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“十四五”期间海南将以核电为主力电源,四措并重推动核能制作
2021-02-26


2019年5月发布的《国家生态文明试验区(海南)施行方案》提出将海南制作成为清洁动力优先打开演示区,制作海南清洁动力岛。2019年7月,我国电力打开促进会(核能分会)受国家动力局核电司托付,打开了“海南高比例核电打开研讨”课题。相关企业、科研院所开端研讨以为:要加强高比例核电打开,将海南制作成为以核电为主力电源的清洁动力优先打开演示区。



核电适合担任海南主力电源


从“十四五”及中长时间打开角度看,海南省经济将快速打开,推动动力电力需求持续增长,未来或许面对部分电力供给紧张局势。海南全省水电已根本开发完毕,后续开发潜力较小;煤炭资源贫乏,在“去油减煤”方针背景下,未来煤电在海南逐步退出已成一致;气电本钱较高且不低碳,打开规模应适度;风、光资源尽管丰厚,但能否打开成为主力电源,仍待深化研讨。


风、光等可再生动力能否打开成为主力电源,首要受制于储能技能和本身打开条件。风电、太阳能发电归于低密度新动力,研讨标明,海南当地风、光可利用资源量难以独立满足该省社会打开对动力的需求,而假如大规模打开新动力,必将改动海南岛生态环境、自然景观现状,激发土地利用矛盾,甚至带来不行预见的新环境问题,这与海南生态旅游岛的定位不符。因此,2020年后海南风电和光伏发电规模坚持不变,是更合理挑选。


从海南省经济社会打开、资源禀赋、电源打开方向与挑选、战略定位要求等情况看,“十四五”及中长时间海南深化推动施行高比例核电打开,关于海南制作清洁动力岛和打造生态文明试验区,以及助力我国早日完结碳达峰等具有重要意义。实践标明,我国核电技能成熟、运转牢靠、经济性高,海南省核电厂址丰厚,也有在运核电厂的社会根底,具有打开核电的根本条件,核电适合承当海南电力体系打开主力电源的角色。


当然,海南电力体系整体规模偏小,电源布局不均衡,西部电源集中、北部及东部负荷中心电力供给有限,分区间电力交换较大;电网结构仍显薄弱,抵御自然灾害才能较差;联网二回路工程的建成虽使海南告别了长时间以来孤岛运转的历史,增强了海南电网与南方电网电力交换才能,但“大机小网”现象仍长时间存在;海南海底电缆容量太小,抽蓄电站打开空间有限。


当然,海南高比例打开核电,会面对大容量核电机组并网运转安全、核电协作电网调峰、源-网-荷-储统筹协调打开,以及核电比例进步影响全社会用电本钱等一系列问题。


以核电为主 一同要统筹灵活性资源


核电比例的大小是由当地的方针、技能、商场、资源动力供需、电力体系根底条件等多种要素共同作用的结果,并跟着外部条件动态调整。纵观各国核电打开进程,当核电打开到较高水平时,核电所占比重会到达一个相对合理的区间。


除法国及电力体系非常小的国家和地区外,核电比例根本固定或改变不大,约为20%-30%。因为我国的资源禀赋特点,现在存在不同区域动力电力结构不平衡的问题,福建、广东、浙江、海南等地核电打开较快,核电比重已挨近或到达20%-30%的水平。


在一个国家或地区核能发电占比进步到必定比例(或区间)过程中,或进一步超越这一比例(或区间)后,或许会面对一些突出问题,首要包含:核电调峰是否安全、核电运转对电网安全性的影响,以及对全社会用电本钱的影响等。


为应对上述应战,当时核能发电已到达较高比例的国家和地区,首要经过灵活性资源的快速、准确调控等手法,完结电力体系本身的供需平衡,以进一步满足多元化的动力供需求求。一般都是在灵活性资源缺乏等特定前提下,才考虑核电协作电力体系调峰。


