清潔能源系統(tǒng)型中的核電

　　執(zhí)行摘要

　　清潔能源轉(zhuǎn)型中核電扮演重要角色

　　目前核電為電力生產(chǎn)做出了重大的貢獻(xiàn)，2018年全球10%的電力供應(yīng)來(lái)自核電。在發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體，核電在發(fā)電量中的占比達(dá)到18%，是最大的低碳電力來(lái)源。然而，近年來(lái)，核電在全球電力供應(yīng)中的占比持續(xù)下降。這是由發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體推動(dòng)的，在發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體中，核電機(jī)組正在老化，新增的裝機(jī)已逐漸減少，二十世紀(jì)七十年代和八十年代建造的一批電廠已經(jīng)退役，這減緩了向清潔電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的速度。盡管太陽(yáng)能和風(fēng)能增長(zhǎng)令人印象深刻，但由于核能的減少，2018年清潔能源在總電力供應(yīng)中的占比僅為36%，與20年前相同。阻止這一下滑對(duì)于加快電力供應(yīng)脫碳化步伐至關(guān)重要。

2018年核電在各國(guó)發(fā)電量中的占比

2018年發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體低碳電力情況（按來(lái)源劃分）

　　全世界清潔能源轉(zhuǎn)型將需要包括核電在內(nèi)的一系列技術(shù)。全球能源越來(lái)越多地以電力為基礎(chǔ)。這意味著，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)清潔的關(guān)鍵是將電力部門從最大的二氧化碳排放生產(chǎn)者轉(zhuǎn)變?yōu)榈吞紒?lái)源，從而減少運(yùn)輸、供暖和工業(yè)等領(lǐng)域的化石燃料排放。雖然預(yù)計(jì)可再生能源將繼續(xù)處于領(lǐng)先地位，但核能也可以與使用碳捕獲、利用和儲(chǔ)存（CCUS）的化石燃料一起發(fā)揮重要作用。在全球巨大的能源需求和二氧化碳排放量的情況下，各國(guó)應(yīng)設(shè)想核能在未來(lái)能源中的角色。要實(shí)現(xiàn)符合可持續(xù)性目標(biāo)—包括國(guó)際氣候目標(biāo)—的軌道，清潔電力的擴(kuò)張需要比目前快3倍。到2040年，全球85%的電力將需要來(lái)自清潔能源，而目前這一比例僅為36%。除了對(duì)效率和可再生能源的大規(guī)模投資外，到2040年，全球核電發(fā)電量還需要增加80%。

全球核電避免的CO2排放量（累計(jì)值）

　　核電站以多種方式為電力安全做出了貢獻(xiàn)。核電站有助于保持電網(wǎng)穩(wěn)定。在一定程度上，它們可以根據(jù)需求和供給的變化調(diào)整運(yùn)營(yíng)。隨著風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏（PV）等間歇性可再生能源的占比上升，對(duì)此類服務(wù)的需求也將增加。核電站可以通過減少對(duì)進(jìn)口燃料的依賴，減少可再生能源發(fā)電引起的季節(jié)性波動(dòng)影響，并加強(qiáng)能源安全。

　　延長(zhǎng)核電站的壽命是使能源轉(zhuǎn)型回到正軌的關(guān)鍵

　　在發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體，政策和監(jiān)管的決定對(duì)老化反應(yīng)堆的命運(yùn)仍然至關(guān)重要。他們的核電站的平均服役時(shí)間為35年。歐盟和美國(guó)擁有最大的現(xiàn)役核電站（超過100GW），這些核電站也是最老的：歐盟的反應(yīng)堆平均服役時(shí)間達(dá)到35年，而美國(guó)則達(dá)到39年。在大多數(shù)情況下，最初設(shè)計(jì)的服役年限為40年。到2025年，發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體目前約四分之一的核電裝機(jī)將被關(guān)閉—這主要原因是減少核能“角色”出現(xiàn)的政策導(dǎo)致的。剩余裝機(jī)的命運(yùn)取決于未來(lái)幾年有關(guān)延長(zhǎng)運(yùn)營(yíng)時(shí)間的決定。例如，在美國(guó)，約有90座反應(yīng)堆擁有60年的運(yùn)營(yíng)許可證，但有其中的幾個(gè)反應(yīng)堆已經(jīng)提前退役，更多的反應(yīng)堆面臨退役風(fēng)險(xiǎn)。在歐洲、日本和其他發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體，核電站壽命的延長(zhǎng)也面臨著不確定的前景。

