我国核能发电发展的现状与趋势摘要：环境治理与能源紧缺 ,已经日益成为我国可持续发展的重大难题 , 亟待发展一种 新的清洁能源。作者首先从核能发电的意义入手，指出大力发展核能发电的必要性与 紧迫性，之后将我国与世界其他各国进行了比较，在世界大环境下全面看待我国的核 能发电情况，再根据我国目前的进展以及国家政策，分析了我国核能发电的前景。最 后 , 对希望以后从事相关行业的大学生提出了建议。关键字 : 核电行业，比较分析，节能减排。一、专题的背景及意义（一）核能是解决未来能源供给问题的重要支柱国际能源署 World energy outlook 2008 指出，假设 20062030 年，中国 GDP 年平均增长 6.1%，对应电力需求量年平均增速为 4.6%，那么到 2030 年中国需要的电 量为 82410 亿度，占世界发电量的 25%。如此大的电力需求， 是否能够通过所谓的 “仅 大力发展其他清洁能源，而不发展核能”实现？假以估算：（ 1）2030 年全国水电基本开发完毕，装机量为 4 亿千瓦。（ 2）2030 年风电、太阳能装机容量分别为 2010年的 10倍、200倍，达到 3 亿千 瓦和 2 亿千瓦，提升规模非常巨大。（ 3）火电厂由于受煤炭资源开采科学产能的限制，到 2030 年开采不会超过 40 亿吨原煤，但是煤电发电效率有所提高， 从2010 年的“每发 1 度电需要 335 g 标煤” 可以进步到 2030 年的“每发 1 度电需要 310 g 标煤”。（ 4）除核电外，其他能源系统装机量也都按电力行业“十二五”规划的最大值进行估计，而核电装机容量则一直按照 2010 年的 1082.4 万千瓦计算。若仅仅大力发展其他清洁能源， 到 2030 年，电力缺口将达 9950 亿度，需要 140 座百万千瓦级核电厂的装机容量来补充。可见，核电对于满足我国的电力需求很有必 要。（二）核能对低碳减排起到关键作用核能对低碳减排会起到关键作用。从国际环境来说，碳排放空间的不足将成为中国长期现代化进程中的刚性约束。当前中国能源发展既受到国内资源供应能力和环境 容量越来越强化的制约，也受到全球应对气候变化、减缓碳排放越来越严峻的挑战。 中国能源战略的中近期重点在于突破资源环境的瓶颈性制约，实现能源、环境与经济 社会的协调和可持续发展，长期则必须发展并逐步形成以新能源和可再生能源为主体 的可持续能源体系，使co2非放尽早达到峰值并逐渐实现绝对减排。图2各种发电方式全产业链比狡 Fig.2 Comparison of CO2Emissions among Different Electricity Generating Systems人舍兰比芒星eeo计算表明，如果核能发展就此停滞，C02排放达到峰值的时间将推迟至少10年。（三）核能资源丰富，开采前景好目前，我国公布已查明地质铀资源量17.14万吨，潜力初步预测在200万吨以上，每年预计新探明资源量11.2万吨，勘查前景较好，且勘探程度较低。今后，应 着力加大国内铀资源的勘探力度，保证铀资源的稳定供给。二、国内外研究现状和发展趋势（一）国外发展现状与趋势（1）美国美国在核科技研究领域与开发方面，始终保持着世界主导地位。美国目前运行的核 电机组为104台，装机容量达970GW占世界核电装机容量的29%为美国提供了 20%勺电 力。最近几次民意调查显示 70%的美国人支持核电。能源信息局的预测表明，2030年美国的发电装机容量将在目前的970GV的基础上新 增345GW以上。美国能源部2006年2月6日提出了新的核能发展战略一一“全球核能 伙伴”(Global Nuclear Energy Partnership，GNEF倡议。GNEP计划有四大目标：(1)减少美国对国外化石能源资源的依赖 ;(2) 采用新的防核扩散技术 ，获得更多的能源 ， 产 生更少的废物 ;(3) 鼓励全世界发展洁净能源 ;(4) 采用新技术 ， 降低全球核扩散风险。 