为加强高比例核电打开,将海南制作成为以核电为主力电源的清洁动力优先打开演示区,“十四五”海南的新增电源,要以核电、气电和光伏为主,“十四五”后至2035年,新增电源以核电为主。


尽管,以核电为主的电源结构是传统电力结构,对电网具有友好性,可增加电力体系的转动惯量,进步电网供电牢靠性、加强体系扰动恢复才能、降低谐波污染、便于能量办理,但现在来看,海南可用于调理的灵活性电源资源有限,有必要统筹协调源、网、荷、储资源打开,深化研讨快速、准确地调控运用各种灵活性资源。


建议从电源侧与负荷侧一同发力,在充沛考虑以核电为主构建清洁低碳电源结构,或许对海南电力、动力体系及核电机组产生的影响的一同,考虑海南三产及居民生活用电比重不断上升的现实情况,采取一系列源、荷资源协调控制措施,加强电源制作和需求侧的统筹办理,充沛发掘体系调理才能。


经过演示区制作,要点做好核电机组调峰运转才能、机组和电网毛病与扰动对核电机组和电网安全运转的影响,以及高比例核电背景下海南清洁供能经济性等问题的研讨与剖析。


未来海南电网的规划打开,也要注意与以核电为主的清洁低碳电源结构的相容性。现在的研讨标明,百万千瓦级单机机组接入220千伏电压等级的工程尽管在技能上可行,但核电厂若选用220千伏电压等级送出,在占用走廊资源等方面会成为限制。


一同,因为500千伏体系安全稳定性高,网损更低,对未来电源接入和电力体系的习惯性更强,结合海南电网500千伏远景规划,未来百万千瓦核电机组更宜以500千伏电压等级接入电网。


四措并重 推动海南核能制作


核能是清洁低碳、安全高效的优质动力,在我国构建现代动力体系、保护生态环境、应对气候改变、完结“碳中和”方针、促进科技进步、进步国家归纳实力和保障国家安全等方面,发挥着重要作用。


为完结2035年根本建成海南清洁动力岛方针,依据《国家生态文明试验区(海南)施行方案》《海南动力归纳改革方案》等有关文件精力,有必要加强海南高比例核电打开,将海南制作成为清洁动力优先打开演示区。


为完结上述方针,建议:一是“十四五”期间经过演示区制作,进一步完善强化海南核电打开的清洁动力岛制作思路及中长时间打开规划路径;二是从源-网-荷-储各端,统筹开发利用海南省及周边地区各种灵活性资源,打开高比例核电打开条件下源-网-荷-储协调打开的电力、动力体系制作和运转的演示验证;


三是打开习惯核电和电网相互影响的安全、经济核电机组的规划、制作和运转演示工程制作,研讨施行高比例核电打开下可行的核电机组协作调峰运转方案及运转规范;四是经过演示区制作,探究习惯高比例核电打开的海南动力打开相关方针,以及进步电力体系经济性的根本问题与对策。


希望经过加强海南高比例核电打开,将海南制作成为清洁动力优先打开演示区,助力政府探究出一套统筹推动高比例核电打开前提下的源-网-荷-储端配套项目制作与运转办理的办法和方针路径:“十四五”期间打开海南高比例核电打开演示区制作,为“一带一路”沿线一些国家和地区高比例核电打开,探究和供给我国方案;


助力电网企业经济高效地进步电力体系平衡才能、完善高比例核电打开的风险对电网安全影响对策预案,以及海南联网三回输电体系制作及需求侧的统筹办理的支撑方针等,为优先发掘体系调理才能供给依据;助力核电企业开发利用先进调、前提下的灵活运转,供给攻略及规范。(作者供职于我国电力促进会核能分会,本文仅代表作者个人观点)


韩国核电打开及出口进程


打开进程


韩国最早3台机组(Kori 1&2号机组和Wolsong 1号机组)为交钥匙工程。接下来的6台机组(Kori 3&4、Hanbit 1&2、Hanul 1&2机组)组成了韩国第二代核电站,本地承包商和制造商参与项目。在那个阶段,韩国有6台美国压水堆机组,2台欧洲法马通的机组,1台自加拿大AECL的加压重水堆机组(PHWR)。


