在建机组装机容量全球第一、今年已有10台机组获批…中国核电“加速前进”
双碳背景下，核电行业迎来了全新的发展机遇。今年已有10台核电机组获批，中国核电正在“加速前进”>>
新媒体编辑/吕冰心
△2022年10月17日《北京科技报》封面（订阅☞）
9月初，位于广东陆丰市的陆丰核电项目5号机组正式开工。官方资料显示，目前6号机组也做好了开工准备。包括广东陆丰在内，今年国务院共批准了 10 台核电机组，这不仅是我国连续4年批准新建核电机组，也是自2008年以来，核电机组“入市”最多的一年。
根据《“十四五”规划和2035远景目标纲要》，至2025年，我国核电运行装机容量达到7000万千瓦。在双碳背景下，核电行业迎来了全新的发展机遇。
但另一方面，中国核电发电量占比仅5%，自2007年以来增长不足2个百分点，在核能发电国家当中排名没有优势。有分析人士指出，按照人口规模和社会需求，中国核电占比应该在10%左右，我国依旧有6个百分点的差距，核电发展称得上“任重而道远”。
△“玲龙一号”工程现场 图片来源/中核集团
01巨头主导
中国有多少座核电站？来自中国核能行业协会公布的数据显示，截至2021年12月31日，我国（以下数据均不含台湾省）共有17座核电站、53台商运核电机组，还有11座在建核电站，在运核电机组数量仅次于美国和法国，居全球第三位。
中国核能行业协会在9月14日发布的《中国核能发展报告（2022）》蓝皮书则显示，截至目前，我国商运核电机组总装机容量5559万千瓦，在建核电机组23台，总装机容量2419万千瓦，我国在建机组装机容量连续保持全球第一，在运在建核电机组数为全球第二。
作为重要的能源设备，我国核电站与通信、石油、电力等基础设施一样，由央国企主导开发、建设和运营。在辽宁、山东、江苏、浙江、福建、广东、广西和海南八个沿海省区都有布局，呈现“南多北少、东密西无”的特点。
随着2021年底中国华能集团揽入核电牌照，我国具有核能开发资质的公司升至4家，分别为中国（广东核电）广核集团、中核集团、国家电力投资集团和中国华能集团。
“四巨头”中，按照装机容量和运行机组数量，核企又可分为三个梯队：第一梯队是中核集团和中广核，截至2021年底，中核集团在运行核电机组共24台，总装机容量2250万千瓦，国内占比42%；中广核在运行机组25台，装机容量2826万千瓦，国内占比53%。
从2021年中国核电和中广核的业务分布格局看，中国核电的业务布局大部分在华东地区，达到了88.65%，像浙江的秦山核电站、福建的福清核电站、江苏的田湾核电站。
中广核的业务布局大部分在中国华南地区，包括广东、广西、香港，占比将近七成。其次是华东地区，以福建为主。像我国第一座商业化运行的大亚湾核电站、拥有机组数量最多的台山核电站等。
第二梯队是国家电投，由原中国电力投资集团公司与国家核电技术有限公司重组组建，国家电投总装机容量虽然仅为809万千瓦，但公司在第三代非动能核电技术上较为领先，且深耕北方市场，主要在山东、辽宁等地布局，地域优势明显。
新入局的华能集团位列第三梯队。虽还没有控股核电机组投运，但目前海南昌江核电二期工程3号机组已经开工建设。全球首座具有第四代核电技术主要特征的球床模块式高温气冷堆核电站—石岛湾高温气冷堆示范工程，也有望在年内实现双堆满功率运行。
值得一提的是，除了华能以外，目前大唐、华电等能源企业，也已基本满足控股核电站的要求，结合三代核电重启审批的预期，未来第五张、第六张核电牌照有望陆续发放，政策和资本“双箭”齐发，有望彻底改变现有核电运营竞争格局。
△8月23日，我国自主三代核电技术华龙一号批量化建设工程——中核集团漳州核电2号机组内穹顶成功吊装，标志着该机组从土建施工阶段全面转入设备安装阶段，也创下了“开顶法”实施前提下华龙一号单台机组从核岛厂房第一罐混凝土浇注到内穹顶吊装工期最短的新纪录，华龙一号批量化建设迈出坚实步伐 图片来源/福州新闻网
02技术“竞争”
国内四巨头的诞生，给未来核电发展的技术路线带来新的选项。这其中最值得关注的，是拥有自主知识产权的第三代核电技术。
上世纪七十至八十年代期间，世界范围内先后发生了美国三里岛、苏联切尔诺贝利等几次严重事故，给核电产业带来不小影响。为提高核电站安全性，美国和欧洲的核电供应商与相关机构一起先后推出了“先进轻水堆用户要求文件”（URD）和“欧洲用户对轻水堆核电站的要求”（EUR），开始提出第三代核电站的技术标准，大体上分为改进型核电站和非能动型核电站两类。
