隨著我國城市化進程加快,以及“藍天工程行動”推進,北方地區(qū)清潔供暖正醞釀出巨大空間。近年來,我國核能供熱,尤其華北和東北地區(qū)的核能供熱項目,已經(jīng)走進公眾視野。
目前,山東、河北、吉林等省均有意選擇核能供暖。中核集團已針對北方地區(qū)清潔供暖需求,開發(fā)出“燕龍”泳池式低溫供熱堆,并與山東煙臺、吉林省簽署了相關(guān)項目合作協(xié)議。今年2月,國家能源局同意中廣核聯(lián)合清華大學(xué)開展國內(nèi)首個核能供暖示范項目的前期工作,采用NHR200-II低溫供熱堆技術(shù),在華北地區(qū)規(guī)劃建設(shè)我國首個小型核能供暖示范項目。
核能供暖的經(jīng)濟性、安全性到底如何?與“煤改電、煤改氣”相比,核能供熱有何優(yōu)勢?未來,核能供暖模式可否在北方地區(qū)大規(guī)模推廣應(yīng)用?
核能供熱存在空間
“目前,燃煤仍然是我國冬季供暖的主要熱源。”中國工程院院士、清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心主任江億說,“北方城鎮(zhèn)70%的房屋是集中供熱,其中,熱電聯(lián)產(chǎn)約占一半,剩下的一半是燃煤、燃氣、鍋爐房。”
公開信息顯示,我國采暖范圍遍布17個?。▍^(qū)、市),占國土面積的60%以上,采暖人口達7億。目前我國主要的供熱方式為集中供熱和分散供熱,集中供熱每年消耗煤炭超過5億噸,供暖行業(yè)升級形勢嚴峻。
自清潔取暖行動啟動以來,津京冀地區(qū)開始“煤改氣、煤改電”工程,以緩解冬季頻發(fā)的霧霾天氣。但鑒于我國天然氣資源稀缺的境況,在充分分析預(yù)估后,江億認為,讓天然氣充當主要的基礎(chǔ)供熱,并不適用于我國國情。
相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,目前我國天然氣消費量2130億平方米,其中自產(chǎn)1400億平方米,進口730億平方米,占國際天然氣貿(mào)易總量的7%。未來天然氣若占能源總使用量15%的目標,每年至少要進口4000億平方米,占國際天然氣貿(mào)易總量的40%。
對此,江億說:“這會使天然氣‘坐地漲價’,若遭貿(mào)易戰(zhàn)夾擊,結(jié)果可想而知。”
國家電網(wǎng)公司營銷部副主任徐阿元表示,“煤改電”也正在遭遇電網(wǎng)負擔(dān)加重、增容困難,電熱轉(zhuǎn)換率不高、浪費明顯,成本高、需要政府補貼等實際問題。
供暖的現(xiàn)狀,促使業(yè)內(nèi)研究、開發(fā)可利用可再生清潔能源的新路徑。
江億認為,核能是城市清潔熱源的重要補充。“由于城市化進程加快,供應(yīng)側(cè)本就不能滿足需求側(cè)。在熱源緊張的情況下,取消燃煤供熱及限制建設(shè)電廠使供需矛盾日益激化,這讓整個供熱產(chǎn)業(yè)處于兩難狀態(tài)。若采取核能供熱,對緩解熱源緊張、促進供熱熱源多元化具有重要意義。”
經(jīng)濟性有優(yōu)勢
據(jù)了解,核能供熱有兩種方式,一種為低溫核供熱,即單個模塊供熱能力在200MW左右,與400萬平方米供熱面積、10萬人口規(guī)模的城市或縣鎮(zhèn)相對應(yīng)。另一種是核電熱電聯(lián)產(chǎn),單臺1100Mwe機組供熱能力超過2000MW,供熱面積逾5000萬平方米,對應(yīng)125萬人口規(guī)模的城市。
江億認為,在我國持續(xù)推進清潔供暖的大形勢下,核能供熱經(jīng)濟優(yōu)勢明顯。“天然鍋爐初投資為300元/kW,運行成本為70元/GJ;深層地?zé)幔ㄈ岵蝗∷停┏跬顿Y為8500元/kW,運行成本為20元/GJ;而低溫核供熱堆初投資為3250元/kW,運行成本為8元/GJ,折合40元/GJ。”
