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核电产业跨越:在安全与高效之间走硬“核”发展之路
发布时间:2022-01-21 来源:上海证券报

  2022年1月1日22时,中核集团福清核电6号机组首次并网成功,这是全球第三台、我国第二台华龙一号并网发电机组,年发电能力约100亿度。

  一场“开门红”,掀开了我国核电2022的发展新年历。去年底召开的全国能源工作会议将“积极安全有序发展核电”作为重点任务提出:2022年,我国计划建成福清6号、红沿河6号、防城港3号和高温气冷堆示范工程4台机组,新增装机367万千瓦;在确保安全前提下,有序推进具备可靠条件的核电项目核准建设。

  这座“里程碑”,记录下我国核电自主创新的历程。目前,我国已完成从二代技术为主到自主掌握三代技术,并向四代技术进发的跨越;核电产业也随着装备制造的国产化,实现从“自立自强”到大迈步“走出去”的巨大转变。《中国核能发展报告(2021)》蓝皮书显示,预计到2025年,我国核电在运装机7000万千瓦左右,在建约5000万千瓦;到2030年,核电在运装机容量达到1.2亿千瓦,核电发电量约占全国发电量的8%。

  明晰争议:大力发展是主线

  从原理上看,核裂变链式反应是核能发电的基础,进而完成核能—热能—机械能—电能的转化过程。用一道直观的换算题来展现核能的“威力”:1千克铀235的全部核裂变将产生20000兆瓦小时的能量,与燃烧至少2000吨煤释放的能量一样多,相当于一个20兆瓦的发电站运转1000小时。

  “高效”之外,更有“清洁”属性加成。中国广核财务总监兼董秘尹恩刚曾列举过一组数据:2020年公司管理的24台在运核电机组共实现上网电量1865亿千瓦时,和燃煤发电机组相比,减少标煤消耗5697万吨,减排二氧化碳1.56亿吨、二氧化硫3.5万吨、氮氧化物大约3.6万吨,相当于植树造林超过42万公顷。

  “双碳”目标下,核电在“绿色”画布上的可为性,正得到越来越广泛的认可。“核电站发电成本远低于燃煤发电,且在电力利用效率和使用寿命上相较风电、光伏发电等具有一定优势。”一家核电企业管理人员向记者直言,“少搞1000万瓦核电就要多搞4000万瓦风电或者6000万瓦光伏。我国能源结构要调整,核电必然成为重要选项。”

  微观感知与宏观定向相契合。2021年初,政府工作报告中提出“在确保安全的前提下积极有序发展核电”,系我国多年来首次采用“积极”的表述明确提及核电,较“十二五”和“十三五”的“安全高效发展核电”更为正面鼓励。“十四五”规划更是将“安全稳妥推动沿海核电建设”列为期间重要任务。

  “新型电力系统的发展要兼顾社会用能阶段性的承受能力和长期的经济性。”中国工程院院士杜祥琬表示,核电在新型电力系统当中将发挥稳定基荷的作用。在安全前提下,核电装机完全可能在2030年前达到1亿千瓦以上。

  此外,随着核能相关政策的持续完善,我国核电发展有望进一步提速。据悉,《核电管理条例》等一系列涉及核能的法律法规均可能在“十四五”期间出台,为核电产业的健康有序发展保驾护航。

  不过,在自带“绿色低碳”标签的同时,也意味着核能天生要与“安全可控”的顾虑作博弈。可以说,核电的诞生、发展与定位,始终伴随着争议与起伏。

  “特别是2011年日本福岛核电事故之后,我国对核电的审批大幅收紧,整个核电建设产业随之进入低谷。”一名行业分析师向记者介绍,“直到2019年,我国核电项目才陆续开闸,打破多年的‘零核准’状态。”

  就长期运行情况来看,我国已建成的秦山、大亚湾、田湾等十余座核电基地均未发生二级及以上运行事件。“核电站的设计和制造标准比常规工业要高得多,且为达到这些标准而实施的质量控制和质量保证也要严密得多。”海龙核科董事长戴金华告诉记者,“其实核电站发生重大事故的可能性比飞机失事、火灾、地震等其他自然或人为灾害都要小得多。”

  技术迭代:自主研发是重点

  从1955年我国核工业体系初建,到上世纪70年代国务院正式决定发展核电;从1983年确定压水堆为主的核电技术策略,到2021年全球首个四代高温气冷堆核电站在我国石岛湾完成发电并网——回溯历程,中国核电已大致经历了起步、适度发展、积极快速发展和安全高效发展等四个不同阶段。

  与我国核电发展史呼应,世界核电技术的演进路线同样经历了四代。其中,第二代核电站为技术成熟的商业堆,目前在运的核电站绝大部分属于第二代;第三代核电站为符合URD或EUR要求的核电站,其安全性和经济性均较第二代有所提高,属于未来发展的主要方向之一。

