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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

發布時間:2022-08-31來源(yuan):《能(neng)源(yuan)》雜志(zhi)

只要燃燒化石(shi)(shi)燃料(liao)(煤、石(shi)(shi)油、天然氣),就會排放二氧化碳(tan)。而二氧化碳(tan)作(zuo)為溫室氣體中(zhong)的(de)主要成分(fen),將會對地球(qiu)氣候(hou)和(he)生(sheng)態帶來(lai)災難性的(de)變化,無(wu)論(lun)我(wo)們有多么(me)需要經(jing)濟增長和(he)工業發展,都不(bu)能在全球(qiu)碳(tan)達峰和(he)碳(tan)中(zhong)和(he)的(de)共同(tong)戰役中(zhong)熟(shu)視無(wu)睹,更不(bu)能無(wu)所作(zuo)為。

 

很顯然,在全世界(jie)(jie)絕大部分國(guo)家都承諾了在2050年之前實現碳中(zhong)和(he)的形勢下,中(zhong)國(guo)要(yao)想在新時代(dai)的世界(jie)(jie)政(zheng)治經濟舞臺上有足夠的發言權和(he)影響(xiang)力,必須要(yao)行動(dong)起來了。

 

可(ke)以(yi)想見的(de)未(wei)來的(de)能源結構(gou)是,燃煤發電/供熱(re)機組到(dao)期關(guan)停,有些不到(dao)期也會(hui)被(bei)關(guan)停。發電機組設計壽(shou)命(ming)30年,30年彈指(zhi)一(yi)揮間。位于廣東經濟(ji)重鎮東莞(guan)的(de)曾經領(ling)業內(nei)之(zhi)先的(de)沙角A、B、C電廠共十臺機組陸續到(dao)期關(guan)停,2025年之(zhi)前全部(bu)退役。在碳減排的(de)壓(ya)力下,今后電廠申請延壽(shou)獲得批準的(de)難度愈(yu)來愈(yu)大。

 

北(bei)方地區,風(feng)電(dian)(dian)(dian)資(zi)源豐富,集中式(shi)光伏也建設了不(bu)少,今年又開始整(zheng)縣推進屋(wu)頂光伏,電(dian)(dian)(dian)是不(bu)缺了。可是到了冬天,集中供暖的民生需(xu)求成(cheng)(cheng)為了影響碳減(jian)排、碳中和目標實現(xian)的主要障(zhang)礙。盡管很多城市附近的火電(dian)(dian)(dian)廠已經改造(zao)成(cheng)(cheng)了熱電(dian)(dian)(dian)聯供機組(zu),但同樣面(mian)臨(lin)到期關停的命運。

 

新的(de)(de)(de)熱(re)源在哪里?成為(wei)北方所有(you)熱(re)力公司(si)最(zui)為(wei)關切的(de)(de)(de)問(wen)題(ti)。北京(jing)市已經實現(xian)了(le)燃(ran)氣供暖,但(dan)(dan)是市主(zhu)要領(ling)導還是提出了(le)集(ji)中供熱(re)系(xi)統重構的(de)(de)(de)更高(gao)要求,北京(jing)市集(ji)中供暖系(xi)統上馬(ma)心儀(yi)已久(jiu)的(de)(de)(de)核能熱(re)源是或早或晚的(de)(de)(de)必然事件,因為(wei)節省下來(lai)的(de)(de)(de)燃(ran)氣補(bu)貼的(de)(de)(de)確不是一個小(xiao)數目。隨著氣候的(de)(de)(de)變遷(qian)和人(ren)民生活水平的(de)(de)(de)提高(gao),長江沿(yan)線乃(nai)至長江以南的(de)(de)(de)城鎮居民都有(you)了(le)冬季取(qu)暖的(de)(de)(de)強烈需(xu)求,盡管因為(wei)供熱(re)周期短(duan),可以采(cai)用分戶電取(qu)暖,但(dan)(dan)是如果(guo)沒有(you)足夠(gou)的(de)(de)(de)綠(lv)電供應(ying)做基(ji)礎,用電越多,碳排放量反而愈大。

