張生玲　李強(qiáng)

摘要

面對(duì)能源緊缺和環(huán)境約束問題，世界各國(guó)紛紛投入到新能源開發(fā)中來。核電因其清潔、高效、低碳、經(jīng)濟(jì)等特性逐漸受到各國(guó)的青睞。福島核事故后，世界核電發(fā)展進(jìn)入低潮，中國(guó)于2012年11月重新啟動(dòng)核電項(xiàng)目建設(shè)。在國(guó)際低碳發(fā)展背景和約束下，分析中國(guó)核電發(fā)展情況及發(fā)展空間與規(guī)模顯得十分有必要。本文根據(jù)中國(guó)發(fā)展核電的政策形勢(shì)，結(jié)合當(dāng)前國(guó)際低碳發(fā)展背景和國(guó)內(nèi)能源情況，闡述了在降低碳排放和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)保障能源安全方面，中國(guó)發(fā)展核電的積極作用。其次，在借鑒國(guó)內(nèi)外研究數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，討論和比較了在基于碳價(jià)的基礎(chǔ)上核電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，得出在考慮碳排放的環(huán)境外部性情況下，核電經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯，同時(shí)當(dāng)貼現(xiàn)率為5%時(shí)，核電極具競(jìng)爭(zhēng)力。再次，在電力行業(yè)碳排放約束下，采用情景分析方法，分析中國(guó)核電發(fā)展中長(zhǎng)期的適宜規(guī)模：2020年裝機(jī)容量為0.5-0.7億kW，發(fā)電量為3 750-5 250億kWh（設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)按7 500h計(jì)算），總發(fā)電占比為5%-7%；2030年裝機(jī)容量為1.2-1.4億kW，總發(fā)電占比為7%-10%。最后，針對(duì)未來核電發(fā)展規(guī)模的擴(kuò)大，提出了健全核安全文化，加大安全管理監(jiān)督力度；建立鈾礦儲(chǔ)備保障體系；注重核電產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，提升核電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化水平；激勵(lì)核電企業(yè)自主創(chuàng)新，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)等政策建議。

關(guān)鍵詞低碳發(fā)展；能源結(jié)構(gòu)；核電經(jīng)濟(jì)性；中長(zhǎng)期規(guī)模

中圖分類號(hào)F426文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1002-2104（2015）06-0047-06doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2015.06.008

在全球應(yīng)對(duì)氣候變化減排CO2的緊迫形勢(shì)下，世界出現(xiàn)了能源變革和低碳發(fā)展的潮流，強(qiáng)化節(jié)能和能源結(jié)構(gòu)低碳化已成為大國(guó)能源戰(zhàn)略的共同選擇。核電作為一種清潔高效能源，是能增加能源供應(yīng)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、應(yīng)對(duì)氣候變化、減少溫室氣體排放、實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展的有效途徑。然而2011年發(fā)生的福島核事故，使世界核電發(fā)展進(jìn)入低潮。2012年10月，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議通過《核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，11月我國(guó)重新啟動(dòng)核電建設(shè)，標(biāo)志著我國(guó)核電發(fā)展再度提上議程。

1核電發(fā)展的國(guó)內(nèi)外背景

1942年，美國(guó)建成了世界上第一座人工核反應(yīng)堆，開創(chuàng)了核能利用的新紀(jì)元。20世紀(jì)70年代，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家受到兩次石油危機(jī)的沖擊，以核代油的選擇使核電進(jìn)入發(fā)展高潮。 1979年的三哩島核事故和1986年的切爾諾貝利核事故，引發(fā)國(guó)際社會(huì)對(duì)核安全問題的質(zhì)疑，全球核電發(fā)展速度放緩進(jìn)入低潮。但各國(guó)出于種種考慮，仍然把核電放在重要的能源發(fā)展位置。2000年后，隨著能源價(jià)格快速上漲、世界對(duì)氣候變化的重視及環(huán)境保護(hù)的需要，核電再次逐漸受到各國(guó)政府重視和青睞。然而2011年的日本福島核事故，再次將核安全問題帶入全球各國(guó)政府與民眾視野，引發(fā)國(guó)際社會(huì)對(duì)核安全的重新評(píng)估和反思。在日本福島核事故前，核能發(fā)電占全球電力供應(yīng)的15%左右；福島核事故后，日本大量機(jī)組停運(yùn)，2012年以來全球核能年發(fā)電量占比降至11%-12%。不僅如此，福島核事故還使得全球核電建設(shè)步伐明顯減慢，如圖1所示。

