从2020年开始,“双碳”目标就成为了热门词汇和各文章的流量密码,但什么是“双碳”,又怎么实现“双碳”呢?实现“双碳”目标和核电发展是啥关系,跟后处理大厂发展又是啥关系?这篇文章就是要跟大家一起分析一下核电之于“双碳”的重要性,以及后处理大厂之于核电的重要性。
“双碳”就是实现碳达峰和碳中和,说到底就是要减少各领域碳排放,其中最关键的就是要从能源电气化来着手解决问题。
在能源电气化过程中,又对电源品种提出了诸多要求,要求低碳电力比例持续不断的增加,尤其是水电、风电、光伏等可再次生产的能源比例,它们将是“双碳”目标的主力电源。
但水电、风电、光伏等可再次生产的能源到底能不能解决全部能源问题?答案是否定的。
在未来能源系统中,核电究竟该怎么定位呢?核电年发电时间长,不受天气因素影响,全年平均发电时长是风电和光伏的两倍以上,具有基荷能源属性。
尽管发电成本上来看核电度电成本高于风电和光伏,但如果考虑到电网的系统成本,核电的经济性和优势将不断凸显。
国内多家机构对我国核电发展规模进行了需求预测,提出为实现“双碳”目标,核电装机至少要达到3亿千瓦以上。
从燃料供应,也就是铀资源供应角度来看,一座百万千瓦压水堆机组按照60年寿期计算需要1万吨天然铀,3亿规模核电如果都是压水堆,则全寿期需要300万吨天然铀。
按照《红皮书》数据,全世界范围内天然铀接近800万吨,300万吨全寿期需求不足全球总量的40%。且未来探明量可能还会增加,我国天然铀需求全球占比还将下降。
世界上并不是所有国家都在为实现净零目标发展核电,尤其是已经实现碳达峰的发达国家,因此未来的铀市场大概率是买方市场,通过一定的手段能获取到全球资源。
尽管是买方市场,但是从开采成本上来看,40%的全球天然铀占比基本上要耗尽成本在130美元/公斤以下的资源,一方面导致进口天然铀成本持续不断的增加,同时还面临因国际关系等复杂问题带来的采购风险。
那有没有别的方式能解决这个问题呢?答案是肯定的,那就是今天要讲的主角——后处理大厂。
后处理,就是从压水堆乏燃料中提取出铀、钚两种资源,并进行重复利用,以达到节约世界资源的目的。
乏燃料后处理并循环利用一次,将得到的铀、钚资源同时回收利用,就能够大大减少25%的天然铀需求量。
当然,这不是最终目标,如果在快堆中使用钚,并利用快堆增殖,那么快堆将可以自持运行,彻底断绝对天然铀的依赖。
随着快堆技术及燃料循环技术的发展,我国的核能发展将达到新的高度,同时也将促进我国能源系统的升级,对实现“双碳”目标是极大的推动力量。
实际上,从1983年开始,我国就开始发展民用后处理技术,并提出“发展核电必须相应发展后处理”的方针了,并通过中试厂等后处理项目掌握了有关技术,目前我国慢慢的变成了世界上为数不多的7个掌握后处理技术国家之一(中、美、英、法、俄、日、印)。
但是我国后处理大厂项目提出至今,已经接近20年,仍有多个原因、多种声音阻碍着后处理大厂建设。
实际上目前我国已经设立了乏燃料处理处置基金,按照40年全寿期所提取的基金量来看,基本上可以覆盖后处理大厂的建设成本,且跟大多数化工厂一样,后处理大厂可以延寿,如果运行60年甚至80年,那基金完全足够支撑大厂运行。
核燃料循环的经济性更是与循环模式有关,大多数后处理大厂反对者,在计算大厂经济性时,不惜将钚成本计算成负数,并采用过高的内部收益率、银行贷款利率等来计算燃料价格,这样看起来后处理和再循环就是天价,毫无经济效益可言。
但是这里,请大家想一想,法国作为一个资本主义国家,2座后处理大厂稳定运行,且循环燃料在22座堆中每年使用,如果真的是天价,他们为啥不干脆将后处理厂退役了呢?
我国从无到有的完成了“两弹一艇”的壮举,已经建成了并运行了后处理中试厂,示范工程按计划推进,进一步验证了后处理工艺和关键设备,为大厂建设打下了坚实的工程化基础。
在21世纪我们国家科技发展进入前所未有的高度时,我们有信心能完成后处理大厂的设计、建造和运行。一味的认为不行、不可能,那我们的科技只能是原地踏步,敢于相信,敢于拼搏,敢打硬仗,才是我们成功的奥秘。
实际上这是对于快堆技术的误解,我国的快堆技术已不再是国际跟跑水平,已经基本上达到了并跑水平,并且在我国当前的科技投入强度下,可能即将进入领跑水平。
一座后处理大厂建设时间长达12年以上,从现在开始建设,也要等到2035年以后才能投入运行,如果快堆先运行,那么我们将面临无料可用的尴尬局面。
有些反对者会拿美国不发展后处理来进行辩论,但是实际上美国早在上世纪70年代就建成了1500吨/年的商用规模后处理厂,只是长期处在停用状态,他们如果想要恢复产能,将比我们新建产能的速度快很多。
此外,快堆的规模化发展更是受到了后处理大厂能力限制,如果按照目前6-10台压水堆建设规模发展,到2035年压水堆规模就将达到1.5亿,为实现压水堆-快堆的平稳过渡,使核电建设产业链保持稳定,那么快堆也要逐渐增加建设速度,2035年到2045年间压水堆、快堆协调发展,到2045年前后快堆维持在每年6-10台的建设速度,这样到2060年,我国核电装机规模才有可能突破3亿,达到4亿左右规模。
按照这种计算,到2045年-2050年前后,我们应该的不止是一座千吨级后处理大厂,而是至少2座千吨级后处理大厂,才能供给足够的初装料。
此外,快堆的规模化发展更是受到了后处理大厂能力限制,如果按照目前6-10台压水堆建设规模发展,到2035年压水堆规模就将达到1.5亿,为实现压水堆-快堆的平稳过渡,使核电建设产业链保持稳定,那么快堆也要逐渐增加建设速度,2035年到2045年间压水堆、快堆协调发展,到2045年前后快堆维持在每年6-10台的建设速度,这样到2060年,我国核电装机规模才有可能突破3亿,达到4亿左右规模。
按照这种计算,到2045年-2050年前后,我们应该的不止是一座千吨级后处理大厂,而是至少2座千吨级后处理大厂,才能供给足够的初装料。
因此,建设第一座后处理大厂是刻不容缓的,只有拥有了首座千吨级的后处理大厂,核能支持能源转型助力“双碳”目标才有底气。
少一点争议,多一点行动,未来的“更好”永远在路上,当前的“最好”就是现在的唯一选择。