 

從這(zhe)個角(jiao)度看,長江沿線(xian)建(jian)設核(he)(he)電(dian)勢在必(bi)行(xing),愈早建(jian)成愈好。所謂內(nei)陸核(he)(he)電(dian)安(an)全(quan)風(feng)險高是個偽(wei)命題,且不說核(he)(he)電(dian)大國美(mei)國和法國的(de)(de)一(yi)多半核(he)(he)電(dian)機組都在內(nei)陸,內(nei)陸核(he)(he)電(dian)和沿海核(he)(he)電(dian)的(de)(de)安(an)全(quan)標準一(yi)致(zhi)、同(tong)等重要,而且中(zhong)國的(de)(de)核(he)(he)電(dian)監管(guan)標準和安(an)全(quan)運行(xing)水平一(yi)直(zhi)是全(quan)球最領先的(de)(de)。核(he)(he)安(an)全(quan)局及(ji)核(he)(he)安(an)全(quan)中(zhong)心數千(qian)人的(de)(de)監管(guan)力度之嚴和水平之高也(ye)是全(quan)球公認的(de)(de)。

 

中國早期核能供暖

 

其實核(he)能領域很久以前就已經給(gei)出(chu)了(le)集(ji)中供(gong)暖的零(ling)碳熱源解決方(fang)案(an)—核(he)能供(gong)暖。

 

早(zao)在1982年(nian)(nian)《國外(wai)核新聞(wen)》雜志就(jiu)刊載文章,介(jie)紹了加拿大低(di)溫池(chi)式供熱(re)堆技(ji)術(shu)。低(di)溫池(chi)式堆并不是(shi)新技(ji)術(shu),中國的(de)核科學研(yan)究也是(shi)低(di)溫池(chi)式研(yan)究堆起步的(de)。50年(nian)(nian)代蘇聯援建(jian)的(de)原子能研(yan)究院的(de)101堆就(jiu)是(shi)一(yi)個典(dian)型的(de)低(di)溫池(chi)式重(zhong)水堆。1958年(nian)(nian)建(jian)成并運行,在運行了49年(nian)(nian)后,已經于(yu)2007年(nian)(nian)停(ting)堆,進入退(tui)役(yi)的(de)準備(bei)期。2019年(nian)(nian)啟動退(tui)役(yi)工(gong)作(zuo)程(cheng)序。

 

位于北京(jing)昌平南口(kou)鎮的(de)清華大學核研院廠(chang)區,也有(you)一座自(zi)主(zhu)研制的(de)功率為2MW(熱)的(de)池(chi)式研究(jiu)堆,蘇(su)聯(lian)專家(jia)起了個頭就撤回了,在呂應(ying)中先生(sheng)率領下(xia),1960年(nian)開(kai)始,在平均年(nian)齡只有(you)23歲半的(de)清華大學師生(sheng)自(zi)力更生(sheng)的(de)艱苦努力下(xia),于1964年(nian)建成,反應(ying)堆代號901,至今(jin)安(an)全穩定運(yun)行(xing)近(jin)50年(nian)。

 

池式(shi)堆在供暖技術上(shang)的(de)(de)(de)一大革命性特(te)點,就是它(ta)不用像(xiang)其他化石能源熱源一樣(yang)必須經歷一個高溫(wen)(wen)甚至超高溫(wen)(wen)燃燒的(de)(de)(de)階段。池式(shi)堆產生的(de)(de)(de)能量(liang)直接將(jiang)水的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度定格在100oC左右,而且是幾(ji)乎(hu)100%的(de)(de)(de)能量(liang)利用率(lv)。這樣(yang)就簡化了能量(liang)轉換設備(bei)系統(tong)的(de)(de)(de)復雜度,減少了能量(liang)轉換過程的(de)(de)(de)損失,也(ye)大大降低了人(ren)(ren)身安全(quan)風險,改善(shan)了工作人(ren)(ren)員運行環境。

 

