世界核電廠2021年運(yùn)行實(shí)績

2022 年7 月26 日，世界核協(xié)會（WNA）發(fā)布新版《世界核電廠運(yùn)行實(shí)績報告》，通過提供發(fā)電量、裝機(jī)容量和負(fù)荷因子等數(shù)據(jù)展現(xiàn)了全球核電廠的運(yùn)行情況。結(jié)合疫情后全球能源需求變化、應(yīng)對氣候問題、能源供應(yīng)安全等因素，報告指出核電能夠在增強(qiáng)能源安全和緩解氣候變化方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，各國應(yīng)積極采取行動，推動核電發(fā)展，助力碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

截至2021年12月31日，全球有32個國家在使用核能發(fā)電，共有436臺在運(yùn)核電機(jī)組（詳見表1），總裝機(jī)容量約3.96億千瓦。相對于2020年12月31 日，核電使用國數(shù)量保持穩(wěn)定，核電機(jī)組數(shù)量和總裝機(jī)容量均有所減少（詳見圖1）。2021 年，全球共有10臺核電機(jī)組正式開工建設(shè)，6臺首次并網(wǎng)發(fā)電，10 臺永久關(guān)停（詳見本刊2022 年第1期相關(guān)報道）。

圖1 全球核電裝機(jī)容量走勢（1970—2021年）

表1 2021年底全球在運(yùn)機(jī)組數(shù)量（臺）

1 核發(fā)電量

1.1 總核發(fā)電量

2021 年全球核發(fā)電量為2.653 萬億千瓦時，相比2020 年的2.553 萬億千瓦時增加了1000 億千瓦時，恢復(fù)了自2012 年以來的上升趨勢（詳見圖2）。核發(fā)電量上升的原因主要在于全球經(jīng)濟(jì)從新冠疫情中復(fù)蘇，電力需求增長，核能發(fā)電也隨之恢復(fù)活力。2021 年核發(fā)電量居歷史第三高，僅次于2006 年2.66 萬億千瓦時和2019 年2.657萬億千瓦時。

2021 年全球核電機(jī)組平均負(fù)荷因子為82.4%，高于2020 年的80.3%，延續(xù)了自2000 年以來的持續(xù)走高趨勢（詳見圖3）。平均負(fù)荷因子持續(xù)處于高位，沒有出現(xiàn)明顯變化，表明機(jī)組實(shí)績沒有隨著役齡增長而降低。

1.2 各國核發(fā)電量

全球核發(fā)電量最多的國家是美國，2021 年核發(fā)電量為7716 億千瓦時，占全球核發(fā)電量的29.1%。中國和法國核發(fā)電量緊隨其后，分別為3832億千瓦和3634億千瓦。這三個國家的核發(fā)電量占全球核發(fā)電量的57.2%（詳見圖4）。

2021 年，核發(fā)電量在本國總發(fā)電量中的份額超過10%的國家共有22個（詳見圖5），其中法國最高，達(dá)69%；其次為烏克蘭和斯洛伐克，分別為55%和52.3%。

圖2 全球核發(fā)電量走勢（1970—2021年）

圖3 全球核電機(jī)組平均容量因子走勢（1970—2021年）

2 2022年上半年核電發(fā)展概況

2022 年1 至6 月，全球共有5 臺核電機(jī)組實(shí)現(xiàn)首次并網(wǎng)發(fā)電，3 臺正式開工建設(shè)，2 臺永久關(guān)停（詳見表2至表4）。

圖4 各國2021年核發(fā)電量

截至2022 年7 月1 日，全球核電裝機(jī)容量最大的國家是美國，為9471.8 萬千瓦，其后是法國和中國，分別為6137萬千瓦和5215萬千瓦（詳見圖6）；在建機(jī)組裝機(jī)容量最大的國家是中國，有20臺機(jī)組在建，總裝機(jī)容量達(dá)2060萬千瓦；其次是印度，有8臺機(jī)組在建，總裝機(jī)容量為670萬千瓦；第三位是韓國，有3 臺機(jī)組在建，總裝機(jī)容量為420萬千瓦（詳見圖7）。