从2003年开始，我国就启动第三代核电技术的研发工作，在引进外国技术的同时，也加强自主研发，形成了引进-消化-吸收的技术路线。
如中广核从法国引进M310技术的基础上，形成了ACPR1000+三代核电技术；中核方面则经过多年自主研发，开发出ACP1000三代核电技术。
ACP1000和ACPR1000+都是满足URD和EUR文件要求的三代核电技术。两条技术路线进行了融合—采用中核ACP1000技术的177堆芯，辅助系统各有特色，由此诞生了我国拥有自主知识产权的三代核电技术“华龙一号”。
另外一条技术路线上，以美国AP1000技术为基础，国家电投历时12年科研攻关，在2020年研制出拥有自主知识产权的第三代核电技术，取名为“国和一号CAP1400”。
△国和一号 CAP1400总体布置图 图片来源/视觉中国
此前业内曾认为“华龙一号”面向海外市场，“国和一号”主攻国内市场。但从2020年开始“华龙一号”项目同样在国内大量落地，分别落户在广西防城港、福建漳州、海南昌江等地，在建及投运规模已经突破10台，对比之下“国和一号”依然未能建成投产。
因此有观点认为，“国和一号”在市场竞争中，或许已处于相对落后的位置。
但核电行业某业内人士告诉记者，两者之间事实上并不存在竞争关系，“国和一号”目前还未建成，且两者由于底层逻辑不同，采用了不同的技术路线，布局落地省份也不同。“但它们都代表着我国核电研制能力的最高水平，下一步重点工作，是提升核电技术国产化率，争取早日达到100%国产化。”
03三起三落
与许多大国重器一路高歌猛进不同的是，我国核电产业发展并非一帆风顺，而是经历了“三起三落”，始终伴随着“争议”与“起伏”。
我国早在上世纪70年代初就开始研究核能发电，但因为综合国力薄弱和计划经济束缚，以及长期受到西方国家的技术封锁，在70、90年代全球核电发展的大潮中，基本没有中国的身影。
直到1987年广东大亚湾核电站开工建设后，核电商业化之路才正式开启，大亚湾核电站也成为中国大陆第一个盈利的核电站，主要向人多地少的香港出口能源。1994年2月和5月，我国从法国引进的两套M310 型百万千瓦核电机组在广东大亚湾分别投入商运，标志着我国在核电建设领域首度展开国际合作。
但由于这一阶段我国电力供应相对充裕，核电被定位为我国能源的补充，发展方针也是“适度发展”。90年代末和21世纪初的十余年时间内，只建设了深圳大亚湾、岭澳，连云港田湾等少数几座核电站，属于小规模尝试的状态，形成了广东大亚湾、浙江秦山两大核电基地。
△大亚湾核电基地航拍图 图片来源/中广核
2007年，国务院正式批准《国家核电中长期发展规划（2005—2020年）》明确指出“积极推进核电建设”，确立了核电在我国经济与能源可持续发展中的战略地位，此后国内核电建设才驶入快车道。
然而2011年日本福岛核电站事故，又给核电产业发展“当头一棒”，核能安全风险成为社会关注的热点，我国对核电审批大幅缩紧，连续多年没有新开工项目，整个核电产业也进入了低谷期，无形中也让公众给核电站戴上了一层有色眼镜。
从2019年以来，随着气候变化问题日益引发关注，核电天生低排放的特性，让它再次步入公众视野，特别是“双碳”目标的提出，核电作为一种清洁能源，其战略意义不言而喻，再一次开始了提速发展。
04加速布局
今年，俄乌冲突和极端气候等复杂因素叠加，全球能源危机加剧，核能的关注度再一次得到提升。今年国务院共批准了 10 台核电机组，其中4月份一次性批准6台，这也是自2019年以来，国内连续第四年核准开工新的核电项目，也是一次性批准核电机组最多的一年。一组非官方数据则显示，“十四五”期间我国核电将保持每年6-8台的速度核准，且至少8个省份已经把核电列为发展重点。
每年新增6-8台的数量，标志着核电发展已经进入了一个全新阶段。这是否意味着一个新的“核电大跃进时代”即将开启？与“积极安全有序”的目标是否相违背？
在中国核能行业协会副秘书长杨波看来，大跃进的说法“并不准确”，因为从我国能源需求、工业水平和制造业能力来看，6-8台属于合理能力范围之内。“西方的发达国家核电占比是20%，全球是10%，但中国的水平只在5%左右，6-8台的新增速度，其实是一个比较合适的节奏。”
