【专题研讨】我国核电开展现状及环境效益研讨

发表时间:2023-03-24 11:19:57

  在安全运转的前提下,核电归于优质的清洁动力发电,通过与风景水等清洁动力协同开展,对优化我国动力全体布局、保证动力供应安全具有重要意义,被归入我国绿色债券支撑规划之内。本文介绍了核电技能的界说、开展阶段、我国核电开展现状和远景,简述了核电类绿色债券的界定标准以及在我国的开展状况,最终从环境影响、生态影响、社会影响三方面建立了核电类绿色债券环境效益评价办法。

  在全球动力危机不断加重及环保要求日趋严厉的布景下,各地区动力转型之路不断加快。为完成“碳达峰碳中和”重要任务,我国设立了到2060年“非化石动力消费比重到达80%以上”的动力转型方针。2022年夏日,部分地区呈现的高温限电状况,暴露出我国基荷电源[1]缺失、备用缺乏的问题。在“电量电力双缺”的布景下,以核电、火电为代表的牢靠电源的需求凸显,而核电全生命周期的总碳排放量仅为煤电度电碳排放的2.8%,是更优的基荷电源。在既保证用电安稳性,又促进清洁动力转型的两层需求下,核电作为清洁的基荷电源,通过与风景水等清洁动力协同开展,对优化动力全体布局、保证动力供应安全具有重要意义。

  核能,或称原子能,是通过核反响从原子核开释的能量。核反响包含核聚变与核裂变,核聚变是两个小质量的原子核组成一个更大的原子核,核裂变是一个大质量的原子核分裂成两个更小的原子核。

  在核聚变或核裂变的进程中,会有中子脱节原子核的捆绑逃逸出来,发生质量亏本。质量亏本开释的能量契合爱因斯坦质能方程E=mc²,式中E是能量,m是质量亏本,C是真空中的光速,即便质量亏本很小,开释的能量也是巨大的。

  核聚变的质料储量丰厚简单取得,且开释的能量更为巨大,但反响需求极高的温度,受控的热核聚变在技能上没有完成。

  核能发电是将受控的核裂变发生的巨大能量转化成可以运用的电能的进程。铀是现在最重要的核质料,1千克铀可供运用的能量恰当于焚烧2500吨优质煤。核反响堆是发生可控核裂变的设备,是核电厂的“锅炉”。在核电厂中,核反响堆发生的热量通过热交换、驱动汽轮机和发电机运动转化为电力。

  核电的核心技能在于核反响堆的不同,核反响堆分为多种类型,按燃料的不同分为铀-钚循环和钍-铀循环反响堆;按发生反响的中子能量分为热中子反响堆和快中子反响堆;依照冷却剂分为轻水堆和重水堆等。现在比较干流的反响堆技能是热中子轻水堆,轻水做慢化剂和冷却剂;其间又分为压水堆和沸水堆。

  核电技能具有能量密度高、安稳性好、清洁环保的特色,被称为最有期望的未来动力之一,在曩昔的几十年里开展敏捷。

  自1942年美国芝加哥大学验证了可控的核裂变链式反响的可行性之后,核电技能的开展分为以下四代:

  榜首代核电技能。20世纪50~60年代的核电技能是依据军事用处的核反响堆技能,由美国、苏联、加拿大、英国等国家规划、开发、制作的榜首批原型堆、演示发电站,验证了核能发电的技能可行性。1954年,前苏联建成5,000千瓦的试验性核电站,这是世界上建形成功的榜首个核电站。在3年之后,美国建成功率9万千瓦的希平港原型核电站。世界社会将20世纪中期建成的这一批核电站,统称为榜首代核电机组[1]。

  第二代核电技能。20世纪70~90年代,不断的技能晋级开宣布30万千瓦以上的第二代核电机组,该阶段运用压水堆、沸水堆、中水堆等较为先进的技能,大大进步了核电机组的发电功率。这一阶段也是商用核电厂大开展的时期,对验证的机型进行了标准化、系列化、批量化的制作。至今仍在运转的核电厂,绝大部分归于第二代或第二代改进型技能。