3 利用核能實(shí)現(xiàn)脫碳與保障能源安全

3.1 核能在應(yīng)對氣候變化行動中受到重視

圖5 各國2021年核發(fā)電量在總發(fā)電量所占份額

在格拉斯哥舉行的第26 屆聯(lián)合國氣候變化大會上，各締約方再次作出將為應(yīng)對全球氣候變化付諸努力的承諾。目前已有100 多個國家設(shè)定了凈零排放目標(biāo)。大會形成了一項(xiàng)共識，即核能發(fā)展正在成為應(yīng)對氣候變化行動的重要組成部分，并且獲得越來越多的關(guān)注。氣候變化大會期間，許多世界核協(xié)會成員國和成員機(jī)構(gòu)發(fā)布公告，承諾將核能作為緩解氣候變化戰(zhàn)略的一部分，更多地利用核能及其他低碳技術(shù)，推進(jìn)碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3.2 新形勢下化石燃料使用出現(xiàn)反彈

盡管核能等低碳技術(shù)受到越來越多的重視，但在當(dāng)今世界面臨更廣泛的政治、環(huán)境、能源挑戰(zhàn)的背景下，燃煤電廠的使用出現(xiàn)了反彈。造成這一現(xiàn)象的原因主要有以下兩個。

表2 2022年上半年首次并網(wǎng)機(jī)組

表3 2022年上半年啟動建設(shè)機(jī)組

表4 2022年上半年永久關(guān)閉機(jī)組

圖6 在運(yùn)核電裝機(jī)容量排名前十的國家（截至2022年7月1日）

圖7 在建核電裝機(jī)容量排名前十的國家（截至2022年7月1日）

一是能源供應(yīng)減少。俄烏沖突的爆發(fā)對全球能源供應(yīng)產(chǎn)生了廣泛而深遠(yuǎn)的影響，天然氣等化石燃料供應(yīng)鏈的脆弱性也隨之顯露。供應(yīng)短缺導(dǎo)致許多地區(qū)的能源價格迅速上漲，電價飆升，加劇了通貨膨脹，能源貧困狀況進(jìn)一步惡化。由于天然氣供應(yīng)的不確定性，加上停電等緊迫問題，多國政府呼吁重啟燃煤電廠。

二是能源需求增加。隨著新冠疫情態(tài)勢趨于穩(wěn)定，全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇導(dǎo)致能源需求激增，增速超過了核電等清潔能源發(fā)電產(chǎn)量的增長，這使得各國對化石燃料的依賴增加。此外，在北半球冬季來臨之際，電力和供暖需求將逐漸上升，能源危機(jī)可能會更加嚴(yán)重。在這種情況下，許多國家增加了煤炭等化石燃料的使用。在德國、奧地利、荷蘭和英國，為了防止出現(xiàn)電力供應(yīng)短缺，許多即將關(guān)閉的燃煤電廠將延長運(yùn)行壽期，一些已關(guān)閉燃煤電廠恢復(fù)運(yùn)行；在印度，建設(shè)新燃煤電廠的步伐也再次加快。

盡管煤炭等化石燃料的使用出現(xiàn)反彈，但這是一種短期行為，只能解燃眉之急，不具備可持續(xù)性。許多國家決策者已經(jīng)意識到，在保障能源供應(yīng)獨(dú)立性、可靠性和安全性的同時還應(yīng)實(shí)現(xiàn)脫碳。最近半年，許多政府宣布，決定減少國家能源結(jié)構(gòu)對化石燃料，特別是對進(jìn)口天然氣的依賴，并做出一系列加速核能等低碳技術(shù)的部署、促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)清潔低碳轉(zhuǎn)型的承諾。

3.3 將核能發(fā)展政策愿景應(yīng)轉(zhuǎn)化為實(shí)際行動

世界核協(xié)會總干事薩馬·畢爾巴鄂·萊昂表示，核能可以在助力實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)的同時，幫助構(gòu)建更安全的能源結(jié)構(gòu)。多國已發(fā)布核能發(fā)展相關(guān)愿景，但當(dāng)前的挑戰(zhàn)是采取實(shí)際可行的措施，將政策愿景轉(zhuǎn)化為具體行動。盡管2021年全球核發(fā)電量有所上升增加，但總裝機(jī)容量已連續(xù)兩年下降。為扭轉(zhuǎn)這一趨勢，未來需要開展兩項(xiàng)工作：一是延長現(xiàn)有核電機(jī)組運(yùn)行壽期，二是投資建設(shè)更多新機(jī)組。