1984年底(di)到1985年初,由于(yu)清華大學核(he)能所主要領(ling)導的(de)變動(dong),核(he)能所沒(mei)能夠(gou)在低溫常(chang)壓(ya)池式堆(dui)的(de)技術路線上(shang)乘勝(sheng)前進。而(er)是組織技術路線選擇論證,重(zhong)打起鼓另開(kai)張,選擇了有壓(ya)力(li)的(de)殼式堆(dui)作為主攻方向(xiang)。1985年開(kai)始研發建造5MW殼式低溫供(gong)熱(re)堆(dui),殼內工作壓(ya)力(li)15個大氣壓(ya)。經過全所人(ren)員集(ji)中攻關,于(yu)1989年12月(yue),達到滿(man)功率運行,為核(he)能所5萬多(duo)平方米建筑面積(ji)集(ji)中供(gong)暖,并連續供(gong)暖多(duo)個冬季。

 

從此以后,核能供熱/供暖領域就出(chu)(chu)現(xian)了兩個技術路線:池式(shi)堆和(he)殼(ke)式(shi)堆。常識告訴(su)我們,一(yi)(yi)個統(tong)一(yi)(yi)標準設(she)計的(de)大型工業(ye)產品(pin)都不(bu)那(nei)么容易推廣,更何況有兩個設(she)計標準,又是(shi)有潛在風險的(de)核能裝置,雙(shuang)方又都能說得出(chu)(chu)來(lai)對方的(de)缺點和(he)不(bu)足。如(ru)此一(yi)(yi)來(lai),導致(zhi)業(ye)內聲音不(bu)一(yi)(yi)致(zhi),力量不(bu)統(tong)一(yi)(yi)。

 

結(jie)果所有(you)項(xiang)目(mu)都是(shi)不了了之(zhi)。其中,不同(tong)技術路(lu)線之(zhi)爭給客(ke)戶帶(dai)來的困惑(huo)、地方政府主要(yao)領(ling)導人的更換、核能項(xiang)目(mu)周期(qi)較長、以及投資企(qi)業對于投資經濟性(xing)、運行安全性(xing)的擔心(xin)等,都是(shi)影(ying)響客(ke)戶下決(jue)心(xin)真正啟動和(he)投入的重要(yao)原因(yin)。

 

之前(qian)推廣核(he)(he)能供暖(nuan)(nuan)(nuan)行動不那么堅決的(de)另一(yi)個(ge)原因,是可(ke)(ke)以燒煤(mei)(mei),燃煤(mei)(mei)鍋爐(lu)和(he)熱(re)(re)電廠熱(re)(re)電聯供都(dou)可(ke)(ke)以作為冬季集(ji)中供暖(nuan)(nuan)(nuan)的(de)基礎熱(re)(re)源(yuan)。盡管污染大(da)氣環(huan)境(jing),但是以前(qian)環(huan)境(jing)容(rong)量(liang)足夠大(da),多排放(fang)一(yi)些煙塵和(he)二氧化碳好像(xiang)沒什么。還有(you)一(yi)個(ge)原因就是以前(qian)集(ji)中供暖(nuan)(nuan)(nuan)管網(wang)沒有(you)這么多、這么大(da),一(yi)說投資(zi)(zi)核(he)(he)能供暖(nuan)(nuan)(nuan),就要(yao)配套建設熱(re)(re)網(wang),熱(re)(re)網(wang)投資(zi)(zi)比熱(re)(re)源(yuan)投資(zi)(zi)還要(yao)高,想想如此麻(ma)煩(fan),也(ye)就算(suan)了。哪個(ge)單位的(de)宿(su)舍樓或小區要(yao)集(ji)中供暖(nuan)(nuan)(nuan),就單獨建設燒煤(mei)(mei)鍋爐(lu)房就可(ke)(ke)以了。

 

