當(dāng)前，能源體系面臨穩(wěn)定供應(yīng)與清潔低碳轉(zhuǎn)型的雙重挑戰(zhàn)和節(jié)能減排、化石能源替代的迫切需求。核能具有清潔無碳、能量密度大、供給可靠性高的特點(diǎn)，在能源革命中扮演重要角色，而核能綜合利用將核能從單一的發(fā)電向多種利用方式拓展，必將成為我國(guó)推進(jìn)能源革命、實(shí)現(xiàn)低碳清潔發(fā)展，助力實(shí)現(xiàn)“中國(guó)3060”目標(biāo)的重要選擇。
國(guó)家電投積極響應(yīng)黨中央號(hào)召，落實(shí)國(guó)務(wù)院國(guó)資委部署安排，制定了“2035一流戰(zhàn)略”，提出了核能板塊“加快由核電向核能拓展、單一核能向多能綜合利用拓展、核能向核技術(shù)利用和核環(huán)保拓展，實(shí)現(xiàn)核能產(chǎn)業(yè)安全高效發(fā)展”的轉(zhuǎn)型發(fā)展目標(biāo)。作為“2035一流戰(zhàn)略”戰(zhàn)略落地的典型案例，位于山東省煙臺(tái)市的海陽核電積極探索，先行先試實(shí)施核能綜合利用，在核能抽汽供熱、水熱同傳等方面取得了一系列成果。
近日發(fā)布的《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》(以下簡(jiǎn)稱 “十四五”規(guī)劃)明確提出，開展山東海陽等核能綜合利用示范。山東省能源局發(fā)布此前發(fā)布的《2021年全省能源工作指導(dǎo)意見》也提出，積極開展膠東半島地區(qū)核能綜合利用規(guī)劃研究。國(guó)家電投通過自身實(shí)踐，正在為我國(guó)核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展開辟出一條全新的跑道。
核能抽汽供熱開創(chuàng)國(guó)內(nèi)先河
2016年12月21日，國(guó)家主席習(xí)近平在中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第十四次會(huì)議上指出：“推進(jìn)北方地區(qū)冬季清潔供暖，關(guān)系北方地區(qū)廣大群眾溫暖過冬，關(guān)系霧霾天能不能減少，是能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命、農(nóng)村生活方式革命的重要內(nèi)容。2021年政府工作報(bào)告指出，2021年，北方地區(qū)清潔取暖率達(dá)到70%。
中國(guó)的化石能源消耗主要來自煤炭、石油和天然氣，其中煤炭的消耗量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它兩種能源，而燃煤供暖也是我國(guó)北方地區(qū)冬季取暖的主要方式，是碳排放的重要組成部分和冬季霧霾的主要來源。因此，發(fā)展清潔取暖，尋找有效替代燃煤供暖的方式，
海陽核電站是我國(guó)第一個(gè)實(shí)施大規(guī)模核能抽汽供熱的核電項(xiàng)目，具有很強(qiáng)的示范意義。2019年11月，海陽核能抽汽供熱一期工程70萬㎡項(xiàng)目建成投運(yùn)，開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)先河，被國(guó)家能源局命名為“國(guó)家能源核能供熱商用示范工程”。目前第二季運(yùn)行接近尾聲，系統(tǒng)運(yùn)行良好，居民們普遍反饋核能抽汽供熱可靠、穩(wěn)定、效果好。山東省能源局委托獨(dú)立第三方對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)論是“清潔、安全、穩(wěn)定、高效，在技術(shù)上取得了核能利用效率的提升，經(jīng)濟(jì)上具備了與燃煤供熱持平的競(jìng)爭(zhēng)力，具有大規(guī)模推廣應(yīng)用價(jià)值。”中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)的科技成果鑒定顯示，該項(xiàng)目已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，具有顯著的社會(huì)效益和環(huán)保效益。
