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煤電優(yōu)勢與核電復興
今年3月，浙江三門(mén)核電站1號機組的核島工程負挖正式開(kāi)工，標志著(zhù)中國在建核電機組數量由上世紀末的零臺增加到了現在的14臺，用實(shí)際行動(dòng)引領(lǐng)世界潮流，在全球掀起了一股核電復興浪潮。
◎袁越
煤電優(yōu)勢
今年春節前后的一場(chǎng)暴風(fēng)雪，讓很多中國人突然意識到，電其實(shí)是順著(zhù)鐵路線(xiàn)走的。
中國75%的電力來(lái)自煤炭，只有2.5%來(lái)自石油，因為大部分石油都被汽車(chē)喝掉了。煤炭運輸成本高，中國鐵路的運力至少有一半都用來(lái)運煤了。目前很多火電廠(chǎng)的煤庫存都堅持不了一個(gè)星期，一旦鐵路運輸出了問(wèn)題，直接后果就是拉閘。
中國是世界上煤炭開(kāi)采量最大的國家，目前年產(chǎn)量超過(guò)了25億噸，占世界總開(kāi)采量的40%，其中一半用于發(fā)電。煤電最大的優(yōu)勢就是成本低，水電雖然在價(jià)格上更有優(yōu)勢，但受地域限制，對環(huán)境的影響大，發(fā)展潛力有限。
可是，隨著(zhù)世界能源危機加劇，煤炭?jì)r(jià)格一直在漲。今年國際市場(chǎng)的煤價(jià)比10年前漲了3倍，達到了每噸130美元。國內的煤炭交易平均價(jià)格也比兩年前上升了30%，按照這個(gè)速度漲下去，煤電的低價(jià)優(yōu)勢將化為烏有。
煤炭?jì)α恳彩莻€(gè)問(wèn)題。按照目前流行的說(shuō)法，地球的煤炭資源至少還能供人類(lèi)使用100年?？墒?，根據總部設在德國的“能源觀(guān)察”組織提供的最新資料，世界煤炭?jì)α康诙蟮亩砹_斯已經(jīng)有10年沒(méi)有更新該國的煤炭?jì)α繑祿?，儲量第三大的中國這個(gè)數據甚至還停留在1990年。因此，決策者們關(guān)于地球煤炭總儲量的估計相當不可靠。另一個(gè)不爭的事實(shí)是:容易開(kāi)采的高質(zhì)量煤炭?jì)α空谘杆贉p少，中國的大部分煤礦都已經(jīng)挖到了距地面1000米以下，開(kāi)采成本大幅度提高。
所有這一切，又一次把核電推到了聚光燈下。
核電復興
“維持電網(wǎng)運行的主力軍叫做‘基本負荷’電站，簡(jiǎn)稱(chēng)‘基荷電站’?！泵绹魑蓦姎庥邢薰局袊紫韯⑿艅偢嬖V本刊記者，“‘基荷電站’需要不停地滿(mǎn)發(fā)，把電網(wǎng)的基本要求擔當起來(lái)。風(fēng)能和太陽(yáng)能等再生能源的能量密度太低，目前只能作為調控電站使用。相比之下，核電是最典型的‘基荷電站’，核反應堆最好是一刻不停地發(fā)電，讓它停下來(lái)反而相當麻煩?！?/FONT>
劉信剛畢業(yè)于清華大學(xué)熱能工程系，2000年進(jìn)入西屋電氣公司，親眼目睹了近幾年核電的復興?！吧鲜兰o七八十年代是核電工業(yè)的黃金年代，那段時(shí)間歐美各國建造了大批核電站，為核電工業(yè)打下了堅實(shí)基礎。目前核電家底最厚的國家是美國，一共有103座核電機組在運行，總發(fā)電量則穩居世界第一。不過(guò)，自90年代開(kāi)始，美國沒(méi)有再新建一座核電站，全靠老電站維持。但就在這兩年，美國核管會(huì )收到了將近30個(gè)核電站的建設申請，核電復興的勢頭相當猛?！彼f(shuō)。