3.3.1 延長現(xiàn)有機(jī)組運(yùn)行壽期

面對當(dāng)前的能源危機(jī)以及氣候變化帶來的長期威脅，迫切需要使全球現(xiàn)有核電機(jī)組在推進(jìn)脫碳和保障能源安全方面發(fā)揮更大作用。過去五年，許多機(jī)組的永久關(guān)停不是源于技術(shù)要求，而是迫于政治決策或經(jīng)濟(jì)壓力。應(yīng)當(dāng)鼓勵盡可能延長核電機(jī)組的運(yùn)行壽期，然而一些政治決策為核電延壽增加了許多限制。例如，盡管美國帕利塞茲核電廠已獲準(zhǔn)延壽，可運(yùn)行至2031 年，卻于2022 年5 月宣布永久關(guān)停。德國目前僅有3臺機(jī)組在運(yùn)——埃姆斯蘭、伊薩爾2 號和內(nèi)卡韋斯特海姆2號，總裝機(jī)容量約為405萬千瓦，性能良好，負(fù)荷因子常高達(dá)90%以上，每年能夠減少2500 萬噸二氧化碳排放。雖然這些機(jī)組可以繼續(xù)提供清潔可靠的電力，德國政府卻準(zhǔn)備于2022 年底永久關(guān)閉它們。相比之下，比利時政府已批準(zhǔn)將2臺核電機(jī)組——多伊爾4號和蒂昂熱3號的運(yùn)行壽期延長10年。

全球在運(yùn)核電機(jī)組的平均役齡已達(dá)30 年。政府、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和行業(yè)應(yīng)當(dāng)采取措施，確保在可行的情況下延長核電機(jī)組運(yùn)行壽期，以有效減少對化石燃料的依賴，增強(qiáng)能源供應(yīng)安全。國際能源署（IEA）的研究表明，這是一種成本最低的清潔低碳能源裝機(jī)容量建設(shè)方式。

3.3.2 投資建設(shè)新反應(yīng)堆

現(xiàn)有核電機(jī)組可以繼續(xù)為保障能源安全和減緩氣候變化作出巨大貢獻(xiàn)。但是，想要實(shí)現(xiàn)碳中和，并創(chuàng)建凈零排放經(jīng)濟(jì)，需要對能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面綠色低碳轉(zhuǎn)型，包括推進(jìn)核能發(fā)展。隨著包括模塊化小堆在內(nèi)的先進(jìn)反應(yīng)堆技術(shù)發(fā)展成熟，核能不僅可以繼續(xù)為擁有大型電網(wǎng)的地區(qū)供電，還可以為僅有小電網(wǎng)的偏僻社區(qū)、海島等供電；除了發(fā)電，核能還可為區(qū)域供熱、海水淡化、工業(yè)供熱、制氫等提供能源。作為唯一可以生產(chǎn)低碳電力和低碳熱能的能源，核能可以成為全球經(jīng)濟(jì)深度脫碳的規(guī)則改變者。

最近幾個月，法國、英國、阿根廷、孟加拉國、保加利亞、加拿大、捷克、埃及、荷蘭、波蘭、羅馬尼亞、烏克蘭等國家均發(fā)布公告，宣布了本國關(guān)于新建大型和小型反應(yīng)堆的計劃。這些計劃必須得到全面的實(shí)施和擴(kuò)大，從而在全球范圍內(nèi)加快新核電廠建設(shè)的速度和規(guī)模。需要在人力、物力、商業(yè)和體制機(jī)制方面開展相關(guān)能力建設(shè)，使全球核能部門能夠真正快速擴(kuò)大規(guī)模，滿足迫切的大規(guī)模脫碳需求。

4 案例分析

報告通過阿聯(lián)酋巴拉卡核電建設(shè)項(xiàng)目、英國欣克利角C核電建設(shè)項(xiàng)目、中國華能石島灣高溫氣冷堆示范工程和中國海南昌江多用途模塊式小型堆科技示范工程四個案例，詳細(xì)介紹了核能在碳減排、保障能源安全以及在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用方面的突出優(yōu)勢。

