小型堆將成為我國核能綜合利用“主力軍”

前言

近日,國家發展改革委會同有關部門對《產業結構調整指導目錄(2011年本)(修正)》進行修訂,併發布了《產業結構調整指導目錄(2019年本)》(以下簡稱《目錄(2019年本)》),明確了新時期優化調整產業結構的目標和導向。

改革開放以來,我國充分發揮比較優勢嵌入全球產業鏈,經濟活力充分釋放,快速從農業國躍升為全球製造業第一大國,建立了門類齊全、體系完整、規模龐大和具有較高技術水平的產業體系,產業結構不斷優化升級。三次產業結構從1978年的27.7:47.7:24.6調整至7.2:40.7:52.2,服務業佔比超過“半壁江山”,製造業和服務業融合程度不斷加深。

我國三大產業結構變化一覽表

雖然我國產業結構調整取得突出成績,但仍存在產業結構高度化不足,與高質量發展要求差距較大等問題,主要表現為:產業結構以勞動密集型、重化工型產業為主,技術密集型和知識密集型產業發展不足,高技術製造業增加值佔規模以上工業比重僅為13.9%,服務業結構虛高,主要以傳統服務業為主,生產性服務業發展不足,金融和房地產佔比過高,對實體經濟的支撐不足。

《目錄(2019年本)》對加強和改善宏觀調控,引導社會投資方向,優化資源配置,促進產業結構調整和優化升級發揮了重要作用。中國產業發展研究院深耕我國產業發展研究,計劃從2019年11月起針對《目錄(2019年本)》中鼓勵的、限制的、淘汰的產業逐一分析,對我國產業結構調整轉型升級提供積極的政策紅利解讀和重大支撐。

產業結構調整指導目錄(2019 年本)核能類共計13條,相比較《產業結構調整指導目錄(2011年本)》2013年修正版的12條增加了1條,新增的內容是“核能綜合利用(供暖、供汽、海水淡化等)”。調整的三項分別是,“先進核反應堆及多用途模塊化小型堆建造與技術開發”,“高性能核燃料元件、MOX 元件、金屬元件製造”,“核安保關鍵系統開發與設備製造”。

調整的第一項新增“多用途模塊化小型堆”建造於技術開發,調整的第二項新增“MOX 元件、金屬元件製造”,調整的第三項將“核設施實體保護儀器儀表開發”變更為“核安保關鍵系統開發與設備製造”。

中國產業發展研究院認為,新版鼓勵類的產業結構調整目錄表明了國家未來在政策、稅收方面將要傾斜的方向,企業要深度研究新版產業結構調整指導目錄(2019 年本),從而站在產業的高度上調整未來公司的戰略發展方向。

小型堆技術、產業化優勢正在顯現

早在2000年,美國能源部就提出模塊式小型堆概念,用於小火電替代或城市附近電、熱、淡水、蒸汽聯供。國際原子能機構也於2004年6月倡導成立“革新性小型核能裝置”協作研究項目,主要致力於核能的區域供熱、海水淡化、海洋能源開發等多用途利用。據國際原子能機構統計,截至2017年,全世界範圍內正在研發56種致力於核能多用途綜合利用的小型堆技術。

小型堆的方興未艾,加之世界能源增長需求放緩、全球大型核電站建設減弱,以及能源轉型升級進入新階段,各國對核能的多元化利用提出了更多路徑。核能系統除了主要應用於發電領域,還在制氫、海水淡化、區域供熱等領域存在一定的市場空間和利用價值。但從目前目前除了發電,核能在其他領域的應用還相對較少。

我國核能綜合利用的“大門”正待開啟。資料顯示,在海水淡化方面,我國洪水氾濫、乾旱缺水、水汙染等問題並存,淡水利用的難度和需求加大;區域供熱方面,我國北方供熱面積已達130多億平方米,且每年以5%-10%的速度遞增,很多地區已面臨熱源緊缺;在制氫領域,氫儲能、分佈式發電、交通物流等均具有廣闊前景。核能的清潔、安全、經濟與選址靈活等特性將在各個利用領域發揮重要作用。

核能要進一步發展多用途利用,小型堆更符合其要求。大型核電站選址要求高,需遠離城市和工業設施,且均用於純發電,難以實現核能多用途利用。而小型核動力核燃料數量少,事故後衰變熱度低,具有更高的固有安全性,可鄰近城市佈置,便於實現利用核能供熱、蒸汽等多用途利用。小型化反應堆是“遊戲改變者”,能夠以高安全水平提供不同的核電聯產解決方案。尤其新設計的小堆是供電、供汽、供熱、海水淡化等多用途的集合體。

小型堆未來前景巨大 創新發展是關鍵

小型模塊化反應堆在未來電力市場中將與新能源配合,在分佈式電網和智能微網中發揮重要作用。而海水利用產業將朝著工程大型化、環境友好化、低能耗、低成本等方向發展。“這些海水淡化的發展方向有利於採用核能作為能源供應方式,未來核能海水淡化的發展前景可觀。”有專家表示。而在核能制氫氣領域,該專家認為,未來氫能經濟有望取代化石能源經濟,將被更多地應用到分佈式能源及運輸行業中,市場潛力巨大。

然而,也有業內人士認為,儘管小型堆市場前景廣闊,也開展了一些設計研究,但因開發進展緩慢、場址準備和部署延遲及經濟等原因,目前還未能展示出大規模應用的實用性。

目前小型模塊化反應堆的一些進展大大提升了其競爭力和吸引力。現在的小型反應堆運用非能動安全概念,並且工廠內模塊化建造能力也已形成。另外“即插即用”概念的運用,使發電站可完全在工廠內建造,而後運到現場接入電網。這些進展都提升了小堆的競爭力。

