7月28日，國際能源署(IEA)和中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院聯(lián)合舉辦了國際能源署《Nuclear Power and Secure Energy Transitions》報告的中國發(fā)布會暨圓桌討論會，國際能源署、中國能源研究會、中核集團戰(zhàn)略咨詢委、中廣核集團戰(zhàn)略規(guī)劃部和中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院的多位領導和專家出席會議并充分交流了觀點。

《Nuclear Power and Secure Energy Transitions》(譯名《核電與保障能源轉型：從今日的挑戰(zhàn)到明日的清潔能源體系》)是國際能源署2022年最新發(fā)布的報告，著眼于如何利用核能解決當今世界面臨的能源和氣候兩大挑戰(zhàn)。2021年，國際能源署發(fā)布了《2050年凈零排放：全球能源行業(yè)路線圖》，關注能源結構清潔低碳轉型;2022年以來，國際形勢風云變幻，核能作為低碳能源的重要性再次受到各國重視，國際能源署也發(fā)布此報告聚焦核能。俄烏沖突引發(fā)的全球能源供應危機，讓各國政府不得不重新審視本國的能源安全戰(zhàn)略，愈發(fā)重視立足于國內以及多元化的能源供給。對許多國家而言，核能無疑是實現(xiàn)這一目標的最佳選擇之一。《Nuclear Power and Secure Energy Transitions》報告深入探討了核電作為低碳電源，在能源系統(tǒng)向以風能、太陽能等可再生能源為主導的低碳轉型中可成為有力補充，從世界核電的發(fā)展現(xiàn)狀、核能在凈零排放中的作用、核能的競爭力以及小型模塊化反應堆的作用與發(fā)展等四大方面闡述了核電在保障能源轉型中的地位與作用，同時對各國尤其是發(fā)達國家在核能投資的成本、業(yè)績、安全和廢物處理等方面所面臨的困難進行了深入研究。

世界核電發(fā)展現(xiàn)狀

1.核能仍然是清潔電力的主要來源

核能可以助力能源部門更加快速、安全地減少化石燃料的使用。面對當今全球能源危機，減少對進口化石燃料的依賴已成為能源安全的首要任務。氣候危機問題也同樣嚴峻。要在本世紀中葉實現(xiàn)溫室氣體凈零排放，就必須迅速徹底實現(xiàn)發(fā)電和供熱脫碳。

2020年，核電約占全球發(fā)電量的10%，是僅次于水電的第二大低排放電源，并且是發(fā)達經濟體的主要電力來源。雖然風能與太陽能等可再生能源大幅增長，但核電發(fā)電量仍超過全球風能與太陽能光伏發(fā)電量總和。截至2021年底，全世界有439個核電反應堆在運，遍布32個國家和地區(qū)，總裝機容量413吉瓦(GW)。

核電為緩解全球二氧化碳排放增長做出了重大貢獻。核電使全球每年排放量減少1.5吉噸(Gt)，天然氣需求減少1800億立方米。在1971~2020年間，核電使全球二氧化碳減排約66吉噸。若無核電，在此期間，發(fā)電產生的總排放量將增加近20%，與能源有關的總排放量將增加6%，有些國家(如韓國和加拿大)發(fā)電排放量將增加約50%。因此發(fā)展核電有利于實現(xiàn)凈零排放目標。雖然風能和太陽能光伏預計將成為取代化石燃料的主力，但這需要可調度電源作為補充。核電是當今僅次于水電的第二大低排放電源，且具有可調度性和增長潛力，有利于在確保降低排放的同時實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全和多元化。

2.發(fā)達經濟體的市場主導地位日漸式微

發(fā)達經濟體已失去市場領先地位。盡管發(fā)達經濟體擁有的核電裝機容量占全球總量的近70%，但反應堆正逐漸老化，面臨運行許可證到期等延壽問題。美國迄今已對國內93座在運反應堆中的88座發(fā)布了延壽計劃，40年運行許可證批準延期20年，其中有11座還申請了再延長20年，延長后壽命達到80年。法國為符合安全要求的電廠制定了一項10年滾動延期方案，匈牙利、芬蘭、捷克和英國的電廠最近也延長了20年?？傮w而言，延期方案讓到2020年本應關閉的總核電裝機容量中的四分之一左右推遲關閉，到2030年這一比例將上升到近40%。這些國家的新核電項目成本高、建設周期長、電力市場和政策環(huán)境不景氣，相關投資相對停滯，且新項目預算和進度都與預期目標相距甚遠。