如今事故已過去三年多，福島綜合征總體上基本克服，與2002年相比，2013年世界核電顯示回升趨勢(shì)，步入穩(wěn)定狀態(tài)[1]。日本也于2014年4月11日通過了新的《能源基本計(jì)劃》，將核能定義為“重要的基荷能源”，徹底告別“零核”方針。國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)2013年9月發(fā)布《2050年能源、電力和核電發(fā)展預(yù)測(cè)》稱“通過核電安審、修正、停堆，增強(qiáng)了對(duì)核安全的信心”，“全球核能發(fā)電量將在2030年以前持續(xù)增長(zhǎng)”。

我國(guó)核電建設(shè)起步比發(fā)達(dá)國(guó)家晚得多，發(fā)展只有30多年，以“運(yùn)行堆年”為指標(biāo)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)尚不及美國(guó)的1/33、法國(guó)的1/15、日本的1/14、俄羅斯的1/11。福島核事故發(fā)生后，我國(guó)立即對(duì)核設(shè)施開展全面詳細(xì)的安全檢查，要求加強(qiáng)安全管理，對(duì)有安全隱患的核設(shè)施提出短、中、長(zhǎng)期改進(jìn)要求，并全面審查在建核電站。直至2012年《核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》發(fā)布后，才正式重啟核電建設(shè)項(xiàng)目。“規(guī)劃”提出：到2015年將完成原規(guī)劃中在運(yùn)40 000 MW核電裝機(jī)的目標(biāo)，在建核電裝機(jī)規(guī)模有所上調(diào)，將略超過20 000 MW；到2020年中國(guó)核電裝機(jī)將達(dá)到在運(yùn)58 000 MW，在建30 000 MW。截止2014年底，我國(guó)建成投運(yùn)的核電機(jī)組共有22臺(tái)，裝機(jī)容量約20 100 MW，約占全國(guó)發(fā)電總量的2.1%；在建的核電機(jī)組27臺(tái)，裝機(jī)容量28 450 MW（中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)2014年數(shù)據(jù)），在建機(jī)組數(shù)居世界第一，約占世界在建規(guī)模的四成。新一輪的核電規(guī)劃與部署，表明我國(guó)的核電發(fā)展已由適度發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極發(fā)展階段。

對(duì)比世界主要核電國(guó)家，法國(guó)超過70%，占比在10%到50%的核電大國(guó)有美國(guó)、加拿大、德國(guó)、韓國(guó)、俄羅斯、英國(guó)、烏克蘭等，印度近年來加快核電發(fā)展步伐，核電占比也達(dá)到了3.5%。我國(guó)一直在2%左右，核電發(fā)展規(guī)模還很小，離世界11%-12%的平均發(fā)電占比水平都有著不小的差距。因此有學(xué)者提出[2]：至2015年應(yīng)建成核電裝機(jī)容量40 000 MW，至2020年應(yīng)建成核電60 000-70 000 MW，在建機(jī)組保持在30 000 MW左右。

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)能源消費(fèi)量還會(huì)不斷增長(zhǎng)，而近年來全國(guó)范圍內(nèi)頻發(fā)的環(huán)境問題，引發(fā)了全社會(huì)對(duì)以煤炭為主導(dǎo)的能源結(jié)構(gòu)的反思和對(duì)能源清潔化的高度重視。在保障能源供給與安全、應(yīng)對(duì)氣候變化、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等多重壓力下，對(duì)于“核電該在我國(guó)能源轉(zhuǎn)型中擔(dān)當(dāng)何種角色”這一重大問題，應(yīng)當(dāng)結(jié)合我國(guó)具體國(guó)情，參考發(fā)達(dá)國(guó)家的多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和最新認(rèn)知，選擇最適宜的規(guī)模來開展我國(guó)的核電建設(shè)，發(fā)展核電事業(yè)。

2低碳背景下我國(guó)發(fā)展核電的必要性和經(jīng)濟(jì)性

2.1低碳背景下核電發(fā)展的必要性

低碳經(jīng)濟(jì)是以能源高效利用和清潔開發(fā)為基礎(chǔ)，以低能耗、低污染、低排放為基本特征的一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。在低碳發(fā)展的國(guó)際背景下，我國(guó)承諾到2020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放比2005年下降40%-45%，非化石能

