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推动全产业链发展核能将多元应用

发表日期:2017-11-22 14:14:45   浏览次数:20 次

  11月9日,2017核电产业链高峰论坛(以下简称“论坛”)在山东烟台举办,同时我国首个国家级核电产业技术创新平台揭牌。“核能多元化应用”成为论坛上的重要共识,中国工程院院士郑健超表示,未来核能规模应用的主要发展方向仍然是规模发展核电,同时应加快发展核能在供热、制氢及交通运输方面的应用。

  核电已成为破解传统能源产能过剩的战略选择

  当前我国传统能源产能结构性过剩问题突出,煤炭占终端能源消费比重高达20%以上,高出世界平均水平10个百分点,能源清洁替代任务艰巨。部分地区能源生产消费的环境承载能力接近上限,大气污染形势严峻,如北方地区雾霾多发,对整个社会民生造成较大影响。核电作为清洁的基荷能源,在蓝天保卫战中起着不可或缺的作用。

  论坛指出,核电产业因核心技术的不断突破、基础支撑的加快完善、产业生态的日渐成熟,已成为破解传统能源产能过剩问题的战略选择。2016年12月26日,国家印发《能源发展“十三五”规划》明确发展清洁低碳能源作为调整能源结构的主攻方向,并提出“到2020年运行核电装机力争达到5800万千瓦,在建核电装机达到3000万千瓦以上”的目标。

  未来核能规模应用的主要发展方向仍然是规模发展核电,但由于福岛核事故等原因,近年来核电在发电板块的占比有下降的趋势。郑健超认为,为了振兴核电产业,需要进一步提高核电的安全性、经济性,加快各种先进反应堆的工程应用,同时要妥善解决核废料安全处置的问题,发展全产业链。

  “一次能源包括化石能源、可再生能源和核能三大板块。一次能源经过加工转化,转变为人类可直接利用的终端能源,包括电力、气体液体固体燃料(主要用于运输)和供热三大板块。”郑健超表示,目前一次能源消耗总量在电力供应、燃料和供热板块的占比分别为30%、15%和55%。直到2016年,在电力供应板块,全球化石能源(煤炭、天然气、石油)发电量仍占66.7%,清洁低碳能源(核电、可再生能源)发电量占33.3%。

  郑健超表示,必须加快清洁低碳能源、特别是核能的规模利用,才有可能实现我国青山绿水、蓝天白云的环境规划目标和应对全球变暖的巴黎协定的目标。

  核能低温供热是一种重要的技术手段

  核能的规模利用,所指不仅仅是核电。记者了解到,论坛各方一致认为,在稳步推进核电安全高效发展的同时,积极推进核能与核技术在供热、制氢、海水淡化、绿色电动车、核动力与常规动力混合驱动的大型运输舰船、医疗、环保等方面的应用,是新时期落实党的十九大精神,坚持人与自然和谐共生,推进绿色发展,建设生态文明、美丽中国的必然选择。

  针对核能多元化应用,此次论坛达成八条共识,其中提到“结合我国当前北方地区对冬季清洁供热改善空气质量的迫切需求,加快推进陆上核能清洁供热系统的研发以及示范工程建设和市场推广”。

  中国工程院院士叶奇蓁表示,核能供热代替燃煤供热是另一个应用发展方向。以陕西省为例,由于偏重传统能源与重化工业,快速发展的陕西关中地区大气污染物排放总量长期高位运行,空气中细颗粒物(PM2.5)浓度位居全省前列,年均雾霾天气日数居高难下。

  叶奇蓁拿出的西安市环境监测数据显示,以西安市为代表的关中城市2016年上半年优良天数同比减少42天,位居全国74个重点监测城市的后10位。PM10、PM2.5同比分别上升16.3%和16.1%,环境压力持续加大。

  “工程院和相关研究院正在调查研究核电站热电联供的技术实施方案,以及低温供热堆的设计和建造,根据供热地域分散的特点,核电站热电联供与低温供热相结合的解决方案可发挥各自优势。”叶奇蓁表示,核能的创新发展要求探索和开发核能的多种用途,包括小型模块化反应堆及其他先进技术。

  郑健超也认为,清洁低碳能源直接转化为热能,是能源工作者长期努力的目标,也是改善城市环境、提高空气质量的必由之路。核能低温供热是一种重要的技术选择。发展核能热电联供、核能多联供(供电、供热、供冷、海水淡化、从空气中提取清洁饮用水)为解决这些困难问题提供了新思路和方案。

  核能可成为清洁高效的交通运输燃料

  核能小型化、多元化可运用于很多领域,交通运输燃料一直以来都是能源消耗的重要组成部分,其中,石油天然气等化石能源占比超过95%,生物质燃料、电力占比还很小,核能在交通运输系统的利用更是有限。郑建超表示,在新形势下,需要加快核能进入交通运输领域的步伐。

  郑健超认为,未来,核能在陆地运输领域与在海洋运输领域都会有突出贡献。

  其中,推进核能在海洋运输领域规模应用的重要技术路线,是发展核动力、常规动力混合驱动的舰船系统。

  当前,核动力在军用海洋运输方面已有突出表现,核动力的民用舰艇商业化最重要的条件是高度的核安全性。郑健超表示,从核安全设计的角度考虑,核动力、常规动力混合动力系统是一个能动安全与非能动安全融合的系统。常规动力可为反应堆的能动安全提供电力。而浸泡在海水中的中小型反应堆,最终热肼是流动的海水,更容易保证非能动安全功能的实现。从概率安全分析的结果判断,混合动力系统的安全性,可达到甚至超过陆上大型三代反应堆的安全水平。除了用于运输以外,混合动力舰船可以发展成为安全性很高的海上移动供电平台。

  与海洋运输不同,核能未来在陆地运输领域的应用是推动高温气冷堆规模制氢技术、高能密度安全储氢技术和氢电转换技术的融合创新,发展“从矿井到车轮全程清洁低碳”的新型绿色电动车。

  郑健超表示,以燃料电池为基础的氢电转换系统是经过长期工程验证的成熟技术,规模应用的障碍是现有的催化剂昂贵,经济性有待提高。但高温气冷堆作为安全性很高的反应堆,其最具吸引力的应用前景是规模制氢,只需解决氦气密封困难等技术瓶颈,就可规模发展超高温气冷堆制氢。

  有专家认为,核能制氢领域如出现技术突破,全绿色电动车的规模应用已见曙光。郑健超预计,未来十年内,绿色能源规模制氢、高密度安全储氢、高效氢、电转换系统的产业链会迅速扩张。要实现核能多元化规模应用的目标,需要把全绿色电动车关键技术的融合创新研究提到重要议事日程。


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