事实上，近两年来，席卷全国的局部地区拉闸限电，尤其是今年水电大省四川缺电，更加凸显了电力安全稳定供应的重要性。作为稳定且清洁的电源，核电项目加速上马，不仅有利于提升电力系统的稳定性，也是拉动经济增长的有效抓手。
如何提高核电利用效率？国家能源部原部长黄毅诚建议，国家应尽快启动内陆核电建设：“我国30多年的实践和国际上核电运行的经验，都证明了在内陆建核电同样是安全的。我国有14亿人口，总用电量大，只要做到批量生产，不但可以提高质量，还可以降低生产和建设的成本，完全有可能做到核电的电价低于煤电。”
△核裂变原理 图片来源/国际原子能机构
△目前世界上使用最多的是压水堆 图片来源/国际原子能机构
中国科学院电工研究所副研究员张子立分析说，裂变式核能（核电）是我国清洁能源发展战略中必不可少的重要组成部分，也是完成“双碳”目标过程中一种查缺补漏的有效手段。但张子立强调，现阶段不应从全国范围内讨论核电发电量的占比。
“这是因为我国有一些用电需求量较大的地区，可再生能源不充足，又不在长距离特高压输电系统路线上，以往这些区域只能依靠燃煤火电，从而带来大量的碳排放和固体废弃物。应该优先考虑在这些地方建造核电站取代火电站，减少碳排放，减少环境和生态污染。”他解释说。
作为专业技术人士，中国核动力研究设计院研究员级高级工程师、核反应堆系统设计技术国家重点实验室副主任罗英认为，核电对于“双碳”目标的实现有积极的推动作用，核电机组从建设、投入运行再到产生经济效益，是一个庞大的产业链，可以整体带动我国高新产业和基础工业整体进步，对推动我国装备制造业和先进能源科学发展具有很大的积极作用。
四代核电技术都有哪些特点？
人类对核电站的开发与建设始于上世纪50年代。1954年，前苏联建成电功率为五千千瓦的奥布涅斯克实验性核电站；1956年，英国建成卡德豪尔石墨气冷堆原型核电站；1957年，美国建成电功率为九万千瓦的希平港压水堆原型核电站。在冷战和美苏争霸的大背景下，核电站技术得到快速发展，这些实验性核电站，证明了利用核能发电的技术可行性。国际上把这些实验性和原型核电机组，称为第一代核电机组（技术）。
△希平港核电站是世界上第一座“专一民用大型核电站”，位于美国宾夕法尼亚州希平港，1958年开始服役，1982年停运 图片来源/wiki
第二代第二代核电站是指上世纪60年代末，在实验性和原型核电机组基础上，陆续建成电功率在30万千瓦以上的压水堆、沸水堆、重水堆等核电机组。它证明了核电站在商业运行上的可行性，具备与火电、水电竞争的实力。
上世纪70年代，石油涨价引发的能源危机，进一步促进了核电的发展，目前世界上商业运行的四百多座核电机组绝大部分是在七八十年代时期建成的，例如目前备受关注的扎波罗热核电站、韩国最大的古里核电站、加拿大的布鲁斯核电站等。
△扎波罗热核电站是目前欧洲最大核电站 图片来源/Reuters
第三代核电站的技术标准，大体上分为改进型核电站和非能动型核电站两类。改进型核电站配备有独立的交流电源与电网并网，可以保证停水后2小时内、断电后8小时内燃料堆不损坏。非能动型核电站的安全性要更高，它不需要额外为安全系统配备交流电源，且特定情况下在3天内不需要人为操作，可以自动处理一些潜在的安全事故。
我国已建成投运的“华龙一号”和在建的“国和一号”，都是具有自主知识产权的第三代核电技术（核电站）。
△2021年1月30日，“华龙一号”全球首堆——福建福清核电5号机组正式投入商业运行。图为福清核电全景图 摄影/过东海
第四代第三代核电技术在安全性上得到了提升，在此基础之上，为了强化戒备核扩散的要求、进一步改善经济性，由此提出了第四代核电技术，目前仍处在开发和验证阶段。
第四代核电技术有六种设计概念，包括三种快中子堆和三种热中子堆。我国自主研发的第四代核电技术—高温气冷堆，设备国产化率高达93.4%，首个示范工程已经完成并网发电。这也是全球首座具有第四代核电技术主要特征的球床模块式高温气冷堆核电站。
△石岛湾高温气冷堆核电站示范工程项目，是全球首座具有第四代核电技术主要特征的球床模块式高温气冷堆核电站 图片来源/国家原子能机构
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