從江南到東北，最近兩三年冬季，核能暖氣頻頻進入公眾視野。在供電的同時，核能正在發(fā)揮其傳統(tǒng)用途以外的更多潛力。據(jù)澎湃新聞了解，國內(nèi)大型核電廠正在推進多個供暖、供汽項目，商業(yè)化核電海水淡化項目也處于探索過程中。
“‘十四五’發(fā)展規(guī)劃中明確提出積極穩(wěn)妥開展核能供熱等綜合利用，現(xiàn)已取得積極成效。”近日在京舉行的中國核能可持續(xù)發(fā)展論壇·2023年春季國際高峰會議上，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介紹，國內(nèi)已實現(xiàn)核能供暖面積559萬平米；江蘇田灣核電廠核能工業(yè)供汽改造正在有序推進；核電海水淡化為多個核電廠廠用水提供了保障，正在探索商業(yè)化核電海水淡化項目。
與此同時，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)電的同時還將為周邊企業(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。
這并非核能多用途的首次“嘗鮮”。根據(jù)國際原子能機構(gòu)《世界核電反應堆》報告，截至2021年底，全球有11個國家69臺機組實現(xiàn)了區(qū)域供暖、工業(yè)供熱、海水淡化等其中一項或兩項的綜合利用。
核能供暖和供汽是核能綜合利用的最主要途徑。目前，全世界400余臺在運核反應堆中有超過1/10的機組已實現(xiàn)熱電聯(lián)供，且已累計安全運行約1000堆/年。
山東海陽邁出了國內(nèi)核能商業(yè)供熱的第一步。2019年11月，國家電投山東核電有限公司70萬平方米供熱項目投運。2021年11月，核能供熱覆蓋海陽市全城區(qū)，當?shù)貜氐赘鎰e燃煤取暖歷史。目前，海陽核電基地900MW跨區(qū)域核能供熱工程正在推進中，計劃2023年供暖季前建成投運，供暖面積可達3000萬平方米。屆時，覆蓋區(qū)域可達青島、威海地區(qū)，滿足約100萬人口的取暖需求。更遠期，《山東省核能發(fā)展建設(shè)工程行動方案》提出，到2030年，全省核能供暖面積力爭達到2億平方米。
山東是我國北方嚴重缺水省份之一，人均水資源占有量僅為全國水平的1/6。向海取水、海水淡化被列為該省解決缺水問題的重要手段。
長期以來，沿海核電站對海水淡化有小規(guī)模運行基礎(chǔ)和經(jīng)驗，主要用于解決核電廠內(nèi)部淡水供應問題。山東核電公司黨委書記、董事長吳放接受澎湃新聞采訪時曾稱，該公司未來將分階段建成年產(chǎn)3000萬噸至1億噸淡水供應能力的海水淡化工程。
核能海水淡化、核能制氫亦被寫入山東省能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃，該規(guī)劃提出“開工設(shè)計能力30萬噸/日的海陽核能海水淡化、10萬噸/日的國和一號示范工程海水淡化項目，打造國家級海水淡化樣板工程。探索核能制氫技術(shù)研究和示范應用。”
2021年12月，我國南方地區(qū)首個核能供熱項目——浙江海鹽核能供熱示范工程（一期）正式投運，供暖面積46萬平方米。到“十四五”末項目全部建成，能夠滿足當?shù)丶s400萬平方米供暖需求。2022年冬季，遼寧紅沿河核電站核能供熱示范項目投運，東北地區(qū)首次啟用核能供暖。
2022年，全國首個工業(yè)用途核能供汽工程田灣蒸汽供能項目開工，江蘇核電有限公司方面向澎湃新聞介紹，該項目預計今年12月底建成投產(chǎn)，每年可為連云港石化基地節(jié)省70多萬噸碳排放指標。
核能制氫、海水淡化也具備廣闊市場前景。以海水淡化為例，截至2021年底，國內(nèi)海水淡化工程規(guī)模達186萬噸/日，均分布在沿海9個省市水資源嚴重短缺的城市和海島。國家發(fā)改委、自然資源部聯(lián)合編制的《海水淡化利用發(fā)展行動計劃（2021-2025年）》提出，2025年全國海水淡化總規(guī)模將達到290萬噸/日。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。
王炳華表示，能源行業(yè)低碳轉(zhuǎn)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(nèi)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。開展綜合利用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，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的梯級利用，以海陽核電900MW供暖為例，供暖季機組效率可以提升至56%左右。核能項目將從以往單一的供電向供暖、供汽、制氫、海水淡化、制冷等領(lǐng)域發(fā)展，核電企業(yè)也將成為綜合性能源及產(chǎn)品服務商，助推新型商業(yè)模式涌現(xiàn)。