國際原子能機構(IAEA)提供的數據顯示，世界新增核電站的速度在1985年達到頂峰，但1986年的切爾諾貝利事件讓核工業(yè)進(jìn)入了歷史上最寒冷的冬天，新建核電站數量直線(xiàn)下降。因為舊核電站退役的緣故，1998年的核電總裝機容量甚至出現了負增長(cháng)。有意思的是，核電的總發(fā)電量卻一直在穩定增長(cháng)，核電占世界總發(fā)電量的百分比近10年來(lái)一直穩定在16%左右。
“隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展和能源需求的持續增加，核電站的發(fā)電效率一直在不斷提高?！笔澜缭幽軈f(xié)會(huì )(WNA)的項目主管瑪格努斯·莫里(Magnus Mori)博士向本刊記者解釋說(shuō)，“全世界核電站的滿(mǎn)負荷工作時(shí)間從1990年的73%增加到了2004年的83%，單這一項數字就相當于新建33個(gè)百萬(wàn)千瓦級的核電站?！?/FONT>
但是，核電站的效率不可能無(wú)限提高。2007年全球核電總發(fā)電量比2006年降低了大約3.6%，顯示出核電站發(fā)電效率的提高幅度已接近極限。根據國際原子能機構的統計，目前全世界一共有439臺核電機組并網(wǎng)發(fā)電，比2002年少了5臺。由于大部分現役核電站都是在上世紀七八十年代興建的，而老式核電站的設計年齡大都不超過(guò)40年，所以核電站的退役高峰期將很快到來(lái)。
進(jìn)入21世紀后，核電行業(yè)又被注射了一針強心劑，那就是全球氣候變化。從理論上講，核電幾乎不產(chǎn)生二氧化碳，對那些有減排壓力的發(fā)達國家來(lái)說(shuō)，建核電站又有了一個(gè)新理由。去年年底召開(kāi)的聯(lián)合國氣候變化會(huì )議上，各種核電機構和技術(shù)公司都派了大批人員前去游說(shuō)，幾乎每天都會(huì )有一個(gè)與核電有關(guān)的研討會(huì )出現在公告牌上。舉辦者用精美的小吃和酒精飲料吸引談判代表前往參加，向代表們宣傳核電的“低排放”優(yōu)勢。
就在這樣的背景下，自2004年開(kāi)始，核電復興的浪潮漸漸成型。除美國外，法國一直沒(méi)有停止建造核電站，目前法國的核電發(fā)電量占本國發(fā)電總量的78%，是當之無(wú)愧的歐洲老大(相比之下，美國核電總發(fā)電量只占20%左右)。英國在停滯了多年之后，于今年1月對外宣布重新啟動(dòng)核電計劃。另一個(gè)核電強國俄羅斯目前有4座核電站正在建設中，俄羅斯政府今年3月剛剛公布了一份核電遠期規劃，計劃到2020年建成42座新的核反應堆。
當然，核電復興的真正熱點(diǎn)在亞洲。其中，日本和韓國一直沒(méi)有停止建造核電站，印度則明顯加快了節奏，目前至少有6座核電站正在興建中，大有后來(lái)居上的氣勢。中國除了三門(mén)核電站的2臺機組外，還有嶺澳二期2臺、秦山二期擴建工程2臺、紅沿河一期4臺和寧德一期4臺，一共14臺核電機組、總計1338萬(wàn)千瓦正在建設中。已經(jīng)通過(guò)認證、即將開(kāi)工的核電站就更多，在建和將建的機組中，比較有名的是去年7月從美國西屋購買(mǎi)的4臺“先進(jìn)型非能動(dòng)1000”(AP1000)核電機組，以及去年11月從法國阿?，m公司購買(mǎi)的2臺“歐洲壓水堆”(EPR)核電機組。
“如果說(shuō)別人是復興的話(huà)，中國只能說(shuō)是大規模起步?！眲⑿艅傉f(shuō)。根據中國核科技信息與經(jīng)濟研究院提供的數據，中國大陸目前有11臺、共906.8萬(wàn)千瓦的核電機組投入商業(yè)運行，發(fā)電量?jì)H占全國總發(fā)電量的1.9%，遠低于世界平均水平。事實(shí)上，在全世界已經(jīng)擁有核電站的31個(gè)國家和地區當中，中國的核電所占比例是最低的。
