張生玲　李強

摘要

面對能源緊缺和環(huán)境約束問題，世界各國紛紛投入到新能源開發(fā)中來。核電因其清潔、高效、低碳、經(jīng)濟等特性逐漸受到各國的青睞。福島核事故后，世界核電發(fā)展進入低潮，中國于2012年11月重新啟動核電項目建設(shè)。在國際低碳發(fā)展背景和約束下，分析中國核電發(fā)展情況及發(fā)展空間與規(guī)模顯得十分有必要。本文根據(jù)中國發(fā)展核電的政策形勢，結(jié)合當前國際低碳發(fā)展背景和國內(nèi)能源情況，闡述了在降低碳排放和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)保障能源安全方面，中國發(fā)展核電的積極作用。其次，在借鑒國內(nèi)外研究數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，討論和比較了在基于碳價的基礎(chǔ)上核電項目的經(jīng)濟性，得出在考慮碳排放的環(huán)境外部性情況下，核電經(jīng)濟優(yōu)勢明顯，同時當貼現(xiàn)率為5%時，核電極具競爭力。再次，在電力行業(yè)碳排放約束下，采用情景分析方法，分析中國核電發(fā)展中長期的適宜規(guī)模：2020年裝機容量為0.5-0.7億kW，發(fā)電量為3 750-5 250億kWh（設(shè)備年利用小時數(shù)按7 500h計算），總發(fā)電占比為5%-7%；2030年裝機容量為1.2-1.4億kW，總發(fā)電占比為7%-10%。最后，針對未來核電發(fā)展規(guī)模的擴大，提出了健全核安全文化，加大安全管理監(jiān)督力度；建立鈾礦儲備保障體系；注重核電產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，提升核電設(shè)備國產(chǎn)化水平；激勵核電企業(yè)自主創(chuàng)新，參與國際競爭等政策建議。

關(guān)鍵詞低碳發(fā)展；能源結(jié)構(gòu)；核電經(jīng)濟性；中長期規(guī)模

中圖分類號F426文獻標識碼A文章編號1002-2104（2015）06-0047-06doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2015.06.008

在全球應(yīng)對氣候變化減排CO2的緊迫形勢下，世界出現(xiàn)了能源變革和低碳發(fā)展的潮流，強化節(jié)能和能源結(jié)構(gòu)低碳化已成為大國能源戰(zhàn)略的共同選擇。核電作為一種清潔高效能源，是能增加能源供應(yīng)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、應(yīng)對氣候變化、減少溫室氣體排放、實現(xiàn)低碳發(fā)展的有效途徑。然而2011年發(fā)生的福島核事故，使世界核電發(fā)展進入低潮。2012年10月，國務(wù)院常務(wù)會議通過《核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，11月我國重新啟動核電建設(shè)，標志著我國核電發(fā)展再度提上議程。

1核電發(fā)展的國內(nèi)外背景

1942年，美國建成了世界上第一座人工核反應(yīng)堆，開創(chuàng)了核能利用的新紀元。20世紀70年代，工業(yè)發(fā)達國家受到兩次石油危機的沖擊，以核代油的選擇使核電進入發(fā)展高潮。 1979年的三哩島核事故和1986年的切爾諾貝利核事故，引發(fā)國際社會對核安全問題的質(zhì)疑，全球核電發(fā)展速度放緩進入低潮。但各國出于種種考慮，仍然把核電放在重要的能源發(fā)展位置。2000年后，隨著能源價格快速上漲、世界對氣候變化的重視及環(huán)境保護的需要，核電再次逐漸受到各國政府重視和青睞。然而2011年的日本福島核事故，再次將核安全問題帶入全球各國政府與民眾視野，引發(fā)國際社會對核安全的重新評估和反思。在日本福島核事故前，核能發(fā)電占全球電力供應(yīng)的15%左右；福島核事故后，日本大量機組停運，2012年以來全球核能年發(fā)電量占比降至11%-12%。不僅如此，福島核事故還使得全球核電建設(shè)步伐明顯減慢，如圖1所示。

如今事故已過去三年多，福島綜合征總體上基本克服，與2002年相比，2013年世界核電顯示回升趨勢，步入穩(wěn)定狀態(tài)[1]。日本也于2014年4月11日通過了新的《能源基本計劃》，將核能定義為“重要的基荷能源”，徹底告別“零核”方針。國際原子能機構(gòu)2013年9月發(fā)布《2050年能源、電力和核電發(fā)展預(yù)測》稱“通過核電安審、修正、停堆，增強了對核安全的信心”，“全球核能發(fā)電量將在2030年以前持續(xù)增長”。

