中国核电:硬核助力“双碳”目标 清洁赋能美好未来


文|本刊记者  邓茗文


更高效、更清洁、更安全是人类对电力获取永恒的追求。它,每台机组装机容量不到120万千瓦,年发电量近100亿度,相当于替代312万吨标准煤燃烧发电,减少二氧化碳排放超800万吨,堪比植树7000万棵。它,能抗9级大地震,抵御大飞机撞击,满足国际最高安全标准。它,就是我国首台自主设计建造的第三代核电机组“华龙一号”。2021年1月30日,“华龙一号”全球首堆——福清核电5号机组投入商运,标志着我国在三代核电技术领域跻身世界前列。

“华龙一号”是我国具有完全自主知识产权的三代核电技术,是中国核工业集团有限公司(下称中核集团)在30余年核电科研、设计、建设、运行和管理经验的基础上,研发设计的三代压水堆核电创新成果。此前,世界上真正掌握自主三代核电技术的国家仅美国、俄罗斯、法国等极少数国家,“华龙一号”因此成为我国迈向核电强国的标志性成果,是中国核电走向世界的“国家名片”。

从零到一,从跟跑到领跑

时间拨回1970年2月初,周恩来总理在北京听取上海市领导汇报因缺电导致工厂减产的情况。周总理指出:“从长远看,要解决上海和华东用电问题,要靠核电。”随后,代号为“七二八”的核电站建设工程正式启动,开启了我国探索核电的历程。经过中国第一代核电人艰苦奋斗和筚路蓝缕的探索和建设,1991年12月15日终于实现中国大陆核电零的突破——秦山核电站并网发电。秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站,它的建成使中国成为世界上第七个能自行设计、建造、调试和运营管理核电站的国家,为我国核电事业的发展奠定了基石,被誉为“国之光荣”,“中国核电从这里起步”。秦山核电站并网发电近30年后,秦山核电基地现已陆续建成4台65万千瓦压水堆核电机组、2台70万千瓦重水堆核电机组以及2台百万千瓦核电机组,成为国内核电机组数量最多、堆型最丰富、在运装机最大的核电基地,多台机组的运行业绩在世界排名第一。

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从中国大陆首座核电站秦山核电站一期的建成,到中国完全自主知识产权三代核电技术“华龙一号”的横空出世,勾勒出我国核电事业从无到有、从小到大,从落后、跟跑、并跑到领跑的历史轨迹。

“实际上,世界核电发展过程中,俄、美、法等国都曾一度中断,一段时间内没有进行新机组建设。而我国从秦山核电起步以来,30多年的核电建设一直持续没有间断,我们的设计研发、建造技术技能一直在积累,同时也培养出一大批核电技术人才和专业管理人才。从大陆无核电的落后,到二代核电技术阶段学习追上并跑的阶段;到实现完全自主的三代核电技术,我们已达到了世界领先水平,处于领跑阶段了。”中国核能电力股份有限公司(下称中国核电)董事会秘书、新闻发言人罗小未在接受本刊记者访谈时说,中国核电一直是我国核电事业建设发展的开拓者和引领者,从30万千瓦核电机组起步,到60万千瓦、100万千瓦,再到“华龙一号”,中国核电已成为我国核电科技创新成果转化应用的重要平台。

罗小未所在的中国核电是国内最大的核电运营商之一,是中核集团控股的上市公司。截至2021年6月30日,中国核电控股的在役核电机组数达24台,在运装机容量为2250.9万千瓦。一生干成“造核潜艇”“建核电站”两件大事的时代楷模彭士禄院士,就曾任中国核电秦山二期核电站的董事长,堪称中国核电事业的“拓荒牛”,创造了彪炳我国核电事业史册的功勋。

走向世界舞台中央,做出更大贡献

截至2021年6月30日,中国大陆在运核电机组共51台,装机容量为5327.495万千瓦,居全球第三位。自1994年首台核电机组投入商运以来,我国核能发电量累计已超2.6万亿千瓦时。在2020年的世界核电WANO综合指数排名中,全球400台参评核电机组,有83台机组获得满分,其中有28台来自中国。可以说,历经半个世纪的发展,中国在核电领域的技术实力已经位居世界前列。中国在世界核电领域拥有的话语权也在“与时俱进”,2020年3月27日世界核电运营者协会(WANO)上海中心项目正式落地,这一成果得来殊为不易。

这一切还要从核电领域的一个历史事件说起。1986年切尔诺贝利核事故引发了人们对核电的恐惧和担忧,核电事业在世界范围内遭遇逆流,反核弃核呼声高涨,这让核电行业认识到“核安全无国界,一荣未必俱荣,一损必然俱损”。为了防止类似事故再次发生,全世界商用核电站的管理者决定联合起来,为提高核电站的安全性和可靠性而共同努力。1989年5月15日,世界核电运营者协会(WANO)在莫斯科成立,来自29个国家的约140名代表承诺支持该组织并签署了WANO宪章。WANO通过制定国际上通用的性能指标,并对会员进行统一管理和协调,加强核电技术、经验和事故情报的交流,从而不断提高世界核电站的安全可靠性。

