国内外核电发展形势分析.pdf

第3期国内外核电发展形势分析武宏波，王智冬，项冰（国网北京经济技术研究院，北京 1 0 0 0 5 2）摘要：日本福岛核事故后，核电安全性再一次在全球范围内引起广泛关注，主要核能利用国家均针对本国核电安全性进行了全面检查，部分核电项目审批、建设被推迟或取消，我国也暂时停止了新建核电项目的审批。通过介绍当前国际核能利用总体情况和当前主要核反应堆堆型的技术特点，分析了日本福岛核事故情况及产生的影响，综述了全球主要核能利用国家核电发展态度与政策，阐述了我国核电发展总体形势和技术发展方向。关键词：福岛核事故；核反应堆；核电发展；安全中图分类号：T K 0 1文献标志码：AD e v e l o p m e n t S i t u a t i o n A n a l y s i s o f N u c l e a r P o w e r A b r o a d a n d a t H o m eWUH o n g b o,WA N GZ h i d o n g,X I A N GB i n g(S t a t e P o w e r E c o n o m i c R e s e a r c h I n s t i t u t e,B e i j i n g 1 0 0 0 5 2,C h i n a)A b s t r a c t:A f t e r F u k u s h i m a n u c l e a r a c c i d e n t,t h e s a f e t y o f n u c l e a r p o w e r h a s a t t r a c t e dw i d e c o n c e r na r o u n dt h e w o r l da g a i n.Ma j o r n u c l e a r e n e r g yu t i l i z a t i o nc o u n t r i e s h a v ec o n d u c t e dac o m p r e h e n s i v es a f e t yi n s p e c t i o no f t h ee x i s t i n gn u c l e a r p o w e r p l a n t s a n dd e l a y e do r c a n c e l e da p p r o v a l o r c o n s t r u c t i o no f s o m e o f t h e n u c l e a r p o w e r p r o j e c t s.C h i n aa l s o t e m p o r a r i l y s t o p p e d a p p r o v a l o f n e wn u c l e a r p o w e r p r o j e c t s.T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e c u r r e n t o v e r a l l s i t u a t i o n o fn u c l e a r p o w e r u t i l i z a t i o ni nt h ew o r l da n dt h et e c h n i c a l c h a r a c t e r i s t i c so f e x i s t i n gm a i nn u c l e a rr e a c t o rm o d e l s;a n a l y z e s t h e F u k u s h i m a n u c l e a r a c c i d e n t a n d i t s i m p a c t s;s u m m a r i z e s t h e a t t i t u d e s a n d p o l i c i e s t o w a r d s n u c l e a r p o w e rd e v e l o p m e n t o f m a j o r n u c l e a r e n e r g y u t i l i z a t i o n c o u n t r i e s i n t h e w o r l d;a n d e l a b o r a t e s t h e o v e r a l l s i t u a t i o n o f n u c l e a rp o w e r d