核去核来 在中国未来的能源版图中核电真的是多余的么？

 本文作者张恒(核工程专业计算机控制方向在读博士生)

      数日之前，一位来自可再生能源领域的专家提出了“核电多余论”，称如果中国未来10年全社会用电量的年平均增长率保持在3%左右，那么还在规划和拟议中的至少5000万千瓦的核电站，应该是完全多余的。不难理解，出于所处立场，作者对未来10年太阳能与风能的降本空间给出了十分乐观的估计，但核电真的多余吗?

      根据2014年11月中美双方发布的《中美气候变化联合声明》，中方首次正式提出2030年左右中国碳排放有望达到峰值，并将于2030年将非化石能源在一次能源中的比重提升到20%。作为降低碳排放的重要措施，中国明确提出要推进水电开发，安全高效发展核电，大力发展风电，加快发展太阳能发电，积极发展地热能、生物质能和海洋能。从上述排序中可以看出，在能源结构转型与应对气候变化行动中，核电不仅不多余，还将是不可或缺的组成部分。

      那么，是什么原因使得核电成为上述官方解读中位列第二的电源形式?风电和太阳能的瓶颈何在?被众多反核者作为经典案例的德国弃核背后，又是怎样一出翻来覆去的政治游戏?

      "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

      ――题记

      (我们必须改正，但当下我们走在错误的路上。世界范围内的彻底改变姗姗来迟。――国际能源署(IEA)前总干事范德胡芬)

      序

      IEA的最新版双年度《能源技术展望》展示了现在到2050年之间全球能源系统会怎样演变。据估计，能源总体需求的电力份额将从2011年的17%上升至2050年的23-26%之间。与此同时，同联合国IPCC的分析一致，IEA也认为需要能源部门内采取行动降低碳排放，限制全球温度上升不超过2°C。

      而在《能源技术展望》的所提解决方案中，化石燃料在全球一次能源供应中份额几乎骤降一半，从2011年的80%降至2050年略高于40%。而核能、终端使用燃料的转换以及发电效率和燃料转换，对实现2℃方案目标“至关重要”。

      一、国内电力结构转型

      回到中国的角度来看，根据2014年11月12日签订的《中美气候变化联合声明》表述，中方首次正式提出2030年左右中国碳排放达到峰值，并计划到2030年将非化石能源在一次能源中的比重提升到20%。中美是全球两个最大的温室气体排放国，其排放占全球总排放的42%。

      中国承诺碳排放峰值，给国内能源结构带来巨大转型压力。高燃煤消耗企业将被加速关停或被高成本逼停，中国燃煤发电比例要降至65%，而目前的煤电比例是73%左右。作为填补这一部分火电空缺重要措施，中国明确提出要推进水电开发，安全高效发展核电，大力发展风电，加快发展太阳能发电，积极发展地热能、生物质能和海洋能。这一句话是中央政府门户网站的官方政策法规解读。因此我们要格外注意其能源种类排序。

      核电仅排在水电之后，看得出来国家对发展核电态度，水电有”天花板”,水力资源大约有5亿千瓦，已经开发了2个多亿。而从国家战略层面来看，风能，太阳能，包括生物能由于其发电物理属性不可能做到太大。因此仅仅考虑到能源需求增长放缓而并未考虑能源结构转型而对核电发展做出的判定是有失偏颇的。

      OK，目前经济增速放缓，抛开接下来经济增长因素对电力需求的增加，但是近8%的煤电能源缺口怎么去弥补?2014年中国全社会用电总量是55233亿千瓦时，8%是多少?中国这样的经济体量这个比例算起来会很恐怖，因此提法叫能源结构转型一点不为过。附一个表格：

      全国电力工业统计数据

      核电的装机量最低，其可发展的空间也是最大。而水电由于其对生态环境的影响，增速已经明显放缓，由于其本身体量已经很大，这也将是一个趋势。

      二、关于太阳能的技术突破问题(风能可以参考)

      谈及太阳能，目前硅基光伏能效转换的实验室数据最高20%-25%，其理论峰值为31%;这个数据来自中科院太阳能薄膜重点实验室，同时中国科大微尺度实验室做吸光纳米粒子量子点太阳能电池，迄今转化效率最高达到6%，理论值42%，文章发表在NatureMaterial，影响因子23.1。应该算是目前太阳能材料领域科研的高水准了。而实际光伏发电系统效率(包括逆变，器材损耗等等)，目前国内水平能够超过14%就很不错。

      我们知道实验室数据与工业部署有多大的鸿沟去填平，实验室不计成本的去挑战最好的参数，而真正发电会极大的考虑经济成本，因此太阳能的全面性大规模工业部署需要光伏行业无论是理论还是上下游工程水平都有质的突破。

      三、关于德国弃核

      目前谈核能必提及德国退出核电，那么我们细谈一下德国的核政策。

      “核去火来”?