反應(yīng)堆建設(shè)啟動(dòng)和核能在總發(fā)電量中的占比

選定國(guó)家或地區(qū)核電裝機(jī)的運(yùn)營(yíng)時(shí)間

　　經(jīng)濟(jì)因素也在發(fā)揮作用。對(duì)于核電站，壽命延長(zhǎng)相較新建要便宜得多，通常與其他發(fā)電技術(shù)（包括新的風(fēng)能和太陽(yáng)能項(xiàng)目）相比具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。然而，它們?nèi)匀恍枰罅客顿Y來(lái)更換和翻新使電廠能夠繼續(xù)安全運(yùn)行的關(guān)鍵部件。低電力批發(fā)價(jià)格和碳價(jià)，加上關(guān)于冷卻反應(yīng)堆用水的新規(guī)定，使得美國(guó)的一些核電站經(jīng)濟(jì)上無(wú)法“存活”。此外，市場(chǎng)和監(jiān)管制度往往懲罰核電，因?yàn)樗鼪]有為核電作為清潔能源的價(jià)值定價(jià)，也沒有為核電安全做出貢獻(xiàn)。因此，發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的大多數(shù)核電站都有可能過早關(guān)閉。

截止2019年5月核電裝機(jī)容量（按國(guó)家劃分）

　　投資發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體新核項(xiàng)目的障礙是巨大的

　　建造新核電站的計(jì)劃將極大地影響實(shí)現(xiàn)清潔能源轉(zhuǎn)型的機(jī)會(huì)。防止核電站過早退役并使其取得更長(zhǎng)的延期減少了增加可再生能源的需要。但如果沒有新的建設(shè)，核電只能為向更清潔的能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型提供暫時(shí)的支持。

　　新核電站建設(shè)的最大障礙是調(diào)動(dòng)投資。建造新核電站的計(jì)劃或?qū)⒚媾R著與其他發(fā)電技術(shù)相競(jìng)爭(zhēng)，以及大型核項(xiàng)目需要數(shù)十億美元前期投資的擔(dān)憂。在引入有競(jìng)爭(zhēng)力的批發(fā)市場(chǎng)的國(guó)家，這些疑慮尤其強(qiáng)烈。

　　核能技術(shù)本性所產(chǎn)生的一些特有的挑戰(zhàn)可能會(huì)阻礙投資的進(jìn)行。主要的阻礙包括投資規(guī)模大、籌備時(shí)間長(zhǎng)；施工問題、延誤和成本超支的風(fēng)險(xiǎn)；以及未來(lái)政策或電力系統(tǒng)本身發(fā)生變化的可能性。在芬蘭、法國(guó)和美國(guó)的在建先進(jìn)反應(yīng)堆的工程中存在長(zhǎng)期拖延。事實(shí)證明，它們的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于最初的預(yù)期，抑制了投資者對(duì)新項(xiàng)目的興趣。相反，盡管韓國(guó)計(jì)劃減少對(duì)核電的依賴，但是該國(guó)在按時(shí)和按預(yù)算完成新項(xiàng)目建設(shè)方面的記錄要好得多。