  1986年4月26日,前苏联的切尔诺贝利核电厂4号反响堆机组检修后重新发动进程中,堆芯发生超瞬发临界,堆芯熔化,高温发生很多的氢气和蒸汽发生爆破,引发大火并散宣布很多高能辐射物质至大气层。事端致使31人在数周内逝世(包含非放射性致死3人),参与事端整理人员20万人,均匀辐射量100mSv。据估计,切尔诺贝利核事端给乌克兰和白俄罗斯形成的直接经济损失在2350亿美元以上。该事端被以为是核电前史上最严峻的事端,也是世界核与辐射事情分级表(INES)中首例被评为第7级(榜首流)的事端。

  事端发生后,苏联政府当即组建了国家事端查询委员会,查询事端发生的原因。事端发生的直接原因是该核电站选用石墨沸水堆,本身规划缺点多,加之试验操作不妥导致反响堆功率急剧上升,发生很多蒸汽,致使反响堆堆芯压力急剧升高,最终发生爆破事端。底子原因是反响堆堆芯规划和操控保护系统规划存在缺点(正气泡反响性系数、无安全壳、落棒慢等)以及核安全文明短缺。切尔诺贝利核事端使人类真实认识到核电厂系统的杂乱性和安全的重要性。

  第三代核电技能。20世纪90年代,汲取核反响堆几十年运转阅历与沉痛经验的基础上,各国都意识到核安全的重要性。为改进放射性污染走漏、建形本钱过高级一系列问题,核电安全技能进一步开展。世界上通常将满意美国URD(美国核电用户要求)和EUR(欧洲核电用户要求)的核电技能称为第三代核电技能。第三代核电机型首要有“AP1000、EPR、ABWR、APR1400、AES2006、ESBWR、CAP1400、华龙一号”,比较于第二代具有显着的特征,首先是安全功能高,其次是运用寿命长,第三是容量进一步扩展,第四是主动化操控,第五是模块化特征[1]。

  第四代核电技能。未来新一代的先进核能系统,无论是在反响堆仍是在燃料循环方面都有严峻的革新和开展,其方针是增强动力的可继续性,核电厂的经济竞争性、安全和牢靠性,以及防分散和防外部侵略才能。第四代核能系统世界论坛(GIF)引荐的6种典型四代堆型别离为气冷快堆(GFR)、铅冷快堆(LFR)、钠冷快堆(SFR)、熔盐堆(MSR)、超临界水冷堆(SCWR)和超高温气冷堆(VHTR)。

  美国三里岛和前苏联切尔诺贝利,都归于第二代核电站,而2011年福岛核电站发生的事端使人们再次对核电的安全性发生疑虑。事端发生后,美国核安全当局出台了《美国用户要求文件(URD)》,将新建核电站的安全标准进步了两个量级。因而,第三代核电站把设置防备弛缓解严峻事端作为规划上必需要满意的要求,将堆芯熔化和很多放射性物质向环境开释概率降到很低的水平。增强安全性有两种不同的规划思路:“加法”和“减法”。

  “加法”是指通过添加防护设备,也能把核电站的安全性进步两个量级。第三代核电技能ERP采纳的便是这种“加法”的思路,这样,安全性是进步了,但系统比第二代更杂乱,设备更多,造价更高;为了平抑单位千瓦造价,还要添加容量。

  “减法”是指削减安全设备,选用“非能动”技能,靠天然力(如流体的天然对流、分散、蒸腾、冷凝等),在事端状态下发动安全保护。比起能动系统,选用非能动的AP1000,设备能削减30%~50%,简化了系统,削减了设备和部件,如以6个水箱代替了很多能动安全系统,一起还下降造价,并大大进步了安全性。

  核电站如呈现安全问题,安全壳温度升高,堆芯有个高位水池,在温度、压力灵敏元件的牵动下,主动敞开阀门,向堆芯灌水,使其冷却。AP1000所特有的立异技能之一,是能将堆芯熔融物坚持在压力容器内。这使大规划放射性物质开释到环境的或许性进一步下降,其概率比现有的第二代核电大约低100倍。