中国是核电领域的后来者,1995年中核集团作为首个中国机构加入了WANO,此后的26年间,中国广核集团有限公司、国家核电技术公司、国家电力投资集团有限公司、中国华能集团有限公司和中国核能行业协会等陆续入会。

WANO的总部办公室设在伦敦,并在美国亚特兰大、法国巴黎、俄罗斯莫斯科、日本东京分别设立了区域中心,服务全球核电。2011年的日本福岛核事故后,世界核电发展放缓,而以中国为代表的新兴核电国家发展态势良好。在此背景下,2013年WANO理事会主席雅克•里加尔多到访中核集团,提出共同推动在中国建立WANO第五个区域中心的设想,得到中方积极响应。随后,由中核集团牵头,中国核电具体负责,在国内其他核电企业集团的支持下,开始通力协作。

2019年2月,上海中心项目终获WANO会员大会全票通过。罗小未说:“正如习近平总书记所说,我国日益走近世界舞台中央,有能力也有责任在全球事务中发挥更大作用。那么,中国的核电行业也将走向世界核电舞台中央,发挥更大作用,成为世界核电事业更大的贡献者。”

WANO上海中心第一阶段——WANO上海办公室的正式成立,是中国从核电大国走向核电强国的标志性事件,特别是在中国核电快速发展、核电容量跻身全球第三位的背景下,具有重大战略意义,对提升中国在国际核电业界的影响力和话语权具有深远影响,也是中国积极参与全球治理的又一次实践。

安全可靠,核电的生命线

核电建设发展,“安全”始终是一个核心议题。在决定发展核电之初,我国就一直将保障安全作为发展核电的前提条件。1974年周恩来总理在听取秦山核电站工程技术情况汇报时强调:核电站的设计、建设,必须绝对安全可靠,特别是对放射性废水、废气、废物的处理,必须从长远考虑。一定要以不污染国土、不危害人民为原则。

作为我国核电行业的开拓者和引领者,中国核电从秦山核电站设计建造运营伊始,一直将核安全视为核电发展的生命线,把“确保核安全”作为公司的核心目标,始终坚持“安全第一”的发展理念和“追求卓越、超越自我”的价值主张。目前,中国核电所属核电机组投运以来,已累计安全运行200余堆年。安全运营的背后,是中国核电长期以来形成的核安全文化和一整套完备的安全制度,包括从安全管理机制到应急管理机制,从建设高质量示范工程到设备可靠性管理、防人因失误管理、大修管理、同行交流提升。2021年6月,中国核电满足WANO综合指数计算条件的22台机组中,有18台机组达到满分100分,再创优异的运行业绩,达到世界先进水平。

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回想10年前,日本福岛核事故让世界对核电安全性绷紧神经,中国政府旋即组织专门力量对全国运行核电厂、在建核电厂、研究堆和其他重要核设施开展了历时9个多月的综合安全检查。结果表明,中国核设施在选址时充分考虑了地震、洪水、海啸等影响,由极端自然事件引发核事故的可能性极小。同时,为进一步提升核设施安全水平,汲取日本福岛核事故教训,中国政府制定并实施了核设施短期、中期、长期安全改进计划,增强了核设施抵御外部事件、预防和缓解严重事故的能力。

做好核电科普是促进核电安全发展的先决条件。中国核电和中国核学会等合作单位历时近10年打造的“魅力之光”活动,累计参赛人数已超过300万,大大提升了公众对核电的接受度和认同度。得益于公众的信任支持和全行业的共同努力,截至2020年12月,中国大陆核电机组已累计安全稳定运行近400堆年,未发生过国际核与放射事件分级表(INES)2级及以上的事件或事故,且0级偏差和1级异常事件发生率呈下降趋势。在近年WANO同类机组综合排名中,我国的核电机组80%以上指标优于世界中值水平,70%以上指标达到世界先进值。

从战略高度,认知核电价值

核工业是高科技战略产业,是国家安全的重要基石。2021年5月19日,国家主席习近平同俄罗斯总统普京共同见证两国核能合作项目——中核集团中国核电所属的田湾核电站和徐大堡核电站开工仪式,对核能事业的发展做出了重要指示,强调:要坚持安全第一,树立全球核能合作典范;坚持创新驱动,深化核能科技合作内涵;坚持战略协作,推动全球能源治理体系协调发展。

“从战略性来看,核电不仅仅是一个用核发电的问题,它还是我国和平利用核能,核技术民用化的问题。同时,民用核技术的发展对于国家核技术的人才培养、能力提升等都具有重要意义。”罗小未指出,中国作为核电大国,发展核电能够带来多重价值。

