核电仍是发电成本最低选择

核能发电简介

从 20 世纪 40 年代原子弹的出现开始，核能就志逐渐被人们所掌握，准确地说，“原子能”应该是化学能。比如燃烧煤、石油或天然气所获取的就是“原子能”，因为这种能量是可燃物质通过燃烧这一化学反应所释放的能量。化学反应过程仅仅是使一种或几种物质的分子结构在反应中变成了另外一种或几种物质的分子结构，即由一种或几种物质变成了另外一种或几种新的物质，并未涉及到原子的变化。而核能则是原子核通过核反应，改变了原有的核结构，由一种原子核变成了另外一种新的原子核，即由一种元素变成另外一种元素或者同位素，由此所释放出的能量。核能发电利用这些同位素进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压，推动汽轮机进行发电。

核能发电原理

1、核裂变发电

核裂变发电是将原子核裂变所释放的核能转变为电能。核电站中的反应堆种类很多 ， 目前技术比较成熟且投入商业运行使用的一般有如下几种 ：压水堆、沸水堆、重水堆和其它堆 ，主力堆型是压水反应堆。压水堆核电站主要由原子核反应堆、一回路系统、二回路系统及其他辅助系统与设备组成。一回路系统也称为核岛 ，是将裂变转化为水蒸汽的热能装置。反应堆所产生核能， 使堆芯发热温度升高 ，高温、高压的冷却水在主泵驱动下流进堆芯 ，将堆芯中的热量带至蒸汽发生器。蒸汽发生器再把热量传递给二回路循环系统中的给水，使给水加热成为高压蒸汽， 放热后的冷却水又重新流回堆芯。这样循环往复构成一个密闭的循环回路。为了确保安全， 将整个一回路循环系统主设备集中安装在安全壳内。

二回路循环系统亦称常规岛 ， 由汽轮机、发电机、凝汽器、二回路循环泵、加热器除氧器及水箱等设备组成。二回路中蒸汽发生器的给水吸收了一回路传来的热量后变成高压蒸汽 ，推动汽轮机，带动发电机发电。做功后的废气在凝汽器内冷却凝结成水 ，再由给水泵送入加热器加热后重新返回蒸汽发生器 ，再变成高压蒸汽推动发电机做功发电 ，这样就构成了第二个密闭循环回路。二回路系统设备均安装在汽轮发电机组厂房内。

2、核聚变发电

研究表明，核聚变反应中每个核子放出的能量比核裂变反应中每个核子放出的量大约要高 4 倍，因此核聚变能是比核裂变更为巨大的一种能量。太阳能就是氢发生核聚变反应所产生的。核聚变反应也称为热核反应。核聚变反应所用的燃料是氘和氚，既无毒性，又无放射性，不会产生环境污染和温室效应气体，是最具开发应用前景的清洁能源。核聚变燃料氘在海水中大量存在，海水中大约每600 个氢原子就有一个氘原子，因此地球上海水中氘的总量约为 40 万亿 t。海水中所含的氘为 30 mg /L。

这些氘完全聚变所释放的聚变能则相当于300 L 汽油燃烧的能量。从这个意义上说，如果实现了核聚变能的利用，则1 L海水就相当于300 L 汽油。因此海水中提取氘几乎是取之不尽，用之不竭。而核聚变反应所需的另一种原料氚可以由锂制造，地球上锂的存储量约为两千多亿吨，足以满足人类开发利用核聚变能的需要。此外，据资料介绍，月球上储有丰富的氦－3，氘与氦－3 的核聚变反应所释放的能量比氘 － 氚核聚变反应释放的能量还要大，而且氘与氦 － 3 的核聚变反应基本上不产生中子，因此可以大大减轻设备材料的辐射损伤，降低感生放射性的水平。

人们探测月球、开发月球的意义由此可见一斑。然而，实现“受控核聚变”一直是困扰核聚变能利用的难题，为国内外研究机构所关注。2006 年 11 月，欧盟、印度、日本、韩国、美国、俄罗斯和中国七方正式达成协议，选择在法国的卡达拉奇建造世界上第一个受控核聚变实验反应堆，预计用 10 年时间完成，如果成功，全世界未来的电力供应将不再受各种复杂条件的制约。

核电仍是发电成本最低选择

“分析结果显示，在采用3%的系数情况下，核电在所有国家中都是发电成本最低的选择。”近日，在国际能源署（IEA）和核电能源机构（NEA）联合发布的关于平准化发电成本（LCOE）调查报告中，得出这一结论。

本次被称为“8.0版本”的发电成本调查报告，收集并统计了来自19个经济合作与发展组织 （OECD）国家和3个非OECD国家的181个不同类型发电厂的运营数据，根据发电厂的完整工作周期计算出其LCOE，即电厂运营时相对稳定的生产成本。报告分别采用了3%、7%和10%三种系数进行LCOE分析。

