“熱堆-快堆-聚變堆”核能“三步走”發展戰略,其核心內容是解決我國核能可持續發展、核燃料長期安全有效供應的問題。
“熱堆-快堆-聚變堆”核能“三步走”發展戰略,是我國1983年在“核能發展技術政策論證會”上首次提出的核能發展總戰略,其核心內容是解決我國核能可持續發展、核燃料長期安全有效供應的問題。
《中國能源報》記者近日從核能“三步走”發展40年論壇上了解到,40年來,我國熱堆、快堆、聚變堆相關研究均取得一定突破,目前已躋身世界核能大國行列。面向未來,在“雙碳”目標和構建新型電力系統背景下,核能“三步走”后勁十足,我國應持續優化核電建設布局,推廣核能綜合利用技術,加強頂層統籌,并加強核領域大科學裝置、綜合實驗平臺等基礎科研條件建設。
“三步走”戰略仍需堅持
作為清潔、穩定的能源,核能在過去半個世紀貢獻了全球近一半的低碳電力,為維護世界能源安全、應對全球氣候變化、促進世界經濟增長作出了重要貢獻。在我國,核能是優化能源結構、保障能源安全,實現“雙碳”目標的重要力量。
電力規劃設計總院高級顧問謝秋野指出,2022年我國非化石能源發電量達3.1萬億千瓦時,占總發電量的36%。核電裝機約0.5億千瓦,占總裝機比重約2%,核電發電量約0.42億千瓦時,占總發電量比重約5%。
“核電是未來電力系統的主要基荷電源之一,是電力系統實現近零排放戰略選擇 。”謝秋野分析,按照現有項目建設周期,到2025年,我國核電裝機容量將達到7000萬千瓦左右;為滿足碳達峰碳中和以及全社會用電需求,“十五五”和“十六五”期間,按年度開工8-10臺百萬千瓦機組規模預計,2030年、2035年我國核電裝機將分別達到1.2億、1.5億千瓦左右,發電量分別約占全國總發電量的7.3%、10%。
當前,我國推動能源轉型、實現“雙碳”目標需要核能。“從脫碳需求及電力裝機電量平衡角度看,核電有較大發展空間,2060年核能發電量占比需達到20%(4億千瓦)以上才能實現碳中和目標。”中核戰略規劃研究總院院長、黨委副書記白云生說。
與會業內專家表示,面向“雙碳”目標,核能中長期發展對資源供應、乏燃料管理等提出了新要求,加快發展快堆是應對能源新挑戰的必由之路,加快實施核能發展 “三步走”十分必要、重要且迫切 。
支撐核能產業自主化發展
多年來,熱堆、快堆、聚變堆之間優勢互補、緊密銜接,支撐起我國核能產業快步自主發展的格局。
“熱堆是最成熟并具有顯著經濟性的核能技術 ,是近中期核電建設的主力堆型百年尺度能源;快堆是富有潛力的核能技術 ,是中遠期建設的主力堆型千年尺度能源;聚變堆作為顛覆性核能技術 ,則是遠期建設的主力堆型萬年尺度能源。”白云生分析,從工程化看,我國熱堆實現了規模化、批量化、國產化發展,形成的研發體系、工程體系、裝備體系、人才隊伍等為快堆、聚變堆的研發設計與建設奠定了良好基礎。
熱堆作為目前在運核電機組的主力堆型,已成為我國實現碳達峰碳中和的重要力量。據了解,自上世紀80年代以來,我國充分發揮技術優勢與基礎科研能力,以秦山一期30萬千瓦起步,同時吸收法國M310技術,研發60萬千瓦、百萬千瓦級二代熱堆核能機型,實現了標準化、批量化發展。本世紀以來,我國推進先進核電技術研發,尤其在2011年以后,對標全球最高安全標準,加快推進“華龍一號”“國核一號”自主三代核電實現批量化發展。
“熱堆技術實現了由二代向三代的全面跨越并走出國門,核燃料制造與供應滿足需求,在建裝機規模持續世界領先,在運在建裝機規模居全球第二,躋身世界核能大國。”白云生表示。
快堆方面,中國實驗快堆于2011年7月實現并網發電。2017年12月29日,首個快堆示范工程土建在福建省霞浦縣開工。通過實驗快堆和示范快堆建設,我國快堆已形成完備科研技術體系。
我國核聚變研究主要以實現受控熱核聚變能為主要目標。自上世紀中期以來,我國研究實施了一系列聚變技術攻關,先后建成多個核聚變裝置。2003年,我國加入國際熱核聚變實驗堆計劃,探索利用聚變能發電的科學和工程技術可行性,是最早參與設計ITER的國家之一。“當前,聚變工程技術研發不斷提升,在聚變理論與物理實驗、關鍵技術研究等方面取得階段性成果。”白云生指出。
持續優化核電建設布局
與此同時,謝秋野指出,我國核電在穩步發展的同時,裝機規模和發電量占比仍然偏低。“截至2022年底,核電裝機占比2.17%,發電量占比約4.8%,遠低于世界平均水平。”
“當前,核電領域基礎科研不斷深入,人工智能、大數據、云計算等技術擴展應用已成為我國科技創新的重要領域。后續伴隨三代核電技術優化、四代堆及聚變堆等技術研發,將進一步帶動我國高新技術產業發展。”謝秋野建議,應充分利用現有產業能力,持續穩定推動三代核電發展,并統籌構建新型電力系統發展全局,優化核電建設布局 。
從頂層戰略方面,白云生提出,要制定國家層面的核能“三步走”發展戰略 。“核能行業一直以來都在提‘三步走’戰略,但我們希望真正把它推動成國家級的核能發展戰略。不論從技術路線還是政策方面,要將其放到整個國家發展戰略的產業化布局中。”白云生還建議,將一體化快堆核能系統列入國家科技重大專項,并相應地加強核領域大科學裝置、綜合實驗平臺等基礎科研條件建設,加快推進緊急重大工程優先安排。
在謝秋野看來,自主三代壓水堆核電技術仍將是2035年前后我國核電發展的主力堆型。“隨著技術、經濟條件成熟,2035年后鈉冷快堆等先進核能技術將有望迎來重要的商業化發展機遇,高溫氣冷堆、小型反應堆靈活開展多元化綜合利用,將是我國核能與核電發展的重要補充。”