核电发展趋势

1世界核电发展趋势与我国核电春天汤紫德2009年5月(浙江)2主要内容核能核电电力世界核电发展趋势我国核电走过的历程我国核电春天抓住机遇创新发展3一、核能核电电力核能概念核电与常规电力为什么要发展核电4核能核电电力核能概念(1/3)核能形式：裂变、聚变、衰变核能影响：核能造就太阳，太阳助生各种一次能源“生命离不开太阳，生活离不开核能”核能本质：爱因斯坦1904年创立“相对论”推导出E=mc2的质能关系式［式中E为能量（Mev）、m质量亏损值（g）、c光速（c=2.998×1010cm/s)］揭示了核能本质5核能核电电力核能概念(2/3)核能应用的两种取向及其特点比较：军事应用机密、封闭、垄断，禁锢于市场之外；和平利用公开、透明、合作、共赢，服从于市场、资源、环境、安全等各项要素的协调及合理配置。可见核能应用的两种取向，在思维模式、技术理念、社会基础、市场责任、管理机制、发展前景等方面，截然不同，不可人为捆绑，以偏制全、障碍发展。核电是大规模和平利用核能的主要形式，应归属能源、电力大家庭，并以此确定其规划渠道、市场定性及其发展方针和技术路线。核能核电电力核能概念(3/3)核能不神秘，已被广泛应用于工业、农业、科研、医疗等，人们在日常生活中受到辐射无处不在，如：高本底地区3.5毫希/年土坯、砖房0.75毫希/年空气、水、粮食、蔬菜等0.25毫希/年乘飞机(北京-欧洲返往)0.04毫希/次体检透视0.02毫希/次核电厂周围0.01毫希/年注：“毫希”──辐射剂量单位“希伏特”的千分之一7核能核电电力核电：电力工业三大支柱之一电力水电核电火电核电与常规电力(1/3)8核能核电电力核电的生产过程核电与常规电力(2/3)核电与火电生产过程相当蒸汽供应系统发电供电系统9煤炭水力核能天然气石油煤炭40%水力19%核能16%天然气15%石油10%核电与常规电力(3/3)世界电力一次能源结构图（发电量）核能核电电力核能核电电力为什么要发展核电(1/8)世界能源形势要求加速发展核电全球能源消耗逐年增长，使主要化石能源的可采年限逐年减少(据2006年统计)石油约40年、天然气约60年、煤炭约150年能源价格受操纵，市场前景、消费成本变量不测预计到2030年全球能源消耗将在2004年的基础上增长57％，主要增量源自美国(基数)、中国(速度)、印度(速度)，煤炭的增长将最快，特别是中、美、印将占世界煤消耗增量的86％化石能源消耗的同时，将使二氧化碳排放量由2004年的269亿吨提高到2015年的339亿吨，到2030年将达到429亿吨(当前发电及交通用能源是主要排碳因素，美国、欧洲、中国是排碳大国，特别是中国要承受越来越大的国际压力)11核能核电电力为什么要发展核电(2/8)核电对环保、减排的贡献煤炭燃料链温室气体的排放系数约为1302.3等效CO2克／kwh核电厂自身不排放温室气体，考虑到它在建造和运行中的消耗，其燃料链温室气体排放系数约为13.7等效CO2克／kwh因此，核电的温室气体效应只是同等规模煤电厂的1％此外，各种能源向环境释放的放射性物质相差很大。科学家调查证实，煤电燃料链对公众和工作人员产生的辐射照射，分别是核电燃料链的50倍和10倍。核能核电电力消耗燃料/年100万千瓦核电厂低浓缩铀25吨100万千瓦煤电厂标准煤300万吨二氧化碳/年675万吨二氧化硫/年2.5万吨氮氧化物/年1.5万吨灰渣/年30万吨漂尘/年1600吨乏燃料/年25吨为什么要发展核电(3/8)核电对环保、减排的贡献核能核电电力为什么要发展核电(4/8)核电与煤电运行成本的主要构成投资回收燃料管理及维修核电站（％）562024煤电厂（％）38548由此看到，核电、火电二者投资折旧和燃料在投资构成中所占比重相反，这是核电经济性优于煤电的主要因素14核能核电电力为什么要发展核电(5/8)核电燃料热质比燃煤高270万倍火电厂依靠燃烧化石燃料释放的热能来发电，核电厂依靠核燃料（如铀-235）的核裂变反应释放的核能来发电。