近日,知乎上一个“脑洞大开“的话题吸引了大家的注意:“
如果全靠核电发电,我国需要建多少核电站?会带来哪些改变?
”这个问题需要从两个维度进行考虑:
首先是只考虑核能发电,
根据核能行业协会数据,截止至2022年12月,全国累计发电量为83886.3亿千瓦时,55台运行核电机组累计发电量为4177.86亿千瓦时,占全国累计发电量的4.98%。也就是说,按照现有核电机组的平均发电量水平,若全部采用核电来满足我国电力需求(姑且按照2022年全国电力需要来计算),规模需要发展到目前的20倍,则
共计需要约1100台核电机组
。
其次如果包含能源供热,
那么根据2022年全国能源消费总量54.1亿吨测量标准,相当于消费了45万亿度的热量,若全部采用核能供热,按当前核电厂的热功率平均水平估算,
大约需要2000座核电厂才可以满足
。
可见不同维度下,核电厂的需求量不同,而且差距也算比较大。
本文就只按照发电这个假设,分析一下如果建设1100台核电机组,将带来哪些改变。
从优势来看,
由于核燃料体积小能量大,核能比化学能大几百万倍,1000克铀释放的能量相当于2400吨标准煤释放的能量;作为对比,一座100万千瓦的大型煤电站,每年需原煤300万~400万吨,运这些煤需要2760列火车,相当于每天8列火车,还要运走4000万吨灰渣,而同功率的压水堆核电站,
一年仅耗铀含量为3%的低浓缩铀燃料28吨,每磅铀的成本约为20美元,换算成1千瓦发电经费是0.001美元左右,便宜许多
。
此外,
核能不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染,也不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。
那么在理想状态下,全靠核能发电,带来的改变可能包括以下几个方面:
一是将真正实现电力行业的碳中和。
一台华龙一号核电机组并网发电之后,每年减少耗煤530万吨,减少二氧化碳排放1300万吨,相当于植树2.6亿棵,覆盖面积达到300万亩,将近可以覆盖1/5个北京。而全
部使用核电机组的话,每年将为我国减少二氧化碳排放超100亿吨,相当于植树超2000亿棵,覆盖面积达25亿亩(160万平方公里),可以覆盖1/6的国土面积
,将为全球应对气候变化做出卓越贡献。
二是全面保障能源供应安全。
近年来,随着全球气候变化加剧,极端天气导致的电源安全问题凸显。如2021年初,美国得克萨斯州遭遇历史性极端寒潮天气,电力系统几近崩溃;去年夏天四川遭遇历史罕见长时间大范围高温极端天气,多个水电站运行水位下降,供电支撑能力大幅下跌,而用电需求激增,导致水电大省不得不打响电力“保供战”;此外北溪管道事故对欧洲能源带来了直观的冲击;可见无论化石燃料还是可再生能源,间歇性、波动性是一直存在的,对电网稳定运行带来挑战。而核电是基荷能源,具有持续稳定电力供应的能力,在安全性、高效性和稳定性上具有优势,能够作为全天候稳定提供电力的零碳清洁能源,在极端天气灾害中成为稳定可靠的调度基荷电源。所以,如果
1100个核电厂同时运行,将全面保证能源供应安全,从此不再出现断电、限电的问题
。
三是多维度应用解决各类需求问题。
核能目前的利用方式虽然主要体现在发电领域,但面向各类延伸需求,核能在海水淡化、供热供暖等领域也能多维度建立广阔的应用前景。
例如在海水淡化方面
,举例来说,红沿河核电站投入了海水淡化系统,每天可提供约1万多吨淡水,差不多一年可以提供370万吨淡水,考虑到1100个核电厂不会都建在沿海地区,暂且按照400个核电厂来估算,
差不多每年可以提供约15亿吨淡水
,这对缓解淡水资源缺乏的现状有重要意义。
在核能供暖方面
,目前,秦山核电站、海阳核电站通过抽取部分蒸汽的形式,实现了核能供暖。其中海阳市彻底告别燃煤取暖,成为全国首座“零碳”供暖城市,惠集20万居民。那么,
结合2022年全国供暖面积104亿平方米来算,按照每个供暖期每平米90公斤煤炭需求量测算,折合为满功率核电厂,大约300座核电厂就能满足全国供暖面积覆盖区需要
,考虑到长江以南地区没有纳入供暖面积,大概可以估算为500座核电厂能够满足全国供暖需求,也就是说,1100座核电厂里,只需拿出一半参与供暖就够用了。
以上所述,均是理想状态,考虑实际情况,全靠核能发电并不现实。首先全靠核电就意味着核燃料来源有可能会被限制,带来的影响难以估量;其次在各类能源耦合发展共同实现碳中和的进程中,如果全用核电,无疑是对其他能源形式的巨大浪费。所以,“如果全靠核能发电”这个假设,想想就好。
(本文作者:中核战略规划总院苏杨 宿吉强)
来源:2023.6.5中核集团知乎