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小型堆將成核能綜合利用“主力”

日前,在山東煙臺舉辦的“2018年核能產業鏈高峰論壇”上,業內人士就“核電綜合利用與產業創新”話題展開了討論。記者從參會的專家及業內人士處了解到,在國內外核能綜合利用快速發展的背景下,小型堆的技術、產業化優勢正在顯現,加之受核能發展政策影響,小型堆即將成為現階段我國核能綜合利用的“主力軍”。
  應用廣空間大
  據了解,早在2000年,美國能源部就提出模塊式小型堆概念,用于小火電替代或城市附近電、熱、淡水、蒸汽聯供。國際原子能機構也于2004年6月倡導成立“革新性小型核能裝置”協作研究項目,主要致力于核能的區域供熱、海水淡化、海洋能源開發等多用途利用。據國際原子能機構統計,截至2017年,全世界范圍內正在研發56種致力于核能多用途綜合利用的小型堆技術。
  小型堆的方興未艾,加之世界能源增長需求放緩、全球大型核電站建設減弱,以及能源轉型升級進入新階段,各國對核能的多元化利用提出了更多路徑。與會專家認為,核能系統除了主要應用于發電領域,還在制氫、海水淡化、區域供熱等領域存在一定的市場空間和利用價值。但從目前目前除了發電,核能在其他領域的應用還相對較少。
  記者了解到,我國核能綜合利用的“大門”正待開啟。
  資料顯示,在海水淡化方面,我國洪水泛濫、干旱缺水、水污染等問題并存,淡水利用的難度和需求加大;區域供熱方面,我國北方供熱面積已達130多億平方米,且每年以5%-10%的速度遞增,很多地區已面臨熱源緊缺;在制氫領域,氫儲能、分布式發電、交通物流等均具有廣闊前景。“核能的清潔、安全、經濟與選址靈活等特性將在各個利用領域發揮重要作用。”與會專家表示。
  據中核臺海清潔能源(山東)有限公司董事長兼總經理彭維介紹,核能要進一步發展多用途利用,小型堆更符合其要求。“大型核電站選址要求高,需遠離城市和工業設施,且均用于純發電,難以實現核能多用途利用。而小型核動力核燃料數量少,事故后衰變熱度低,具有更高的固有安全性,可鄰近城市布置,便于實現利用核能供熱、蒸汽等多用途利用。”
  “小型化反應堆是'游戲改變者',它能夠以高安全水平提供不同的核電聯產解決方案。尤其新設計的小堆是供電、供汽、供熱、海水淡化等多用途的集合體。”中國工程院院士葉奇蓁指出。
  多領域實踐開啟
  中核、中廣核、國家電投在論壇討論期間介紹了各自在小型堆綜合利用領域的實踐與設想,為核能的多用途綜合利用提供了不同的思路。
  彭維介紹,中核集團小型堆綜合利用目前主推ACP100。ACP100可從技術上做到零污染、零排放、零退役,以及取消場外應急干預的安全性。而且模塊化、批量化、選址靈活的特性也使其具有較好的經濟性。“ACP100S用于熱電聯供和供蒸汽,在經濟上具有競爭力。”
  據記者了解,煙臺市目前已落地“萬華-ACP100S大型海上核動力浮動平臺示范項目”,該項目將采用ACP100S核動力技術,結合船體平臺,建設海上綜合能源供給平臺。平臺可根據能源需求情況選擇供蒸汽或采用熱電聯供、電水聯供實現能源多用途。
  同時,中廣核近年來也在核能海水淡化、區域供熱、制氫等領域開展了實踐。
  據中廣核工程公司設備主管研發工程師陽珉磊介紹,核能區域供熱未來主要應用方向是核電站抽汽供熱和小型反應堆低溫供熱。中廣核選址于華北的清潔核能供熱項目NHR200-II已經啟動,可實現熱電水汽聯供,而其采用ACPR50S的海上核動力平臺也已開建。
  在海水淡化領域,中廣核自2006年就開始了核電站大型海水淡化系統的設計,目前寧德核電站、紅沿河核電站已建成海水淡化項目,陸豐核電站正在建設海水淡化系統。此外,其緊湊型小型堆ACPR50S也已開建。
  此外,國家電投的CAP200熱電聯產小型緊湊式壓水堆將推進熱電聯供、舊小火電替代、海洋平臺等示范項目。
  據國家電投上海核工院總體技術部高級工程師余建輝介紹,CAP200設計深化工作于今年2月底啟動,目前已基本完成包括安全殼、輔助廠房總體布置優化等在內的專題論證工作并開展了內部評審。“后續將結合項目和廠址推薦情況,適時啟動工程設計。”
  對于國家電投的供熱堆,余建輝透露,若投資兩臺200MWt的一體化多功能供熱堆,建成價約26億元,建成價比投資約6500元/MWt。
  創新發展是關鍵
  對于小型堆未來綜合利用的前景,不少專家也提出了建議。
  有專家指出,小型模塊化反應堆在未來電力市場中將與新能源配合,在分布式電網和智能微網中發揮重要作用。而海水利用產業將朝著工程大型化、環境友好化、低能耗、低成本等方向發展。“這些海水淡化的發展方向有利于采用核能作為能源供應方式,未來核能海水淡化的發展前景可觀。”有專家表示。而在核能制氫氣領域,該專家認為,未來氫能經濟有望取代化石能源經濟,將被更多地應用到分布式能源及運輸行業中,市場潛力巨大。
  然而,也有業內人士認為,盡管小型堆市場前景廣闊,也開展了一些設計研究,但因開發進展緩慢、場址準備和部署延遲及經濟等原因,目前還未能展示出大規模應用的實用性。
  葉奇蓁認為,目前小型模塊化反應堆的一些進展大大提升了其競爭力和吸引力。“現在的小型反應堆運用非能動安全概念,并且工廠內模塊化建造能力也已形成。另外'即插即用'概念的運用,使發電站可完全在工廠內建造,而后運到現場接入電網。這些進展都提升了小堆的競爭力。”
  葉奇蓁指出,小型堆想要獲得長足穩定發展,就要切實滿足市場需求,具有創新理念。“新的小型模塊化反應堆必須是真正采用創新理念,絕對不是目前的第三代反應堆的縮小版。創新的設計可明顯提升小型模塊化反應堆在經濟上的競爭力。”
  “與間歇性風電、太陽能發電、天然氣發電和用于特定應用的柴油發電機相比,小型堆是有競爭力的。如果類似于'即插即用'、設計完全獨立于安裝地點的解決方案得到證實,小型堆就可以滿足市場需求、從而為能源轉型發揮作用。”葉奇蓁表示。



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