二者单位质量的能量密度相差很大，如：15核能核电电力为什么要发展核电(6/8)核电比火电可节省大量运力烟尘一座百万千瓦电站耗用燃料核电煤电核能核电电力为什么要发展核电(7/8)核电是安全、经济、环保的能源核能是缓解人类对化石燃料依赖，改善能源结构，保护环境，实现可持续发展的重要途径。我国核电起步至今，已经历三十余年，走过了世界核电大发展到复苏的时段；从自主设计、建造、优化到出口30万千瓦核电机组，从多国采购，建造、运营、改进现有核电站的实践中，积累了经验，培养了人才；通过理顺机制、国际招标，引进第三代先进技术，为我国2015前开始拥有自主创新的大型先进核电技术，实现与国际接轨奠定了基础。核能核电电力为什么要发展核电(8/8)核电是安全、经济、环保的能源核能是缓解人类对化石燃料依赖，改善能源结构，保护环境，实现可持续发展的重要途径。我国核电起步至今，已经历三十余年，走过了世界核电大发展到复苏的时段；从自主设计、建造、优化到出口30万千瓦核电机组，从多国采购，建造、运营、改进现有核电站的实践中，积累了经验，培养了人才；通过理顺机制、国际招标，引进第三代先进技术，为我国2015前开始拥有自主创新的大型先进核电技术，实现与国际接轨奠定了基础。18二、世界核电发展趋势世界核电在探索中不断前进核电安全性、经济性不断提高世界新建核电厂都采用第三代核电技术为何各国青睐第三代核电技术？19世界核电发展趋势世界核电在探索中不断前进(1/8)经历四个历史阶段试验、发展、改进、复苏目前正处于世界核电复苏、更新换代阶段，第三代核电技术成熟，已进入商业应用时期20世界核电发展趋势1942年，美国科学家在哥伦比亚大学网球厅建造了世界上第一座核反应堆，证实了核裂变的可控性，给人类和平利用核能敲开了大门。世界核电在探索中不断前进(2/8)21世界核电发展趋势1954年，前苏联建成第一个电功率为5MW的奥布涅斯克实验核电厂，此后，英、美、加等国陆续开发出不同堆型的原型核电厂(第一代)，证明核电在当时条件下，进入商业运营的可行性，带动了世界核电建设浪潮(第二代)。以后，为满足新的核安全及经济性要求，又开发出新一代的先进核电技术(第三代)。目前世界新建核电厂都采用第三代，并正在研发第四代。世界核电在探索中不断前进(3/8)世界核电发展趋势世界核电在探索中不断前进(4/8)核电主要反应堆型压水堆：美西屋开发，技术转让世界各国沸水堆：美GE为主重水堆：加拿大AECL气冷堆：（CO2、He）快中子增值堆：（Na、Pb）先进型反应堆先进性主要考核：安全性、经济性两方面两种途径：改进型（加法）(ABWR、EPR)革新型（减法）(AP1000、ESBWR)世界核电发展趋势世界核电在探索中不断前进(5/8)几种堆型示意图压水堆气冷堆沸水堆重水堆世界核电厂采用反应堆型比例沸水堆约21％重水堆约7％其他堆型约16％压水堆约56％世界核电发展趋势世界核电在探索中不断前进(6/8)世界核电发展趋势世界核电在探索中不断前进(7/8)不断吸取核电厂在安全上的教训，提出新安全要求吸取核电厂严重事故教训和公众对核电安全性、经济性的要求，在美国能源部和核管会的支持下，美国电力研究院通过深入调研，认为：美国能够开发出新一代的核电厂，其安全性和经济性可以被公众接受，并制定了《美国用户要求文件（URD）》，对新建核电站的安全性、经济性和先进性提出了要求。