本文作者張恒(核工程專業(yè)計算機(jī)控制方向在讀博士生)
數(shù)日之前，一位來自可再生能源領(lǐng)域的專家提出了“核電多余論”，稱如果中國未來10年全社會用電量的年平均增長率保持在3%左右，那么還在規(guī)劃和擬議中的至少5000萬千瓦的核電站，應(yīng)該是完全多余的。不難理解，出于所處立場，作者對未來10年太陽能與風(fēng)能的降本空間給出了十分樂觀的估計，但核電真的多余嗎?
根據(jù)2014年11月中美雙方發(fā)布的《中美氣候變化聯(lián)合聲明》，中方首次正式提出2030年左右中國碳排放有望達(dá)到峰值，并將于2030年將非化石能源在一次能源中的比重提升到20%。作為降低碳排放的重要措施，中國明確提出要推進(jìn)水電開發(fā)，安全高效發(fā)展核電，大力發(fā)展風(fēng)電，加快發(fā)展太陽能發(fā)電，積極發(fā)展地?zé)崮?、生物質(zhì)能和海洋能。從上述排序中可以看出，在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與應(yīng)對氣候變化行動中，核電不僅不多余，還將是不可或缺的組成部分。
那么，是什么原因使得核電成為上述官方解讀中位列第二的電源形式?風(fēng)電和太陽能的瓶頸何在?被眾多反核者作為經(jīng)典案例的德國棄核背后，又是怎樣一出翻來覆去的政治游戲?
"We must get it right,but we're on the wrong path at the moment. A radical change of course at the global level is long overdue."
——Maria van der Hoeven,IEA executive director
——題記
(我們必須改正，但當(dāng)下我們走在錯誤的路上。世界范圍內(nèi)的徹底改變姍姍來遲。——國際能源署(IEA)前總干事范德胡芬)
序
IEA的最新版雙年度《能源技術(shù)展望》展示了現(xiàn)在到2050年之間全球能源系統(tǒng)會怎樣演變。據(jù)估計，能源總體需求的電力份額將從2011年的17%上升至2050年的23-26%之間。與此同時，同聯(lián)合國IPCC的分析一致，IEA也認(rèn)為需要能源部門內(nèi)采取行動降低碳排放，限制全球溫度上升不超過2°C。
而在《能源技術(shù)展望》的所提解決方案中，化石燃料在全球一次能源供應(yīng)中份額幾乎驟降一半，從2011年的80%降至2050年略高于40%。而核能、終端使用燃料的轉(zhuǎn)換以及發(fā)電效率和燃料轉(zhuǎn)換，對實(shí)現(xiàn)2℃方案目標(biāo)“至關(guān)重要”。
一、國內(nèi)電力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型
回到中國的角度來看，根據(jù)2014年11月12日簽訂的《中美氣候變化聯(lián)合聲明》表述，中方首次正式提出2030年左右中國碳排放達(dá)到峰值，并計劃到2030年將非化石能源在一次能源中的比重提升到20%。中美是全球兩個最大的溫室氣體排放國，其排放占全球總排放的42%。
中國承諾碳排放峰值，給國內(nèi)能源結(jié)構(gòu)帶來巨大轉(zhuǎn)型壓力。高燃煤消耗企業(yè)將被加速關(guān)?；虮桓叱杀颈仆?，中國燃煤發(fā)電比例要降至65%，而目前的煤電比例是73%左右。作為填補(bǔ)這一部分火電空缺重要措施，中國明確提出要推進(jìn)水電開發(fā)，安全高效發(fā)展核電，大力發(fā)展風(fēng)電，加快發(fā)展太陽能發(fā)電，積極發(fā)展地?zé)崮?、生物質(zhì)能和海洋能。這一句話是中央政府門戶網(wǎng)站的官方政策法規(guī)解讀。因此我們要格外注意其能源種類排序。