  将目光投向国内核企的“技术序列”。中广核表示,公司所属的在运核电机组包括二代和三代技术,后续开工的核电项目将以华龙一号三代核电技术为主。

  从中亦可窥得我国核电技术的发展概貌。自2005年以来,中国就在加紧对国产三代核电技术的研发,由于起步略晚于发达国家,现主要采用“引进—消化—吸收”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;中核方面则在美国AP1000技术的基础上,自主开发出ACP1000三代核电技术。

  据了解,ACPR1000+与ACP1000均是满足URD和EUR文件要求的三代核电技术。2013年开始,两家核电龙头分别将各自拳头技术融合,形成了我国自主知识产权、自主品牌的三代核电旗舰“华龙一号”。

  一个“变”字,不仅贯穿于核电技术的发展历程,也串连起核电的全产业链。

  具体而言,核燃料环节当前由中核集团、中广核集团和国家电投“三分天下”。尽管核燃料加工主要由中核集团负责,但三家都拥有各自的铀业公司。以中广核为例,集团2021年11月公告,由下属中广核铀业和哈萨克斯坦国家原子能工业公司共同出资建设的中哈组件厂投产,设计年产200吨核燃料组件,可满足8台百万千瓦级核电机组的换料需求。

  核岛设备的供应主要由东方电气、上海电气、中国一重、哈电集团等占据重要地位,四大国企承担三代核电主设备的国产化任务。与此同时,民企则在细分产品阀门、管材、焊材、电缆、密封件等领域发力,在诸多领域填补国内空白。如江苏神通在最新调研纪要中称,公司在核电用蝶阀、球阀、仪表阀、隔膜阀等产品上预计能接到90%以上的产品订单,每个百万千瓦级核电机组能拿到的订单预计可超7000万元。

  由于下游运营准入门槛高,核电站建造方面目前国内只有中核集团、中广核集团和国电投集团具有控股开发、建设、运营牌照。

  未来是否出现群雄逐鹿的可能?长江证券研报认为,按照《核电管理条例(送审稿)》的相关细则要求,大唐、华电、华能三巨头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,将逐步改变现有的核电运营商竞争格局,带来新变量和新动能。

  开拓市场:“出海”博浪是方向

  此前中央经济工作会议曾明确提出,把核电作为和高铁一样的重要出口项目,从而大力扶持我国三代核电技术“站起来”。而作为递给世界的名片,如今“华龙一号”和“CAP1400”率先迈开了中国核电出海的“两条腿”。

  2021年5月20日,巴基斯坦卡拉奇2号核电机组FCD正式投入商业运行,意味着“华龙一号”走出国门,正式落地巴基斯坦。而随着技术的开发成熟,CAP1400机组也已成为我国真正具有自主知识产权和独立出口权的三代核电技术。

  当前,我国并网核电机组达到53台,总装机容量5463.695万千瓦,仅次于美国的93台9552.3万千瓦和法国的56台6137万千瓦,居世界第三位。但核电占比全国发电总量不足5%,提升空间仍巨大。

  世界范围来看,目前仅美、俄、法、中、韩、日六国具备出口三代核电机组的实力,其中中国优势明显。我国实施以政府支持为主导,为业主国提供相应合理的优惠融资信贷等渠道,加强专业人力培养,提供核电全产业建设等一揽子解决方案;与此同时,通过加强研发,提升全产业技术实力等手段,在海外核电竞争中擦亮“中国招牌”;另外,我国核电设备具有规模化制造能力,从而降低了核电站造价。

  “一带一路”清晰勾画出我国核电走向海外的“路线图”。根据规划,到2030年“一带一路”周边沿线国家将新建107台核电机组,共计新增核电装机1.15亿千瓦,新增装机占中国之外世界核电市场的81.4%。在“一带一路”高峰论坛期间,中核集团与阿根廷核电公司签署了阿查图3号、4号两台机组的总合同;中广核集团则分别与捷克能源集团、罗马尼亚国家核电公司、法国电力集团等签订了合作协议。

  据测算,每出口1台核电机组需要8万余台套设备,200余家企业参与制造和建设,可创造约15万个就业机会,单台机组投资约300亿元。若以单台机组投资100亿元至200亿元保守估计,30台机组将直接产生3000亿元至6000亿元产值。

  核电的2022年将是怎样的?采访中,“老核电人”戴金华给出了他的判断:“一是将在确保安全的前提下向积极有序发展的新阶段转变;二是科技创新将进一步增强核能产业自立自强能力;三是核能产业链供应链将更加均衡全面发展;四是核技术应用在抗疫及国民经济和社会发展中将发挥更大潜力。”

  在其看来,核电装备关键设备、核心元器件、基础软件等取得重要突破,核能在工业供汽、海水淡化、制氢、核动力民用船舶、同位素生产等方面拓展更多应用领域,以及核能数字化智能化发展速度加快,既是行业的可期未来,也是发展的必由之路。(记者 林淙)