經(jīng)濟性和安全性，是核能綜合利用能否規(guī)模化發(fā)展的首要考量。
根據(jù)中國核能行業(yè)協(xié)會等開展的聯(lián)合調(diào)研，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(jié)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。
安全性上，核能供熱和燃煤鍋爐供暖原理一致。秦山核電人士曾對澎湃新聞解釋稱，從過程上看，就是將核電廠產(chǎn)生的部分熱量傳遞給熱力公司，再經(jīng)過供熱管網(wǎng)送至終端用戶的過程。利用秦山核電基地機組冬季剩余熱功率，提供130℃的出水，及接收70℃的回水，實現(xiàn)熱水循環(huán)供暖。整個過程中，只有熱量交換，沒有介質(zhì)的交換。用戶接觸到的是通過層層隔離過的充分安全的水，并通過三回路與二回路的壓差設(shè)計、增加輻射監(jiān)測裝置等措施，實現(xiàn)多重屏障防御。
圍繞核能綜合利用的技術(shù)安全性，王炳華介紹說，現(xiàn)有大型壓水堆綜合利用改造及優(yōu)化主要集中在常規(guī)島系統(tǒng)，不會降低核電廠安全運行水平；核能綜合利用技術(shù)成熟，熱能傳輸以“傳熱不傳質(zhì)、多級物理隔離”的方式實現(xiàn)，無放射性風險；中國首個核能供暖示范項目，海陽核電“暖核一號”已安全穩(wěn)定運行3個采暖季；高溫氣冷堆、多用途小堆等功率密度低、具有更高的安全裕度。
核能用途雖多，須因地制宜。業(yè)內(nèi)人士認為，不同地區(qū)、不同類型的核能項目在開展綜合利用時，需融入當?shù)匕l(fā)展規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，尋找契合的合作方向，并充分考慮經(jīng)濟性因素。從公眾接受角度來看，前述核能綜合利用的主要區(qū)域均為開發(fā)多年的大型核電基地所在地，由于核電項目的安全運行業(yè)績，當?shù)貙四芄┡墓娊邮芏容^高。核能綜合利用要進一步產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，也對核能公眾溝通提出了更高要求。
“‘十四五’發(fā)展規(guī)劃中明確提出積極穩(wěn)妥開展核能供熱等綜合利用，現(xiàn)已取得積極成效。”近日在京舉行的中國核能可持續(xù)發(fā)展論壇·2023年春季國際高峰會議上，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介紹，國內(nèi)已實現(xiàn)核能供暖面積559萬平米；江蘇田灣核電廠核能工業(yè)供汽改造正在有序推進；核電海水淡化為多個核電廠廠用水提供了保障，正在探索商業(yè)化核電海水淡化項目。
與此同時，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)電的同時還將為周邊企業(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。
這并非核能多用途的首次“嘗鮮”。根據(jù)國際原子能機構(gòu)《世界核電反應堆》報告，截至2021年底，全球有11個國家69臺機組實現(xiàn)了區(qū)域供暖、工業(yè)供熱、海水淡化等其中一項或兩項的綜合利用。
核能供暖和供汽是核能綜合利用的最主要途徑。目前，全世界400余臺在運核反應堆中有超過1/10的機組已實現(xiàn)熱電聯(lián)供，且已累計安全運行約1000堆/年。
山東海陽邁出了國內(nèi)核能商業(yè)供熱的第一步。2019年11月，國家電投山東核電有限公司70萬平方米供熱項目投運。2021年11月，核能供熱覆蓋海陽市全城區(qū)，當?shù)貜氐赘鎰e燃煤取暖歷史。目前，海陽核電基地900MW跨區(qū)域核能供熱工程正在推進中，計劃2023年供暖季前建成投運，供暖面積可達3000萬平方米。屆時，覆蓋區(qū)域可達青島、威海地區(qū)，滿足約100萬人口的取暖需求。更遠期，《山東省核能發(fā)展建設(shè)工程行動方案》提出，到2030年，全省核能供暖面積力爭達到2億平方米。
山東是我國北方嚴重缺水省份之一，人均水資源占有量僅為全國水平的1/6。向海取水、海水淡化被列為該省解決缺水問題的重要手段。
長期以來，沿海核電站對海水淡化有小規(guī)模運行基礎(chǔ)和經(jīng)驗，主要用于解決核電廠內(nèi)部淡水供應問題。山東核電公司黨委書記、董事長吳放接受澎湃新聞采訪時曾稱，該公司未來將分階段建成年產(chǎn)3000萬噸至1億噸淡水供應能力的海水淡化工程。