去年5月國家發(fā)改委頒布了《核電中長(cháng)期發(fā)展規劃(2005?2020年)》，把中國2020年的核電裝機容量目標定在了4000萬(wàn)千瓦這個(gè)看似不高的數字上(相比之下，一個(gè)三峽水壩的總裝機容量就高達1820萬(wàn)千瓦)。但如果要實(shí)現這一目標，中國必須在今后十幾年里每年新建2?3個(gè)百萬(wàn)千瓦級的核電機組，即使全部實(shí)現國產(chǎn)化，至少也需要上千億元人民幣的資金。因此，要想實(shí)現“發(fā)改委”制定的目標，無(wú)論是資金來(lái)源還是技術(shù)支持，甚至廠(chǎng)址選擇，都將為我國的核電產(chǎn)業(yè)帶來(lái)不小的困難。
比如，去年引起民眾廣泛關(guān)注的核電新聞并不是中美或者中法之間的技術(shù)轉讓協(xié)議，而是山東乳山核電站的環(huán)評問(wèn)題。去年12月6日，當時(shí)的國家環(huán)?？偩衷谄渚W(wǎng)站上刊登了一則短訊，指出“乳山核電項目尚未向我局提出申請，我局并沒(méi)有受理該項目”。這篇不到200字的說(shuō)明經(jīng)媒體放大，引起了公眾廣泛關(guān)注，有相當多的反核人士借機公開(kāi)質(zhì)疑核電的安全性和經(jīng)濟性
事實(shí)上，他們絕不是孤立的。全世界仍然有不少環(huán)保組織和政黨堅持反核立場(chǎng)，比如，德國、西班牙和比利時(shí)政府一直拒絕批準建造新的核電廠(chǎng)，就是因為對核電的安全性沒(méi)有信心。
核電安全嗎？
“如果全聽(tīng)環(huán)保NGO的，那么大家都自殺得了?！币晃徊辉竿嘎缎彰膰野l(fā)改委能源問(wèn)題專(zhuān)家對本刊記者說(shuō)，“世界上任何一種能源都有人反對?；痣娕欧哦趸?水電對魚(yú)類(lèi)不好;太陽(yáng)能電池的制造過(guò)程會(huì )消耗能源，污染環(huán)境。就連風(fēng)電都有人反對，歐洲專(zhuān)門(mén)有一批NGO反對風(fēng)電，理由是風(fēng)力發(fā)電機太難看，破壞自然環(huán)境的美感，而且會(huì )傷害鳥(niǎo)類(lèi)……所以，NGO的話(huà)也許可以為決策者提個(gè)醒，但絕對不能全聽(tīng)?！?/FONT>
在這位專(zhuān)家看來(lái)，新一代核電的安全性已經(jīng)做得相當好了?！扒袪栔Z貝利事件是個(gè)特例，幾個(gè)小概率事件同時(shí)發(fā)生，這才釀成慘禍?！边@位專(zhuān)家指出，“相比之下，美國的三哩島核電站同樣發(fā)生了核泄漏，但其影響在可控范圍內，沒(méi)有造成破壞性后果?！?/FONT>
核電低排放
三哩島事件發(fā)生在1979年的美國，是人類(lèi)和平利用核能過(guò)程中出現的第一例事故。當時(shí)，由于操作人員疏忽大意，導致三哩島核電站的2號反應堆過(guò)熱，造成堆芯熔化，放射性物質(zhì)因此發(fā)生泄漏。幸運的是，核電站堅固的外殼把反應堆包在了里面，只有極少量的放射性物質(zhì)泄漏到周?chē)h(huán)境中。事后對周?chē)用窈蜕鷳B(tài)環(huán)境的檢測顯示，此次事故沒(méi)有造成不良影響。
“三哩島事件恰恰說(shuō)明了核電站是安全的?！眲⑿艅傉f(shuō)，“如果保護系統正常運作，完全能控制核泄漏的發(fā)生。切爾諾貝利事件則是由于人為失誤造成的，當時(shí)的蘇聯(lián)工作人員違反程序，在關(guān)掉了保護系統的情況下在線(xiàn)做實(shí)驗，造成反應堆過(guò)熱熔化，再加上蘇聯(lián)人設計的反應堆不帶安全外殼，于是災難就發(fā)生了?！?/FONT>