其 中心是发展核能和防止核扩散。2005年,布什总统签署了一项法案(EPACT2005)授权为实施2010年核电计划提供 资金。在资金提供方面 ，即使在 2010年核电计划开始之前 ，美国能源部每年给所属单位 下拨的经费就达260亿270亿美元,其中十大核研究中心的拨款。(2) 欧洲目前欧洲有近135个核反应堆在运行，总装机容量为125GW占欧洲总发电量的35% 其中英国和法国具有一定的代表性。英国目前有 12 座核电站， 大部分建于上个纪六七 十年代，其核电提供了 2 5%的电力份额，天然气发电的比例为 40%。法国是世界上核电占 电力比例最高的国家 ， 核电约占总发电量的 80%，并向周边国家输出电力 ， 但法国仍在积 极发展核电。法国电力公司 2004年 1 0月公布了弗拉曼维尔 (Flamaville) 核电 3 号机 组(欧洲压水堆EPR,160万kW正式列入建设计划，预计2007年动工建设,2012年投入 使用。如果计划进展顺利 ， 能成为继 2002 年投入运行的希波核电站 2 号机组(压水 堆,156. 1万kW之后法国的又一新电站。法国总统希拉克2006年1月5日宣布法国将扩大核能和再生资源 ,其中包括在 2020年建成球床式反应堆 (核电站的一种反应堆堆 型)。( 3)俄罗斯近年来, 俄罗斯克服了切尓诺贝利核事故后公众强烈反对核电建设的障碍 , 并且继 续实行其强大的核工业发展计划。 俄罗斯 2004年有 10 个核电站的 30座反应堆在运行 , 总功率为22. 242GW,目前核电占全国发电量的16%俄罗斯官员在2005年2月称：俄 罗斯计划在今后 5年新建 3座反应堆。俄罗斯联邦原子能机构准备在 2030年之前建成 40 套新的核电机组 , 以维持核电在俄罗斯总发电量中的份额。如果要增加份额 , 则将开 发更多的机组。（4）韩国韩国核电发电量已占全国发电量的 40%。从 20世纪 70年代第一个核电站建成后 , 韩国核电一直稳步发展 ,丝毫不受 20世纪 80年代核电缓步的影响。至 2005年 1 月 7 日的100万kW蔚珍核电站6号机组并网发电，韩国已有20台机组在运行，总装机容量 达1 677万kW韩国核电的中期规划提到至 2015年还将建12台新的核电机组。（ 5）日本日本能源经济研究院 （IEEJ） 的一份报告称 ：2030 年日本核电在一次能源中的份额 将从 2004年的 11%上升到 20%,2030年核电装机容量预计将从 2005年3月 31日的 47. 12 GW增加到62. 86 GW,计划将有7座反应堆在2006年到2020年期间投入运行，另外 3座将在 2020年到 2030年期间投入运行。但日本福岛核电站事故的发生，导致日本公众对核电安全性产生怀疑，日本不得 关闭大部分核电站进行事故检查。 福岛核泄漏后，日本停止了全部新的核电站的审批。 2011 年8 月，日本内阁会议通过了新的五年科学与技术计划， 新计划没有提及包括促 进下一代核技术的先前草案，反映了日本政府在福岛核危机后对核能政策的调整。日 本将采取分散式的发电模式，以取代过度依赖核能发电来实现能源结构多元化的政策 取向。从目前看，如果马上停运全部核电也是不现实的，因为毕竟核能占日本电力的 近 30%，全部停止运转会对经济产生重大影响。（6）印度印度计划在下一个十年，进口总装机容量为800万kW的轻水堆,其中包括正在建的印度南部库旦库拉姆的2台俄罗斯100万kW的核电机组。印度按照优选方案计划到2010 年核电总装机容量为1100万kW到2020年核电总装机容量为2900万kW到2030年核 电总装机容量为6300万kW到2040年核电总装机容量为13100万kW到2050年核电 总装机容量上升为27500万kW该优选方案是建立在快堆技术能在目前的泰米尔邦建造 的50万kW原型快堆示范工程获得成功的假设上。