小型堆想要獲得長足穩定發展,就要切實滿足市場需求,具有創新理念。“新的小型模塊化反應堆必須是真正採用創新理念,絕對不是目前的第三代反應堆的縮小版。創新的設計可明顯提升小型模塊化反應堆在經濟上的競爭力。

與間歇性風電、太陽能發電、天然氣發電和用於特定應用的柴油發電機相比,小型堆是有競爭力的。如果類似於“即插即用”、設計完全獨立於安裝地點的解決方案得到證實,小型堆就可以滿足市場需求、從而為能源轉型發揮作用。

核能綜合利用新篇章 山東省先行

2019年11月15日,山東省海陽核電廠面向當地70萬平方米居住區的核能供熱項目一期工程第一階段正式供熱,這意味著全國首個核能商業供熱項目正式投運,開啟了核能綜合利用新篇章。

海陽核能供熱經過半年時間建成。核能供熱項目採取核電廠—市政府—供熱公司模式運行,由政府購買熱量,供熱公司按計量付費。三方分段負責管道建設運營,從核電機組二回路抽取蒸汽作為熱源,通過核電廠廠內換熱站、豐源熱力換熱站、熱力管網系統將熱量傳遞至最終用戶。根據測算,此次海陽實施的70萬平方米核能供熱,年可節約標煤2.32萬噸,減排煙塵222噸、二氧化硫382噸、氮氧化物362噸、二氧化碳6萬噸,相當於減少約5臺10噸的燃煤鍋爐,對節能減排、改善環境作用顯著。

核能供熱,簡而言之,就是從核電機組中抽取高溫高壓蒸汽作為熱源,採用多級換熱技術,藉助換熱站實現水汽換熱、水水換熱,通過一共五個迴路的運行,最後通過市政供熱管網將熱量傳遞給用戶。

整個項目,國家電投海陽核電和海陽當地熱力公司按照“居民用暖價格不增加、政府財政負擔不增長、熱力公司利益不受損、核電企業經營做貢獻、生態環保效益大提升”的原則穩步推進,不但提高了熱效率,還為民生提供了必要的保障,在多個方面具有示範意義,為因地制宜、科學發展,解決民生問題的貢獻了優秀方案。

小型堆将成为我国核能综合利用“主力军”

未來,項目將按照建設進度、市場供熱需求,逐步擴大供熱能力和供熱範圍:一期70萬平米核能供熱目標,現已實現;2021年目標450萬平米;2023年目標3000萬平米;隨著海陽核電後續機組建成投產,規劃最終提供超過2億平方米供熱能力,供熱半徑達到100公里,覆蓋青煙威地區,為膠東半島冬季清潔供熱,提供全新的解決方案。

對於國家電投海陽核能供熱項目的正式投運,國家能源局副局長劉寶華評價說:“這是落實國家能源安全新戰略的嶄新實踐,是貫徹中央新發展理念的成功案例,開啟我國核電項目多元運用的新局面,是核能綜合應用領域的一次開創性成果,具有里程碑式的重大意義”。

國家電投錢智民董事長表示,綠色發展是國家電投未來發展的主基調,建設具有全球競爭力的世界一流清潔能源企業,是國家電投的發展目標。核能是國家電投的重要產業版圖,也是實現發展目標的重要支撐。未來,國家電投將繼續堅決貫徹落實黨中央決策部署,在“四個革命、一個合作”能源安全新戰略的指導下,加快科學高效綜合利用核能的各項研究,拓展核能綜合利用領域,積極推進遠距離核能供熱技術研究,加強海水淡化、核能制氫等核能綜合利用拓展和多能高效互補項目開發,探索更多、更先進的核能技術,打通低碳、環保、高效、互補的清潔能源鏈條,為我國實現新舊動能轉換,推動我國核能產業跨越式發展、國家經濟可持續健康發展和百姓民生福祉,做出新的貢獻。

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《產業結構調整指導目錄(2011年本)》2013年修正版

產業結構調整指導目錄(2019 年本)

第一類鼓勵類

六、核能

六、核能

1、鈾礦地質勘查和鈾礦採冶、鈾精製、鈾轉化

1、鈾礦地質勘查和鈾礦採冶、鈾精製、鈾轉化

2、先進核反應堆建造與技術開發

2、先進核反應堆及多用途模塊化小型堆建造與技術開發

3、核電站建設

3、核電站建設

4、高性能核燃料元件製造

4、高性能核燃料元件、MOX 元件、金屬元件製造

5、乏燃料後處理

5、乏燃料後處理

6、同位素、加速器及輻照應用技術開發

6、同位素、加速器及輻照應用技術開發

7、先進的鈾同位素分離技術開發與設備製造

7、先進的鈾同位素分離技術開發與設備製造

8、輻射防護技術開發與監測設備製造

8、輻射防護技術開發與監測設備製造

9、核設施實體保護儀器儀表開發

9、核安保關鍵系統開發與設備製造

10、核設施退役及放射性廢物治理

10、核設施退役及放射性廢物治理

11、核電站延壽及退役技術和設備

11、核電站延壽及退役技術和設備

12、核電站應急搶險技術和設備

12、核電站應急搶險技術和設備

13、核能綜合利用(供暖、供汽、海水淡化等)

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