根據國際原子能機構的統計，目前為止全世界核電站一共運行了1.27萬(wàn)堆年，只發(fā)生了上述兩起重大事故。其中只有切爾諾貝利造成了實(shí)質(zhì)性的傷害，三哩島以及其他幾個(gè)小事故都被成功地控制在電廠(chǎng)內，對周?chē)h(huán)境沒(méi)有造成負面影響。如果對比一下單位發(fā)電量的死亡人數，水電是核電的100倍，煤電是核電的40倍。
“我國之所以在很長(cháng)一段時(shí)間里沒(méi)有建造新的核電站，主要原因是成本太高?！敝袊Y源綜合利用協(xié)會(huì )可再生能源專(zhuān)業(yè)委員會(huì )秘書(shū)長(cháng)李俊峰對本刊記者說(shuō)，“即使在煤炭的運輸成本和開(kāi)采成本不斷上升的情況下，目前中國煤電的上網(wǎng)電價(jià)仍然維持在每度電大約0.4元的水平，風(fēng)力發(fā)電和核電的上網(wǎng)電價(jià)都是0.5～0.6元，太陽(yáng)能則高達3～6元，它們暫時(shí)都無(wú)法在經(jīng)濟上和煤電競爭?！?/FONT>
但是，如果煤炭?jì)r(jià)格繼續漲下去，或者聯(lián)合國為了遏制全球氣候變化，強行給化石能源加上碳稅，經(jīng)濟的天平就會(huì )向核電等低排放能源傾斜。今年1月，歐盟對碳交易規則進(jìn)行了修改，把“碳排放許可證”的發(fā)放方式由免費發(fā)放改為競標發(fā)放。這一修改將大大提高碳的價(jià)格，根據英國政府的測算，如果碳價(jià)在現有基礎上提高50%，達到每噸36歐元，那么核電站就會(huì )比傳統電站更加有利可圖。因為核電站的碳排放量很低，僅僅是出賣(mài)碳排放權這一項，每座大型核電站在其運行的40年時(shí)間里，都會(huì )獲得25億歐元的收益，超過(guò)了核電高成本帶來(lái)的經(jīng)濟損失。
國際反核人士們對此心情矛盾。他們不愿看到核電復興，但核電的“低排放”特性卻讓他們很難找出批評的理由。去年的聯(lián)合國氣候大會(huì )上，凡是有關(guān)核電的講座都會(huì )吸引來(lái)大批反核人士前來(lái)旁聽(tīng)，不少人公開(kāi)質(zhì)疑核電的“低排放”特性?！昂穗娦枰拟櫼彩菑牡叵峦诔鰜?lái)的，挖礦的過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳和核電節省的二氧化碳抵消了?！币晃粊?lái)自南非的反核人士這樣對本刊記者說(shuō)。
“這個(gè)說(shuō)法是不正確的?！蹦锊┦繉Ρ究浾呓忉屨f(shuō)，“根據國際原子能機構的計算，目前核電每發(fā)一度電排放的二氧化碳當量是1～6克，大致和風(fēng)能以及水電相當，化石能源則是60～460克二氧化碳。根據這一數字計算，全世界的核電站每年少排25億噸二氧化碳，相當于全世界一半的汽車(chē)所排放的二氧化碳總量?！?/FONT>
那么，核電站是否會(huì )對周?chē)h(huán)境產(chǎn)生放射性危害呢？乳山核電站周?chē)木用駬牡恼沁@一點(diǎn)。莫里博士對此有自己的看法:“國際上對于核電站和居民區之間的距離并沒(méi)有統一規定，每座電站可以根據自身情況制定相應的政策，從小于1公里到幾公里都是可能的?！?/FONT>
去年12月號的《科學(xué)美國人》雜志刊登了一篇文章，認為核電站周?chē)姆派湫员让弘娺€要小。文章稱(chēng)，當煤燃燒變成飛塵后，鈾和釷的濃度就變成原初狀態(tài)的10倍。美國橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室的麥克布賴(lài)德博士和他的同事們研究了住在煤電廠(chǎng)周?chē)娜耸艿降妮椛鋭┝?，并和住在核電站周?chē)娜讼啾容^，結果前者更高。不過(guò)，該文援引麥克布賴(lài)德的話(huà)說(shuō)，煤廠(chǎng)產(chǎn)生的輻射給人們帶來(lái)的健康風(fēng)險其實(shí)也很低，燒煤產(chǎn)生的其他有害氣體(比如能夠形成酸雨的二氧化硫，以及能形成煙霧的一氧化二氮)遠比輻射的危害更大。