核能海水淡化、核能制氫亦被寫入山東省能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃，該規(guī)劃提出“開工設(shè)計能力30萬噸/日的海陽核能海水淡化、10萬噸/日的國和一號示范工程海水淡化項目，打造國家級海水淡化樣板工程。探索核能制氫技術(shù)研究和示范應用。”
2021年12月，我國南方地區(qū)首個核能供熱項目——浙江海鹽核能供熱示范工程（一期）正式投運，供暖面積46萬平方米。到“十四五”末項目全部建成，能夠滿足當?shù)丶s400萬平方米供暖需求。2022年冬季，遼寧紅沿河核電站核能供熱示范項目投運，東北地區(qū)首次啟用核能供暖。
2022年，全國首個工業(yè)用途核能供汽工程田灣蒸汽供能項目開工，江蘇核電有限公司方面向澎湃新聞介紹，該項目預計今年12月底建成投產(chǎn)，每年可為連云港石化基地節(jié)省70多萬噸碳排放指標。
核能制氫、海水淡化也具備廣闊市場前景。以海水淡化為例，截至2021年底，國內(nèi)海水淡化工程規(guī)模達186萬噸/日，均分布在沿海9個省市水資源嚴重短缺的城市和海島。國家發(fā)改委、自然資源部聯(lián)合編制的《海水淡化利用發(fā)展行動計劃（2021-2025年）》提出，2025年全國海水淡化總規(guī)模將達到290萬噸/日。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。
王炳華表示，能源行業(yè)低碳轉(zhuǎn)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(nèi)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。開展綜合利用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，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的梯級利用，以海陽核電900MW供暖為例，供暖季機組效率可以提升至56%左右。核能項目將從以往單一的供電向供暖、供汽、制氫、海水淡化、制冷等領(lǐng)域發(fā)展，核電企業(yè)也將成為綜合性能源及產(chǎn)品服務商，助推新型商業(yè)模式涌現(xiàn)。
經(jīng)濟性和安全性，是核能綜合利用能否規(guī)模化發(fā)展的首要考量。
根據(jù)中國核能行業(yè)協(xié)會等開展的聯(lián)合調(diào)研，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(jié)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。
安全性上，核能供熱和燃煤鍋爐供暖原理一致。秦山核電人士曾對澎湃新聞解釋稱，從過程上看，就是將核電廠產(chǎn)生的部分熱量傳遞給熱力公司，再經(jīng)過供熱管網(wǎng)送至終端用戶的過程。利用秦山核電基地機組冬季剩余熱功率，提供130℃的出水，及接收70℃的回水，實現(xiàn)熱水循環(huán)供暖。整個過程中，只有熱量交換，沒有介質(zhì)的交換。用戶接觸到的是通過層層隔離過的充分安全的水，并通過三回路與二回路的壓差設(shè)計、增加輻射監(jiān)測裝置等措施，實現(xiàn)多重屏障防御。
圍繞核能綜合利用的技術(shù)安全性，王炳華介紹說，現(xiàn)有大型壓水堆綜合利用改造及優(yōu)化主要集中在常規(guī)島系統(tǒng)，不會降低核電廠安全運行水平；核能綜合利用技術(shù)成熟，熱能傳輸以“傳熱不傳質(zhì)、多級物理隔離”的方式實現(xiàn)，無放射性風險；中國首個核能供暖示范項目，海陽核電“暖核一號”已安全穩(wěn)定運行3個采暖季；高溫氣冷堆、多用途小堆等功率密度低、具有更高的安全裕度。
核能用途雖多，須因地制宜。業(yè)內(nèi)人士認為，不同地區(qū)、不同類型的核能項目在開展綜合利用時，需融入當?shù)匕l(fā)展規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，尋找契合的合作方向，并充分考慮經(jīng)濟性因素。從公眾接受角度來看，前述核能綜合利用的主要區(qū)域均為開發(fā)多年的大型核電基地所在地，由于核電項目的安全運行業(yè)績，當?shù)貙四芄┡墓娊邮芏容^高。核能綜合利用要進一步產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，也對核能公眾溝通提出了更高要求。
