界面新闻记者 |
除了发电，核能综合利用发展越来越得到业内重视。
“核能及其综合利用具有碳减排效益显著、安全稳定等优势，是助力中国实现双碳目标的重要手段之一。“4月26-28日，中国核能可持续发展论坛2023年春季国际高峰会议在京召开。中国核能行业协会专家委员会特邀顾问、国家电力投资集团有限公司原董事长王炳华在会上表示。
2022年，中国一次能源消费总量约54.1亿吨标煤，非化石能源消费占比约17.5%。为实现碳达峰、碳中和目标，2030、2060年，中国非化石能源消费占比将分别达到25%、80%左右。
王炳华表示，能源行业低碳转型以及工业部门、建筑业等脱碳的需要，为包括核能在内的低碳能源发展及开展综合利用提供了广阔的市场空间。
核能综合利用，主要指将核能项目从以往单一的供电，向供暖、供汽、制氢、海水淡化、制冷等领域发展。其中，核能供暖、供汽是目前核能综合利用的最主要途径。
此方式有利于提高核能利用效率。核能发电效率约37%，通过直接利用热能，实现能量的梯级利用，以海阳核电900 MW供暖为例，供暖季机组效率可以提升至56%左右。
此外，有利于促进核能技术发展，提升核电的灵活性。例如，可推动高温堆、多功能模块化小型堆等先进核能技术研发及关键技术攻关；通过抽汽供热、储热、制氢、海水淡化等方式，可以在一定尺度上提升核电的灵活性，减少核电的调峰压力。
目前，中国已开展了大型核电厂供暖、供汽示范，山东海阳核电厂、浙江秦山核电厂、辽宁红沿河核电厂已实现559万平米核能供暖，其中海阳核电厂“暖核一号”供暖范围已覆盖海阳市全城区，且正在推进900MW级（3000万平方米）跨区域核能供暖。
据王炳华介绍，江苏田湾核电厂核能工业供汽改造正在推进中，且正在探索商业化核电海水淡化项目。
此外，海南昌江多用途模块式小堆示范工程已进入核岛安装阶段，在发电的同时将为周边企业提供蒸汽及海水淡化服务；江苏、广东、贵州等多个省份正在规划和布局高温气冷堆、小型反应堆开展综合利用。
从技术储备来看，除了现有大型压水堆综合利用改造及优化外，中国目前已研发了多种具有自主知识产权的，适用于开展核能综合利用的反应堆技术，包括高温气冷堆、“玲龙一号”、NHR200-II、CAP200等。
高温气冷堆（HTGR）是核能反应堆的堆型之一，因堆芯出口温度很高，通常可达到850℃-1000℃或以上，且用氦气作冷却剂而得名，被称为具有第四代核电系统特征的先进堆型。
该堆型具有固有安全特性，设有阻止放射性释放的多重屏障，发生事故不需专设的冷却系统，且能够自主停堆，不会发生堆芯融化、大量放射性释放事故。
“高温和超高温气冷堆由于其在核能制氢等综合利用领域的独特优势，成为全球各国积极布局的领域。”中国工程院院士叶奇蓁在会上表示。
“玲龙一号”、NHR200-II、CAP200等均属于多用途小堆。相比于大型压水堆，小型堆投资小、成本低，选址灵活。
其中，“玲龙一号”是由中核集团研发，示范工程于2021年7月在海南昌江开工建设。
NHR200-II低温供热堆是由清华大学核能与新能源技术研究院设计开发、拥有完全自主知识产权的小型模块化堆；CAP200由上海核工程研究设计院研发。
王炳华称，从经济性来看，核能供热（包括供暖、供汽）成本与燃煤供热相当，较燃气供热具有优势。
根据当前已投运的海阳核电、秦山核电供热项目，并结合新建核电项目同步考虑核能供热进行成本测算，核电机组热电联产出厂热价约为30-40元/GJ（不含厂外投资），在动力煤价格1000元/吨以上的情况下，核能供热具有成本优势。大型核电厂反渗透海水淡化成本约5-6元/吨，与商用海水淡化项目成本相当。
据他介绍，根据当前核电布局，利用北方地区已投运核电项目进行供暖，具备实现1.6亿平米核能供暖能力；随着在建核电机组的建成投产，预计2030年，将具备3.2亿平米核能供暖能力。
进一步结合核电厂周边城市实际情况及供暖替代的可行性分析，预计2030年中国核能供暖面积将达到1.5亿平米左右；2060年，考虑到多用途小堆及内陆地区核电发展，中国核能供暖面积有望达到15亿平米。
王炳华称，核能制氢、海水淡化也具有较好的市场空间，核能集中供冷具备技术可行性，但其进一步规模化发展取决于技术的进步与经济性的提升。
中核集团总经理助理卢铁忠也在会上表示，通过经济低碳的方式大规模制备氢气，是实现氢气广泛使用的前提，核能制氢是其中的重要选项。
中国清洁制氢市场空间巨大，核能制氢具有较大的潜力。根据中国氢能联盟的预测，预计2030年中国氢气的年需求量将达到3715万吨；到2060年，中国氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右。
以水为原料，核能制氢的技术路线可分为核电制氢（效率不超过30%）、核热制氢（效率超过60%）和电热混合制氢（效率接近60%）三种。其中，热制氢和电热混合制氢所需的高温工艺热,可与高温气冷堆热力参数契合，预期成本最低，但由于面临耐高温材料研发的挑战，目前技术成熟度较低。
王炳华预计，2030年，考虑1.1亿千瓦压水堆核电均具备制氢能力时（考虑反应堆额定功率30%用于制氢），可实现核能制氢年产量330万吨，能够满足全国一成的氢气需求；2060年，倘若热制氢、电热混合制氢及高温气冷堆技术取得突破，可实现核能制氢年产量900万吨以上。
根据在建和已规划核能海淡项目测算，预计2025年中国核能海水淡化规模将达到21万吨/日；到2030年，将达到40万吨/日。
为更好地开展核能综合利用，王炳华建议，要强化产业引导，做好相关规划衔接，尽快启动小型堆城市综合利用示范。此外，应加强政策支持，提升核能综合利用经济性，创新商业模式，探索核能综合利用新的商业化路径。
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