在核能抽汽供熱一期工程良好實(shí)踐的基礎(chǔ)上，2020年11月25日，全國(guó)“零碳”供暖城市創(chuàng)建暨國(guó)家能源核能供熱商用示范工程二期開工，目前各項(xiàng)工作正在緊鑼密鼓推進(jìn)，目標(biāo)是2021年供暖季建成投運(yùn)，屆時(shí)將實(shí)現(xiàn)海陽城區(qū)居民核能抽汽供熱全覆蓋，創(chuàng)建全國(guó)首個(gè)零碳供暖城市，預(yù)計(jì)每個(gè)供暖季節(jié)約原煤10萬噸，減排二氧化碳18萬噸，減少當(dāng)?shù)?0%廢氣排放，切實(shí)提高居民取暖體驗(yàn)、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境。
抽汽供熱邁出了海陽核電核能綜合利用的第一步。它采用熱電聯(lián)產(chǎn)的方式，通過做好頂層設(shè)計(jì)，開展技術(shù)創(chuàng)新，將反應(yīng)堆發(fā)出的熱量提取一部分，用于用戶冬季取暖。從功能上看，實(shí)現(xiàn)了核電廠電、熱的雙重產(chǎn)出和熱電聯(lián)供;從能源利用效率上看，實(shí)現(xiàn)了能源的梯級(jí)利用，高品質(zhì)蒸汽用于發(fā)電，低品質(zhì)蒸汽用于供熱，提升了核電廠熱效率。數(shù)據(jù)顯示，70萬㎡供熱項(xiàng)目實(shí)施以后，全廠熱效率由36.69%提升為37.17%;而450萬㎡供熱項(xiàng)目投運(yùn)以后，熱效率將提高3.25%。
此外，核能抽汽供熱具有裝機(jī)容量大、無間歇性、受自然條件約束少等特點(diǎn)。1臺(tái)百萬千瓦核電機(jī)組只要抽出已經(jīng)發(fā)過部分電的五分之一的蒸汽，就可以滿足一個(gè)百萬人口城市的居民用暖需求。單臺(tái)百萬千瓦核電機(jī)組實(shí)施改造后能夠提供3000萬㎡的供暖能力，而往往一座核電基地包括多臺(tái)核電機(jī)組，可滿足直徑100公里范圍內(nèi)的供暖需求。總體而言，核能抽汽供熱經(jīng)濟(jì)上可行、技術(shù)上有保證、環(huán)保效益顯著，將有效促進(jìn)傳統(tǒng)供熱模式向清潔、統(tǒng)一、宏觀可調(diào)節(jié)、微觀釋放市場(chǎng)活力的新興供熱模式和業(yè)態(tài)轉(zhuǎn)變。
打造核電“智慧小區(qū)”樣本
將豐沛的海水資源轉(zhuǎn)化為生活、生產(chǎn)中緊缺的淡水資源，是一項(xiàng)民生工程，也是解決水資源制約發(fā)展痛點(diǎn)的重要一環(huán)。目前，全球已有160多個(gè)國(guó)家和地區(qū)應(yīng)用海水淡化技術(shù)，解決了全球2億多人的用水問題。尤其在中東和一些島嶼地區(qū)，海水淡化水已成為基本水源。
北方東部沿海地區(qū)是我國(guó)人口密集區(qū)域，也是重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)區(qū)域，目前發(fā)展正受到能源、水資源和大氣環(huán)境污染的制約，其中淡水資源匱乏的問題尤為突出。針對(duì)這一地區(qū)清潔取暖需要和冬、春兩季季節(jié)性缺水的實(shí)際情況，發(fā)展水熱同傳，可以在供暖的冬季同時(shí)供應(yīng)大量的淡水，解決當(dāng)時(shí)的缺水問題，并通過水庫蓄存，緩解春季水資源的短缺，又不形成任何碳排放源。
2020年11月15日，海陽核電建成投運(yùn)了世界首個(gè)水熱同傳實(shí)踐工程，示范供能面積1萬㎡，為宿舍區(qū)內(nèi)近2千人同時(shí)供熱供水。