e v e l o p m e n t a n d t h e t e c h n i c a l p r o s p e c t s i n C h i n a.K e y w o r d s:F u k u s h i m a n u c l e a r a c c i d e n t;n u c l e a r r e a c t o r;n u c l e a r p o w e r d e v e l o p m e n t;s a f e t y文章编号：1 6 7 4-8 4 4 1(2 0 1 2)0 3-0 0 0 5-0 5收稿日期：2011-12-160 引言全球煤、石油、天然气等化石能源储量有限，而且随着全球经济的快速发展，大量消耗化石能源带来的环境问题也日益突出。风电、光伏等新能源具有良好的发展前景，但短期内无法大规模替代传统能源。近年来，核能作为安全、清洁、经济且可以大规模利用的能源形式在全球范围内逐渐被广泛认可，为解决能源问题带来了希望 1-2。欧美和日本等核能利用大国均结合本国实际制定了核电发展战略，但日本福岛核事故后，全球核电迅速发展的形势受到了一定影响 3。本文综述了当前国际上几个主要发达国家核能利用的总体情况，从日本福岛核事故情况及产生的影响入手，总结了全球主要核能利用国家核电发展态度与最新政策，分析了我国核电发展总体形势和技术发展方向。能源技术经济E n e r g y T e c h n o l o g y a n d E c o n o m i c s第24卷第3期2012年3月Vol24No 3Mar.2012专稿5能源技术经济第24卷1 国际核电发展总体情况根据国际原子能机构 2 0 1 1 年 1 月公布的数据，目前全球核电机组达到 4 4 0 台（包括 5 台长期关闭的机组），总装机容量约 3.7 5 亿 k W，核能发电量约占全球总发电量的 1 6%；在建核电机组 6 5 台，总装机约 0.6 3亿 k W。按已建核电机组统计，美国为 1 0 4台，数量约占全球的 1/4，位居全球首位；法国核电机组数量全球第 2，但核电比例最高，核电机组发电量约占全国的 8 0%；日本核电机组拥有量仅次于法国，位居全球第 3。全球主要核能利用国家核电站分布如图 1 所示，各国发电量取 2 0 0 9 年数据。日本核电机组统计采用世界核工业联合会数据，国际原子能机构公布的数据中，日本核电机组为 5 4 座。核电技术按照发展历程分为 4 代。目前，全球已建核电站主要采用第 2代技术。在建核电站中，国外主要为第 3 代；我国则以“2 代加”技术为主，兼有部分第 3 代技术。第 3 代、4 代核电技术的特点如表 1 所示。我国以改进型压水堆（C P R 1 0 0 0，2 代加技术）为主，同时引进第 3 代 E P R和 A P 1 0 0 0 压水堆核电技术。目前，国外在建核电站以第 3 代核电机组为主，主要为压水堆。与第 2 代相比，其主要优点是安全性高。具有代表性的第 3 代核电机组有法德合作开发的欧洲动力堆 E P R、美国西屋公司研发的 A P 1 0 0 0以及美日合作开发的改进型沸水堆 A B WR。第 3 代核电技术特点详细比较如表 2 所示。第 3 代核电技术的主要缺点是核电站建设运营成本高、经济性差，且未考虑有效防止核扩散。目前美国、法国等国家均在政府支持下开展第 4 代核电技术研究。第 4 代核电技术将在第 3 代技术基础上进一步提高安全性，降低建设运营成本，考虑防止核扩散的要求，使未来核电更加安全、廉价。2 日本福岛核事故概况及影响自 1 9 5 4年前苏联第一座核反应堆开始运行以来，全球运行的 4 0 0 多座核反应堆已经累计安全运行了约 1 3 0 0 0 堆 年。期间共发生过 3 次重大核安全事故：1 9 7 9 年美国三里岛核电站事故、1 9 8 6 年前苏联切尔诺贝利核电站事故和 2 0 1 1 年日本福岛核电站事故。日本福岛核事故严重程度远超美国三里岛核事故，与前苏联切尔诺贝利核电站事故等级接近。2.1 日本福岛核电站事故概况福岛核电站位于日本宫城县境内。2 0 1 1 年 3 月1 1 日，日本北部海域发生 9.0 级强烈地震并引发海啸，造成福岛第一核电站严重受损，1 4 号反应堆先后发生氢气爆炸并出现核泄漏，包括福岛核电站在内的约 2 2 0 0 万 k W发电机组停运，日本出现二战后最严重的大面积缺电 4。