界面新聞記者 | 戴晶晶
除了發(fā)電，核能綜合利用發(fā)展越來越得到業(yè)內重視。
“核能及其綜合利用具有碳減排效益顯著、安全穩(wěn)定等優(yōu)勢，是助力中國實現(xiàn)雙碳目標的重要手段之一。“4月26-28日，中國核能可持續(xù)發(fā)展論壇2023年春季國際高峰會議在京召開。中國核能行業(yè)協(xié)會專家委員會特邀顧問、國家電力投資集團有限公司原董事長王炳華在會上表示。
2022年，中國一次能源消費總量約54.1億噸標煤，非化石能源消費占比約17.5%。為實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，2030、2060年，中國非化石能源消費占比將分別達到25%、80%左右。
王炳華表示，能源行業(yè)低碳轉型以及工業(yè)部門、建筑業(yè)等脫碳的需要，為包括核能在內的低碳能源發(fā)展及開展綜合利用提供了廣闊的市場空間。
核能綜合利用，主要指將核能項目從以往單一的供電，向供暖、供汽、制氫、海水淡化、制冷等領域發(fā)展。其中，核能供暖、供汽是目前核能綜合利用的最主要途徑。
此方式有利于提高核能利用效率。核能發(fā)電效率約37%，通過直接利用熱能，實現(xiàn)能量的梯級利用，以海陽核電900 MW供暖為例，供暖季機組效率可以提升至56%左右。
此外，有利于促進核能技術發(fā)展，提升核電的靈活性。例如，可推動高溫堆、多功能模塊化小型堆等先進核能技術研發(fā)及關鍵技術攻關；通過抽汽供熱、儲熱、制氫、海水淡化等方式，可以在一定尺度上提升核電的靈活性，減少核電的調峰壓力。
目前，中國已開展了大型核電廠供暖、供汽示范，山東海陽核電廠、浙江秦山核電廠、遼寧紅沿河核電廠已實現(xiàn)559萬平米核能供暖，其中海陽核電廠“暖核一號”供暖范圍已覆蓋海陽市全城區(qū)，且正在推進900MW級（3000萬平方米）跨區(qū)域核能供暖。
據(jù)王炳華介紹，江蘇田灣核電廠核能工業(yè)供汽改造正在推進中，且正在探索商業(yè)化核電海水淡化項目。
此外，海南昌江多用途模塊式小堆示范工程已進入核島安裝階段，在發(fā)電的同時將為周邊企業(yè)提供蒸汽及海水淡化服務；江蘇、廣東、貴州等多個省份正在規(guī)劃和布局高溫氣冷堆、小型反應堆開展綜合利用。
從技術儲備來看，除了現(xiàn)有大型壓水堆綜合利用改造及優(yōu)化外，中國目前已研發(fā)了多種具有自主知識產(chǎn)權的，適用于開展核能綜合利用的反應堆技術，包括高溫氣冷堆、“玲龍一號”、NHR200-II、CAP200等。
高溫氣冷堆（HTGR）是核能反應堆的堆型之一，因堆芯出口溫度很高，通常可達到850℃-1000℃或以上，且用氦氣作冷卻劑而得名，被稱為具有第四代核電系統(tǒng)特征的先進堆型。
該堆型具有固有安全特性，設有阻止放射性釋放的多重屏障，發(fā)生事故不需專設的冷卻系統(tǒng)，且能夠自主停堆，不會發(fā)生堆芯融化、大量放射性釋放事故。
“高溫和超高溫氣冷堆由于其在核能制氫等綜合利用領域的獨特優(yōu)勢，成為全球各國積極布局的領域?！?span>中國工程院院士葉奇蓁在會上表示。
“玲龍一號”、NHR200-II、CAP200等均屬于多用途小堆。相比于大型壓水堆，小型堆投資小、成本低，選址靈活。
其中，“玲龍一號”是由中核集團研發(fā)，示范工程于2021年7月在海南昌江開工建設。
NHR200-II低溫供熱堆是由清華大學核能與新能源技術研究院設計開發(fā)、擁有完全自主知識產(chǎn)權的小型模塊化堆；CAP200由上海核工程研究設計院研發(fā)。
王炳華稱，從經(jīng)濟性來看，核能供熱（包括供暖、供汽）成本與燃煤供熱相當，較燃氣供熱具有優(yōu)勢。
根據(jù)當前已投運的海陽核電、秦山核電供熱項目，并結合新建核電項目同步考慮核能供熱進行成本測算，核電機組熱電聯(lián)產(chǎn)出廠熱價約為30-40元/GJ（不含廠外投資），在動力煤價格1000元/噸以上的情況下，核能供熱具有成本優(yōu)勢。大型核電廠反滲透海水淡化成本約5-6元/噸，與商用海水淡化項目成本相當。
據(jù)他介紹，根據(jù)當前核電布局，利用北方地區(qū)已投運核電項目進行供暖，具備實現(xiàn)1.6億平米核能供暖能力；隨著在建核電機組的建成投產(chǎn)，預計2030年，將具備3.2億平米核能供暖能力。
進一步結合核電廠周邊城市實際情況及供暖替代的可行性分析，預計2030年中國核能供暖面積將達到1.5億平米左右；2060年，考慮到多用途小堆及內陸地區(qū)核電發(fā)展，中國核能供暖面積有望達到15億平米。
王炳華稱，核能制氫、海水淡化也具有較好的市場空間，核能集中供冷具備技術可行性，但其進一步規(guī)?；l(fā)展取決于技術的進步與經(jīng)濟性的提升。
中核集團總經(jīng)理助理盧鐵忠也在會上表示，通過經(jīng)濟低碳的方式大規(guī)模制備氫氣，是實現(xiàn)氫氣廣泛使用的前提，核能制氫是其中的重要選項。
中國清潔制氫市場空間巨大，核能制氫具有較大的潛力。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的預測，預計2030年中國氫氣的年需求量將達到3715萬噸；到2060年，中國氫氣的年需求量將增至1.3億噸左右。
以水為原料，核能制氫的技術路線可分為核電制氫（效率不超過30%）、核熱制氫（效率超過60%）和電熱混合制氫（效率接近60%）三種。其中，熱制氫和電熱混合制氫所需的高溫工藝熱,可與高溫氣冷堆熱力參數(shù)契合，預期成本最低，但由于面臨耐高溫材料研發(fā)的挑戰(zhàn)，目前技術成熟度較低。
王炳華預計，2030年，考慮1.1億千瓦壓水堆核電均具備制氫能力時（考慮反應堆額定功率30%用于制氫），可實現(xiàn)核能制氫年產(chǎn)量330萬噸，能夠滿足全國一成的氫氣需求；2060年，倘若熱制氫、電熱混合制氫及高溫氣冷堆技術取得突破，可實現(xiàn)核能制氫年產(chǎn)量900萬噸以上。
根據(jù)在建和已規(guī)劃核能海淡項目測算，預計2025年中國核能海水淡化規(guī)模將達到21萬噸/日；到2030年，將達到40萬噸/日。
為更好地開展核能綜合利用，王炳華建議，要強化產(chǎn)業(yè)引導，做好相關規(guī)劃銜接，盡快啟動小型堆城市綜合利用示范。此外，應加強政策支持，提升核能綜合利用經(jīng)濟性，創(chuàng)新商業(yè)模式，探索核能綜合利用新的商業(yè)化路徑。