“中國政府之所以做出重新發(fā)展核電的決定，和二氧化碳的關(guān)系不大?！崩羁》逭f(shuō)，“主要原因在于中國燒煤燒得太厲害了，燒煤造成的空氣污染非常嚴重?！崩羁》逭J為，中國不是不想多建核電站，而是因為沒(méi)有能力。再加上選址越來(lái)越困難，以及民間反核的聲音不斷加大，這些因素都給核電發(fā)展帶來(lái)了一定的負面影響?！芭_灣地區反核比大陸還要厲害，他們?yōu)榱耸欠窠ā怂摹e行過(guò)一次全民公投，結果被否決了。臺灣老百姓說(shuō)，我們寧愿不用電，也不要建‘核四’！要想消除老百姓對核電的恐懼，必須加強宣傳。核電到現在為止只出過(guò)一次事故，結果老百姓談核色變，煤礦天天出事，大家倒不怕?！?/FONT>
記者提出，國際上還有一種意見(jiàn)認為發(fā)展核電會(huì )造成核擴散，而且核電廠(chǎng)很容易成為恐怖分子襲擊的目標。對此李俊峰認為，核電技術(shù)和原子彈之間雖然有聯(lián)系，但差別明顯?！爸袊?、印度和巴基斯坦都是在擁有核電站之前就有了原子彈?！崩羁》逭f(shuō)，“核電站用的鈾純度在5%左右，原子彈需要的純度是95%以上。原子彈最大的技術(shù)難點(diǎn)是鈾的濃縮，而核電站的技術(shù)核心是可控核裂變，兩者完全不同?？刂撇豢刂坪穗娬?，和原子彈沒(méi)有多大關(guān)系?！?/FONT>
至于說(shuō)到防止恐怖分子襲擊的問(wèn)題，李俊峰認為，目前核電站的防護措施很?chē)栏?，“當然了，世界上沒(méi)有絕對安全的東西，如果恐怖分子發(fā)射一顆導彈什么的，也會(huì )造成麻煩。所以說(shuō)，如果能夠找到替代能源，我們可以不搞核電，但中國目前做不到”。
二代還是三代？
既然一定要建核電站，讓我們把目光轉向技術(shù)層面，看看中國適合發(fā)展哪種核電技術(shù)。
“目前，不同的核電技術(shù)從能量生成機理上講都是一樣的，差別在于冷卻的方式不同?！眲⑿艅偨忉屨f(shuō)，“按照不同的冷卻方式，核反應堆分為壓水堆、重水堆和沸水堆等不同類(lèi)型。目前全世界有65%的核電站采用的是壓水堆，這是西屋首創(chuàng )的技術(shù)?！?/FONT>
不過(guò)，由于很多歷史原因，中國也擁有其他一些堆型，比如秦山三期采用的就是加拿大的獨門(mén)秘技——CANDU-6重水堆。按照“發(fā)改委”能源局副局長(cháng)王駿的說(shuō)法:“中國核電發(fā)展最大的問(wèn)題就是已有核電站種類(lèi)多，技術(shù)來(lái)源雜，標準不統一。這一現狀直接造成了中國核電自主化程度低，工程造價(jià)高，標準化程度不夠。為此，中國政府經(jīng)過(guò)慎重考慮后，決定把壓水堆作為主要技術(shù)路線(xiàn)?！?/FONT>
國際上還有一種分類(lèi)方法，把核電技術(shù)分為一代、二代和三代?，F役的大部分核電站都屬于二代，中國也是如此。李俊峰認為，不同代核電站的技術(shù)之間沒(méi)有本質(zhì)的區別，主要差別在于安全性，“二代核電站加上了自動(dòng)保險裝置，不需要人的參與，這就避免了出現切爾諾貝利那樣的人為事故。三代核電站則進(jìn)一步完善了安全措施，發(fā)生事故的概率更低”。
