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智库丛书隆重推介②丨关于推进华中地区“十四五”核电发展的建议
时间:2021年02月02日 来源:本站 作者:课题首席专家 王炳华 点击量:534 分享:

文章摘要:

推动长江经济带发展是关系国家发展全局的重大战略。长江中下游的华中地区近年来经济增速较快,但也面临产业结构调整任务较重、节能减排压力较大等挑战。为贯彻落实习近平总书记“生态优先、绿色发展”指示精神,中国核能行业协会组织专家从华中地区绿色发展的角度,对华中地区的电力需求增长、电源结构、本地资源、环境容量约束、电力系统安全等进行了相关研究。研究认为,稳步推进华中地区“十四五”核电发展,是优化华中地区电源结构和解决电力需求问题的战略选择,对促进长江经济带绿色发展和改善环境质量具有重要和长远的意义。

  

1.   华中地区电力发展面临的主要问题

华中地区在国家重大区域战略中地位十分重要。近年来,电力工业发展主要面临以下问题:

一是电力供需平衡吃紧。2018年,我国全社会用电量为6.9万亿千瓦时,同比增长8.4%,增速创2012年以来新高,其中华中电网的湖北、湖南、江西三省用电量增速分别为10.8%、10.4%、10.4%。全国电力供需形势已从总体宽松逐步转为总体平衡,而华中地区电力供需已出现平衡吃紧,2018年华中四省全网最大负荷已达15065万千瓦,当年迎峰度夏期间最大外来电力调入2156万千瓦。根据有关部门预测,“十四五”期间华中地区的电力需求年均增速为 6%,在全国处于较高水平,2025年全网最大负荷为 24673万千瓦,未来电力平衡将面临较大压力。

二是本地一次能源资源有限。华中地区水电资源已接近开发完毕;风电和光伏资源品质处于全国中下游水平,开发成本较高;煤电主要从煤炭主产区调入动力煤;相当部分电力电量依靠区外来电。本地一次能源资源支撑经济发展能力不足,能源调入比重高,长远看华中地区将成为我国第一缺能地区。

三是环境容量压力大。长江沿线的污染物排放基数大,废水、化学需氧量、氨氮排放量分别占全国的 43%、37%、43%,排放强度是全国平均水平的1.5 至 2.0倍。从能源电力分布看,到 2018 年年底,长江沿线11省市的煤电装机达 3.9 亿千瓦,约占全国的 34%,氮氧化物和硫氧化物排放约占全国三分之一左右。华中地区环境容量压力大,环境质量亟待改善。

四是电力系统运行的安全风险在逐步增加。随着电力需求的增长和后续特高压直流工程建成投产,华中电网大功率直流馈入电力占比增加,其中可再生能源比例高且波动性大,电力系统调节能力和抗扰动能力有所不足。因此需要保持一定的本地电源比重,在接收区外来电的同时确保华中电网的电源支撑和调频调压能力,以增强电力系统运行的稳定性和抗安全风险的能力。

2.   发展核电是解决华中地区电力问题的战略选择

针对华中地区能源电力结构与供需实际情况,国家有关部门从三个方面做了总体安排:一是建设一批特高压直流输电工程项目,从中西部送电华中地区;二是开通蒙华铁路运煤通道;三是开展了核电项目前期工作。综合各方面的条件分析,华中地区在“十四五”期间规划发展核电,是解决华中地区未来电力供需矛盾和电网安全运行问题的重要战略选择之一。

2.1    特高压电网建设影响分析

华中电网在全国处于中心位置,是西电东送、南北互供的枢纽,目前已规划建设5条跨区特高压直流输电通道。其中已建成投运哈密—郑州和酒泉—湖南800kV 工程,设计输送容量1600万千瓦,目前实际输送容量 1000万千瓦;核准青海—河南、陕北—湖北、雅中—江西三条 800kV 线路工程,设计输送容量2600万千瓦,计划于2021—2022年建成。在计入五条跨区特高压线路全部送电能力后,随着华中地区电力负荷的增加,至2025年仍有电力供应缺口3000万千瓦左右。

华中电网现有主网架承受特高压直流故障冲击能力不足。豫南、湘南、赣南许多地区网架结构相当薄弱,承受大容量特高压直流线路故障引起的大规模转移潮 流能力有限,动态无功支撑能力不强,需进一步加强本地电源建设。另一方面,根据中国工程院的有关研究报告,如在华中电网建设特高压1000 kV交流环形电网,投资巨大,不具备经济效益,同时并不能有效解决华中电网的安全稳定问题,反而会带来一些新的安全风险。