此次核事故的直接原因是大地震引发破坏性海图 1全球主要核电站分布技术等级内容研发年代主要特点第3代先进轻水堆2 0世纪9 0年代技术先进、成本很高第4代安全性、经济性更好的新一代核电站正在研发更加安全、廉价表 1第 3 代、4 代核电技术特点表 2第 3 代先进轻水堆技术比较反应堆类型研发国家技术特点堆型E P R法德合作通过降低堆芯熔化和严重事故概率，提高安全壳能力来提高安全性；在放射性保护、废物处理、维修改进、减少人为失误等方面根本改善运行条件A P 1 0 0 0美国(西屋)以全非能动安全系统、简化设计和布置以及模块化建造为主要特色。“非能动”系统是指遭遇紧急情况时，不依赖外部电源，无需能动设备即可长期保持核电站安全。非能动式冷却显著提高安全壳的可靠性，安全裕度大A B WR美日合作美国G E、日本东芝、日立、东京电力公司共同开发的改进型沸水堆，与第2代沸水堆相比，安全性、燃料利用率更高。该堆型目前主要在日本应用改进型沸水堆压水堆压水堆专稿6第3期啸，导致核电站受损停机，并引发核泄漏。但核电站本身技术与管理上的问题才是此次事故蔓延的关键。首先，事故核电站采用第 2 代核电技术（B WR-沸水堆），遇紧急情况停机后，需启用备用电源带动冷却水循环散热，但海啸中应急发电机受损、备用电池耗尽，致使备用电源无法投入使用，从而导致事故严重程度加剧。其次，福岛第一核电站设备老化，电站本身抗极端自然灾害能力不足。另外，东京电力公司过多考虑自身利益，反应滞后、措施不力、隐瞒信息，也是事故未能得到及时有效控制的重要原因 5。2.2 日本福岛核事故影响福岛核事故对全球核电发展产生了很大影响。（1）核电安全性再次引起全球热议，反核的声音进一步加强。三里岛核事故后，核能能否作为化石能源替代品的争议一直没有停止，长达 3 0 年的时间里，美国没有建设或投产过一台核电机组。切尔诺贝利核事故后，引起大众对前苏联核电厂安全性的极度关注，在建及规划石墨水冷堆（L WG R）核电项目被迫取消，前苏联政府也被迫修改其核电发展规划。福岛核事故后，核电安全性再一次引起热议，全球反核的声音进一步加强，甚至在多个国家转变为政治问题，核电发展问题更为敏感。（2）各国对在运核电站安全性进行全面检查评估，核电安全管理更加严格。福岛核事故后，主要核能利用国家均针对本国核电安全进行了全面检查，并出具了评估报告。各国一致表示将进一步强化核电站安全管理，确保本国核电站安全运行。未来核电站安全管理将更加规范、严格。（3）部分核电项目审批、建设被迫推迟或取消，核电发展在短期内受到抑制。福岛核事故后，美、法、俄、英等国虽然宣称不会因此放弃本国核电计划，但短期内各国核电发展依然受到抑制，核电项目审批被推迟，甚至部分在建项目被叫停或取消。（4）多个国家宣布彻底放弃核电，全球核电发展受挫。福岛核事故后，瑞士、德国、意大利等欧洲国家相继提出放弃发展核电。其中，德国宣布将在 2 0 2 2 年前关闭所有核电站；意大利则通过公投彻底否决了核电发展计划。另外，日本等一些国家反对发展核电的声音越来越强，全球核电迅速发展的形势受到重挫。3 有关发达国家核电发展形势分析日本福岛核事故后，一些发达国家在未来核电发展问题上态度不一。目前，主要存在“弃核”与“挺核”2 种对立态度，虽然各国对发展核电的态度不一，但主要核能利用国家仍致力于进一步深化核能的研究与利用，表示要在保障安全的基础上继续发展核电，国际社会对于核能利用的基本原则与发展方向未发生根本性转变。3.1 美国核电概况：美国是全球核电生产能力最强的国家。目前，美国拥有 1 0 4 座核反应堆，其中 6 9 座为压水反应堆，3 5 座为沸水反应堆，美国全国电力的2 0%来自核电。三里岛核电站事故后，美国 3 0 年来没有新建核电站。2 0 1 1 年年初，美国政府强调将大力发展包括核能在内的清洁能源，并在 2 0 1 2年度预算中将建造核电站的政府贷款数额提高到 5 4 0 亿美元。发展动向：福岛核事故后，美国表示大力发展核电的立场不会改变，新的核电建设仍按原计划进行，同时将把来自日本的经验教训运用于设计和建造新一代核电站上，提高核安全技术水平。并明确表示，要满足日益增长的能源需求，同时避免气候变化带来的严重后果，美国必须提高核能供应量。3.2 法国核电概况：法国是核电占比最高的国家，也是全球最大的核电技术出口国。法国本土共建有 1 9 座核电站、5 8 台核电机组，总装机容量 6 3 1 0 万 k W，核能发电量约占全国总发电量的 8 0%。2 0 0 5 年 7 月，法国颁布 能源法，明确规定核电是该国电力的主要来源，进一步将政府支持上升到法律层面。法国总统萨科齐也重申，法国将在“政府借贷”计划框架下向核能领域提供 1 0 亿欧元投资，用于发展第 4代核电技术，并加强核安全工作。