俄羅斯和中國開始占據市場主導地位。2017年后新建的反應堆共有31個，其中17個由俄羅斯設計，10個由中國設計，歐洲和韓國各占2個。俄羅斯在出口市場中占據主導地位，14臺機組分別出口土耳其、印度、中國、孟加拉國和伊朗;中國設計的10臺機組都由中國建造。但俄烏沖突或影響俄核電出口前景，如芬蘭以延誤風險增加為由取消了2013年與俄羅斯國家原子能公司簽署的建廠合同。

2010年以來，新增核電裝機容量67.6吉瓦，其中大部分增量在中國。中國目前在建裝機容量為16.1吉瓦，韓國5.6吉瓦，土耳其4.4吉瓦，印度4.2吉瓦，俄羅斯3.8吉瓦，英國3.3吉瓦，其他國家合計16.6吉瓦。

3.核電發(fā)展面臨的機遇與挑戰(zhàn)

一是凈零承諾讓各國再度關注核電潛能。目前已有70多個國家(能源相關溫室氣體排放量占全球四分之三)承諾將排放量減至凈零，計劃投資核電的國家越來越多。例如美國、英國、法國、中國、波蘭和印度近期宣布的能源戰(zhàn)略中就考慮讓核電發(fā)揮重要作用。美國在全球積極投資先進反應堆項目;法國2022年宣布計劃從2028年開始新建6座大型反應堆，在2050年前可以選擇再建造8座，并承諾在2030年前投入10億歐元開發(fā)創(chuàng)新堆。中國計劃繼續(xù)保持目前的核反應堆建造速度，以確保在2060年實現(xiàn)碳中和目標。新當選的韓國總統(tǒng)承諾支持延長現(xiàn)有核電站壽命和重啟兩個廠區(qū)的建設，并計劃到2030年利用韓國技術在海外建造10座核電廠。

二是對能源安全的關注為重振核能創(chuàng)造了機會。能源安全問題以及近期能源價格飆升，突顯出非化石能源和國內能源結構多元化的重要性。俄烏沖突加劇了全球燃料市場的緊張局面，同時刺激電價上漲。核能可作為風能和太陽能等波動性可再生能源的有力支撐，提供了大規(guī)模減少對化石燃料依賴的機會，有助于實現(xiàn)能源結構多元化。比利時和韓國最近減少了逐步淘汰現(xiàn)有核電站的計劃，其中韓國電力部門將每年節(jié)約50億~70億立方的天然氣使用量。英國的國家能源安全戰(zhàn)略中有8座大型反應堆新建計劃。日本加快重啟已通過安全核準的核反應堆，由此可以夠釋放出歐洲或亞洲其他市場急需的液化天然氣庫存。

三是核電發(fā)展面臨政策導向及經濟性等現(xiàn)實挑戰(zhàn)。首先，發(fā)達經濟體面臨建造成本增加和交貨期延長的問題。歐洲和美國最近的核電廠建造項目一再拖延，成本嚴重超支。如美國佐治亞州的沃格特勒核電站3、4號機組，預計成本從4300美元/千瓦增加到近9000美元/千瓦，工期由4年拖延到9年。加大核能投資將取決于風險的管理和分配，包括項目風險、政治風險、監(jiān)管風險、營運風險以及市場或價格風險等，沒有政府的參與很難吸引私營部門融資。其次，對核能保障電力系統(tǒng)安全和低排放作用的補償力度尚且不足，沒有容量機制對可調度基荷作用的支持，使得營運者無法獲得可調度容量收入;大多數電力市場也未就核電的低碳屬性給予足額補償，在許多國家，生產和投資稅收抵免和上網電價等清潔能源補貼或其他支持機制內未加入核能。最后，部分國家因對核安全與廢物管理等方面的關切而對發(fā)展核電尚有顧慮。這些都是全球核電未來發(fā)展將面臨的挑戰(zhàn)。

核能在實現(xiàn)凈零排放中的作用

1. 核電對全球凈零排放不可或缺

報告基于國際能源署2021年發(fā)布的《2050年凈零排放方案》(Net Zero Emissions by 2050 Scenario)，進一步探討核能在實現(xiàn)凈零排放過程中的作用。該方案中對核電等發(fā)電方案的預測基于國際能源署長期能源建模框架內的經濟分析，包括每種燃料、每項技術和每個區(qū)域的成本預測，以確定到2050年實現(xiàn)所有行業(yè)凈零排放最具成本效益途徑。