      德国核电占17%，这一比例乘以总电力消耗，非常很可观。默克尔开出的药方是大力发展绿色能源，但实际上，掣肘于能源储存技术，德国现有的绿色能源(风能、太阳能)根本无法填补这一缺口，而且高昂的发电成本，也迫使德国民众必须承担更高昂的电力价格。当时甚至有国家登出漫画，巨大的风机，由燃煤动力驱动发电，名曰德国人发明了燃煤绿色风机。德国联邦经济技术部能源研究负责人Diethard Mager明确表示，德国要从俄罗斯甚至南亚国家进口更多石油、煤炭和天然气。补充一句既然德国也掣肘于能源存储技术无法大力发展太阳能，风能，我们这么大的体量这么大的转型，真的就可以吗?

      “核去核来”?

      除“核去火来”，更讽刺的是，德国自己弃核却改用邻居的核电――2011年上半年，法国出口到德国的电力比去年同期增长了50%，捷克出口到德国的电力则增加了6倍多。法国目前核电比例75%，捷克则为30%，这真真是“核去核来”，不过是由核电自给到核电进口。

      重拾核电?

      回顾一下德国的核电政策：

      1974年，中东石油危机爆发，德国政府大力支持发展核电，德国核工业进入了一个快速发展时期。

      1986年，切尔诺贝利核事故发生，德国民众反核声音强烈，德国政府停止了对核工业的支持。

      2002年，德国红绿党联合政府与资方达成协议，出台“核电逐步退出”法令，最迟2022年之前，以厂龄和发电量为依据，陆续关停全国19座核电站。

      2010年10月，考虑到二氧化碳减排压力，德国联邦议院通过了默克尔主政的黑黄联合政府有关延长核电站运营期限的计划，将德国关闭最后一座核电站的时间，由2022年前后推迟到大约2035年。

      然后是2011弃核。

      德国政党组成复杂：红党即社民党，在政治上属于左派，绿党则强调环保，红绿曾一度联合执政;黄党是自由民主党，多代表资方;黑党指基督教民主联盟，这是默克尔的党，属于中偏右的党。换一个政党执政或许核电政策又变了实在说不定。这一点与中国国情大相径庭。

      总而言之，德国弃核四年多目前找到的最好的新能源就是“进口的火电和进口的核电”。

      四、核电投资与收益

      谈一谈核电的标杆电价下是否依旧能让投资者盈利，这也是题文作者所批判的。

      在经历了21年“一站一价”的“保育期”后，2013年7月，国家发改委发布《核电上网电价机制有关问题的通知》，全国统一为0.43元/千瓦时。理性地看，核电标杆电价是我国核电发展走向市场化的重要里程碑。目前全国现行风力标杆电价按资源状况划分为4类，每千瓦时分别为0.51、0.54、0.58、0.61元，比核电高19%~42%。与脱硫脱硝燃煤发电相比，每千瓦时大部分地区燃煤机组电价均高于0.43元，尤其在经济发达的华东、华南以及华中地区，核电都有较强的竞争力。以往核电站执行“一站一价”的原则是电站造价越高，其获得政府批准的上网电价也随之越高。而“这种做法的弊端就是，电厂如果把成本和造价做高，把工期延长，这些成本最终还是由国家来买单”。

      举个例子，2013年6月投运的红沿河1号机组，最初批复的上网电价为0.427元/千瓦时，7月国家发改委发布核电标杆电价，致使该机组最终将执行当地火电标杆电价0.422元/千瓦时，即便如此，这个价格依然可保证红沿河获得9%的内部收益率。

      正如题文所说，目前最大的问题在于三代机组的成本控制。比如AP1000，对设备材料制造及供应商的要求很高，可选择的供应商少，价格贵，再加上设计变更频繁，试验周期长，目前成本控制的难度很大。好消息是最近其主泵已经完成最后的热工实验，可以供货。但是，国家已为这类机组留下了一定的缓冲空间。《核电上网电价机制有关问题的通知》规定“承担核电技术引进、自主创新、重大专项设备国产化任务的首台或首批核电机组或示范工程，其上网电价可在全国核电标杆电价基础上适当提高，具体由省级价格主管部门提出方案报国家发改委核批。” 这意味着AP1000首批4台机组和台山EPR机组、山东石岛湾HTR，以及此后可能建设的CAP1400等示范工程将区别对待，单独核定电价。我们知道，一台百万千瓦的核电机组，拖一天增加财务费用近200万元，同时减少利润近300万元。因此除去这几台机组，“保育期”后建设的三代机组将面临考验。

      最后总结一句，新增核(裂变)电厂在未来可预见的一段时间内，将是能源转型中不可或缺的组成部分。

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