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积极发展核能是我国未来能源战略的重要选择
发布时间:2006-04-07 来源:《中国核工业》

近年来,世界经济不断增长,随之带来对能源的巨大需求。与此同时,国际石油价格持续波动、不断攀升,成为影响全球经济发展的重要制约因素之一。2005年8月底国际油价一度突破每桶70美元,再次创下油价新高。如何应对波及全球的能源短缺问题、选择合适的能源发展道路、保障我国能源安全是当前需要解决的问题。

一、世界能源需求剧增

根据国际能源机构(IEA)的预测,未来25年里,世界能源需求总量将增加近一倍。其间,发达国家能源消费增长速度将放慢,但在世界能源消费总量中仍占相当比重,以亚太地区为主的发展中国家能源消费依然处于高增长状态。在世界能源形势紧迫的背景下,美国等发达国家纷纷开始调整能源政策,制定相应的策略保证本国能源供应的稳定,以确保自身能源安全。

当前,石油、天然气和煤炭等化石能源依然是世界能源消费的主体。2002年IEA国家的能源结构中石油的比例最高,占40.3%左右,天然气和煤炭也有较高比例,分别占21.8%和20.5%,核能占 11.7%,其他能源占 5.7%。但无论是IEA 还是美国,其石油的自给率普遍较低,仅40%左右,大量的石油供给依靠进口,对外依存度接近60%。

相比之下,IEA国家和美国在煤炭、天然气和电力供应方面的自给能力较强。其中, 核能是其主要电力来源之一。截止到2001 年底,世界核电发电量占总发电量的16.4%,IEA 国 家 占24.9%。其中法国占77.1%, 德国占29.5%,美国占 19.9%,日本占31%, 韩国占39.8%。核能的大量应用,极大地满足了发达国家对电力的强劲需求,从而部分地缓解了对化石能源的需求压力。

二、我国经济发展面临能源制肘

改革开放以来,我国经济保持高速增长,能源消耗也大幅度攀升。我国已于1993 年成为石油的净进口国,2003年进一步超过日本成为世界第二大能源消费国。保障能源安全对于我国未来经济的发展和社会的稳定至关重要。近年来,为保证能源持久稳定的供应, 我国一方面积极寻求海外油气资源, 另一方面加大了在能源领域的科技投入,希望通过传统化石能源、核能、新能源等领域的技术进步来实现能源的可持续供给。

1.中国能源发展的现状

近年来,我国能源工业取得了巨大成就,但与国际先进水平相比,中国能源发展还存在较大的差距。主要表现在:

①供需缺口日益扩大,建设开发任务艰巨。中国已经成为世界第二大能源消费国,能源需求将不断扩大。2004年中国一次能源消费总量为19.7亿吨标准煤,能源将是新世纪中国经济腾飞的瓶颈。

②开发利用技术相对落后,能源效率低。目前我国综合能源利用效率约为33%,比发达国家低10个百分点。主要产品单位能耗平均比国外先进水平高 40%。

③环境污染严重,制约经济社会的可持续发展。2003年我国二氧化硫排放2120万吨,约90%是燃煤造成。目前我国三分之一的国土遭受酸雨的侵蚀。

2002年能源消费结构总量中,煤炭占66.1%,石油占23.4%,天然气占2.7%,水电7.1%,核能0.7%。与发达国家相比,煤炭比例高,核能比例过小是我国当前能源结构的特点。随着经济的发展,未来我国能源发展要逐步通过政策、科技和经济等手段不断调整和优化结构,达到可持续发展的战略目标。

2.中国能源发展的未来

经济总量的成倍增长促使能源消费总量持续增加,从而对我国未来能源的发展提出了严峻的挑战。党的十六届五中全会提出了科学发展观,强调以人为本,实现全面发展、协调发展、可持续发展。因此,走节能环保的新型工业化道路对于我国未来经济社会发展具有重要作用。

长远看来,我国迫切需要从产业结构和能源供需结构上进行调整,通过减少高能耗产业的比重,同时增加安全、经济的先进核能,增加可再生能源等后续能源,逐步替代化石能源,减轻环境污染的压力,同时也获得更可靠的、可持续的能源供给。

三、未来我国能源发展的基本框架与核能的重要作用

中国未来的能源战略应从长远考虑进行整体布局,根据经济发展的不同时期、各阶段社会发展的需求,以及科技发展的水平,分阶段逐步调整能源结构,在不同阶段分别有所侧重。总体而言,应该立足于当前的迫切需求,同时放眼于新能源的发展,从近期、中期、远期分别选择发展重点, 在提高能源利用效率的同时,努力实现未来能源的自给,保障国家能源安全。

