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《能源》雜志丨啟迪新核田力:核能供暖是碳中和下的供暖新解打印

發布時(shi)間:2022-08-31來源:《能源》雜(za)志(zhi)

只要(yao)燃燒化石燃料(liao)(煤、石油、天然氣),就會(hui)排放(fang)二氧化碳(tan)。而(er)二氧化碳(tan)作(zuo)為溫室氣體中的(de)主要(yao)成分,將會(hui)對(dui)地球氣候和(he)生態(tai)帶來(lai)災難性的(de)變化,無論我們有(you)多么(me)需要(yao)經(jing)濟增(zeng)長和(he)工(gong)業發展,都不能在全球碳(tan)達峰(feng)和(he)碳(tan)中和(he)的(de)共同戰役中熟視(shi)無睹,更不能無所作(zuo)為。

 

很(hen)顯然,在(zai)全(quan)世(shi)界(jie)絕大部分(fen)國家都承諾了在(zai)2050年之(zhi)前實現(xian)碳(tan)中(zhong)和的形(xing)勢(shi)下,中(zhong)國要想在(zai)新時代(dai)的世(shi)界(jie)政(zheng)治經濟舞臺上有足夠的發言(yan)權和影響力(li),必須要行動起來了。

 

可(ke)以想見的(de)未來的(de)能源(yuan)結構是(shi),燃煤發電/供熱(re)機組(zu)到期關(guan)(guan)停(ting),有些(xie)不到期也會(hui)被關(guan)(guan)停(ting)。發電機組(zu)設(she)計(ji)壽命30年,30年彈指(zhi)一揮間。位于廣東(dong)經(jing)濟(ji)重鎮東(dong)莞的(de)曾經(jing)領(ling)業(ye)內(nei)之(zhi)先的(de)沙角A、B、C電廠共十臺機組(zu)陸續(xu)到期關(guan)(guan)停(ting),2025年之(zhi)前全部(bu)退役(yi)。在(zai)碳減排的(de)壓力下(xia),今后電廠申請延壽獲得批準的(de)難度愈來愈大。

 

北方地區,風電(dian)(dian)資源豐富,集(ji)中式光伏(fu)也建(jian)設(she)了(le)不少,今年又開始(shi)整縣推進(jin)屋(wu)頂(ding)光伏(fu),電(dian)(dian)是(shi)不缺了(le)。可是(shi)到(dao)了(le)冬天(tian),集(ji)中供(gong)暖的民生需求成為(wei)了(le)影(ying)響碳(tan)減排(pai)、碳(tan)中和目標實現的主要障礙(ai)。盡管很多城市附近的火電(dian)(dian)廠已經改造(zao)成了(le)熱電(dian)(dian)聯(lian)供(gong)機組(zu),但同樣面(mian)臨到(dao)期(qi)關(guan)停的命(ming)運。

 

新的(de)(de)熱(re)源(yuan)在哪里?成為(wei)(wei)北方所有(you)(you)熱(re)力(li)公司最為(wei)(wei)關切的(de)(de)問題(ti)。北京市(shi)已經(jing)實現了燃氣供暖(nuan),但是市(shi)主要領導(dao)還是提出了集中供熱(re)系統重構的(de)(de)更高要求(qiu),北京市(shi)集中供暖(nuan)系統上(shang)馬心儀已久的(de)(de)核(he)能熱(re)源(yuan)是或(huo)早或(huo)晚的(de)(de)必然事(shi)件,因(yin)為(wei)(wei)節省下來的(de)(de)燃氣補貼的(de)(de)確不是一個小數目。隨著氣候的(de)(de)變遷和人民(min)生活水平的(de)(de)提高,長江(jiang)沿線(xian)乃至(zhi)長江(jiang)以南的(de)(de)城鎮居民(min)都(dou)有(you)(you)了冬(dong)季取暖(nuan)的(de)(de)強烈(lie)需求(qiu),盡管(guan)因(yin)為(wei)(wei)供熱(re)周(zhou)期(qi)短(duan),可以采用分(fen)戶電(dian)取暖(nuan),但是如果沒有(you)(you)足夠的(de)(de)綠電(dian)供應做(zuo)基礎,用電(dian)越多,碳排放量反(fan)而愈大。