2013年以(yi)來,隨著人民生(sheng)活水(shui)平的(de)提(ti)高(gao),對生(sheng)活環境的(de)要求也愈來愈高(gao),而這(zhe)個時候,全國大部分(fen)地區(qu)的(de)環境容量達到了(le)上限(xian),霧(wu)霾(mai)成了(le)新(xin)聞輿論中(zhong)出現頻(pin)率最高(gao)的(de)一個詞(ci)匯。2013年,東北三省在十月(yue)供暖季,開始(shi)出現了(le)大規(gui)模嚴重的(de)霧(wu)霾(mai)天,嚴重到霧(wu)霾(mai)進入了(le)百科詞(ci)條,pm2.5突(tu)破了(le)1000μg/m3。

 

治理大(da)(da)氣(qi)污染、改善大(da)(da)氣(qi)環(huan)境、“打贏藍天保衛(wei)戰”很快成為各級政府(fu)的一項硬任務。俗話說:“人無遠(yuan)慮、必有近憂”,在(zai)大(da)(da)氣(qi)環(huan)境領域已經應驗了。現在(zai)又(you)開始了碳(tan)(tan)達(da)峰(feng)和(he)碳(tan)(tan)中和(he),如果我們(men)還不(bu)(bu)重視(shi)二氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)減(jian)排,還不(bu)(bu)采取(qu)切實措施,那么,用不(bu)(bu)了幾(ji)年,溫(wen)室氣(qi)體排放對全人類的災難性后(hou)果就會更加明(ming)顯(xian)(xian)地顯(xian)(xian)現出來,而(er)且還是不(bu)(bu)可逆的。

 

核能供暖再受青睞

 

2012年(nian)初,能(neng)(neng)源(yuan)局宣布設立核(he)電(dian)司(si),受時任核(he)電(dian)司(si)司(si)長委(wei)托,我(wo)在電(dian)力(li)行業籌建了中國電(dian)力(li)發(fa)(fa)(fa)展促(cu)進會核(he)能(neng)(neng)分會。2014年(nian)底(di),我(wo)向相關領(ling)(ling)導(dao)建議可(ke)以考慮推廣核(he)能(neng)(neng)供(gong)(gong)暖項目。核(he)電(dian)司(si)認為:核(he)能(neng)(neng)供(gong)(gong)暖不發(fa)(fa)(fa)電(dian)是(shi)(shi)核(he)能(neng)(neng)領(ling)(ling)域能(neng)(neng)源(yuan)革命(ming)的亮點(dian),發(fa)(fa)(fa)展核(he)能(neng)(neng)供(gong)(gong)暖,不僅可(ke)以為治理(li)霧霾做貢獻,還可(ke)以為碳減排做貢獻。而且,核(he)能(neng)(neng)供(gong)(gong)暖還是(shi)(shi)核(he)能(neng)(neng)領(ling)(ling)域推動混(hun)合(he)所有制(zhi)改革的突破口。

 

核電司領導建議我們設立一個專業化的公司來(lai)推進此事,公司名稱就叫(jiao)新(xin)核能源。同時(shi),領導希(xi)望我們盡快注冊專利、明確知(zhi)識產權歸屬,將這個池式堆技(ji)術在國內保護(hu)起(qi)來(lai),免得市場(chang)需求(qiu)熱起(qi)來(lai)了(le),外國公司進來(lai)瓜分市場(chang)。

 

發(fa)展核(he)(he)能供(gong)暖(nuan)必須解決歷史遺留的技(ji)術(shu)路線(xian)問題(ti)。在向核(he)(he)電司領導以及三大核(he)(he)電集團相關部門匯(hui)報(bao)之后,核(he)(he)電司領導決定明確(que)支持核(he)(he)能供(gong)熱/供(gong)暖(nuan)技(ji)術(shu)開(kai)發(fa)和落地,中(zhong)核(he)(he)集團業很快(kuai)將池式堆(dui)作(zuo)為主要的供(gong)暖(nuan)堆(dui)技(ji)術(shu)路線(xian)加(jia)以推廣(guang),中(zhong)廣(guang)核(he)(he)和國家電投也由不太(tai)感興趣(qu)到推出(chu)各自的技(ji)術(shu)路線(xian),共同(tong)發(fa)力清潔供(gong)暖(nuan)基(ji)礎(chu)熱源市場。