  第三代核电站发生严峻事端的概率大大低于第二代,在核电技能安全上具有优越性。世界上核电发达国家现已开工制作和已向核安全当局请求制作许可证的核电机组,简直都为第三代。

  我国的电力首要通过火力、水力、风力、核能和太阳能发电取得,其间火力发电归于高耗费高污染的发电方法,将逐渐被其它几类清洁动力代替。

  核电在发电进程中,不发生烟尘、二氧化硫等大气污染物,归于清洁动力,比较于煤电具有十分明显的环境效益。

  从2013年开端施行的二代改进型机组的含税电价为0.43元/千瓦时,遍及低于电站地点滨海各省煤电标杆电价,表现了核电的市场竞争优势。

  据联合国经合安排(OECD)在2010年的研讨报告指出,欧洲的核电发电本钱是光伏发电的1/5.3,风电的1/1.8,运用CCS褐煤发电的1/1.2;我国的核电发电本钱是光伏发电的1/4.7,风电的1/2.1。由此可见,核电比较于煤电、风电、光伏发电,具有十分明显的本钱优势。

  与风电、太阳能比较,核电单位出资恰当,但核电的运转小时数高,每年可以运转7000小时以上,安稳牢靠,是电网的底子负荷。而风电、太阳能每年有用上网小时数为1500~2000小时,且受天然条件影响日间动摇大,电网还需求配备煤电、气电、抽蓄等来均衡动摇性(调峰、调相、调频),加大了电网运转本钱。

  综上,核电比煤电愈加清洁,比风电和光电愈加安稳牢靠,一起具有必定经济优势,是保证我国用电安全安稳一起完成动力结构转型必不可少的基荷电源。

  到2022年7月末,全球已建成439座核反响堆,装机容量为394,222MWe,共有56座在建核反响堆,装机容量为61,644MWe。美国、法国现在核电机组数量及装机容量别离位居全球榜首、第二。我国自1986年榜首座自主规划的核电站开工制作以来,通过快速开展,已成为全球第三大核电国。

  起步阶段。我国核电开展开端于1970年春节后的“728工程”,阅历缓慢而艰苦的研讨作业,“头号工程”正式开工现已是16年今后。我国榜首座核电站秦山一期核电站在1986年正式开工,并于1991年工程并网发电,至此改写了我国大陆没有核电站的前史。秦山核电厂的建成,标志着我国核工业的开展上了一个新台阶,使我国成为继美、英、法、前苏联、加拿大、瑞典之后世界上第7个可以自行规划、制作核电厂的国家。但比较于同期国外的百万千瓦级技能,我国的技能水平还有很长的间隔要追逐。

  “万国牌”阶段。1990年之后,从广东大亚湾开端,我国走了“引入、消化、吸收再立异”的途径,缩短了探究进程,一起为自主研制蓄力。“九五”期间,我国相继购买了俄罗斯的压水堆、加拿大的中水堆等。2006年,又引入美国的AP1000核电机组,以及法国EPR机型。有研讨者将之称为我国核电开展的“万国牌”阶段[2]。

  自主立异阶段。2015年前后,通过十余年的艰苦霸占,我国自主规划了第三代核电技能“华龙一号”与“国和一号”。“华龙一号”全球首堆福建福清核电站5号机组于2021年1月正式投入商业运转,标志着我国在三代核电技能领域现已打破国外技能独占,跻身世界前列。第三代核电技能与第二代核电技能最底子的一个不同,便是第三代核电技能把设置防备弛缓解严峻事端作为了规划核电厂必需要满意的要求,然后大大进步了安全性[3]。我国现在全体的核电站技能水平,处于第二代压水堆技能向第三代跨进的进程傍边[1]。

  我国核电装机容量与核电机组数量近年来坚持安稳添加趋势,到2022年10月,运转核电机组共54台(不含台湾地区),装机容量为5,580.58万千瓦。已核准及在建核电机组共23台,总装机约2539万千瓦,位列世界榜首。