“核电需投入大量资本以增加生产力，因此伴随LCOE分析系数的提高核电生产成本也将水涨船高。”报告在分析过程中如是说。

就分析结果而言，在7%系数的情况下，核电LCOE的中值与燃煤发电相近，而在10%系数情况下，核电LCOE中值则比燃煤发电和天然气发电都要高。这些结果综合考虑了30美元/吨的碳排放成本和不同地区在燃料成本上的差别。

报告显示，在7%的系数情况下，燃煤电厂LCOE波动范围为76美元/兆瓦时（德国）~107美元/兆瓦时（日本），天然气发电厂LCOE则为66美元/兆瓦时 （美国）~138美元/兆瓦时（日本）。

中国核电站的LCOE在7%系数情况下大约为37美元/兆瓦时~48美元/兆瓦时;而燃煤电厂LCOE中值为78美元/兆瓦时;天然气发电LCOE中值则是93美元/兆瓦时。

核电发展前景预测

1、国外核电发展

美国是世界第一核电大国 ，目前运行的核电机组为 104 台 ，装机容量达 970 GW ， 占世界核电装机容量的 29 %，为美国提供了20 %的电力。目前欧洲有近 135 个核反应堆在运行， 总装机容量为 125 GW ，占欧洲总发电量的35 %。英国面临的能源压力最大 ，目前的 12 座核电站大部分建于 20 世纪中期， 其核电提供了全国 25 %的电力份额， 天然气发电的比例为 40 %。尽管法国是世界上核电占电力比例最高的国家 （约占总发电量的 80 %）并向周边国家输出电力 ，但法国仍在积极发展核电，并将在 2020 年建成球床式反应堆 （核电站反应堆型 ）。俄罗斯近年来克服了切尓诺贝利核事故后公众强烈反对核电建设的障碍， 并且继续实行其强大的核工业发展计划。俄罗斯 2004 年有 10 个核电站的 30 座反应堆在运行，总功率为22. 242 GW ，目前核电占全国发电量的 16 %［3］。

亚洲国家中 ，韩国是发展中国家中发展核电最成功的国家之一 ， 核电发电量已占全国发电量的 40 %。从20 世纪 70 年代第一个核电站建成后 ，韩国核电一直稳步发展 ，预计到至 2015 年韩国还将建 12 台新的核电机组 。日本能源经济研究院也称 2030 年日本核电在一次能源中的份额将从 2004 年的 11 %上升到 20 %。印度目前核电总装机容量为1100 万 kW ， 并计划到 2020 年为 2900 万 kW ， 到 2030 年为6 300 万 kW ，到 2040 年为 13 100 万 kW ， 到 2050 年达 27500 万 kW 。

2、我国核电发展

2007年，中国核电总发电量628.62亿千瓦时，上网电量为592.63亿千瓦时，同比分别增长14.61%和14.39%。田湾核电站2台106万千瓦的机组分别于2007年5月和8月投入商运，中国核电运行机组达到11台，运行总装机容量达907.8万千瓦。

截至2007年底，中国电力装机容量达到7.13亿千瓦，全国电力供需继续保持总体平衡态势。同时，随着田湾核电站两台百万千瓦核电机组投产，全国核电装机容量已达885万千瓦。

2007年全国水电、火电装机容量均保持超过10%的增长，分别达到1.45亿千瓦和5.54亿千瓦。而风电并网生产的装机总容量则实现翻番，达到403万千瓦。

2008年，中国统一明确了鼓励核电发展的税收政策。积极推进核电建设，将改善中国的能源供应结构，保障能源安全和经济安全，保护环境。

中国正在加大能源结构调整力度［4］。积极发展核电、风电、水电等清洁优质能源已刻不容缓。中国能源结构仍以煤炭为主体，清洁优质能源的比重偏低。

官方正计划调整核电中长期发展规划，加快沿海核电发展，力争2020年核电占电力总装机比例达到百分之五以上。之前在核电规划中，核电比重为百分之四。

中国建成和在建的核电站总装机容量为870万千瓦，预计到2010年中国核电装机容量约为2000万千瓦，2020年约为4000万千瓦。到2050年，根据不同部门的估算，中国核电装机容 量可以分为高中低三种方案：高方案为3.6亿千瓦（约占中国电力总装机容量的30%），中方案为2.4亿千瓦（约占中国电力总装机容量的20%），低方案为1.2亿千瓦（约占中国电力总装机容量的10%）。

中国国家发展改革委员会正在制定中国核电发展民用工业规划，准备到2020年中国电力总装机容量预计为9亿千瓦时，核电的比重将占电力总容量的4%，即是中国核电在2020年时将为3600-4000万千瓦。也就是说，到2020年中国将建成40座相当于大亚湾那样的百万千瓦级的核电站。

从核电发展总趋势来看，中国核电发展的技术路线和战略路线早已明确并正在执行，当前发展压水堆，中期发展快中子堆，远期发展聚变堆。具体地说就是，铀资源，采用铀钚循环的技术路线，中期发展快中子增殖反应堆核电站；远期发展聚变堆核电站，从而基本上“永远”解决能源需求的矛盾。