 

從這個角度看,長江沿線(xian)建設核(he)電(dian)(dian)(dian)勢在(zai)必行,愈早建成愈好。所謂(wei)內陸核(he)電(dian)(dian)(dian)安全風險高是(shi)個偽命(ming)題,且不說核(he)電(dian)(dian)(dian)大國(guo)美國(guo)和(he)法國(guo)的(de)(de)一(yi)多半(ban)核(he)電(dian)(dian)(dian)機組都在(zai)內陸,內陸核(he)電(dian)(dian)(dian)和(he)沿海核(he)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)安全標準(zhun)一(yi)致、同等(deng)重要(yao),而且中國(guo)的(de)(de)核(he)電(dian)(dian)(dian)監管標準(zhun)和(he)安全運行水平(ping)一(yi)直是(shi)全球最領先的(de)(de)。核(he)安全局及核(he)安全中心數千人的(de)(de)監管力度之(zhi)嚴和(he)水平(ping)之(zhi)高也是(shi)全球公(gong)認的(de)(de)。

 

中國早期核能供暖

 

其(qi)實核(he)能領域很久(jiu)以(yi)前就已經給出了集中供暖(nuan)的零碳熱源解決方(fang)案—核(he)能供暖(nuan)。

 

早在(zai)1982年(nian)《國外核新聞》雜志(zhi)就(jiu)刊載文章,介紹了加(jia)拿大(da)低(di)溫(wen)池(chi)式供熱(re)堆(dui)技術。低(di)溫(wen)池(chi)式堆(dui)并(bing)(bing)不是(shi)新技術,中國的(de)核科(ke)學研(yan)(yan)究也是(shi)低(di)溫(wen)池(chi)式研(yan)(yan)究堆(dui)起(qi)步的(de)。50年(nian)代(dai)蘇聯(lian)援建的(de)原子(zi)能研(yan)(yan)究院(yuan)的(de)101堆(dui)就(jiu)是(shi)一個典型(xing)的(de)低(di)溫(wen)池(chi)式重水堆(dui)。1958年(nian)建成并(bing)(bing)運行,在(zai)運行了49年(nian)后(hou),已經(jing)于2007年(nian)停堆(dui),進(jin)入退役的(de)準備期。2019年(nian)啟動退役工作(zuo)程序。

 

位于北京昌平南口鎮的(de)清華(hua)大(da)學(xue)核研(yan)院廠區,也(ye)有一座(zuo)自主研(yan)制的(de)功率為2MW(熱(re))的(de)池式研(yan)究(jiu)堆,蘇聯專(zhuan)家起了個(ge)頭就撤回了,在呂應中先生率領下(xia)(xia),1960年(nian)開(kai)始,在平均(jun)年(nian)齡只有23歲半的(de)清華(hua)大(da)學(xue)師生自力更生的(de)艱苦努力下(xia)(xia),于1964年(nian)建成,反應堆代號(hao)901,至今安全穩定運行近50年(nian)。

 

池(chi)式堆在供暖技術上的(de)(de)一大革(ge)命性(xing)特點,就(jiu)是它不用像其他化(hua)(hua)石能(neng)(neng)(neng)源熱源一樣必須經歷一個(ge)高溫(wen)甚至超高溫(wen)燃燒(shao)的(de)(de)階段。池(chi)式堆產生的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)直接將水的(de)(de)溫(wen)度(du)定格在100oC左右(you),而(er)且是幾乎100%的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)利(li)用率。這樣就(jiu)簡化(hua)(hua)了能(neng)(neng)(neng)量(liang)轉換(huan)設備系統的(de)(de)復(fu)雜度(du),減少了能(neng)(neng)(neng)量(liang)轉換(huan)過程(cheng)的(de)(de)損失,也(ye)大大降(jiang)低了人(ren)身安全風(feng)險,改善(shan)了工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)運(yun)行(xing)環境(jing)。

 