2.2    蒙华铁路的影响分析

蒙华铁路连接晋陕蒙等煤炭主产区与鄂湘赣等缺煤地区,是“北煤南运”的国家战略运输通道,能有效缩短部分煤炭沿海并逆长江而上的运输距离,缓解华中地区缺煤的现状,降低煤炭供应成本。蒙华线路全长1806 千米,规划运力每年2亿吨煤,初期运力6000万吨,综合运价暂定0.18元/ 吨千米。随着蒙华铁路投运, 初步测算动力煤价格到湖北平均降低70-90元/吨,到湖南平均降低30-80元/ 吨。蒙华铁路除满足湖北、湖南、江西现有7000万千瓦煤电外,还可以新增供应2000 万-3000万千瓦煤电机组。

据以上分析可以看出,通过特高压电网输入、蒙华铁路的投运,华中地区“十四五”期间电力平衡是基本可以保障的,但2025年以后需要新的电力来源。根据《长江经济带生态环境保护规划》,到2020年,湖北、湖南煤炭消费总量不超过2015年水平。华中地区继续发展煤电,受到环境保护和减少温室气体排放的硬约束,煤电增长受到限制。因此,华中地区将来存在着较大的发展清洁电力装机和区外来电的空间。

2.3    发展核电是华中地区电力发展和结构调整的战略选择

我国核电发展走的是“先沿海、后内陆”的路径,截至 2019年年底,我国在运的47台核电机组和在建的13台核电机组,全部分布在沿海地区。仅在沿海地区布局和发展核电,已难以满足内陆省份经济发展对能源日益增长的需求,以及电网安全稳定运行的需要。

2008年2月,国家发改委从国家能源战略与布局的全局出发,确定湖南省桃花江、湖北省咸宁、江西省彭泽三个核电厂址开展前期工作。目前,三个核电厂址已全面完成前期工作,累计投入资金已超过120亿元,具备了申请核准建设的条件。由于日本福岛核事故影响,国内对三省发展核电出现意见分歧,项目建设一直搁置,国家有关部门明确要求“十三五”期间要加强厂址保护,积极开展论证工作。

习近平总书记明确要求长江经济带要“生态优先、绿色发展”。保护修复生态环境是长江经济带战略的重要内涵。华中地区电力发展应综合考虑环境约束、资源条件、电网安全等因素,顺应能源清洁低碳、安全高效发展的要求,加快能源和电力结构的调整。

3.   华中地区发展核电具有坚实的安全基础

国内相关方面对华中发展核电的担忧,主要集中在两个方面:一是核电厂址分布在长江流域,洪涝期间核电厂能否有效抵御洪水,干旱期间核电厂冷却用水能否得到有效保障;二是核电厂正常运行期间以及事故工况下的废液排放是否会影响长江水资源的安全。 

3.1    核电厂址安全有保障,长江水资源安全有保障

受国家能源局委托,2015年,中国工程院组织21位两院院士和20位行业资深专家,针对华中地区三个核电厂址安全以及对长江水资源影响进行了评估论证。

1. 在厂址安全方面 , 三个厂址设计标高均高于最高洪水位,即使在长江流域万年一遇洪水叠加三峡溃坝的情况下,也不会发生类似福岛核电厂被洪水淹没的情况。核电厂采用冷却塔方式冷却,补水量仅为冷却塔的蒸发量,全年平均用水量不超过取水河道总水量的 1%,在正常年份和干旱情况下,核电厂冷却用水保证率都完全满足要求。

2. 在对长江水资源的影响方面 , 一是我国内陆核电在设计和运行上更加注重液态放射性流出物的排放控制,其排放控制值比沿海厂址低一个数量级;二是电厂正常运行期间,产生的少量废水经过处理后,接近天然本底放射性水平,远低于国家标准,饮用水安全不受影响;三是考虑事故工况,三代核电厂从设计和工程上具有充分的预防和缓解措施,对事故产生的放射性废水“能储存、能处理、能封堵、能隔离”,把放射性物质滞留在厂房或阻断在厂区内,具有实际消除大量放射性物质向环境释放的能力,不会对长江水资源安全构成影响。

3. 在地震安全方面 , 三个内陆厂址的地震加速度峰值均小于0.15g ,低于大部分沿海厂址。我国三代核电机组抗震设计标准达到0.3g ,表明三个核电厂址具有足够的抗震安全裕量,地震安全是有保障的。