源占一次能源消費(fèi)的比重達(dá)15%左右；并力爭(zhēng)在2030年左右，實(shí)現(xiàn)溫室氣體排放量開始減少，非化石能源占一次能源消費(fèi)的比重達(dá)20%左右。隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，我國(guó)能源消費(fèi)需求無疑將會(huì)日益增長(zhǎng)，如何在滿足能源需求的同時(shí)完成碳減排目標(biāo)這一問題，對(duì)我國(guó)能源體系提出了考驗(yàn)。

我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)與美國(guó)、歐洲國(guó)家以及世界平均水平都存在很大差異，原油、天然氣占據(jù)一次能源消費(fèi)比重偏低，而煤炭消費(fèi)比重過高，這和我國(guó)多煤、貧油、少氣的具體國(guó)情是緊密相關(guān)的；而過大的煤炭使用量，造成了過高的碳排放量，以及一系列的環(huán)境問題。清潔能源方面，除了水電比例達(dá)到世界平均水平，核能和其他可再生能源都低于世界平均水平，尤其是核能占據(jù)比重嚴(yán)重偏低。如表1所示：

面對(duì)減排壓力，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)勢(shì)在必行。要逐步實(shí)現(xiàn)能源清潔低碳化，必須大力發(fā)展非化石能源，提高非化石能源比例。非化石能源包括可再生能源和核能等，2012年用于發(fā)電的非化石能源占其利用總量約為94%，近年來我國(guó)發(fā)電電源中各能源的發(fā)電占比如表2所示[3]。

非化石能源發(fā)電中，水電截止2014年底已開發(fā)3億 kW，隨著今后電力需求量的增長(zhǎng)，后續(xù)即使開發(fā)達(dá)到5億 kW的極限，考慮到5-8年的建設(shè)周期，其所占發(fā)電比重很難再有大的提升；風(fēng)電近年來的發(fā)展速度非?？?，正朝著大型化、規(guī)?；姆较虬l(fā)展，然而，受限于大規(guī)模并網(wǎng)的電網(wǎng)技術(shù)和長(zhǎng)距離傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性，近期內(nèi)風(fēng)電實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的發(fā)展尚有一定難度；太陽能光伏發(fā)電等雖然快速發(fā)展，但受到地理?xiàng)l件和電網(wǎng)并網(wǎng)技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)成本等的制約，很難成為主力軍；由于以上可再生能源仍然不能達(dá)到非化石能源比例的預(yù)定目標(biāo)，積極加快發(fā)展核電是必然選擇。也唯有核電，可以不受地理?xiàng)l件和氣候的制約，穩(wěn)定發(fā)電。

第一，核電是環(huán)保的清潔能源，消耗少量的核燃料就可以產(chǎn)生巨大的能量。在核電的生產(chǎn)過程中，溫室氣體接近零排放。核電鏈總溫室氣體排放系數(shù)為13.7 g CO2 /kWh，而煤電鏈總溫室氣體排放系數(shù)高達(dá)1 302.3 g CO2 /kWh [4]。有學(xué)者以2011年為基準(zhǔn)年， 采用生命周期評(píng)價(jià)法核算了實(shí)施《核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2011-2020） 》對(duì)溫室氣體減排的貢獻(xiàn)。通過核算，2015年核電可減排溫室氣體3.41 億t CO2/a （年CO2排放量，其中，新增減排量為2.45 億t CO2/a），2020年可減排溫室氣體4.94億t CO2/a （其中，新增減排量為3.98億t CO2/a） [5]。而如果在2030年核電裝機(jī)達(dá)1.5-2.0億kW，將替代煤炭3.75-5.0億t，減少CO2排放10-13億t[6]。可以說，發(fā)展核電是減少CO2排放、實(shí)現(xiàn)低碳的保證。此外，核電本身不產(chǎn)生煙塵，也不排放SO2、NOX。因此，積極發(fā)展核電，增加核電比例，對(duì)于減少SO2、NOX、PM2.5等常規(guī)污染物排放也將發(fā)揮重要作用，對(duì)于治理近年來我國(guó)多個(gè)省份出現(xiàn)的“霧霾”天氣，有著積極的意義。