在20世纪80年代中期,韩国核工业开端对核电站的规划进行规范化,并增大国产化率。1987年,为了完结技能自主化,韩国核工业与Combustion Engineering公司(已并入西屋)启动了技能转让项目。与此一同,韩国又从加拿大AECL公司订购了3台Candu-6 PHWR机组,在Wolsong核电站制作。很多的国产供货商参与制作,并于1997-1999年投入运用。


1987年韩国挑选CE公司System 80(双环路)蒸汽供给体系作为规范化的根底。Hanbit/Yonggwang 3&4机组首次使用,并取得了巨大的成功,这标志着韩国在技能上的重大独立。规范化的进一步作业是完结韩国规范核电站(KSNP),KSNP选用了很多System 80的规划特点,并吸收了很多美国先进的轻水堆规划要求。


在20世纪90年代末,为了满足不断打开的需求,启动了KSNP+(OPR1000)方案。这包含改善许多部件的规划,进步安全性和经济性,优化工厂布局,简化制作方案,以降低本钱。Shin Kori 1&2机组首批选用KSNP+规划方案,随后是Shin Wolsong 1&2机组。KSNP+规划方案作为优化动力反响堆(OPR1000)供给出口。


除此之外,第三代先进压水堆-1400(APR1400)学习了CE公司System 80+多项立异。System 80+取得了美国NRC的第三代反响堆规划认证。1992年开端制作时,APR1400最初被称为韩国下一代核反响堆。APR1400于1999年完结根本规划(basic design),并于2003年5月取得了韩国核安全研讨所(KINS)的规划认证。


它的抗震规划能够承受300加仑的地面加速度,规划寿命为60年。依据世界原子能机构(IAEA)的一份状态陈述,在韩国其总发电功率为1455MW,净发电功率为1350-1400MW。在像阿联酋这样气候温暖的国家,总发电量约为1400MW。它不只适用于根本负载的全功率运转,并且也适用于部分功率运转,能够完结负荷盯梢。在反响堆堆芯规划和控制体系中现已考虑了100-50-100%的日负荷盯梢操作。APR1400的制作本钱估计比KSNP/OPR1000低10-20%。


第一个APR1400机组(Shin Kori 3号机组)于2016年12月开端商运。估计工期为48个月。韩国电力技能公司(KOPEC,隶归于韩国电力公司KEPCO)为首要规划方,斗山集团(Doosan)为首要制造商。2010年6月,Doosan签署了一份39亿美元的合同,为KEPCO在阿联酋的4个APR1400机组供给重型反响堆部件和汽轮机。


2007年韩国水电和核电公司(KHNP,隶归于KEPCO)决定不更新其与西屋公司的反响堆技能答应协议,但是将与西屋公司一同打开另一项协作,借此KHNP能够完结对APR1400需求答应的部件进行替换。


2016年2月,KHNP和西屋公司签署了一份更换核电站部件的长时间供货协议。2016年10月,KHNP与西屋公司签署了一项新的双边协议,基于技能协作,共同开发全球范围内的技能项目。


2013年10月,KHNP向NRC提交了APR1400规划认证申请。2015年3月完结修订并经过NRC审阅,最终的安全评估陈述估计于2018年末发布,于2019年取得规划认证。


KHNP启动了一项耗资2亿美元的项目,方案开发一种可出口的先进APR+大型(1500MW)反响堆规划方案。


2014年8月,KHNP的APR+技能取得了韩国核安全与安保委员会(NSSC)的规划认证。自2007年以来的7年里,APR+完结了完全自主知识产权,到达了100%设备本地化,并着眼于出口商场。APR+选用模块化规划,估计其制作周期为36个月,而APR1400的制作周期是52个月。APR+比APR1400多16个燃料组件,具有能动与非能动相结合的热量导出体系。并且,APR+比以前的规划都更能反抗飞机的冲击。


