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行业报告
英国在低碳转型过程中核电的创新与发展
时间:2023年07月14日 来源:《中国核能》2023第3期 点击量: 分享:

英国发展民用核能有着悠久的历史。

1956年,世界上第一座商业核电站在英国投入运行。目前,核电为英国提供15%的电力,与可再生能源和其他发电技术一起,为英国能源系统提供了深度脱碳的机会。去年,《英国能源安全战略》就确定了将采用安全、清洁和可负担的新一代核反应堆的计划。英国将在2050年前部署24GW的民用核电,预计占电力总需求的25%。

英国的核工业还包括:2台在建反应堆,9台在运反应堆( 包括8台气冷反应堆和1台压水反应堆 ),17个退役厂址,燃料厂,研究和培训中心,由专业公司组成的核供应链。

英国和中国在能源脱碳以限制气候变化的影响和实现净零排放都做出了重要承诺。预计民用核能将成为两国未来低碳能源结构的重要组成部分。民用核能在近期的英国政府战略和政策中发挥着核心作用。这主要体现在四个方面:

首先,在大型反应堆上:目前正在欣克利角C建造两个EPR反应堆,这两个堆将为英国提供7%的电力需求。英国还将在本届政府完成下一个大型反应堆的最终投资决定。核能在英国能源安全战略中的作用得到进一步加强,通过建设大型核反应堆和小型模块化反应堆,其目标是到2050年实现24GW的总装机。

其次,在小型模块化反应堆上:英国政府投资最高2.1亿英镑的项目经费,同时还有大量私营组织的投资。Rolls-Royce的目标是到2030年左右让第一批反应堆投入运行。

第三,在先进模块化反应堆上(AMR):英国正在研究AMR,使其达到极高的温度,对难以减排的行业进行脱碳。因此,近期高温气冷堆技术被选为英国的AMR示范项目。

第四,在核聚变上:计划到2040年通过球形托卡马克(STEP)能源计划以及由私营组织创造的其他聚变技术来展示核聚变的商业可行性。

先进核技术在向低碳经济转型中发挥着重要作用。

英国《绿色工业革命十点计划》宣布设立最高3.85亿英镑的“先进核基金”,用于投资下一代核技术。这包括最高2.15亿英镑用于开发国内小型模块化反应堆技术设计以及最高1.7亿英镑用于在2030初期完成先进模块化反应堆(AMR)示范研发。

在英国,先进核技术通常分为两类:一是第三代水冷SMR,与现有核电站反应堆相似,但规模较小。二是第四代及以上的AMR,它们使用新型冷却系统或燃料来提供新功能( 例如工业供热 ),并有可能逐步降低成本。

英国政府认为,SMR可以与大型核反应堆一起作为低碳能源发挥重要作用,以支持安全、经济的脱碳能源系统。《十点计划》和《能源白皮书》宣布,政府打算在2030年代初期部署首个SMR。政府将继续推进关键政策和市场,包括最终确定SMR的监管准入、选址和融资。

2021年11月,英国政府宣布为Rolls-Royce的SMR计划提供最高2.1亿英镑的资金,以进一步开发其世界上首批SMR设计。该项目的资金也将来源于私营组织投资。

英国拥有世界上最安全、最健全的核监管制度,所有核运营商都对独立监管机构—核监管办公室和国家环境监管机构( 如环境署 )负责。《英国清洁增长战略》宣布,政府向核监管机构提供了最高1200万英镑的资金,建设支持和评估先进核技术所需的能力。

2021年5月,英国政府宣布通用设计评估(GDA)对先进核技术开放,并发布了新的进入GDA的指南。通用设计评估允许英国的独立核监管机构评估新反应堆设计的安全、安保和环境影响,并提供新设计能够满足英国法定监管要求的信心。

Rolls-Royce SMR公司筹集了4亿英镑的资金进入GDA。该公司计划在2030年首次试运行,并计划再建造8~10台机组。Rolls-Royce SMR公司预计每个小型模块化反应堆能够为100万户家庭供电。GDA的第一步于2022年4月开始,经过Rolls-Royce SMR公司和监管机构的准备工作,这一阶段现已顺利完成。从2023年4月开始,GDA第二阶段开始,预计持续16个月。

还有多家技术供应商希望在英国的不同厂址建造其他类型的SMR。2023年1月,英国商业、能源和工业战略部确认,6家开发商已计划将他们的设计提交GDA。

英国使用先进模块化反应堆(AMR)一词来表示下一代核反应堆。

2021年12月,政府通过4000万英镑的研发计划和竞赛宣布高温气体反应堆(HTGR)将作为下一代核反应堆首选技术。HTGR非常适合英国,英国自主设计的第一代和第二代核电技术就是气冷反应堆:

• 在1960年代和1970年代建造的26个Magnox反应堆;

• 在1970年代和1980年代建造的14个先进气冷反应堆 (AGR)。

HTGR可以产生高温,可用于低碳制氢、为工业和家庭供热以及具有价格优势的发电,按时实现2050年的净零排放计划。

英国政府已承诺提供最高1.7亿英镑的研发计划,在2030年代初建成HTGR验证机。迄今为止,英国已投资4600万英镑用于先进燃料开发,目前正在计划建设实质性的原型机和试点工厂。英国还投资了2600万英镑用于材料开发,用来支持高温反应堆,计划进一步开发此项目。

英国财政大臣在今年3月15日的春季预算中宣布,政府设立了大不列颠核能公司(GBN),负责推动新核能项目的交付,并提供所需的资金支持,它的首要任务是通过市场竞争选择最好的小型模块化反应堆(SMR)技术。 

(作者:陶亮  英国商业贸易部中国区能源与基建参赞)


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