1984年(nian)底(di)到1985年(nian)初,由(you)于(yu)清華大學核(he)(he)能(neng)(neng)所(suo)主要領導的變動(dong),核(he)(he)能(neng)(neng)所(suo)沒能(neng)(neng)夠在低溫常壓池式(shi)堆(dui)(dui)的技術(shu)路線上乘(cheng)勝前進(jin)。而是組織技術(shu)路線選擇(ze)論證(zheng),重打(da)起鼓另開(kai)張,選擇(ze)了有壓力(li)的殼(ke)(ke)式(shi)堆(dui)(dui)作為主攻方向。1985年(nian)開(kai)始研(yan)發建造(zao)5MW殼(ke)(ke)式(shi)低溫供熱(re)堆(dui)(dui),殼(ke)(ke)內工作壓力(li)15個(ge)大氣壓。經過全所(suo)人員(yuan)集中攻關,于(yu)1989年(nian)12月,達到滿功率運行,為核(he)(he)能(neng)(neng)所(suo)5萬多平方米建筑面積(ji)集中供暖(nuan),并連續(xu)供暖(nuan)多個(ge)冬季。

 

從(cong)此以后,核能(neng)供熱/供暖領域就出(chu)現了兩個技術路(lu)線:池(chi)式堆和殼式堆。常識告訴我們,一(yi)個統一(yi)標(biao)準設計的大型工業產品都不(bu)(bu)那么容易推廣(guang),更(geng)何(he)況有兩個設計標(biao)準,又(you)(you)是有潛在風(feng)險的核能(neng)裝(zhuang)置,雙方又(you)(you)都能(neng)說得出(chu)來(lai)對(dui)方的缺點和不(bu)(bu)足。如此一(yi)來(lai),導(dao)致(zhi)業內(nei)聲(sheng)音不(bu)(bu)一(yi)致(zhi),力量(liang)不(bu)(bu)統一(yi)。

 

結(jie)果所(suo)有項目都(dou)是不了(le)了(le)之。其中,不同技術路(lu)線(xian)之爭(zheng)給客戶帶來的(de)困(kun)惑、地(di)方政(zheng)府主要領導(dao)人的(de)更換、核能項目周(zhou)期較(jiao)長、以(yi)及投資企業(ye)對(dui)于投資經濟性(xing)、運行安全性(xing)的(de)擔(dan)心等,都(dou)是影響(xiang)客戶下決(jue)心真正啟動(dong)和投入的(de)重要原(yuan)因(yin)。

 

之前(qian)推(tui)廣(guang)核能(neng)供(gong)(gong)(gong)暖(nuan)(nuan)行動不那么(me)(me)堅決的另一(yi)個(ge)原(yuan)因,是可(ke)以(yi)燒(shao)煤,燃(ran)煤鍋爐和熱(re)電廠熱(re)電聯(lian)供(gong)(gong)(gong)都可(ke)以(yi)作為冬(dong)季集(ji)(ji)中供(gong)(gong)(gong)暖(nuan)(nuan)的基(ji)礎熱(re)源(yuan)。盡(jin)管(guan)(guan)污染大(da)氣環境,但是以(yi)前(qian)環境容量足夠大(da),多排放一(yi)些煙塵和二氧(yang)化碳(tan)好像沒什么(me)(me)。還(huan)有(you)一(yi)個(ge)原(yuan)因就是以(yi)前(qian)集(ji)(ji)中供(gong)(gong)(gong)暖(nuan)(nuan)管(guan)(guan)網(wang)沒有(you)這么(me)(me)多、這么(me)(me)大(da),一(yi)說投(tou)資核能(neng)供(gong)(gong)(gong)暖(nuan)(nuan),就要配套建設熱(re)網(wang),熱(re)網(wang)投(tou)資比熱(re)源(yuan)投(tou)資還(huan)要高,想想如此麻煩,也就算了。哪個(ge)單(dan)位(wei)的宿舍(she)樓或小區要集(ji)(ji)中供(gong)(gong)(gong)暖(nuan)(nuan),就單(dan)獨建設燒(shao)煤鍋爐房就可(ke)以(yi)了。

 