阿聯(lián)酋巴拉卡項(xiàng)目共建設(shè)4 臺APR-1400 機(jī)組，總裝機(jī)容量538 萬千瓦。1 號機(jī)組2021 年4月投運(yùn)，標(biāo)志著阿聯(lián)酋成為阿拉伯地區(qū)首個運(yùn)營商業(yè)核電廠的國家，開啟了阿聯(lián)酋清潔能源轉(zhuǎn)型的新篇章。2號機(jī)組2022年3月投運(yùn)；3號機(jī)組6月獲得運(yùn)行許可證，現(xiàn)已完成裝料工作；4 號機(jī)組即將完成建設(shè)工作。4 臺機(jī)組全面投運(yùn)后，每年能夠減少高達(dá)2240 萬噸二氧化碳排放，為該國履行減排承諾作出重大貢獻(xiàn)。

欣克利角C 項(xiàng)目是英國近20 年來啟動的首個核電建設(shè)項(xiàng)目，正在建設(shè)2 臺歐洲壓水堆（EPR）機(jī)組，總裝機(jī)容量340 萬千瓦，投運(yùn)后能夠?yàn)橛峁?%的電力，在60 年運(yùn)行壽期內(nèi)幫助英國總計減少約6 億噸二氧化碳排放。欣克利角C 核電廠2 號機(jī)組的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)證明，采用同一設(shè)計開展多臺機(jī)組建設(shè)是降低成本及風(fēng)險、縮短工程進(jìn)度的有效方法。欣克利角C 可為也準(zhǔn)備建設(shè)2 臺EPR 機(jī)組的塞茲韋爾C 核電項(xiàng)目提供有益參考。

中國華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程于2012 年12 月啟動建設(shè)，擁有2 臺20 萬千瓦機(jī)組，首堆2021 年底實(shí)現(xiàn)首次并網(wǎng)，是我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)、世界首座具有第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)特征的球床模塊式高溫氣冷堆。高溫氣冷堆作為一種先進(jìn)反應(yīng)堆，對于幫助各國在難以減排的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)脫碳方面有著巨大潛力。隨著進(jìn)一步研發(fā)，高溫氣冷堆未來可以為各行各業(yè)提供高質(zhì)量的高溫工藝熱，廣泛應(yīng)用于煤炭液化和氣化、海水淡化、冶金、合成燃料和化工產(chǎn)品生產(chǎn)等。

中國海南昌江多用途模塊式小型堆科技示范工程采用“玲龍一號”ACP100 設(shè)計，是一種小型壓水堆，熱功率38.5 萬千瓦，電功率12.6 萬千瓦，2021 年7 月13 日啟動建設(shè)，是世界上第一座在建的陸基商業(yè)模塊化小堆。投運(yùn)后年發(fā)電量將達(dá)到10億千瓦時，可滿足52.6萬戶家庭用電需求。除了發(fā)電，ACP100還可以用于海水淡化、區(qū)域供暖、工業(yè)供熱，且適于多種場所和應(yīng)用場景。

5 小結(jié)

2021 年，全球核發(fā)電量出現(xiàn)小幅增長，恢復(fù)了自2012 年以來的上升趨勢，但全球核反應(yīng)堆總數(shù)和總裝機(jī)容量均有所下降。在當(dāng)前復(fù)雜的地緣政治環(huán)境中，化石燃料供應(yīng)鏈的脆弱性逐漸顯露，天然氣價格飆升，電價也大幅上漲，許多國家增加了燃煤發(fā)電的應(yīng)用。但這只是一種短期行為。越來越多的國家已認(rèn)識到在保障能源供應(yīng)安全的同時推進(jìn)碳減排、應(yīng)對氣候變化危機(jī)的必要性，并就核能發(fā)展是應(yīng)對氣候變化行動的重要組成部分取得越來越多的共識。目前已有100多個國家設(shè)定了凈零排放目標(biāo)。包括英國、法國、阿根廷、加拿大、波蘭在內(nèi)的許多國家近期均宣布了核電建設(shè)計劃。各國目前應(yīng)采取必要切實(shí)措施，將核能政策愿景轉(zhuǎn)化為實(shí)際行動，從延長現(xiàn)有機(jī)組運(yùn)行壽期和投資建設(shè)更多機(jī)組兩方面付諸努力，助力建設(shè)一個可持續(xù)、安全和繁榮的未來。