核電僅排在水電之后，看得出來國家對發(fā)展核電態(tài)度，水電有”天花板”,水力資源大約有5億千瓦，已經(jīng)開發(fā)了2個多億。而從國家戰(zhàn)略層面來看，風(fēng)能，太陽能，包括生物能由于其發(fā)電物理屬性不可能做到太大。因此僅僅考慮到能源需求增長放緩而并未考慮能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型而對核電發(fā)展做出的判定是有失偏頗的。
OK，目前經(jīng)濟(jì)增速放緩，拋開接下來經(jīng)濟(jì)增長因素對電力需求的增加，但是近8%的煤電能源缺口怎么去彌補(bǔ)?2014年中國全社會用電總量是55233億千瓦時，8%是多少?中國這樣的經(jīng)濟(jì)體量這個比例算起來會很恐怖，因此提法叫能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型一點(diǎn)不為過。附一個表格：
全國電力工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)
核電的裝機(jī)量最低，其可發(fā)展的空間也是最大。而水電由于其對生態(tài)環(huán)境的影響，增速已經(jīng)明顯放緩，由于其本身體量已經(jīng)很大，這也將是一個趨勢。
二、關(guān)于太陽能的技術(shù)突破問題(風(fēng)能可以參考)
談及太陽能，目前硅基光伏能效轉(zhuǎn)換的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)最高20%-25%，其理論峰值為31%;這個數(shù)據(jù)來自中科院太陽能薄膜重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，同時中國科大微尺度實(shí)驗(yàn)室做吸光納米粒子量子點(diǎn)太陽能電池，迄今轉(zhuǎn)化效率最高達(dá)到6%，理論值42%，文章發(fā)表在NatureMaterial，影響因子23.1。應(yīng)該算是目前太陽能材料領(lǐng)域科研的高水準(zhǔn)了。而實(shí)際光伏發(fā)電系統(tǒng)效率(包括逆變，器材損耗等等)，目前國內(nèi)水平能夠超過14%就很不錯。
我們知道實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)與工業(yè)部署有多大的鴻溝去填平，實(shí)驗(yàn)室不計成本的去挑戰(zhàn)最好的參數(shù)，而真正發(fā)電會極大的考慮經(jīng)濟(jì)成本，因此太陽能的全面性大規(guī)模工業(yè)部署需要光伏行業(yè)無論是理論還是上下游工程水平都有質(zhì)的突破。
三、關(guān)于德國棄核
目前談核能必提及德國退出核電，那么我們細(xì)談一下德國的核政策。
“核去火來”?
德國核電占17%，這一比例乘以總電力消耗，非常很可觀。默克爾開出的藥方是大力發(fā)展綠色能源，但實(shí)際上，掣肘于能源儲存技術(shù)，德國現(xiàn)有的綠色能源(風(fēng)能、太陽能)根本無法填補(bǔ)這一缺口，而且高昂的發(fā)電成本，也迫使德國民眾必須承擔(dān)更高昂的電力價格。當(dāng)時甚至有國家登出漫畫，巨大的風(fēng)機(jī)，由燃煤動力驅(qū)動發(fā)電，名曰德國人發(fā)明了燃煤綠色風(fēng)機(jī)。德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部能源研究負(fù)責(zé)人Diethard Mager明確表示，德國要從俄羅斯甚至南亞國家進(jìn)口更多石油、煤炭和天然氣。補(bǔ)充一句既然德國也掣肘于能源存儲技術(shù)無法大力發(fā)展太陽能，風(fēng)能，我們這么大的體量這么大的轉(zhuǎn)型，真的就可以嗎?
“核去核來”?
除“核去火來”，更諷刺的是，德國自己棄核卻改用鄰居的核電——2011年上半年，法國出口到德國的電力比去年同期增長了50%，捷克出口到德國的電力則增加了6倍多。法國目前核電比例75%，捷克則為30%，這真真是“核去核來”，不過是由核電自給到核電進(jìn)口。
重拾核電?