我國核電建設(shè)起步比發(fā)達國家晚得多，發(fā)展只有30多年，以“運行堆年”為指標的實踐經(jīng)驗尚不及美國的1/33、法國的1/15、日本的1/14、俄羅斯的1/11。福島核事故發(fā)生后，我國立即對核設(shè)施開展全面詳細的安全檢查，要求加強安全管理，對有安全隱患的核設(shè)施提出短、中、長期改進要求，并全面審查在建核電站。直至2012年《核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》發(fā)布后，才正式重啟核電建設(shè)項目。“規(guī)劃”提出：到2015年將完成原規(guī)劃中在運40 000 MW核電裝機的目標，在建核電裝機規(guī)模有所上調(diào)，將略超過20 000 MW；到2020年中國核電裝機將達到在運58 000 MW，在建30 000 MW。截止2014年底，我國建成投運的核電機組共有22臺，裝機容量約20 100 MW，約占全國發(fā)電總量的2.1%；在建的核電機組27臺，裝機容量28 450 MW（中國核能行業(yè)協(xié)會2014年數(shù)據(jù)），在建機組數(shù)居世界第一，約占世界在建規(guī)模的四成。新一輪的核電規(guī)劃與部署，表明我國的核電發(fā)展已由適度發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極發(fā)展階段。

對比世界主要核電國家，法國超過70%，占比在10%到50%的核電大國有美國、加拿大、德國、韓國、俄羅斯、英國、烏克蘭等，印度近年來加快核電發(fā)展步伐，核電占比也達到了3.5%。我國一直在2%左右，核電發(fā)展規(guī)模還很小，離世界11%-12%的平均發(fā)電占比水平都有著不小的差距。因此有學者提出[2]：至2015年應(yīng)建成核電裝機容量40 000 MW，至2020年應(yīng)建成核電60 000-70 000 MW，在建機組保持在30 000 MW左右。

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國能源消費量還會不斷增長，而近年來全國范圍內(nèi)頻發(fā)的環(huán)境問題，引發(fā)了全社會對以煤炭為主導的能源結(jié)構(gòu)的反思和對能源清潔化的高度重視。在保障能源供給與安全、應(yīng)對氣候變化、保護生態(tài)環(huán)境等多重壓力下，對于“核電該在我國能源轉(zhuǎn)型中擔當何種角色”這一重大問題，應(yīng)當結(jié)合我國具體國情，參考發(fā)達國家的多年實踐經(jīng)驗和最新認知，選擇最適宜的規(guī)模來開展我國的核電建設(shè)，發(fā)展核電事業(yè)。

2低碳背景下我國發(fā)展核電的必要性和經(jīng)濟性

2.1低碳背景下核電發(fā)展的必要性

低碳經(jīng)濟是以能源高效利用和清潔開發(fā)為基礎(chǔ)，以低能耗、低污染、低排放為基本特征的一種經(jīng)濟發(fā)展模式。在低碳發(fā)展的國際背景下，我國承諾到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放比2005年下降40%-45%，非化石能

源占一次能源消費的比重達15%左右；并力爭在2030年左右，實現(xiàn)溫室氣體排放量開始減少，非化石能源占一次能源消費的比重達20%左右。隨著經(jīng)濟的高速增長，我國能源消費需求無疑將會日益增長，如何在滿足能源需求的同時完成碳減排目標這一問題，對我國能源體系提出了考驗。

我國能源消費結(jié)構(gòu)與美國、歐洲國家以及世界平均水平都存在很大差異，原油、天然氣占據(jù)一次能源消費比重偏低，而煤炭消費比重過高，這和我國多煤、貧油、少氣的具體國情是緊密相關(guān)的；而過大的煤炭使用量，造成了過高的碳排放量，以及一系列的環(huán)境問題。清潔能源方面，除了水電比例達到世界平均水平，核能和其他可再生能源都低于世界平均水平，尤其是核能占據(jù)比重嚴重偏低。如表1所示：

面對減排壓力，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)勢在必行。要逐步實現(xiàn)能源清潔低碳化，必須大力發(fā)展非化石能源，提高非化石能源比例。非化石能源包括可再生能源和核能等，2012年用于發(fā)電的非化石能源占其利用總量約為94%，近年來我國發(fā)電電源中各能源的發(fā)電占比如表2所示[3]。

非化石能源發(fā)電中，水電截止2014年底已開發(fā)3億 kW，隨著今后電力需求量的增長，后續(xù)即使開發(fā)達到5億 kW的極限，考慮到5-8年的建設(shè)周期，其所占發(fā)電比重很難再有大的提升；風電近年來的發(fā)展速度非常快，正朝著大型化、規(guī)模化的方向發(fā)展，然而，受限于大規(guī)模并網(wǎng)的電網(wǎng)技術(shù)和長距離傳輸?shù)慕?jīng)濟性，近期內(nèi)風電實現(xiàn)更大規(guī)模的發(fā)展尚有一定難度；太陽能光伏發(fā)電等雖然快速發(fā)展，但受到地理條件和電網(wǎng)并網(wǎng)技術(shù)以及經(jīng)濟成本等的制約，很難成為主力軍；由于以上可再生能源仍然不能達到非化石能源比例的預(yù)定目標，積極加快發(fā)展核電是必然選擇。也唯有核電，可以不受地理條件和氣候的制約，穩(wěn)定發(fā)電。