2013年(nian)以來,隨著(zhu)人(ren)民生活水平的(de)(de)提高,對(dui)生活環境的(de)(de)要求也愈(yu)來愈(yu)高,而這個時候,全國(guo)大部(bu)分地區的(de)(de)環境容量達到(dao)了(le)上限,霧(wu)霾(mai)(mai)成了(le)新聞(wen)輿論中(zhong)出現(xian)頻(pin)率最(zui)高的(de)(de)一個詞匯。2013年(nian),東北三省(sheng)在(zai)十月供(gong)暖季,開始出現(xian)了(le)大規模嚴重的(de)(de)霧(wu)霾(mai)(mai)天,嚴重到(dao)霧(wu)霾(mai)(mai)進入(ru)了(le)百科詞條,pm2.5突破了(le)1000μg/m3。

 

治理大氣(qi)污染、改善大氣(qi)環境(jing)、“打贏藍天(tian)保衛戰”很快成為各(ge)級(ji)政府的一項(xiang)硬任務。俗話說:“人無遠慮、必有近(jin)憂(you)”,在大氣(qi)環境(jing)領域已經(jing)應驗了(le)。現(xian)在又(you)開始了(le)碳達峰和碳中和,如(ru)果我們(men)還(huan)不(bu)重視二(er)氧化碳減排,還(huan)不(bu)采取切實措施,那么,用不(bu)了(le)幾年,溫室氣(qi)體排放對全人類的災難性后果就會(hui)更加明(ming)顯地(di)顯現(xian)出來,而且還(huan)是不(bu)可逆的。

 

核能供暖再受青睞

 

2012年初,能源(yuan)局宣布設立核(he)(he)(he)電(dian)(dian)司,受時任(ren)核(he)(he)(he)電(dian)(dian)司司長委(wei)托,我在電(dian)(dian)力(li)行業籌建了(le)中國電(dian)(dian)力(li)發(fa)(fa)展促(cu)進會核(he)(he)(he)能分會。2014年底,我向相關領(ling)(ling)導建議可以(yi)考慮推廣核(he)(he)(he)能供暖(nuan)項目(mu)。核(he)(he)(he)電(dian)(dian)司認為(wei):核(he)(he)(he)能供暖(nuan)不發(fa)(fa)電(dian)(dian)是(shi)核(he)(he)(he)能領(ling)(ling)域(yu)能源(yuan)革命的亮點(dian),發(fa)(fa)展核(he)(he)(he)能供暖(nuan),不僅可以(yi)為(wei)治(zhi)理(li)霧霾做貢獻(xian),還可以(yi)為(wei)碳減排做貢獻(xian)。而(er)且,核(he)(he)(he)能供暖(nuan)還是(shi)核(he)(he)(he)能領(ling)(ling)域(yu)推動混合所有制改革的突(tu)破口。

 

核電司領導建(jian)議我(wo)們(men)設立一(yi)個專業化(hua)的(de)公司來推(tui)進此(ci)事,公司名稱就叫(jiao)新(xin)核能源(yuan)。同時,領導希望(wang)我(wo)們(men)盡(jin)快注冊專利、明確知識產權歸屬,將(jiang)這個池式堆技術在(zai)國(guo)內保護(hu)起來,免得市(shi)場需(xu)求熱起來了(le),外國(guo)公司進來瓜(gua)分市(shi)場。

 

發展核(he)能供暖必須解(jie)決(jue)歷史遺留(liu)的(de)技術路(lu)線問題。在向核(he)電(dian)司領導(dao)以及三大(da)核(he)電(dian)集(ji)團相關部門匯報之(zhi)后(hou),核(he)電(dian)司領導(dao)決(jue)定明確支持核(he)能供熱(re)/供暖技術開發和落地(di),中核(he)集(ji)團業很快將池式堆(dui)作為主要的(de)供暖堆(dui)技術路(lu)線加(jia)以推(tui)廣,中廣核(he)和國家電(dian)投也(ye)由不太感興趣到(dao)推(tui)出各自的(de)技術路(lu)線,共(gong)同發力清潔(jie)供暖基(ji)礎熱(re)源市場。

 