随后，欧洲也出台了《欧洲用户要求文件（EUR）》，表达了与URD文件相同和相似的要求URD对新建核电站的主要要求：–更大的功率（100~150万千瓦）–更高的安全性（向外放射性大量释放概率小于10-6/堆·年）–更长的寿命（由40年延长至60年）–更短的建设周期（48~52个月）–更好的经济性（批量化之后大幅度降低造价）2526世界核电发展趋势世界核电在探索中不断前进(8/8)世界核电发展趋势196019701980199020002010202020302050核电技术商业应用（建造）第一代第二代第三代第四代第三代比第二代技术具有更高的安全性和经济性，满足URD和EUR要求的先进核电机组第四代具有固有安全特性的核电技术，目前概念设计的研发阶段奥布涅斯克实验性核电站（前苏联）希平港核电站（美）德累斯顿·费米一号堆（美）卡德豪尔（英）CANDU（加拿大）第二代大型商用的核电机组，并实现了系列化和标准化AP1000美国西屋EPR法国阿海珐ESBWR美国通用ABWR美国通用APWR日本三菱APR1400韩国电力工程公司超临界水堆极高温气冷堆钠冷快堆气冷快堆铅冷快堆熔盐堆第一代和平利用核能研发阶段的试验堆和原型堆2040PWRs（如：中国秦山核电站、大亚湾湾电站、田湾核电站，英国SizwellB核电站）BWRsCANDU（世界上现已运行的430余座核电机组，大部分均为第二代核电机组。）28世界核电发展趋势世界各国核电发展情况中国台湾省尚有6台机组未统计在内世界核电复苏，采用第三代技术29世界核电发展趋势美国大力推进核能复苏●2001年5月，美国总统布什颁布了《美国国家能源政策报告》，提出应把扩大核能作为国家能源政策的重要组成部分。随后，美国核工业界提出在2020年前，新增核电装机5000万千瓦的设想目标。●2001年8月初，美国众议院通过了《保障美国未来能源》法案，支持建设新的核电机组，增加国家在核能方面的研究费用，增加各大学的核科学及核工程的教育经费和研究费用。●2002年8月，美国核能研究所提出了《美国2020年核能发展计划》。其战略目标是把核能作为国家和国际能源规划的一个组成部分以及可持续发展环境政策的一项重要措施，到2010年核电占全国总发电量的23%。●2006年美国发起了“全球核能伙伴计划（GNEP）”，试图：与其他国家合作，以获取更先进的核技术用于发展新的防止核扩散的再循环技术，以生产更多能源，减少废物，最大程度地降低人们对核扩散的忧虑。30世界核电发展趋势各国新建核电厂选择第三代技术(1/7)美国●美国现有104台核电机组在运行，总装机容量约1亿千瓦，总发电量占20％。●近三年，美国核管会迎来第三代核电许可证申请高潮，总数达26台，其中AP1000为14台，已有6台签订了EPC总承包合同，首3台将于2016年投运。31世界核电发展趋势TVA(NuStart)公司Bellefonte厂址2台机组进步能源公司ShearonHarris厂址2台机组杜克能源公司W.S.Lee厂址2台机组佛罗里达能源和照明公司在TurkeyPoint厂址的2台机组双方己签订总承包合同南卡罗来纳电力公司在V.C.Summer厂址的2台机组乔治亚州能源公司在沃格特（Vogtle）厂址的2台机组进步能源（ProgressEnergy）公司在LevyCounty厂址的2台机组美国本土AP1000核电机组的建设项目各国新建核电厂选择第三代技术(2/7)32世界核电发展趋势各国新建核电厂选择第三代技术(3/7)法国法国核电目前有59台机组运行，装机6300万千瓦，发电量占其总电量约80%左右。进入21世纪，法国能源界确定坚定不移地发展核能。法国政府决定在2015年到2020年以新一代的核电站代替目前的核电站。在技术的选择上，法国将使用欧洲压水式核反应堆（EPR）。法国核安全当局已明确不再批准建造第二代机组。33世界核电发展趋势各国新建核电厂选择第三代技术(4/7)法国2006年1月，法国政府提出：“后石油时代”问题，认为它是本世纪全球都将重点关注的焦点之一，他们表示，将继续努力保持在核电领域的领先地位，并提出，将启动第四代核电站的设计和建造，要在世界上实现第一个四代核电研究堆投入运行。2006年10月欧盟决议，同意法国新建下一代核电站，并计划在2012年正式投入使用，2020年之前可发展成为成熟技术得以推广。34世界核电发展趋势各国新建核电厂选择第三代技术(5/7)日本日本已成为世界第三大核电发达国，现有55台机组、装机4760万千瓦、发电量占30％。2001年