  从发电量来看,核电机组运转安稳,发电量继续上涨。2014年发电量1,305.8亿千瓦时,2021年添加至4,071.4亿千瓦时,年复合添加率为17.64%。核电机组发电量占比全国发电量的份额逐年稳步上升,从2014年的2.33%上升至2022年上半年的5.02%。而全球核电发电量约占总量的10%,法国占70%,美国和俄罗斯约占20%,英国约占15%,我国的核电发电量还有很大的添加空间。

  2022上半年,核电机组装机容量占全国装累计装机容量的2.30%,贡献了1,989.99亿千瓦时的发电量,占全国发电量份额5.02%;风力和太阳能装机容量算计占比27.83%,贡献了11.44%的发电量。比较于风力发电和太阳能发电,核电的能量密度更大,发电功率愈加杰出。

  我国核电开展一向坚持安全榜首的方针,十年来,核电出产运转坚持着杰出的安全成绩,从未发生世界核事情分级(INES)二级及以上的运转事情。与世界核电运营者协会(WANO)清晰的功能目标对照,2021年我国有34台机组的归纳指数为100(满分),占我国核电机组总数的70%(2021年,我国归纳目标满分份额是世界均匀水平的7倍),占世界满分机组(77台)的44%。我国核电机组的WANO归纳指数满分份额和WANO归纳指数均匀值均高于美国、法国、俄罗斯等首要核电国家,核电安全运转成绩坚持世界先进水平。

  在核电站规划中,安全一向处于榜首位,充沛考虑了当地前史上从前呈现的最严峻的地震、海啸、热带风暴、洪水等天然灾害,若发生天然灾害,反响堆可通过主动停堆或手动操控敏捷安全停堆;乃至还考虑了厂区邻近的堤堰崩塌、飞机坠毁、交通事端和化工厂事端之类的事情,例如一架喷气式飞机在厂区上空坠毁,并且可巧落到反响堆建筑物上,规划要求这时反响堆可以做到主动停堆。滨海的核电站规划充沛考虑飓风的影响,并留有充沛的阈值。我国现有核电站都具有必定的防备的才能,选址时就已要求扫除有焚烧、爆破等风险的地域,在规划、制作进程更是采纳很多避免事端发生及缓解事端结果的安全措施,充沛考虑了防备外部、内部事情损坏的或许性。

  秦山核电基地,是我国大陆核电的发源地,通过30多年的制作开展,已成为我国最大的核电基地,包含秦山核电一期工程、二期工程、三期工程以及方家山核电工程,所发生的清洁电动力源不断地输入华东电网,有助于缓解浙江省和长三角区域长时刻的动力供应紧张状态。

  现在秦山基地有9台核电机组,总装机容量到达654.6万千瓦,年发电量约500亿千瓦时,是现在国内核电机组数量最多、堆型最丰厚、装机最大的核电基地。到2022年上半年已累计安全发电6,300多亿千瓦时,恰当于减排二氧化碳近6亿砘,植树造林约390多个西湖景区。秦山核电基地带动当地核电工业蓬勃开展,大力扶持海盐开展核电相关工业,培养核电相关企业76家,核电相关工业年产值超越200亿元。

  从放射性安全与环保视点看,依据国家动力局官网发布的信息,秦山核电基地的环境监测结果标明:其环境辐射剂量率仍处于本底涨落规划内,排放的放射性物质对周围大众形成的最大个人年有用剂量当量仅占国家限值的0.2%,三废排放量远远低于国家标准,核电站运转以来对周围辐射环境未发生可察觉影响。现在,海盐是全省空气质量最好的县级城市之一。嘉兴市卫生部门从1991年至2001年,用10年时刻盯梢监测新出世婴儿,监测数据标明,海盐县婴儿均匀出世变形率低于嘉兴市全市同期水平。从放射性废物排放水平、外围环境介质剖析中放射性水平、当地大众的额定剂量和当地大众逝世原因查询等多方面剖析,核电站在正常的运转工况下所发生的辐射剂量对人们并不构成任何风险。

