新闻资讯

新闻资讯

news and information


SMR将“铸成”核能的未来?

小型模块化反应堆(SMR)提供的可选择性,正引起世界各地政府和电力供应商的注意。但正如美国伟凯律师事务所(law firm White & Case)的合伙人丹尼尔·加顿等人阐述的那样,SMR各“盟主”必须努力,以确保其潜力能充分得到发挥。[1] 也许因为他们并非核能专业人士,立场客观,有说服力,意见中肯,值得业界人士深思……

 

 
COP26会议正在进行,焦点转到格拉斯哥,不论各国元首、气候专家和活动人士是否能就应对气候变化,达成协调行动,联合国都“称”这是对抗全球变暖的“成败之年”。
 
据多方报导,在第26次缔约方会议上授予的所谓“绿区”,没有核能团体的“空间”。而那本来是允许不同的利益攸关方,向会议和公众传达他们的信息、促进更多对话和认识的场所。
 
这曾促使世界核协会总干事萨马·毕尔巴鄂(Sama Bilbao y León)在8月给COP26会议主席阿洛克·沙玛议员发出公开信,敦促会议公平对待核能,并确保核能与其他低碳能源一起,有良好的代表。
 
看来,核能项目的成本和规模,以及三里岛、切尔诺贝利和福岛核电站发生的重大事故,还在继续给这个行业带来挑战。然而,小型模块化反应堆(SMR)的出现,正被某些人宣传为解决许多这类问题的潜在方案,并可为更清洁能源的未来做出贡献。
 
重量级的支撑
 
小型模块化反应堆或SMR还处于早期开发阶段,但它们已经有了一些严肃的支持者。美国总统拜登表示,他们将在这个世界最大经济的2万亿美元清洁能源投资中发挥作用,而英国首相鲍里斯·约翰逊也表示,他将为这个概念投入资金。包括全球最大的核电运营商EDF以及英国的劳斯莱斯在内的许多公司,也支持SMR。
 
这种小型的核发电装置,可以电力和热能的形式,给大约10万人口的城市提供可靠的能源。热能可以帮助降低钢铁和水泥制造等碳密集型行业的碳排放量,而基础负荷电力能弥补风能和太阳能等可再生能源固有的间歇性不足。在安全上,SMR也提供了与现有核能世界不同的“阶跃”。
 
为核能辩护
 
全球电力部门约占世界碳排放量的三分之一,其中燃烧化石燃料的仍然是主要来源。近年来,可再生能源发电成本急剧下降,其占比呈指数级增长。但太阳能和风能无法提供可靠的基荷发电,这意味着许多国家仍然依赖化石燃料来履行这个功能。核反应堆可以发电,几乎无排放,意味着它们可以在全球各地降低排放,在实现巴黎气候目标的努力中发挥关键作用。
 
世界各国政府都面临取代化石燃料发电的压力。提供负担得起和清洁的能源,是联合国17个可持续发展目标之一;到2050年,至少世界电力的80%必须是低碳的,而预计就在那时,世界能源消耗将增加一倍多;世界气候要有个现实的机会,保持气温在工业化前水平变暖2 °C之内。
 

 
全球煤炭和低碳资源发电

 
核电站的环境污染很小,可以保持空气清洁。与天然气或煤炭相比,它们只需要少量的燃料,而且只占风能和太阳能发电场所需空间的一小部分。
 
联合国自己的一个机构(欧洲经济委员会)在8月发布的一份报告曾强调,核能可在向清洁能源未来过渡中发挥关键作用[2]。

 
 
在选定的地区,核电装机容量的堆龄概况

 
什么是SMR?
 
SMR,广泛的定义是,装机容量小于300 MWe(30万千瓦)的核反应堆。相比之下,目前的核电机组装机容量可达1600 MWe(160万千瓦)。
 
以一套设计为基准,建造较小的核发电机组(厂)有吸引力。电厂可以快速建造,并达到经过证明的标准。需要更多电力时,可以扩建更多的机组,也可通过数量,实现“规模经济”。小型公用事业公司也可管控基建投资。然而目前,只有巨型的公司才承担得起与开发相关的基建投资的负担和风险。
 
反应堆的规模较小和多样化,还意味着它们可建在传统上不适合建核电厂的地方,或靠近电力密集型工业或边远社区。这使得它们能服务的世界领域,其他竞争对手的方案无法达到,有可能取代效率低下和污染严重的能源,如柴油机发电。
 
SMR也可部署在老、旧火电装置现场,为当地人提供就业机会,附近居民也容易接纳。利用现有的基础设施,包括电气开关站和现有的汽轮发电机,还可降低SMR的建设成本,避免重建新的输电线路。
 
有广泛的支持
 
各国政府很快就看到了SMR的潜力。英国开发下一代大型核电站遭遇多年的挫折之后,首相鲍里斯·约翰逊承诺,为开发下一代小型先进反应堆提供资金和政治支持[3],这是他的政府绿色工业革命十点计划的一部分。