同為第三代核電站，不同廠(chǎng)家也有不同思路。劉信剛詳細解釋了它們之間的不同:“提高安全水平有兩種做法，一種是做加法，就是不斷添加保護裝置。比如二代核電站至少有兩列保護裝置，就是雙保險，到了第三代，甚至加上了4倍保險，這樣就大大提高了安全等級。法國的EPR就是這么做的。但是，這樣做的缺點(diǎn)就是設備越來(lái)越多，成本自然也就上去了。于是，為了降低相對成本，這類(lèi)核電站往往越做越大，比如EPR的裝機容量就達到了160萬(wàn)千瓦，對電網(wǎng)的沖擊很大。另外，這些保險裝置都需要用電來(lái)驅動(dòng)，如果突然停電，就會(huì )出問(wèn)題。
“相比之下，西屋采用的是另一種思路，就是做減法。西屋的AP600就是按照這一思路設計出來(lái)的第一種‘非能動(dòng)’核電站，依靠自然力完成保護動(dòng)作。打個(gè)簡(jiǎn)單比方，我們可以把冷卻水預先放置在反應堆上方，一旦出事，閘門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，水依靠重力傾瀉而下，給反應堆降溫。這樣做的好處顯而易見(jiàn):一來(lái)可以不需要電力，斷水斷電也沒(méi)事;二來(lái)簡(jiǎn)化了設備出故障的概率，并且降低了成本?！?/FONT>
國際原子能機構對核電站的安全性要求極高，二代核電站的堆芯熔化率必須達到10-5，也就是每10萬(wàn)年出現一次。這個(gè)概率看起來(lái)很低，但如果考慮到全球一共有400多個(gè)核電站，出事概率就提升了兩個(gè)數量級，聽(tīng)起來(lái)就有些可怕了。三代核電站進(jìn)一步降低了故障率，堆芯熔化率達到了驚人的10-7，也就是每1000萬(wàn)年出現一次。
此外，第三代核電站在核燃料的利用率和發(fā)電效率方面也都比二代核電站要好。但是，中國目前運行的核電站都是二代的，中國核工業(yè)界不少人都對二代技術(shù)情有獨鐘，他們不愿看到自己熟悉的技術(shù)就這么輕易淘汰。不少人爭論說(shuō)，大部分三代核電站都還處于圖紙階段，缺乏實(shí)踐的檢驗。
確實(shí)，目前已經(jīng)投入商業(yè)運行的三代核電站只有日本有，他們采用的是美國GE公司開(kāi)發(fā)的ABWR(先進(jìn)型沸水堆)技術(shù)，而三代壓水堆目前全世界只有一臺在建，就是正在芬蘭奧爾基洛托(Olkiluoto)建設的法國EPR核電站。
“這座電站開(kāi)工僅兩年就暴露出了很多核電站常見(jiàn)的問(wèn)題?！本G色和平組織的中國能源項目主任楊?lèi)?ài)倫對本刊記者說(shuō)，“核電站的特點(diǎn)就是建設費用高，周期長(cháng)。奧爾基洛托核電站的工期滯后了18個(gè)月，費用超出預算7億歐元?！?/FONT>
“法國EPR沒(méi)有通過(guò)法國國內核安全當局的全面系統審查，這也是芬蘭項目出問(wèn)題的原因之一?！眲⑿艅傉f(shuō)，“AP1000通過(guò)了美國核管會(huì )的詳細認證，技術(shù)上是有保證的?！?/FONT>
可是，畢竟已經(jīng)有一座EPR電站正在建設當中，AP1000則完全是“紙上談兵”。對此疑問(wèn)，劉信剛回答說(shuō):“AP1000的設計經(jīng)過(guò)了美國核管會(huì )多年的全面審查和認證，并獲得最終批準。AP1000采用全部業(yè)已使用的成熟技術(shù)，美國核管會(huì )在批準AP1000設計的同時(shí)，認為不需要建造原型堆即可批量建造。美國目前新申請的20多座核電站中，有14座選擇了AP1000，說(shuō)明美國人對AP1000是有信心的。我相信AP1000將會(huì )很快在全世界普及開(kāi)來(lái)，成為三代核電站的主流技術(shù)?！?/FONT>
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號