  我国颁发了多项方针支撑核电制作,从开展之初的“恰当开展”到“活跃推进开展”再到现在的“活跃安全有序开展”,我国对核电制作安全的注重程度不断加深。我国颁发了《关于加强核电标准化作业的辅导定见》《关于加强核电工程制作质量管理的告诉》等多项标准类方针对制作运营等给出辅导定见,不断进步我国核电安全系数。在“十四五”规划推进下,核电未来新增装机量有望稳步上升,并逐渐添加自主化水平。

  比较于火电,核电具有高效清洁的特征;风电、光伏发电等其他清洁动力,受外部天然条件影响大,运转时刻受限;而核电可以安稳有用地运转7000小时每年,可以供给安稳电源,保证用电安全。2022年到9月末,国内核电已核准10台机组,对应装机1,232.8万千瓦,核准量超预期,核电核准超预期的直接原因是因为夏日呈现的限电状况暴露了基荷电源的预备缺乏问题,进一步凸显了核电关于保证我国用电安全安稳、保护公民正常日子次序的重要性。由此可见,核电一起具有了清洁与安稳两种特征,是电力供应保证中重要的部分。

  跟着经济社会的开展,《我国动力电力开展展望2019》估计到2050年,电力需求将到达14万亿千瓦时,而2021年全社会用电量为8.3万亿千瓦时,未来三十年间电力需求添加巨大。从可再生动力开发潜力及考虑节能减排对化石动力的束缚等方面进行研讨标明,至2050年,估计核电装机将到达2~3亿千瓦,核电装机容量占总装机容量16%,核发电量占总发电量的比重将添加到20%,2021年核电发电量占比仅为5%,而美国俄罗斯等国家的核电发电量占比现已在20%左右,法国占比最高为70%,因而我国核电工业的开展潜力较大。

  世界从1979年美国的三里岛核电站事端、1986年苏联切尔诺贝利核事端以及2011年日本福岛核泄漏故事中汲取了很多的阅历和沉痛的经验,因而安全问题一向被各国视为核电开展的重中之重,我国也不破例。

  我国在《2030年碳达峰举动计划》、《“十四五”现代动力系统规划》等多项方针中着重核安全监管,要求实施最严厉的安全标准和最严厉的监督。核电安全水平将进一步进步,完成从规划上实践消除放射性物质大规划开释的或许。

  从核电布局上看,跟着我国经济继续开展,与滨海地区比较,内陆在环境保护、煤炭运送和电网结构等方面的对立愈加杰出,我国核电制作的布局将由滨海向内陆延伸。

  第三代核电技能是现在以及未来一段时刻商业化推行的首要技能。从堆型的视点看,未来压水堆仍然是主力堆型,到2030年前后,快堆将会视配套工业开展及建形本钱、运转本钱的市场竞争状况开端进入商运阶段。

  核电规划化开展将促进我国核电工业晋级,自主立异才能逐渐进步,配备制作迈向更高水平。跟着先进核能系统及长寿命放射性物质处置技能的开展和运用,乏燃料及放射性废物的处理处置可以得到解决。

  现在国内外通行的绿色债券认证标准有四个,其间世界通行的绿色债券标准为世界资本市场协会(简称ICMA)发布的《绿色债券准则》(Green Bond Principles,简称GBP)和气候债券建议安排(简称CBI)发布的《气候债券标准》(Climate Bonds Standards,简称CBS),国内绿色债券标准包含我国公民银行、开展变革委、证监会联合发布的《绿色债券支撑项目目录(2021年版)》(以下简称2021年版目录)和发改委发布的《绿色工业辅导目录》。

  世界上关于核能运用能否归入绿色债券标准存在争议,《绿色债券准则》与《气候债券标准》均未将其归入。

  2021年之前,《绿色债券支撑项目目录(2015年版)》并未将核电项目归入绿色债券支撑领域,跟着国产三代核电技能的面世和投产,2021年版目录中新增了核电项目,并将支撑领域限定于三代和四代先进核电技能(详见图表6)。