 
 
英国小型模块化反应堆的最新设计

 
在美国,拜登总统已设定目标,到2035年实现100%的无碳电力生产,不迟于2050年将二氧化碳净排放量降至零。拜登的能源平台特别提到先进核能作为“关键的清洁能源技术”的一部分,他的政府还计划为气候创建“先进项目研究局”,特别专注模块化反应堆。
 
加拿大去年12月发表了它自己的《SMR行动规划》[4],爱沙尼亚和波兰等国也在密切关注这项技术。因为很明显,到2050年,可再生能源只能产生世界需要清洁能源的一小部分。(旁注:这话说得也许有点儿早。)
 
某些最大的产业公司和公用事业公司也支持这项技术。正在开发各种反应堆设计的公司,包括英国的劳斯莱斯、美国的纽斯凯尔(NuScale)和泰拉能源公司(比尔·盖茨是投资者)。EDF年初就说,预计未来十年小型反应堆将发展成全球巨大的市场,以取代化石燃料发电。据国际原子能机构(IAEA)说,目前有近70个不同的SMR技术正在开发中,比前几年有大幅度增加。

 
 
NuScale的小模块化反应堆核电站模型

 
监管方面仍有许多挑战
 
监管一直是核能发展的挑战,对SMR,可能“涛声依旧”。
 
在核能领域,取得许可证的风险一直是个困难而又有争议的问题,也受到政策制定者、公众和环保人士的高度关注。如广泛推出SMR,仔细审查“不可避免”。特别是新技术最初推出,鉴于各个开发阶段都有必要的监督,各种延误、成本超支、监督和各种争议的前景仍然存在。
 
这个行业还必须克服前几代人的许多观念。不能保证SMR生产商不会面临某些曾折磨过传统核能开发商的“障碍”。
 
还有个挑战是说服诸多产业的用户。看来非常适宜客户选用的SMR,能与天然气,或者证实的可再生能源如太阳能和风能相竞争。
 
SMR的本质意味着,它们必须建在所服务的社区附近,这为公众参与带来新的挑战,特别是核废物问题,要有妥善的安排。
 
释放SMR的全部潜力
 
SMR获得了广泛的政治支持。这种技术能提供可靠、安全的无碳电力,而且与传统核能相比,可以建造和部署的成本和复杂性较低。
 
在这个世界里,几乎所有的投资决策,都将以它对气候的影响为转移,以是否符合巴黎气候目标来衡量;SMR提供的解决方案,也没有其大多数“前辈”那么多类似的缺点。但核能总是这种情况,仍然有某些挑战需要克服,“首堆”很可能“拖期、超概”。SMR的拥护者必须与所有利益相关者,从各级政府和投资者到广大公众合作,以确保其潜力完全释放出来。
 
结语
 
近期,在气候变化、全世界能源产业向可再生能源为主的清洁、低无碳的能源系统转型过程中,对核能有某些争议,是正常现象。业界应自我审视、扬长避短,走自己的路。过分强调、过高估计自己的优势,对核能发展不利。应尊重、倾听客观与外界的反应和需求,及时检查、反思,做出调整。就新能源系统的未来而言,其本质是局域性和分布式的,需要可靠的安全设施或系统予以辅助。核能有基础也有希望,提供各种所需的选择。
 
现有的大型核能机组,最重要的是确保核安全,并在此基础上调整、扩大服务方向,提高经济性能,不做不利于安全的探索(如频繁调整反应堆功率、负荷跟踪等),任何情况下都要重视人的因素,作偏安全考虑。未来的新能源系统格局与从前和现在必然有极大的区别,续建的核电项目,要考虑5-10年后所在地区新能源系统的发展状况,做投资经济比较。核能的经济性能和“规模经济”都是相对和可变的。
 
小型、微型先进堆设计,甚至示范成功后也有适应选择和自然“淘汰”的过程。没有鲜明、突出安全与经济优势,必遭淘汰。就此而言,开展国际合作甚至引进技术,仍然是确保成功的好办法。
 
小型、微型先进堆示范工程,以安排在原有核工业设施的现场为宜,要走“三结合”的道路(设计供应方,有核经验的施工方和有运行、调试经验的运行队伍)。示范、首堆运行之后必然有个“改进”过程,经完善定型、完整供应链后,只做批量生产,不做“没完没了”的改进。
 
任何规模的核能项目,影响范围和时间周期“道阻且长”;应由国家出资,不让公众、私人、团体承担经济风险。
 
......
 
资料与注释
 
1 Daniel Garton et al., Why SMRs will shape the future of nuclear debate, NEI, 2 November 2021
 
2 UNECE, Global climate objectives fall short without nuclear power in the mix: UNECE, UN, 11 August 2021
 
3 NEI,UK's ten point plan supports small and advanced reactors, 20 November 2020
 
4 NEI, Canada seeks to lead the world in SMR and hydrogen development, 21 December 2020



博亚体育app官网入口