核電對整個電力系統(tǒng)的可靠性和充裕性做出重要貢獻。大多數國家的核電廠可用性系數通常在90%以上。由于絕大多數核電裝機容量都取決于系統(tǒng)的充裕性，因此核電對系統(tǒng)可靠性和充裕性的貢獻通常遠遠大于在總發(fā)電裝機容量中的份額。2021~2050年期間，凈零排放方案中核電在總可調度電力裝機容量中所占的份額(衡量其對系統(tǒng)充裕性的貢獻)穩(wěn)定在8%左右。長期以來，可調度電力來源一直是確保系統(tǒng)充裕性的主要手段。目前，化石燃料占可調度裝機容量的絕大部分，但到2030年，凈零排放方案下的化石燃料占比將減少四分之一，之后會急劇下降。長期以來，水電和核電一直是低排放可調度裝機容量的主要組成部分。未來各種形式的儲能也將大規(guī)模擴展，電池、氫氣和氨氣在燃煤和燃氣發(fā)電廠的新興市場中將扮演越來越重要的角色，采用利用與封存(CCUS)技術的化石燃料也將成為系統(tǒng)充裕性作出貢獻方面。

核電有助于滿足凈零排放方案中迅速增長的電力系統(tǒng)靈活性需求。隨著波動性可再生能源在發(fā)電中所占份額的增加，電力系統(tǒng)的靈活性——系統(tǒng)以可靠且經濟高效的方式管理供需可變性和不確定性的能力——正日益成為電力安全的核心。為了確保電力系統(tǒng)的瞬時穩(wěn)定性以及長期供電安全，在不同的時間段(每分鐘、每小時和每個季節(jié))，電力系統(tǒng)都需要保持靈活性。根據凈零排放方案，2020~2050年，在全球電力系統(tǒng)中，每小時的靈活性需求將平均增長3倍——是總電力需求的2倍。在發(fā)達經濟體中，每小時靈活性的份額將從目前的約2%上升至2050年的5%。在法國，核電滿足了大部分發(fā)電需求，靈活性納入到了反應堆的設計中，使得一些發(fā)電廠可以在短時間內快速增加和減少產量，以負荷跟蹤的模式運行，從而保證電力供應和需求保持一致。核電對系統(tǒng)靈活性的支持可以通過創(chuàng)新進一步提升。包括小型模塊堆在內的先進技術有可能促使核反應堆更易改變其輸出，轉而產生熱和氫而非電力，或者在發(fā)電的同時產生熱和氫。各方正通過清潔能源部長級會議等渠道作出努力，讓決策者和規(guī)劃者了解靈活性更高的核電所產生的潛在成本效益。

減少核電會增加實現(xiàn)凈零排放目標的難度且成本更高。凈零排放方案中悲觀核電情景討論了不加快核電建設和延長壽命的影響。在這種情況下，總發(fā)電量中的核電占比將從2020年的10%下降到2050年的3%。由此形成的缺口將由太陽能和風能填補，這會促進前沿領域大比例采用波動性可再生能源。儲能以及采取碳捕集、CCUS技術的化石燃料電廠需求將會隨之增加。此情景將導致降碳總成本提高，清潔能源供應鏈面臨額外壓力，天然氣和煤炭市場價格增加等后果。到2050年，累計投資將需增加5000多億美元，消費者電費增加近6000億美元，包括電力技術的額外投資成本、支持額外可再生能源的電網擴建成本以及煤炭和天然氣的額外燃料成本。每減少1吉瓦的核電裝機容量，就需要從其他來源額外增加3.5吉瓦的容量，并對發(fā)電技術和電網基礎設施等造成更大壓力。

2. 新核電建設在本世紀30年代將達到新高

凈零排放方案預測全球核電裝機容量到2050年幾乎翻番，從2022年初的413吉瓦增加到2050年812吉瓦，新建核電廠超過正逐步退役的現(xiàn)有核電廠數量。其中發(fā)達經濟體核電增長態(tài)勢強勁，新興市場和發(fā)展中經濟體的核電裝機容量增長更快，約占全球增長量的90%;中國在核電裝機容量上全球領先，預計將在2030年前超過美國和歐盟，到2050年擁有全球三分之一的核電設施。