发展动向：福岛核事故后，法国政府表示坚定支持核电发展，并将其作为长期能源政策的支柱。法国不放弃核电，除保障能源独立、保持核电技术竞争力外，还有经济方面的因素。法国核电经济专稿武宏波等：国内外核电发展形势分析7能源技术经济第24卷效益突出，核能工业每年创造的附加值超过 2 0 0 亿欧元，还使法国避免大量进口化石能源；得益于核电，法国电价比欧洲平均电价低 4 0%，法国电力价格优势突出；法国能源资源匮乏，若退出核电无法满足本国电力需求。3.3 英国核电概况：核电是英国电力能源的重要组成部分。2 0 世纪 9 0 年代，英国核电发电量约占全国总发电量的 3 0%，但随着一批核电站关停，核电比例有所下降。目前，英格兰、苏格兰和威尔士共有 1 0 座核电站、1 9 座核反应堆，核发电量约占全国的 1 8%。发展动向：福岛核事故后，英国表示其核工业发展适度，核电安全可控，不应受日本影响而推迟核电站建设计划。近期，英国政府宣布将建设 8 座新一代核电站，并表示这一决定是对福岛核事故“理性且恰当”的反应，可以充分利用廉价、低碳的核能满足用电需求，同时创造就业岗位，并大量吸收投资。3.4 德国核电概况：德国目前拥有核电机组 1 7 座，核能发电量约占全国总发电量的 2 3%。发展动向：德国政府已经表示将全面退出核电，并宣布将在 2 0 2 2 年前关闭所有核电站。德国缺乏水电潜力，生物质能总量也较小，核电退出后，将大力发展风电和光伏发电，以填补电力缺口。弃核分析：德国 1 7 座核电机组将于 2 0 2 2年年底前全部达到设计寿命。因此，德国并非强行关闭其核电站，而是不再新建核电站。另外，德国具备一定的“弃核”条件。德国作为发达经济体，能源消耗增长缓慢，需求压力相比发展中国家较低；德国近年大力推进的太阳能、风能等可再生能源在一定程度上可以弥补核电退出后的电力缺口；即使德国 2 0 2 2 年关闭核电站后出现能源短缺，也可从欧盟其他国家进口电力。3.5 意大利核电概况：全部 4 台核电机组已于 1 9 9 0 年全部关闭。目前，意大利境内无正在运行的核电机组。发展动向：政府通过公投形式否决了核电发展。弃核分析：此次公投弃核仅是否决了核电恢复计划，主要在于政治意义，实际意义不大。4 我国核电发展总体形势4.1 发展现状核电概况：目前，投运核反应堆 1 3 座，总装机容量 1 0 8 0 万 k W，核能发电量仅占全国总发电量的3%，远低于世界发达国家的平均水平；在建核电机组 2 8 台，装机容量 30 5 7万 k W，约占全球在建核电机组装机的 5 0%；已核准或已通过国家能源局核准开展前期工作，但尚未开工的核电机组 2 1 台，装机容量 2 1 8 8 万 k W 6。技术水平：目前，我国在运核电机组除秦山一期 3 0 万 k W原型机外，均属于第 2 代核电机组，以压水堆为主。在建及已核准或通过国家能源局核准开展前期工作的项目中，主要采用改进的 2 代加核电技术，部分机组采用美国第 3 代 A P 1 0 0 0 技术和欧洲第 3 代 E P R技术。经济性分析：核电与煤电经济性相比，具有建设成本高和燃料成本低的特点，一般来说核电站的燃料费用在总发电成本中只占较小比例，大约为燃煤电站燃料费用的 1/3 7。目前，我国核电与火电相比经济性并不理想。主要原因是：成套引进国外的核电站，建造成本比国产或引进的燃煤电站高，这是导致核电站经济性差的关键因素；我国核电产业总体处于起步阶段，尚未形成规模效益，国产化和批量化生产远没有达到要求；国内没有充分考虑火电的环境排放控制成本，而美国和欧盟部分国家已经开始征收环境税 8-9。4.2 发展形势日本福岛核事故发生后，国务院在认真分析事故情况的基础上，针对我国核电运营、建设和发展作出了 4 项决定（简称“国四条”）：立即组织对我国核设施进行全面安全检查；切实加强正在运行核设施的安全管理；全面审查在建核电站；严格审批新上核电项目。“国四条”发布后，在国内外引起强烈反响，对我国核电发展也产生重要影响。（1）核电建设、发展受到一定影响，但“十二五”期间核电发展速度仍将较快。“国四条”提出“全面审查在建，严格审查新建”，并且要求核安全规划批准前暂停审批核电项目，使得核电新项目无法上马，发展速度受到一定影响。但是，福岛核事专稿8第3期故前，我国最新的核电发展目标是到 2 0 2 0 年全国核电装机达到 8 6 0 0 万 k W，从目前情况看，即使“十二五”期间不再审批任何新的核电项目，我国核准在建或获得能源局批准可以开展前期工作的核电装机容量达到 5 2 0 0 多万 k W，加上目前在运行的 1 0 8 0 万k W 核电机组，总装机容量已经超过 63 0 0万 k W。