3.2    在内陆地区发展核电国际上已有成熟的经验

在内陆地区和沿海建设核电厂的安全标准具有一致性,适用法律和法规完全相同。世界各国核电建设布局和具体厂址选择,主要取决于经济社会发展和电力工业布局需要,既建在沿海,也建在内陆。

到2019年12月25日,全球在运行的448台核电机组中,有255台分布在内陆 , 占比56.92%。世界核电装机最多的美国,96台核电机组中有85台分布在内陆,其中在美国的“母亲河”——密西西比河流域建有32台机组。核电发电占比最高的法国,58台核电机组中有40 台分布在内陆,占比69%,其中在法国五大河流之首的罗纳河沿岸就运行着14台核电机组。此外,从运行和管理经验来看,截至到2018年年底,全球已有近万堆·年的内陆地区核电运行管理经验。

3.3    我国已具备了在内陆建设核电的技术储备和运行管理经验

经过30多年的发展,我国核电技术已实现从二代到三代的跨越,建成了先进、完整的核电全产业链。福岛核事故后,国家对核电厂抵御极端灾害、预防和缓解严重事故、应急准备和应急响应等方面提出了更加严格的规范要求,我国三代核电安全标准已与世界最高标准接轨。我国核电起步至今始终保持安全稳定运行,没有发生国际核事件分级表界定的2级及以上运行事件,可以说没有出现过任何与核安全有关的事故。与世界核电运营者协会规定的性能指标对照,在全球 400余台运行机组中,我国运行机组80% 的指标优于中值水平,70%达到先进值,与美国核电机组水平相当,优于法国核电机组,且整体安全指标逐年提升。

当前,我国三代核电AP1000依托项目四台机组已全部建成投产,“华龙一号”示范工程及出口巴基斯坦项目正在有序建设,CAP1400示范项目已开工建设,我国已完全具备三代核电机组的自主设计和自主建造能力。我国出口巴基斯坦并已建成投产的四台核电机组全部位于内陆地区。可以说,我国已具备了在内陆地区发展核电的技术储备和运行管理经验。同时,华中地区拟建核电厂址所在地政府和公众支持本地区的核电发展。

4.   结论与建议

一是从华中地区能源资源禀赋、电力增长需求、电力系统运行安全、区域战略地位、特别是长江经济带生态环境保护等方面看,华中地区电力发展与规划,应充分考虑与国家重大区域发展战略、长江经济带发展战略总体要求相适应,统筹考虑区外来电、电网建设、煤电、可再生能源和核电发展,坚持走生态优先、绿色发展的新路子。 

二是核电作为可以大规模替代煤电的基荷电源,具有清洁低碳的特点。华中地区建设核电,不仅对改善地区环境质量、提升电网安全、促进能源结构转型、优化我国核电布局均具有重要作用,而且是满足华中地区 2025 年后新增电力需求的主要途径之一。

三是华中地区三个已全面完成前期工作的核电厂址,无论是厂址安全、水资源安全、地震安全,都是有保障的。

四是我国首批三代核电已陆续建成投产,在华中地区建设核电,已属于三代核电后续的批量化建设项目,从首批示范项目建成到批量化建设的技术经济发展规律分析和成本测算,华中地区未来的核电上网电价将具备一定的竞争力,不会从总体上抬升华中地区的电价水平。

五是由于核电项目建设周期较长,通常从项目启动到投产需要五年甚至更长的时间。为此建议:

第一,将湖南桃花江、湖北咸宁、江西彭泽三个核电项目纳入国家“十四五” 电力规划,并适时启动建设。同时,华中地区应为核电进一步发展创造必要的条件。

第二,对已纳入我国核电中长期发展规划的内陆地区核电厂址,相关政府部门应加强厂址保护,为电力工业总体布局与长远发展做好储备。


  课题首席专家简介:

  王炳华,中国核能行业协会专家委员会特邀顾问,国家电力投资集团有限公司原董事长。

注:本报告是中国核能行业协会重大问题联合研究《我国内陆核电发展问题研究》课题的研究成果。课题组主要成员包括:王炳华,刘伟,傅劲松,赵风云,陈晓秋,张廷克,杨波,郑砚国,吴忠俭,顾健,刘明章,肖志勇,刘中锋,陈映坚,李勇, 陈公全,尹向勇,李建新,鲍麒,郝宏生,袁毅,代华,葛仲奕,陈荣,刘玮。

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