第一，核電是環(huán)保的清潔能源，消耗少量的核燃料就可以產(chǎn)生巨大的能量。在核電的生產(chǎn)過程中，溫室氣體接近零排放。核電鏈總溫室氣體排放系數(shù)為13.7 g CO2 /kWh，而煤電鏈總溫室氣體排放系數(shù)高達1 302.3 g CO2 /kWh [4]。有學者以2011年為基準年， 采用生命周期評價法核算了實施《核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2011-2020） 》對溫室氣體減排的貢獻。通過核算，2015年核電可減排溫室氣體3.41 億t CO2/a （年CO2排放量，其中，新增減排量為2.45 億t CO2/a），2020年可減排溫室氣體4.94億t CO2/a （其中，新增減排量為3.98億t CO2/a） [5]。而如果在2030年核電裝機達1.5-2.0億kW，將替代煤炭3.75-5.0億t，減少CO2排放10-13億t[6]。可以說，發(fā)展核電是減少CO2排放、實現(xiàn)低碳的保證。此外，核電本身不產(chǎn)生煙塵，也不排放SO2、NOX。因此，積極發(fā)展核電，增加核電比例，對于減少SO2、NOX、PM2.5等常規(guī)污染物排放也將發(fā)揮重要作用，對于治理近年來我國多個省份出現(xiàn)的“霧霾”天氣，有著積極的意義。

第二，核電在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全方面大有作為。根據(jù)BP公司的預(yù)測[7]：1990年至2030年，美國能源自給率從84.6%上升到93.6%；而中國卻從109.2%下降到78.6%。換句話說，美國逐年減少對外的依賴，而中國加劇對國外的依賴。過高的能源對外依存度將直接威脅到我國的能源安全，而積極發(fā)展核電，對于實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的低碳化和多樣化，提升能源自給率，保障國家能源安全都將有不小的貢獻。

2.2基于碳價的核電經(jīng)濟性

核電具有建設(shè)成本高、燃料費用相對較低、運行維護費用相對較高及投資回報期長等特點。從國際上看，核電和煤電發(fā)電成本比率從0.58-1.1不等，其中最低為俄羅斯，美國、日本、韓國都在0.85左右，而最高是中國，不僅高于國外的核電價格，也高于火電價格。這一方面與中國核電還沒有實現(xiàn)規(guī)?；⑴炕l(fā)展有關(guān)，另一方面，也與我國核電設(shè)備國產(chǎn)化率不高有關(guān)。在國內(nèi)， 隨著國產(chǎn)化比例的提高， 核電發(fā)電成本明顯降低。國產(chǎn)2×600兆瓦超臨界火電發(fā)電成本為0.217元/ kWh，當核電國產(chǎn)化達到50%時，百萬級核電的發(fā)電成本為0.254元/ kWh，較火電高出約15%；在國產(chǎn)化率達到70 %時，核電發(fā)電成本降低到0.211元/ kWh，已較火電低[8]。而我國新建核電機組自2013年起執(zhí)行0.43元/ kWh的標桿電價，并與當?shù)厝济荷暇W(wǎng)電價進行比較，取其低值，說明目前核電與火電比較已有競爭力。

而當考慮環(huán)境外部性時，核電經(jīng)濟優(yōu)勢更加明顯。歐盟的一項研究表明（如表3所示）：在CO2排放費用按20歐元/t計算時，發(fā)電成本（PGC）為：核電2.37歐分/ kWh，其中工程造價、運營與維護成本、燃料成本分別為1.38、072和0.27 歐分，無CO2排放成本，煤電4.43 歐分/ kWh，其中CO2排放成本占發(fā)電成本的36%。

經(jīng)合組織于2010年公布了一份題為《預(yù)期發(fā)電成本》的研究報告， 報告對將在2015年投運的基荷電廠以及可再生能源的發(fā)電成本進行了比較分析，所預(yù)測的中國區(qū)結(jié)果如表4所示：當碳稅征收標準達到30美元/t CO2且貼現(xiàn)率低時（燃煤和天然氣碳排放成本分別為2.5美分/kWh和1.3美分/kWh），核電將極具競爭力。

另外，從發(fā)電效率來看，水、光、風等清潔能源受地理資源和自然條件的約束，不僅規(guī)模受限，利用小時數(shù)也收到氣候條件的限制，有一定起伏。而核電布置靈活，單機容量大，運行穩(wěn)定，以2012年我國的平均數(shù)據(jù)計算[4]，核電設(shè)備利用小時數(shù)是水電的2.2倍、風電的4.1倍。核電作為不受氣象環(huán)境影響的穩(wěn)定電源，優(yōu)勢明顯。

3低碳約束下我國核電發(fā)展規(guī)模分析

3.1低碳約束下核電發(fā)展規(guī)模的理論基礎(chǔ)

假設(shè)：電力需求量等于電力供給量，核電、水電、風電、太陽能及其他發(fā)電方式的CO2排放量為零。有：

QS=∑Qii=1，2，…，6（1）