因此，“十二五”期间，我国核电发展受福岛核事故影响相对有限，仍将保持快速发展趋势。（2）更加注重安全性，核电技术路线存在调整可能。福岛核事故后，需利用外部交流电源进行安全防护的设计理念弊端凸显，而 A P 1 0 0 0的“非能动”安全系统代表了当前核电技术的发展方向。目前，我国在建核电机组以自主改进的“2 代加”技术为主，引进的第 3 代核电技术主要是美国的 A P 1 0 0 0和法国的 E P R。美国的 A P 1 0 0 0 采用“非能动”安全系统，紧急情况无需外部电源即可长期保持核电站安全；法国的 E P R则通过降低严重事故概率、提高安全壳能力来提高安全性。从目前情况分析，未来我国核电发展有可能倾向于采用不需要外部电源的“非能动”安全系统，即第 3 代 A P 1 0 0 0 技术。（3）近期仍将在保证安全的基础上，继续以建设 2代加核电站为主。世界核电技术发展趋势是：发达国家负荷增长缓慢，电源装机需求不迫切，将以开发和建设第 3 代核电机组为主；发展中国家负荷增长快，电源装机需求迫切，近期将在引进第 3代核电技术的同时，继续积极发展第 2 代核电技术。在第 3 代技术成为核电主力堆型之前，我国仍将积极开发建造具有自主知识产权的第 2 代改进型核电机组（2 代加），并进行批量建设。同时，结合我国中长期科研规划和国际核电发展趋势，引进和掌握国际先进的第 3 代核电技术，并尽快实现国产化、批量化建设目标，实现核电工业整体发展。（4）我国未来核电经济性将进一步提升。在引进国外先进技术和加强自主开发的基础上，实现核电设备国产化、标准化和批量生产，可有效降低核电站造价 1 0，使核电在经济发达、能源短缺和运输紧张的地区可与煤电、气电相竞争。参考中国已建和在建核电站的经济性分析，考虑到国产化后设备费用可大幅度降低，且设备费用约占总投资的一半，预计核电发电成本可与东南沿海地区加装脱硫装置的进口燃煤机组竞争。5 结语虽然一些发达国家在未来核电发展问题上态度不一，但主要核能利用国家仍致力于进一步深化核能的研究与利用，国际社会对于核能利用的基本原则与发展方向未发生根本性转变。我国也将在更加注重核电安全的前提下，以引进和吸收第 3 代核电技术为契机，大力发展更加安全、高效的核电机组，并通过批量建设、国产化、标准化等方式有效提升我国核电的经济性。参考文献 1 程路,白建华,贾德香.核电对 2 0 2 0 年非化石能源 1 5%目标及电力系统的影响 J .能源技术经济,2 0 1 0,2 3(7):1 0-1 3.2 张栋.世界核电发展及对我国的启示 J .能源技术经济,2 0 1 0,2 2(1 2):5-1 0.3 朱文斌,张明,刘松华,等.影响公众对核电接受度的因素分析 J .能源技术经济,2 0 1 0,2 2(4):4 7-5 0.4 蒋莉萍.日本核电危机及其影响初步分析 J .能源技术经济,2 0 1 1,2 3(4):1-4.5 张树伟,李昱.日本核电危机的演变历程及事故原因分析 J .能源技术经济,2 0 1 1,2 3(4):5-9.6 郁祖盛.中国拿什么支撑“核”信心 J .能源评论,2 0 1 1(7):1 0 0-1 0 5.7 刘江华,丁晓明.核电经济性分析有关问题探讨 J .电力技术经济,2 0 0 8,2 0(1):4 7-5 1.8 杨光,黄文杰.计及碳排放因素的中国核电与煤电平准化成本比较 J .经济管理,2 0 1 0,3 2(3):7-1 2.9 邹树良.中国核电经济性分析 J .南华大学学报,2 0 0 9,2 0(1):1-3.1 0 李涌.中国核电经济性的特点及提高方法浅析 J .核动力工程,2 0 1 0,3 1(3):1 3 2-1 3 5.武宏波（1 9 8 3 ），男，河北石家庄人，硕士，主要从事电力系统规划与分析方面的研究。E-m a i l:w u h o n g b o c h i n a s p e r i.s g c c.c o m.c n王智冬（1 9 8 1 ），男，吉林长春人，硕士，主要从事电力系统规划与分析方面的研究。E-m a i l:w a n g z h i d o n g c h i n a s p e r i.s g c c.c o m.c n项冰（1 9 8 6 ），男，山东临沂人，硕士，主要从事电力系统规划与分析方面的研究。E-m a i l:x i a n g b i n g c h i n a s p e r i.s g c c.c o m.c n（责编/辛培裕）专稿武宏波等：国内外核电发展形势分析9