第二，核電在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全方面大有作為。根據(jù)BP公司的預(yù)測(cè)[7]：1990年至2030年，美國(guó)能源自給率從84.6%上升到93.6%；而中國(guó)卻從109.2%下降到78.6%。換句話說，美國(guó)逐年減少對(duì)外的依賴，而中國(guó)加劇對(duì)國(guó)外的依賴。過高的能源對(duì)外依存度將直接威脅到我國(guó)的能源安全，而積極發(fā)展核電，對(duì)于實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的低碳化和多樣化，提升能源自給率，保障國(guó)家能源安全都將有不小的貢獻(xiàn)。

2.2基于碳價(jià)的核電經(jīng)濟(jì)性

核電具有建設(shè)成本高、燃料費(fèi)用相對(duì)較低、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較高及投資回報(bào)期長(zhǎng)等特點(diǎn)。從國(guó)際上看，核電和煤電發(fā)電成本比率從0.58-1.1不等，其中最低為俄羅斯，美國(guó)、日本、韓國(guó)都在0.85左右，而最高是中國(guó)，不僅高于國(guó)外的核電價(jià)格，也高于火電價(jià)格。這一方面與中國(guó)核電還沒有實(shí)現(xiàn)規(guī)?；⑴炕l(fā)展有關(guān)，另一方面，也與我國(guó)核電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率不高有關(guān)。在國(guó)內(nèi)， 隨著國(guó)產(chǎn)化比例的提高， 核電發(fā)電成本明顯降低。國(guó)產(chǎn)2×600兆瓦超臨界火電發(fā)電成本為0.217元/ kWh，當(dāng)核電國(guó)產(chǎn)化達(dá)到50%時(shí)，百萬級(jí)核電的發(fā)電成本為0.254元/ kWh，較火電高出約15%；在國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到70 %時(shí)，核電發(fā)電成本降低到0.211元/ kWh，已較火電低[8]。而我國(guó)新建核電機(jī)組自2013年起執(zhí)行0.43元/ kWh的標(biāo)桿電價(jià)，并與當(dāng)?shù)厝济荷暇W(wǎng)電價(jià)進(jìn)行比較，取其低值，說明目前核電與火電比較已有競(jìng)爭(zhēng)力。

而當(dāng)考慮環(huán)境外部性時(shí)，核電經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)更加明顯。歐盟的一項(xiàng)研究表明（如表3所示）：在CO2排放費(fèi)用按20歐元/t計(jì)算時(shí)，發(fā)電成本（PGC）為：核電2.37歐分/ kWh，其中工程造價(jià)、運(yùn)營(yíng)與維護(hù)成本、燃料成本分別為1.38、072和0.27 歐分，無CO2排放成本，煤電4.43 歐分/ kWh，其中CO2排放成本占發(fā)電成本的36%。

經(jīng)合組織于2010年公布了一份題為《預(yù)期發(fā)電成本》的研究報(bào)告， 報(bào)告對(duì)將在2015年投運(yùn)的基荷電廠以及可再生能源的發(fā)電成本進(jìn)行了比較分析，所預(yù)測(cè)的中國(guó)區(qū)結(jié)果如表4所示：當(dāng)碳稅征收標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到30美元/t CO2且貼現(xiàn)率低時(shí)（燃煤和天然氣碳排放成本分別為2.5美分/kWh和1.3美分/kWh），核電將極具競(jìng)爭(zhēng)力。

另外，從發(fā)電效率來看，水、光、風(fēng)等清潔能源受地理資源和自然條件的約束，不僅規(guī)模受限，利用小時(shí)數(shù)也收到氣候條件的限制，有一定起伏。而核電布置靈活，單機(jī)容量大，運(yùn)行穩(wěn)定，以2012年我國(guó)的平均數(shù)據(jù)計(jì)算[4]，核電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)是水電的2.2倍、風(fēng)電的4.1倍。核電作為不受氣象環(huán)境影響的穩(wěn)定電源，優(yōu)勢(shì)明顯。

3低碳約束下我國(guó)核電發(fā)展規(guī)模分析

3.1低碳約束下核電發(fā)展規(guī)模的理論基礎(chǔ)

假設(shè)：電力需求量等于電力供給量，核電、水電、風(fēng)電、太陽能及其他發(fā)電方式的CO2排放量為零。有：

QS=∑Qii=1，2，…，6（1）