KEPCO还为欧洲商场开发了EU-APR1400,具有双层安全壳、堆芯捕集器和额定的安全系列冗余。EU-APR1400于2017年10月取得了EUR认证。


2010年初,KEPCO开端规划APR1000机组。APR1000机组基于OPR1000机组规划,又结合了APR的功能和安全特性,并具有60年的运转寿命。


2007年,KEPCO与印尼电力供货商PT Medco Energi签署了一项协议,KHNP与PT Medco Energi一同对印尼首座核电站进行可行性研讨。2017年2月,KEPCO E&C在雅加达开设了分公司。


2017年12月,KEPCO作为优先招标方将收购东芝旗下的英国电力开发公司NuGen 100%的股份。在买卖完结并取得英国政府批准后,之前方案在Moorside制作的AP1000机组将被KEPCO的APR1400将替代。但是,在2018年7月,东芝告诉KEPCO不再是该公司的优先招标方。


出口进程


韩国电力公司(KEPCO)正在中东、北非以及拉丁美洲积极推行OPR1000和APR1400机组。2009年12月,因为APR1400机组的经济性和施工进度牢靠性,阿拉伯联合酋长国(UAE)选定APR1400为核电根底规划,与KEPCO签署了一份价值204亿美元的合同,在巴卡拉核电站制作4台APR1400机组。截止2020年末,巴卡拉1号机组完结满功率运转,方案2021年初开端商运,4台机组的整体制作进度为94%。


APR1400于2013年10月申请美国规划认证,2015年3月完结修订,2019年6月经过认证。在韩国签署阿联酋4台机组合同后,韩国贸易工业动力部(MOTIE)于2010年1月宣布,将在2030年前出口80台机组,价值4000亿美元,到那时韩国将成为世界第三大的核技能供货商,在全球商场的比例为20%(仅次于美国和法国或俄罗斯)。


韩国Nu-Tech 2030方案指出到2012年末开发具有完全知识产权的自主反响堆技能,即立异、被迫、优化的全球经济反响堆(I-POWER)。KEPCO表示“核电业务将是继轿车、半导体和造船之后赢利最高的商场。我们将把核工业作为首要出口业务。”


2014年11月,有200名阿联酋工程师在韩国的核电站作业,为巴拉卡的运转堆集经验。巴卡拉有18000名职工,其间包含2300名韩国人。继阿联酋合同之后,KEPCO向土耳其、约旦、罗马尼亚和乌克兰以及东南亚国家进行营销,但现在将要点放在了埃及、沙特阿拉伯、肯尼亚、菲律宾、越南和捷克。


除了出口反响堆机组,韩国还方案进入780亿美元的机组运营、维护和维修商场。2015年4月,KEPCO与巴西的Eletrobras和Eletronuclear公司签署协议,成为进入拉丁美洲商场。2016年8月,韩国电力公司与肯尼亚核电委员会(KNEB)签署了一项协议,将在肯尼亚协作制作核电站。


2016年,韩国水电与核电公司(KHNP,隶归于KEPCO)与乌克兰Energotatom公司签署了一项协议,其间一个方针是完结Khmelnitski核电站3/4号机组制作(之前由俄罗斯完结部分制作)。另一个方针是在乌克兰-欧盟的“动力桥”项目上进行协作,从Khmelnitski2号机组向波兰出口电力。2015年1月,SMART电力公司(SPC)在六家供给链公司的支撑下成立,作为仅有担任小型反响堆技能出口和制作的公司,首要向中东出口用于海水淡化。


2009年12月,约旦原子能委员会(JAEC)与韩国原子能研讨院(KAERI)和Daewoo率领的财团签署协议,在约旦科技大学制作国内首个5MW的研讨和试验反响堆(JRTR)。该反响堆与韩国HANARO反响堆类似,韩国供给的7,000万美元贷款,利率为0.2%,还款期为30年。该反响堆在2016年4月首次到达临界状态。