本項(xiàng)目是世界首個(gè)水熱同傳實(shí)踐工程的落地，是海陽核電核能綜合利用的再一次突破。它依托已有的海水淡化工程及供熱設(shè)施，通過二級(jí)反滲透系統(tǒng)，對(duì)海水淡化水進(jìn)行深度處理直至達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，利用核電機(jī)組產(chǎn)生的熱能，加熱至85℃，再用一根管線代替?zhèn)鹘y(tǒng)水熱分傳的三根管線，將水和熱同步輸送到核電員工宿舍區(qū)，經(jīng)水熱分離裝置進(jìn)行水熱分離，熱量進(jìn)入熱力系統(tǒng)，放熱后的水進(jìn)入供水系統(tǒng)使用。
水熱同傳實(shí)踐工程首次實(shí)現(xiàn)了供熱和供水的跨界組合，比傳統(tǒng)分傳技術(shù)節(jié)省投資約50%，節(jié)省運(yùn)維成本約20%，提高了能源效率，降低了用能成本，為同步解決城市清潔取暖和淡水需求等民生問題探索了現(xiàn)實(shí)可行的方案。
水熱同傳是海陽核電“智慧小區(qū)”項(xiàng)目的其中一部分。“智慧小區(qū)”包括供熱、供水、儲(chǔ)電、儲(chǔ)熱、光伏發(fā)電、智慧路燈等，通過控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)聯(lián)合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，目前建安工作基本完成，部分功能已投入使用。該“智慧小區(qū)”作為智慧核能綜合利用的試點(diǎn)，為后續(xù)大規(guī)模大范圍應(yīng)用提供了參考樣本。
開展智慧核能綜合利用
在國(guó)家電投一屆三次職代會(huì)暨2021年工作會(huì)議上，國(guó)家電投黨組書記、董事長(zhǎng)錢智民提出，要重點(diǎn)把握好“構(gòu)筑新跑道、提升新價(jià)值、激發(fā)新活力、培育新動(dòng)能、發(fā)揮新優(yōu)勢(shì)”等五個(gè)方面的工作。其中，在“構(gòu)筑創(chuàng)新智慧能源新跑道”中，要求“積極推進(jìn)智慧核能綜合利用商業(yè)模式研究”，表明了持續(xù)推進(jìn)核能綜合利用的決心和態(tài)度。
此次國(guó)家“十四五”規(guī)劃將“開展山東海陽等核能綜合利用示范”列為核電發(fā)展目標(biāo)，更是進(jìn)一步明確了這條新跑道。
依托國(guó)家電投綜合智慧能源的成熟模式和海陽市打造“新能源綜合利用示范城市”的良好契機(jī)，海陽核電正在積極策劃“風(fēng)光核儲(chǔ)一體化”項(xiàng)目，充分利用自身資源、存量設(shè)施和人才優(yōu)勢(shì)，加大核能多場(chǎng)景綜合利用的創(chuàng)新和開發(fā)，加強(qiáng)與不同產(chǎn)業(yè)合作，通過核電同海水淡化、分布式光伏、海上風(fēng)電、儲(chǔ)電、儲(chǔ)熱多能互補(bǔ)，向市場(chǎng)用戶提供電、熱、水、氫等不同的產(chǎn)品和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)智慧核能綜合利用，打造智慧小區(qū)、智慧城市，為“十四五”核電發(fā)展做出典型示范。
據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，截至2020年12月31日，我國(guó)大陸運(yùn)行核電機(jī)組共49臺(tái)，裝機(jī)容量約為5102萬千瓦。國(guó)家“十四五”規(guī)劃提出，核電運(yùn)行裝機(jī)容量要達(dá)到7000萬千瓦。而隨著“國(guó)和一號(hào)”“華龍一號(hào)”等國(guó)家重大專項(xiàng)的投運(yùn)，我國(guó)核電技術(shù)水平不斷提升，核能綜合利用還將具有廣闊的發(fā)展空間，為碳達(dá)峰、碳中和“中國(guó)3060”做出更大貢獻(xiàn)。