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首先,核发电清洁、低碳、能量密度高、占地面积小,相比风能、光伏的间歇性,核能的稳定性也非常高,能为经济社会用电提供基础支撑,清洁安全高效地运行使其成为基荷电源的最佳选择。

其次,发展核电能够持续培育保持一支专业人才队伍,为核能技术发展打下良好人才基础,为国家科技发展战略提供支撑。如具有完全自主知识产权的“华龙一号”,就是我国30多年来不间断发展建设核电,持续培养核电人才的结果。

第三,发展核电能够带动产业链上下游的发展和技术进步,如大型核电装备、核级精密设备的设计制造等,夯实制造强国基础。

第四,核电建设、运营过程会形成正向的社会溢出效应,带动核电站周边区域教育、文化事业发展,促进当地就业,带动地方经济发展。秦山核电站所在的海盐县就是核电造福社区邻里的先进范例。

最后,我国核电安全高效发展具有良好的示范效应,为中国核能企业和核能装备“走出去”打下了坚实的基础。

核动力赋能,创造核电新未来

2020年9月,我国向世界宣示:将力争于2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。当前,实现“双碳”目标的时间表、行动路线图也已在紧锣密鼓的制定过程中。需要看到的是,目前我国能源结构中非化石能源占比约15%;据测算,在“碳中和”情景条件下,2060年我国非化石能源占比须达80%以上,可谓任重道远。

从2020年的数据看,我国运行核电机组累计发电量为3662.43亿千瓦时,占全国累计发电量的4.94%,与美国的核能发电占比约为19.6%、法国占比高达50%相比还有不小的差距。2021年国务院政府工作报告提出,在确保安全的前提下积极有序发展核电。此外,“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出,“推进能源革命,建设清洁低碳、安全高效的能源体系……安全稳妥推动沿海核电建设”。可以预见,我国核电行业将迎来重大发展机遇,为实现碳达峰、碳中和目标发挥积极作用。

与此同时,核电发展本身的规律和未来新趋势也越发明显。

一方面,核电机组建设和投入运行是一个平稳有序渐进的过程。目前,我国具备的核电主设备制造能力约为每年8-10台/套,再加上核电厂选址要求高,建设周期长等特性决定了核电装机量不可能短期内较快增长。据专业机构预测,到2035年,我国核电机组发电量将占全国发电量的10%左右,达到世界平均水平。

另一方面,核能发展应用正在开拓新方向,探索新模式。以中国核电为例:首先,中国核电已在小堆、泳池堆等核能新技术方面筹划布局,由此可延伸到核能在其他领域的应用。其次,在“双碳”目标下,中国核电也在积极策划用模块式小型堆为工业园区、产业园区提供稳定高效零碳清洁的电能、高温高压蒸汽等综合供能方案。第三,基于多年积累的专利技术和经验丰富的人才队伍,中国核电能够为其他核电站提供配套运维技术支持服务,开拓深耕国际市场,向海外核电站输出运营维护技术服务等。第四,中国核电还提出发展敏捷端产业,找准能源技术或核能技术的“最后一公里”,助力孵化颠覆性技术、偏轻资产和技术自主的产业。此外,为助力“双碳”目标,中国核电也在大力发展风能、光伏等非核清洁能源。“我们希望‘十四五’期间将非核清洁能源打造成为百亿级产业。中国核电的战略目标是成长为具有全球竞争力的世界一流清洁能源服务商。”罗小未补充道。

在核电新发展模式上,中国核电下属的秦山核电与海盐县政府正在共同探索打造“零碳未来城”,即“零碳能源+产业之城+科创之城+生态之城”,打造核能发电、集中供热、供汽制冷等零碳能源平台,吸引先进制造业集群、同位素医药研发及应用、核能制氢、核电教学研等产业,打造“零碳能源,绿色发展”的国家级高质量发展示范区,每年可直接减少二氧化碳排放3000万吨以上,创造良好的经济效益、社会效益和生态效益。

“总之,中国核电要在做强做优做大核电主业的同时,积极延伸产业价值链,构建‘核能+非核清洁能源+敏捷端新产业’的产业格局,充分展示可靠、可亲、低碳、赋能的高科技核能上市公司的品牌形象,形成核能发电、核能多用途利用、核电技术服务、非核清洁能源、敏捷清洁技术等五个业务板块,更好地实现强核强国、造福人类的企业使命。”罗小未总结道。

在迈向核电强国的道路上,中国取得的辉煌成就世人瞩目,中国探索的核电新技术、新模式、新路径和新方向正在引领世界核电发展的新潮流。在应对气候变化、寻求人类发展能源解决方案的道路上,中国核电也在赓续“国之光荣”的优良传统,开启“硬核助力‘双碳’目标,清洁赋能美好未来”的新征程,为世界核电发展贡献中国智慧和中国方案,为实现联合国可持续发展目标贡献中国力量。