此外,核能供熱還能有效調(diào)和北方地區(qū)熱電比矛盾:燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)熱電比為1.3-2.5,燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)熱電比為0.55-1,若采用核電熱電聯(lián)產(chǎn),可增加源側(cè)供熱量,減少發(fā)電量。
據(jù)了解,上世紀60年代,核能供熱就在歐洲誕生,瑞典原型核動力反應(yīng)堆Agesta作為世界上第一個民用核能供熱的核電站,實現(xiàn)10年連續(xù)供熱。此后,俄羅斯、保加利亞、瑞士、羅馬尼亞等國也開始研發(fā)、建造核能供熱系統(tǒng)。截至目前,全球應(yīng)用最廣泛的核能供熱方式為熱電聯(lián)產(chǎn),約有近60座反應(yīng)堆熱電聯(lián)供,占所有運行核電機組的10%左右,主要分布在東歐。
目前,我國北方多地均為缺熱地區(qū),包括中東部大城市、東北嚴寒地區(qū)諸多城市、內(nèi)陸欠發(fā)達地區(qū)諸多城市、新疆局部地區(qū)以及各地區(qū)小縣鎮(zhèn)。江億表示,核能供熱戰(zhàn)略布局可有效解決不同地區(qū)特有問題。“比如,由于核電站能源效率高,建設(shè)沿海核電站可有效解決北方東部沿海大城市熱源緊缺問題;而低溫小堆有供熱時間長、成本低的特點,可解決嚴寒內(nèi)陸地區(qū)清潔熱源不足的問題。”
也有業(yè)內(nèi)人士表示,我國目前并無建成使用的核能供熱項目,這種供暖方式的經(jīng)濟性和真實運行情況,還需實踐檢驗。
公眾接受仍要做工作
對于核能供熱,除了經(jīng)濟性外,安全性更被社會所關(guān)注。
據(jù)了解,池式堆是世界上被廣泛應(yīng)用的堆型,簡單、安全、造價低廉。在多年的運行實踐中,世界各國的池式堆都保持了良好的安全記錄。而基于我國池式堆幾十年的研究、設(shè)計、建造和運行經(jīng)驗,以及部分低溫供熱試驗設(shè)施的運行數(shù)據(jù),池式供熱堆技術(shù)路線可行。
尤其是,近年來,隨著反應(yīng)堆自然循環(huán)及遠距離輸熱技術(shù)的發(fā)展,核能供熱的安全性已大幅提高。目前,美國已有小型自然循環(huán)反應(yīng)堆項目成功運行。運用自然循環(huán)技術(shù)后,反應(yīng)堆能以較低富集度的鈾燃料運行,降低核擴散風(fēng)險。
此前,我國核能供熱還受遠距離輸熱技術(shù)限制。對于“距 100 萬人口以上大城市發(fā)展邊界直線距離應(yīng)不小于25km”的國家標準,我國20-30km的輸送距離也讓老百姓擔(dān)憂。而引入大溫差長途輸熱技術(shù)后,使核能供熱站能安置在核安全距離以外。例如,位于山西省的太古供熱管線距離超過40公里,克服了沿途地形復(fù)雜等難點,已成功運行兩年。目前規(guī)劃建設(shè)的一些長途輸熱項目輸送距離已達70公里。
“以前提到核電就一定會提安全問題,現(xiàn)今,在各種技術(shù)取得突飛猛進的進展后,供熱領(lǐng)域使用核能后果可控,這在國內(nèi)外專業(yè)報告中都解釋得非常清楚。” 江億表示,“下一步我們就要研究如何將專業(yè)術(shù)語轉(zhuǎn)化成科普的語言給老百姓講清楚、講明白,打消民眾心理障礙,讓老百姓實實在在地理解核能供熱的戰(zhàn)略意義,這就要求我們必須做好社會溝通工作。”(董梓童)
轉(zhuǎn)自:中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報
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