1.未来我国能源发展的基本框架

①近期应尽快满足当前迫切需求。

首先要充分利用煤炭为主的现有能源,发展洁净煤技术。同时,改善电力基础建设,解决电力供应不足此外,积极开展国际能源多边合作,对确保当前石油的稳定来源和逐步完善能源战略储备具有重要意义。

②中期需要逐步优化能源结构,完善后续能源建设。

发展先进核能与可再生能源技术等后续能源,优化能源结构,逐步替代化石能源,是我国能源发展的中期目标。

③远期积极探索未来新能源

氢作为二次能源进行开发,具有独特的优势。开发氢能利用技术,建立“氢经济”,将有助于解决化石燃料的枯竭和环境污染等问题。此外,我国还积极参与国际热核聚变(ITER),探寻未来新能源。

2.我国发展核能的重要意义

目前,传统化石能源的消耗量日益增大,而储量却日渐枯竭。与此同时,化石能源排放的二氧化碳对全球气候造成了极大的影响,《京都议定书》应运而生。世界各国面临的能源巨大需求,以及全球共同面对的环境压力迫使各国寻求化石能源之外的新能源,安全、经济的核能属于清洁、可在近期大规模开发利用的能源而受到各国关注。2004年法国正式宣布在弗拉芒维尔建造欧洲新型压水反应堆(EPR),2005年8月,布什政府签署《2005年国家能源政策法》,授权兴建一座新核能发电厂。核电的发展出现了复苏的新迹象。

长期以来,我国能源生产与消费以煤炭和石油为主,造成严重的环境污染。2002年,我国年排放烟尘约2100万吨,二氧化硫约2300万吨,氮氧化物约1500万吨,二氧化碳排放量已居世界第二位。可再生能源中短期内尚难以成为能源消费的主流。因此,发展安全、经济的先进核能对近中期满足我国能源需求、缓解环境压力具有重要意义。

四、积极发展核能,保证能源需求

核能是重要的后续能源,也是今后我国能源巨大需求的保障。我国已将积极发展核能作为今后核能发展的主导方针。今后我国核能发展的关键技术如下:

1.第三代核电技术

在技术上,我国将积极引进第三代核电技术,自主创新,实现百万千瓦级先进压水堆机组的国产化。

第三代核电技术大量采纳的是积累约10000堆年的第二代核电厂运行经验反馈以及用户对新建核电厂的要求,是当前国际上已经趋于成熟的核能技术,正在实现从设计研究阶段向工程实施阶段转换。国际上百万千瓦级先进压水堆核电站以美国西屋公司提出的AP1000和法国提出的EPR为代表。与当前绝大部分正在运行的第二代核电站相比,百万千瓦级先进压水堆整体的核电站安全性和经济性都有很大提高。

2.第四代核电技术

针对2020年和2030年后的核电发展,我国积极开展第四代核电技术的研发,紧跟国际发展前沿。当前,以国际原子能机构INPRO计划和美国为首的G- 4论坛分别提出了创新型核能系统和第四代核能系统的研究开发计划。

目前,第四代核能系统尚属于研究开始阶段,针对新一代核能技术的要求,G-4论坛提出了六种第四代反应堆。与现在轻水堆的33% ̄35%的热效率相比,超临界水堆热效率可以提高到44%。这六种符合可持续发展经济性、安全和可靠性、易于防范核扩散和外部袭击四方面要求的核能系统被选定为第四代核能系统发展堆型。这六种堆型分别是:①VHTR:用氦气作载热剂的特高温(1000 ̄1200℃)反应堆,主要用于制氢,或制氢/发电共用;②GFR:用氦气作载热剂的快中子反应堆;④LFR:用铅合金作载热剂的快中子反应堆;⑤SCWR: 超临界水堆;⑥SR:熔盐反应堆。

3.热核聚变技术

热核聚变能是一种清洁、安全的新能源。随着中国、日本、韩国、俄罗斯、美国和欧盟6大ITER成员国2005年6 月28日在莫斯科敲定法国的卡达拉舍(Cadalache)为反应堆建设地,这一为期30年、共计投资将超过100亿欧元的国际超大型科学合作项目很快就将正式启动。

未来该技术的应用将为人类带来近乎无穷无尽的能源,对彻底解决人类能源问题具有重要意义。目前中国的热核聚变研究已具有世界先进水平,在某些领域还处于领先地位。积极参与“国际热核聚变实验反应堆(ITER)”计划,探索 未 来 新 能源,是我国能源长远战略的核心。

作者:龚钟明(中国科学技术促进发展研究中心)