 

從2016年(nian)開始,每年(nian)春節之前我們電促會核(he)(he)能分會都會組織一(yi)次核(he)(he)能供(gong)(gong)暖技術的宣傳推(tui)廣和論(lun)證研討會。直到2017年(nian)將池式(shi)堆(dui)核(he)(he)能供(gong)(gong)暖寫入(ru)十部(bu)委聯合發布的《北(bei)方地區(qu)冬季清潔取暖規劃(hua)(2017-2021)》:“加強清潔供(gong)(gong)暖科技創新,研究探索核(he)(he)能供(gong)(gong)暖,推(tui)動現役核(he)(he)電機(ji)組向(xiang)周邊(bian)供(gong)(gong)暖,安(an)全發展低(di)溫(wen)泳池堆(dui)供(gong)(gong)暖示范。”

 

2017年初,有一(yi)次在和啟(qi)迪控(kong)股董事長王濟武先生(sheng)交流(liu)時,談到核(he)能(neng)供暖(nuan),沒想到王濟武先生(sheng)也是(shi)十分看好核(he)能(neng)及其(qi)在未來(lai)(lai)能(neng)源(yuan)領域中(zhong)的重要地(di)(di)位,提出(chu)希(xi)望新核(he)能(neng)源(yuan)與啟(qi)迪清潔能(neng)源(yuan)成立一(yi)個(ge)合資公(gong)司(si),共同(tong)推進,于是(shi)就有了啟(qi)迪新核(he)。我們相信并希(xi)望,滿足北方地(di)(di)區(qu)集中(zhong)供暖(nuan)需求的小(xiao)型核(he)反應堆技術(shu),最終會統一(yi)到池(chi)式堆技術(shu)路線(xian)上來(lai)(lai)。

 

難點:核設施退役

 

公眾對核設(she)施的(de)退役比較關(guan)心。因為(wei)種類繁多,加上規模大小、場址(zhi)條件、運(yun)行狀(zhuang)況等有(you)別,不(bu)同(tong)(tong)核設(she)施的(de)退役方式大不(bu)相同(tong)(tong)。在國(guo)際上,3種退役策略已被廣泛采(cai)用,即立即拆除、延緩拆除、封固埋(mai)葬。

 

“立即拆除(chu)”是在(zai)核(he)設(she)施永(yong)久關閉后(hou),盡可能(neng)快地除(chu)去和處理核(he)設(she)施內(nei)的(de)放射(she)性物質,原(yuan)場址可以有限制(zhi)或無限制(zhi)利用。“延緩拆除(chu)”是在(zai)核(he)設(she)施關閉后(hou)先做部(bu)分和簡易的(de)去污、拆除(chu)工作,在(zai)保證(zheng)安全的(de)條件下對核(he)設(she)施進行長期貯存(cun),讓放射(she)性核(he)素(su)衰(shuai)變(bian),然后(hou)拆除(chu)。對大型反應堆(dui)退役,延緩拆除(chu)往往是優選的(de)策略(lve)。“封固埋葬”是把核(he)設(she)施整體或它的(de)主要部(bu)分,處置在(zai)它現在(zai)的(de)位(wei)置或核(he)設(she)施邊界(jie)范圍內(nei)的(de)地下。

 

不可否(fou)認,退役要付出(chu)不小的(de)經(jing)濟(ji)代價。但是(shi),應該與核(he)(he)設(she)(she)施(shi)運行期間帶來的(de)經(jing)濟(ji)和社(she)會效益相比較,核(he)(he)電以及核(he)(he)能供(gong)熱(re)/供(gong)暖裝(zhuang)置設(she)(she)計壽命60年,不僅滿足人們對于能源的(de)需求,而且還比其他能源減少(shao)了二氧(yang)化碳、氮氧(yang)化物、硫化物以及煙塵的(de)排(pai)放,更不會導致冰(bing)川融化,總體(ti)平衡下來,一定是(shi)利大于弊。核(he)(he)能復興的(de)聲(sheng)音也(ye)開始愈(yu)來愈(yu)響了。