  新世纪评级梳理了现在已建成在运核电机组的堆型(见图表7),其间三门核电厂1~2号机组、海阳核电厂1~2号机组运用的是美国进口第三代AP1000堆型,台山核电厂1~2号机组运用法国进口第三代EPR堆型,福清核电厂5~6号机组运用国产华龙一号堆型,石岛湾核电厂运用的是HTR-PM高温气冷堆第四代试验堆型。这9个机组的反响堆归于第三、第四代核电技能,项目制作运营契合我国的绿色债券界定条件。

  2021年,首支核电类绿色债券由国家电力出资集团有限公司发行,债券简称“GC电投01”,为绿色公司债,征集资金5亿元,资金用于偿还公司山东海阳核电一期工程项现在期金融机构告贷。到2022年三季度末,市场上共6个主体发行了11支核能发电绿色债券,算计征集资金为123亿元(见图表8)。其间,绿色公司债4支,发行金额45亿元;绿色中期收据3支,发行金额52亿元;短期融资券4支,发行金额26亿元。其间我国华能集团有限公司发行了4支绿色债券,发行金额算计60亿元,其征集资金首要用于华能石岛湾核电厂扩建工程,是现在发行规划最大的核电类绿色债券主体。

  已发行的核电类绿色债券的征集资金首要用于已建成项目偿还借款。我国在建核电机组23台,总装机容量2419万千瓦,在建机组装机容量接连坚持全球榜首。其间防港城3~4号机组(华龙一号)、山东石岛湾国和一号演示工程(国和一号)、徐大堡核电厂3~4号机组(VVER-1200)、田湾核电站7~8号机组(VVER-1200)、三澳核电厂1~2号机组(华龙一号)、漳州核电厂一期二期工程1~4号机组(华龙一号)、和平岭核电厂1~2号机组(华龙一号)、昌江核电厂3~4号机组(华龙一号)、霞浦核电站(先进快堆CFR600)、昌江核电(模块化小堆“小巧一号”ACP100)等项目的制作运营归于我国绿色债券支撑领域。

  在建的大部分核电厂都归于第三代或第四代试验工程,跟着以上核电厂的开工制作与投产运营,核电类绿色债券具有可观的添加远景。

  为促进绿色债券市场健康开展,绿色债券需经第三方评价认证。我国公民银行和我国证券监督管理委员会于2017年发布了《绿色债券评价认证行为指引》(暂行),以标准认证行为、进步认证专业度。其间,环境效益评价是绿色债券评价认证的首要依据和要害内容之一。

  新世纪评级以为评价核电项目在环境、生态和社会三个方面的影响,可以较好地反响核电项目的生态环境效益,完好的评价目标系统分为环境影响目标、社会影响目标和生态影响目标三个一级目标,一起分为定量评价与定性评价目标。

  定量评价目标为环境影响目标,评价核电代替火力发电所发生的环境效益,其二级目标包含“1.1能效目标”、“1.2减缓气候变化目标”和“1.3污染物减排目标”。“1.1能效目标”的评价因子为节能量,节能量是指核电站代替平等电力火电站发电所节省的标煤量,是反映核电站节能效益的直接目标。“1.2减缓气候变化目标”用公认目标二氧化碳减排量表征。“1.3污染物减排目标”选取典型火电大气污染因子二氧化硫、氮氧化物和烟尘作为减排目标。

  定性评价目标为环境影响、生态影响与社会影响。环境影响包含一般要素水、气、声、渣四个方面的环境影响,以及核电项目特别的发射性影响;核电项目的生态影响首要表现在长时刻运营核电对当地环境质量的改进状况;核电项目的社会影响首要是动力结构改进上。

  新世纪评级构建了定量与定性相结合的核电类绿色债券的环境效益评价系统,该系统可以较为客观的评价核电项目环境效益,但在实践作业中,因为项目可获取数据的局限性,仍需依据项目实践规划与影响进行调整。

  [1] 基荷电源:是指可以供给接连、牢靠电力供应的主力电源,如煤电、核电等都合适作为基荷电源。

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