隨著世界各地新一輪核電廠建設浪潮的開始，核能工業(yè)在凈零排放方案下將進入一個新的增長時期。從2021~2050年，全球將新增640吉瓦的核電裝機容量。到本世紀30年代，平均每年將有超過27吉瓦的容量投入使用，超過20世紀80年代上一波建設浪潮的平均水平。中國在新核電建設方面仍將處于全球領先地位。截至2021年，中國連續(xù)9年每年新增的核電裝機容量位列世界第一，而且預計這一趨勢將持續(xù)下去。到2040年，中國在凈零排放方案下平均每年將新建9吉瓦的核電裝機容量，占世界總容量的40%，而其他新興市場和發(fā)展中經濟體加起來每年將新增8吉瓦的容量。

核能行業(yè)的重心向中國及其他新興市場和發(fā)展中經濟體的轉移，對核電技術和貿易具有重要意義。中國目前的核電發(fā)展主要集中在大型反應堆和國內設計上，包括成功商運的“華龍一號”。此外，中國也在開發(fā)高溫氣冷堆，以此取代燃煤電廠和熱電廠，實現(xiàn)核能熱電聯(lián)產。發(fā)達經濟體對核能的新推動是基于新的國內設計，包括歐洲的歐洲壓水堆以及歐洲和美國的小型模塊堆。中國以外的新興市場和發(fā)展中經濟體在核電建設方面的迅速擴張依賴于從中國、歐洲和美國引入核電技術，引發(fā)了技術提供者間的競爭。在新興市場和發(fā)展中經濟體，能源的可負擔性仍將至關重要，這為先進反應堆設計的開發(fā)商提供了強大動力，以縮短建造時間并最大限度地降低成本。

3.核電投資與成本

根據凈零排放方案，到2030年核電年投資將增加兩倍。2021~2050年間，凈零排放方案中的核投資重點逐漸從新興市場和發(fā)展中經濟體轉移至發(fā)達經濟體。在發(fā)達經濟體中，平均每年投資近500億美元，約占全球總額的一半，這幾乎是21世紀10年代平均水平的4倍。相對于在全球裝機容量中的所占份額而言，這些國家的投資需求較高，這是因為建筑成本較高，需要通過大量投資來延長現(xiàn)有反應堆的壽命，并且需要通過建造新的反應堆來抵消退役的反應堆。后一個因素也解釋了發(fā)達經濟體的投資傾向于后幾十年的原因。到2050年，中國平均每年需要在核電上花費近200億美元，幾乎是21世紀10年代平均水平的兩倍。其他新興市場及發(fā)展中經濟體的投資平均每年增加兩倍，達到約250億美元。與發(fā)達經濟體相比，到2035年，這些國家更需要投資。

新核反應堆的成本在不同地區(qū)差異巨大。新核反應堆的建造成本是決定競爭性可調度發(fā)電來源相對投資的一個重要因素，在全世界范圍內差異巨大。凈零排放方案中假設了中國和印度能夠以最低成本(低于3000美元/千瓦)建造新的核電廠，且項目在5~7年內完成。這意味著新建一個裝機容量為1.1吉瓦的大型反應堆將耗資約30億美元(以2020年美元計)。在歐盟和美國，預計這一成本將大幅提高，但在未來30年內，將逐步下降至4500美元/千瓦左右。若要降低這些成本，就需要核工業(yè)按時、按預算交付項目。通過采用一些經過驗證的方法可以降低后續(xù)投資的成本，包括在設計完成后再開始施工、后續(xù)機組采用相同設計以保證“同類第n個機組”的效率，以及在同一地點建造多個機組。也可以在選址過程中進行創(chuàng)新，從而縮短漫長的施工前階段。

核電建設必須克服投資方面的經濟障礙。除了公眾接受度等非經濟障礙外，核工業(yè)還必須克服投資方面的幾個經濟障礙，以實現(xiàn)凈零排放方案中所述的凈零目標。相對于其他低排放能源成本是主要的經濟障礙。以平準化度電成本進行衡量，太陽能光伏已經成為大多數市場中最便宜的新能源，遠低于新核電項目的成本。但相對于其他發(fā)電技術，核電的競爭力取決于其產量的價值及其生產成本。例如，在系統(tǒng)需求最高的時候，可用電力來源的能力有助于提高其能源價值，這可以通過在競爭市場中獲得的產量平均批發(fā)價格來衡量。同時，在不需要高產量的情況下，充裕的產量會降低能源價值。系統(tǒng)中特定技術的能源價值取決于需求模式、發(fā)電資源結構、燃料和二氧化碳價格以及其他系統(tǒng)特定要素。隨著波動性可再生能源份額的增加，相對于系統(tǒng)平均值，核電的能源價值在這些市場中保持穩(wěn)定或有所增加，有利于增強可調度性。