(二)我国发展现状与趋势中国目前核电发电量占总发电量的1.2%,超过 75%的电力来源还是火电 ,而世界平均核电发电量占总发电量为 14.2%,火电发电量约为 67%。(1) 机组数量 . 中国目前有 11 台核电机组 , 而全球正在运行的核电机组共有 441 台, 核电机组已累计运行超过1万堆年.前5名的国家依次是：美国103台、法国59台、 日本 55台、俄罗斯 31 台、英国 23台。(2) 装机容量. 中国核电总装机容量为 885万千瓦,占全国总装机容量 1.2%左右. 而 全球核电装机容量的平均水平为17%其中法国最高，高达77%(3) 核电成本. 核电成本与火电成本比较 ,中国核电大约是火电成本的 1.18 倍,而国 外核电成本普遍低于火电成本 , 其中法国最低为 0.57 倍, 所以法国的核电装机容量特别 高。(4) 核电机组设备国产化率 . 目前中国的核电机组设备国产化率平均约 45%,特别是 一些关键的浇铸零件、泵、阀门等部件几乎全部进口。从核电的机组数量、装机容量可以看出 , 我国核电行业和世界平均水平还存在相当 大的差距,与核电发达国家差距悬殊 . 中国核电成本较高，只有中国的核电成本大于火 电成本 , 这与我国核电站的建造成本、运营成本以及核电发电技术都有较大的关系 . 成 本是目前制约该行业发展的瓶颈。三、工作原理与特点核电站是利用原子核的裂变能发电。根据核反应堆型式的不同，核裂变能电站可分为轻水堆型、重水堆型及石墨冷气堆型等，目前世界上的核电站60%以上都是压水堆核电站，其主要由反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机及有关系统设备组成。在 核电站中，反应堆的作用是进行核裂变，将核能转化为水的热能。水作为冷却剂在反 应堆中吸收核裂变产生的热能，成为高温高压的水，然后沿管道进入蒸汽发生器的U型管内，将热量传给U型管外侧的汽轮机工质（水），使其变为饱和蒸汽。泉除soI rh越电站原理流程图被冷却后的冷却剂再由主泵打回到反应堆内重新加热，如此循环往复，形成一个 封闭的吸热和放热的循环过程，这个循环回路称为一回路，也称核蒸汽供应系统。一 回路的压力由稳压器控制。由于一回路的主要设备是核反应堆，通常把一回路及其辅 助系统和厂房统称为核岛。汽轮机工质（水）在蒸汽发生器中被加热成蒸汽后进入汽 轮机膨胀作功， 将蒸汽焓降放出的热能转变为汽轮机转子旋转的机械能。汽轮机转子 与发电机转子两轴刚性相连，因此汽轮机直接带动发电机发电，把机械能转换为电能 作完功后的蒸汽（乏汽）被排入冷凝器，由循环冷却水（如海水）进行冷却，凝结成 水，然后由凝结水泵送入加热器预加热，再由给水泵将其输入蒸汽发生器，从而完成 了汽轮机工质的封闭循环，我们称此回路为二回路。二回路系统与常规火电厂蒸汽动 力回路大致相同，故把它及其辅助系统和厂房统称为常规岛。特点：（1）世界上有比较丰富的核资源，地球上可供开发的核燃料资源，可提供 的能量是矿石燃料的十多万倍。核燃料具有许多优点，如体积小而能量大，核能比化 学能大几百万倍，核燃料的运输量小，所以核电站就可建在最需要的工业区附近。如 果掌握了核聚变反应技术，使用海水作燃料，则更是取之不尽，用之方便。（2）核电站设置了层层屏障，基本上不排放污染环境的物质，就是放射性污染也 比烧煤电站少得多。 据统计，核电站正常运行的时候， 一年给居民带来的放射性影响， 还不到一次 X 光透视所受的剂量。核电运行的过程中，不会产生温室气体，相比其他 发电形式，更加清洁。（ 3）核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到 国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。四、目前的理论和实验成果（一）第四代核能利用