅需要技術(shù)進步,也需要在安全性和經(jīng)濟性上有更好表現(xiàn),才能在開放的、低碳的現(xiàn)代電力系統(tǒng)中有立足之地。希望通過小型模塊化反應堆的創(chuàng)新提升核能在能源系統(tǒng)中的存在價值,通過更靈活的分布式應用參與區(qū)域能源系統(tǒng),并與天然氣、可再生能源等因地制宜地組合成更加低碳高效安全的多能互補智慧能源系統(tǒng)。

推薦序

在全球能源轉(zhuǎn)型與中國能源革命的大轉(zhuǎn)型時期,核能發(fā)展同樣也面臨機遇與挑戰(zhàn)。新一輪能源革命尤其是能源技術(shù)革命已經(jīng)開始,核能也亟需創(chuàng)新發(fā)展以適應未來的能源系統(tǒng),小型化、更安全、更經(jīng)濟就是核能發(fā)展的方向之一。

《加強核能創(chuàng)新引領小型堆發(fā)展》中文版是一部描述小型模塊化反應堆的專業(yè)性報告。報告以美國為例,分析了小型模塊化反應堆的技術(shù)經(jīng)濟和安全特征,在比較小堆與大堆優(yōu)劣特點的基礎上總結(jié)了小堆的特殊性,認為小堆可為未來低碳電力系統(tǒng)提供靈活性,并協(xié)同可再生能源提升電網(wǎng)的可靠性;同時還可為制氫、海水淡化提供更多選擇。報告分析總結(jié)了小堆的適用場景及影響因素、技術(shù)路線及與其他能源方式的組合、發(fā)展?jié)摿拔磥砑t利。

報告最大的優(yōu)點是詳細地分析了小堆的經(jīng)濟性,更加清晰全面地反映了小堆的競爭力。報告比較了小堆與氣電等其他能源品種,包括平準化電價、技術(shù)路線與商業(yè)模式的組合。與通常的核能技術(shù)性研究相比,報告更具可讀性。同時,報告也對小堆的安全性及非民用領域進行了分析,完整覆蓋了應用領域。最后,報告提出了通過激勵研發(fā)、推進市場化來發(fā)展小堆的政策建議。

報告對美國小堆的發(fā)展進行了較全面地介紹,值得中國借鑒和進一步研究。但在世界范圍內(nèi),小堆多年來并未規(guī)?；度肷踢\,仍然值得我們深思。值得一提的是,中國核能發(fā)展的環(huán)境與美國差距較大,大型商運核電與小堆有差異,與其他能源品種的博弈關(guān)系也與美國不同,小堆的定位、潛力、條件仍需進一步研究,尤其是與其他能源品種及商業(yè)模式的競合關(guān)系。核安全監(jiān)管方面,中國也亟待制定并完善適合小堆的標準法規(guī)體系。

中國正處于核電發(fā)展的十字路口,不僅需要技術(shù)進步,也需要在安全性和經(jīng)濟性上有更好表現(xiàn),才能在開放的、低碳的現(xiàn)代電力系統(tǒng)中有立足之地。希望通過小型模塊化反應堆的創(chuàng)新提升核能在能源系統(tǒng)中的存在價值,通過更靈活的分布式應用參與區(qū)域能源系統(tǒng),并與天然氣、可再生能源等因地制宜地組合成更加低碳高效安全的多能互補智慧能源系統(tǒng)。

感謝核能創(chuàng)新聯(lián)盟和“核能研究展望”及時地將最新研究成果呈現(xiàn)給大家,讓能源界可以進一步客觀地掌握核電發(fā)展最新動態(tài),并以此為標桿推動中國核電與小堆創(chuàng)新發(fā)展。

洪濤

國務院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所能源政策研究室主任

刊發(fā)注

《加強核能創(chuàng)新引領小型堆發(fā)展》報告52頁，紙質(zhì)刊發(fā)。如需取閱，請聯(lián)系核能研究展望NPRV后臺小編，魯先生18612132796，或者致信[email protected]。報告免費，但根據(jù)情況會如實收取印刷費（帶發(fā)票），大約100元人民幣，平臺會根據(jù)訂購量如實分攤印刷費。希望閱讀的專家學者請盡快聯(lián)系后臺，統(tǒng)計完畢后統(tǒng)一印刷投遞。

報告概要

21世紀面臨的核心挑戰(zhàn)是如何使數(shù)十億人擺脫貧困，且不會對人類健康和環(huán)境造成長期損害。能源使用的持續(xù)增加已經(jīng)與生活質(zhì)量的提高有明顯的關(guān)聯(lián)性：全球，尤其是發(fā)展中國家對能源的需求，預計在2050年將會大幅增加。目前化石燃料提供了驅(qū)動世界經(jīng)濟發(fā)展所需能源的85%。然而，傳統(tǒng)能源造成嚴重的空氣污染并伴隨氣候變化風險。核能是一種清潔能源，已有幾十年的運營經(jīng)驗，可以幫助減少這些環(huán)境風險，同時提供刺激經(jīng)濟增長必需的能源，從而提高世界各地居民的生活質(zhì)量。其中還有一種特殊的核能技術(shù)——小型模塊化反應堆（SMRs）——有望帶來更多的好處。本文中提到的小型堆，如果不另加說明，皆是小型模塊化反應堆的簡稱。