從2016年開始,每年春節之前我(wo)們電促會核能(neng)分會都會組織(zhi)一次核能(neng)供(gong)(gong)暖技術的宣傳推(tui)廣和(he)論證(zheng)研討會。直到2017年將池式堆核能(neng)供(gong)(gong)暖寫入十部委聯合發(fa)布的《北方地區冬(dong)季清潔(jie)取(qu)暖規劃(hua)(2017-2021)》:“加強清潔(jie)供(gong)(gong)暖科技創新,研究探索(suo)核能(neng)供(gong)(gong)暖,推(tui)動現役核電機組向周邊(bian)供(gong)(gong)暖,安(an)全發(fa)展低溫泳池堆供(gong)(gong)暖示范。”

 

2017年初,有一(yi)次在和啟迪控股(gu)董事長王濟武(wu)(wu)先(xian)生(sheng)交(jiao)流時,談(tan)到(dao)核(he)(he)(he)能(neng)供(gong)暖,沒想到(dao)王濟武(wu)(wu)先(xian)生(sheng)也是(shi)(shi)十分看好核(he)(he)(he)能(neng)及其在未來能(neng)源(yuan)(yuan)領(ling)域(yu)中(zhong)的重要地位,提出(chu)希(xi)望(wang)(wang)新核(he)(he)(he)能(neng)源(yuan)(yuan)與啟迪清(qing)潔能(neng)源(yuan)(yuan)成立一(yi)個合資公司(si),共同推(tui)進,于是(shi)(shi)就有了啟迪新核(he)(he)(he)。我(wo)們相信(xin)并希(xi)望(wang)(wang),滿足(zu)北方地區集中(zhong)供(gong)暖需求的小型核(he)(he)(he)反應堆(dui)(dui)技術,最終會統一(yi)到(dao)池式堆(dui)(dui)技術路線上來。

 

難點:核設施退役

 

公眾對核(he)設施(shi)的退役(yi)比較關心。因(yin)為(wei)種類繁多,加上規模大小、場址條(tiao)件、運行狀(zhuang)況等有別,不(bu)同核(he)設施(shi)的退役(yi)方式大不(bu)相(xiang)同。在國際上,3種退役(yi)策略已被廣(guang)泛采用(yong),即立即拆除(chu)、延緩拆除(chu)、封固埋(mai)葬(zang)。

 

“立(li)即拆(chai)除”是(shi)在(zai)核(he)(he)設施永(yong)久關(guan)閉后,盡可(ke)能(neng)快地除去(qu)和(he)處(chu)理(li)核(he)(he)設施內(nei)的(de)放射性(xing)物質,原場址(zhi)可(ke)以(yi)有限制(zhi)或(huo)無限制(zhi)利用(yong)。“延(yan)(yan)緩拆(chai)除”是(shi)在(zai)核(he)(he)設施關(guan)閉后先做部(bu)分和(he)簡易的(de)去(qu)污、拆(chai)除工作,在(zai)保證安全的(de)條件下對核(he)(he)設施進行長(chang)期(qi)貯存,讓放射性(xing)核(he)(he)素衰變,然(ran)后拆(chai)除。對大型反(fan)應堆退役(yi),延(yan)(yan)緩拆(chai)除往往是(shi)優(you)選(xuan)的(de)策略。“封固埋葬”是(shi)把(ba)核(he)(he)設施整體或(huo)它的(de)主要部(bu)分,處(chu)置在(zai)它現(xian)在(zai)的(de)位(wei)置或(huo)核(he)(he)設施邊界范圍內(nei)的(de)地下。

 

不可否(fou)認(ren),退役(yi)要付出不小的(de)(de)經濟(ji)代價。但是,應該與(yu)核(he)設(she)施(shi)運行期間帶來(lai)的(de)(de)經濟(ji)和社(she)會效益相比(bi)較,核(he)電以及核(he)能供(gong)熱/供(gong)暖裝置設(she)計壽命60年(nian),不僅滿足(zu)人們(men)對于(yu)能源的(de)(de)需求,而且還比(bi)其他能源減(jian)少(shao)了(le)二氧化碳、氮氧化物、硫化物以及煙塵(chen)的(de)(de)排(pai)放,更(geng)不會導致冰川(chuan)融化,總體平(ping)衡下來(lai),一定是利大于(yu)弊。核(he)能復(fu)興的(de)(de)聲音也開(kai)始愈來(lai)愈響了(le)。