回顧一下德國的核電政策：
1974年，中東石油危機(jī)爆發(fā)，德國政府大力支持發(fā)展核電，德國核工業(yè)進(jìn)入了一個快速發(fā)展時期。
1986年，切爾諾貝利核事故發(fā)生，德國民眾反核聲音強(qiáng)烈，德國政府停止了對核工業(yè)的支持。
2002年，德國紅綠黨聯(lián)合政府與資方達(dá)成協(xié)議，出臺“核電逐步退出”法令，最遲2022年之前，以廠齡和發(fā)電量為依據(jù)，陸續(xù)關(guān)停全國19座核電站。
2010年10月，考慮到二氧化碳減排壓力，德國聯(lián)邦議院通過了默克爾主政的黑黃聯(lián)合政府有關(guān)延長核電站運(yùn)營期限的計劃，將德國關(guān)閉最后一座核電站的時間，由2022年前后推遲到大約2035年。
然后是2011棄核。
德國政黨組成復(fù)雜：紅黨即社民黨，在政治上屬于左派，綠黨則強(qiáng)調(diào)環(huán)保，紅綠曾一度聯(lián)合執(zhí)政;黃黨是自由民主黨，多代表資方;黑黨指基督教民主聯(lián)盟，這是默克爾的黨，屬于中偏右的黨。換一個政黨執(zhí)政或許核電政策又變了實(shí)在說不定。這一點(diǎn)與中國國情大相徑庭。
總而言之，德國棄核四年多目前找到的最好的新能源就是“進(jìn)口的火電和進(jìn)口的核電”。
四、核電投資與收益
談一談核電的標(biāo)桿電價下是否依舊能讓投資者盈利，這也是題文作者所批判的。
在經(jīng)歷了21年“一站一價”的“保育期”后，2013年7月，國家發(fā)改委發(fā)布《核電上網(wǎng)電價機(jī)制有關(guān)問題的通知》，全國統(tǒng)一為0.43元/千瓦時。理性地看，核電標(biāo)桿電價是我國核電發(fā)展走向市場化的重要里程碑。目前全國現(xiàn)行風(fēng)力標(biāo)桿電價按資源狀況劃分為4類，每千瓦時分別為0.51、0.54、0.58、0.61元，比核電高19%~42%。與脫硫脫硝燃煤發(fā)電相比，每千瓦時大部分地區(qū)燃煤機(jī)組電價均高于0.43元，尤其在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的華東、華南以及華中地區(qū)，核電都有較強(qiáng)的競爭力。以往核電站執(zhí)行“一站一價”的原則是電站造價越高，其獲得政府批準(zhǔn)的上網(wǎng)電價也隨之越高。而“這種做法的弊端就是，電廠如果把成本和造價做高，把工期延長，這些成本最終還是由國家來買單”。
舉個例子，2013年6月投運(yùn)的紅沿河1號機(jī)組，最初批復(fù)的上網(wǎng)電價為0.427元/千瓦時，7月國家發(fā)改委發(fā)布核電標(biāo)桿電價，致使該機(jī)組最終將執(zhí)行當(dāng)?shù)鼗痣姌?biāo)桿電價0.422元/千瓦時，即便如此，這個價格依然可保證紅沿河獲得9%的內(nèi)部收益率。
正如題文所說，目前最大的問題在于三代機(jī)組的成本控制。比如AP1000，對設(shè)備材料制造及供應(yīng)商的要求很高，可選擇的供應(yīng)商少，價格貴，再加上設(shè)計變更頻繁，試驗(yàn)周期長，目前成本控制的難度很大。好消息是最近其主泵已經(jīng)完成最后的熱工實(shí)驗(yàn)，可以供貨。但是，國家已為這類機(jī)組留下了一定的緩沖空間?！逗穗娚暇W(wǎng)電價機(jī)制有關(guān)問題的通知》規(guī)定“承擔(dān)核電技術(shù)引進(jìn)、自主創(chuàng)新、重大專項設(shè)備國產(chǎn)化任務(wù)的首臺或首批核電機(jī)組或示范工程，其上網(wǎng)電價可在全國核電標(biāo)桿電價基礎(chǔ)上適當(dāng)提高，具體由省級價格主管部門提出方案報國家發(fā)改委核批。” 這意味著AP1000首批4臺機(jī)組和臺山EPR機(jī)組、山東石島灣HTR，以及此后可能建設(shè)的CAP1400等示范工程將區(qū)別對待，單獨(dú)核定電價。我們知道，一臺百萬千瓦的核電機(jī)組，拖一天增加財務(wù)費(fèi)用近200萬元，同時減少利潤近300萬元。因此除去這幾臺機(jī)組，“保育期”后建設(shè)的三代機(jī)組將面臨考驗(yàn)。
最后總結(jié)一句，新增核(裂變)電廠在未來可預(yù)見的一段時間內(nèi)，將是能源轉(zhuǎn)型中不可或缺的組成部分。