小型模塊化反應堆能提供更低的總成本、更短的建設周期和簡化的設計以提高安全性。

過去，大型輕水反應堆設計的復雜性導致了施工延誤，就像最近美國的核電建設工程那樣。小型堆能提供更低的建造成本、更短的建設周期和更簡化的設計以提高安全性。他們提供了在美國商用機群中為非能動核能安全設置新標準的潛力，并且在間歇性可再生能源發(fā)電量不斷上升的時代，它們的操作靈活性為電網(wǎng)可靠性提供了支持。在工業(yè)過程熱應用方面，小型堆可以為電力以外的行業(yè)脫碳提供支持，并為核能/可再生混合能源系統(tǒng)做出貢獻。

在本報告中，我們從規(guī)模、多個模塊協(xié)同以及建造方式來定義小型堆，并不是通過冷卻劑來定義。在其他情況下，小型堆可能具體指的是輕水冷卻設計，但本報告包括了輕水和液態(tài)金屬、氣體冷卻的反應堆和熔鹽反應堆（見第二章：小型模塊化反應堆選項的進一步討論）。

鑒于天然氣價格低廉，天然氣發(fā)電（NGCC）是目前美國市場上最便宜的發(fā)電方式。對某一能源技術(shù)而言，平準化度電標準（LCOE）是衡量該技術(shù)與其他能源的競爭力的一個標準。相比于NGCC工廠的LCOE，小型堆的LCOE在很大程度上依賴于發(fā)電廠的監(jiān)管環(huán)境，以及反應堆建設的具體融資結(jié)構(gòu)。在管制寬松的州，雖然相對于NGCC的LCOE，小型堆的LCOE要高得多，但在其他環(huán)境中會降低?？紤]到溫室氣體排放的成本，小型堆可在公共電力事業(yè)單位與NGCC競爭。小型堆加入發(fā)電組合也將減少天然氣價格波動對公共事業(yè)單位的敞口。

由于全球公共和私營部門承諾部署清潔能源技術(shù)，預測在未來的23到33年中，核能裝機容量將增加數(shù)百GW。即使小型堆僅占據(jù)全球范圍內(nèi)核能的一小部分，并進入到過程熱應用領域中，小型堆的部署量可達幾百GW甚至更多。小型堆大部分將部署在美國外的發(fā)展中國家，三家主要的小型堆供應商是:中國、俄羅斯和美國。這些國際機會可以為美國創(chuàng)造成千上萬的就業(yè)機會。

在未來幾十年中，包括那些既沒有核能項目或僅有非常初步的核能項目的州在內(nèi)，核能發(fā)電容量的預計增長將會對全球核不擴散體系產(chǎn)生影響。自1953年艾森豪威爾總統(tǒng)發(fā)表和平演說以來，美國已經(jīng)表達了對支持和平利用核能活動的支持，以換取在設置不擴散條件方面的影響力。美國政府在20世紀50年代和60年代的投資為早期美國在全球核能能源市場的主導地位鋪平了道路，這反過來使得美國可在制定供應商的防擴散規(guī)范方面發(fā)揮巨大作用。隨著核能在發(fā)展中國家的不斷擴大，美國需要再次承擔在核能方面的領導作用以確保可再次發(fā)揮類似的領導作用。

考慮到不同核反應堆設計的成本和可用性的不確定性，美國應在開發(fā)反應堆的不同階段提供持續(xù)的支持工作，并利用市場的力量來幫助進行技術(shù)路線的選擇。聯(lián)邦政府也應該對最有可能第一批部署小型堆的區(qū)域和事業(yè)單位有針對性的進行激勵和支持。“國內(nèi)部署和美國核管會（NRC）授權(quán)許可”可以為美國的小型堆公司在尋求國際市場立足點中提供市場營銷優(yōu)勢。這將確保美國未來幾十年里在全球核能和核不擴散制度的發(fā)展和演變方面發(fā)揮積極作用，這反過來也將為美國國家安全利益提供保障。

為了進一步實現(xiàn)這些目標，建議采取以下行動（見第六章：進一步的建議詳述）。其中將分別詳細敘述支持非輕水反應堆所需的附加的研究、發(fā)展和示范建議。

建議1：國會和政府應擴大對新型反應堆設計的支持和許可，包括非輕水堆的設計，并對成熟的設計加以支持。

建議2：國會應修改核能生產(chǎn)稅抵免（productiontaxcredit，PTC）。國會應該修正2005能源政策法案第1306條（EPACT05），取消2021年1月1日生效日期，將上限提高到9000兆瓦，允許非營利性公共電力機構(gòu)獲得資格，并將新部署的支付利率提高到2.7美分/kWh。

建議3-1：國會應允許聯(lián)邦設施在20年或更大的時間內(nèi)，為低排放技術(shù)簽訂電力購買協(xié)議。

建議3-2：在西部地區(qū)電力管理局轄區(qū)，能源部長應與西部地區(qū)電力管理局（WAPA）、美國能源部（DOE），美國國防部（DOD）以及其他聯(lián)邦機構(gòu)合作，從猶他州聯(lián)合市政電力系統(tǒng)（UAMPS）小型堆項目處采購100~200MW的電力。

建議3-3：能源部應該與田納西河流域管理局（TVA）、DOE、DOD和其他聯(lián)邦機構(gòu)合作，從TVA的小型堆項目中購買100~200MW電力。

建議3-4:DOE能源部應該確定聯(lián)邦電力購買協(xié)議的選擇，以幫助啟用新的反應堆技術(shù)。

建議4：各州應將現(xiàn)有或擬議的可再生能源配額標準擴大到清潔能源標準。各州應將可再生能源配額標準擴大到清潔能源標準，以增加所需的低碳電力總量，并使公用事業(yè)單位在減少空氣污染和溫室氣體排放方面具有更大的靈活性，同時也滿足電網(wǎng)的可靠性要求。