在建核電站情況（按所有權(quán)和地區(qū)劃分）

　　如果沒有核投資，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)能源系統(tǒng)將要困難得多

　　發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體現(xiàn)有核電站和新核電站投資的崩潰將對(duì)排放、成本和能源安全產(chǎn)生影響。如果發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體沒有進(jìn)一步投資，延長(zhǎng)現(xiàn)有核電站的運(yùn)行壽命或開發(fā)新項(xiàng)目，到2040年，這些國(guó)家的核電裝機(jī)將下降約三分之二。在各國(guó)政府目前的政策雄心下，雖然可再生能源投資將繼續(xù)增長(zhǎng)，但天然氣發(fā)電以及少量的煤電裝機(jī)將在取代核能方面發(fā)揮重要作用。對(duì)于各國(guó)的電力安全，這將進(jìn)一步提高天然氣的重要性。到2040年，累計(jì)二氧化碳排放量或?qū)⒃黾?0億噸，對(duì)于數(shù)值已經(jīng)相當(dāng)大的排放目標(biāo)來(lái)說，將增加更大的困難。隨著新裝機(jī)和配套電網(wǎng)建設(shè)以抵消即將退役的核電站的發(fā)展，投資需求或?qū)⒃黾?00億美元。

　　在核電減少的情況下實(shí)現(xiàn)清潔能源轉(zhuǎn)型是可能的，但需要付出非凡的努力。政策制定者和監(jiān)管機(jī)構(gòu)必須找到辦法，創(chuàng)造條件，刺激對(duì)其他清潔能源技術(shù)的必要投資。發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體將面臨相當(dāng)大的低碳電力短缺。風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏將是被要求取代核能的主要來(lái)源，它們的增長(zhǎng)速度需要以前所未有的速度加快。在過去20年中，發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏裝機(jī)增加了約580GW。但在未來(lái)20年，為了抵消核電裝機(jī)下降而需要建設(shè)的風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏裝機(jī)是過去20年的5倍。要實(shí)現(xiàn)這一增長(zhǎng)，就需要克服各種非市場(chǎng)障礙，如公眾和社會(huì)對(duì)項(xiàng)目本身的接受，以及電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的相關(guān)擴(kuò)張。與此同時(shí)，核電可以幫助緩解可再生能源一體化的技術(shù)困難，降低電力系統(tǒng)改造的成本。

　　隨著核電的消失，電力系統(tǒng)靈活性或?qū)⑾陆?。抵消這種影響的備選辦法包括建設(shè)新的天然氣發(fā)電廠、增加儲(chǔ)能裝機(jī)（如抽水蓄能、電池或氫氣等化學(xué)技術(shù)）和需求側(cè)措施（鼓勵(lì)消費(fèi)者對(duì)價(jià)格信號(hào)的響應(yīng)）。增加與鄰近系統(tǒng)的互聯(lián)也將提供額外的靈活性，但當(dāng)一個(gè)區(qū)域的所有系統(tǒng)都有非常高的風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏占比時(shí)，其有效性就會(huì)下降。

　　用更多的可再生能源來(lái)抵消更少的核電，成本會(huì)更高

　　將核能排除在方案之外，會(huì)導(dǎo)致消費(fèi)者電價(jià)上漲。發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的核電裝機(jī)急劇下降將意味著其他形式的發(fā)電和電網(wǎng)需求大幅增加。2018~2040年，發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的電力部門將需要約1.6萬(wàn)億美元的額外投資。盡管最近風(fēng)能和太陽(yáng)能成本有所下降，但增加新的可再生能源裝機(jī)需要的資本投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過延長(zhǎng)現(xiàn)有核反應(yīng)堆的壽命。需要擴(kuò)展輸電網(wǎng)以連接新工廠和升級(jí)現(xiàn)有線路以處理額外的電力輸出也會(huì)增加成本。發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體所需的額外投資不會(huì)被業(yè)務(wù)費(fèi)用的節(jié)省所抵消，因?yàn)楹穗娙剂铣杀竞艿?，運(yùn)營(yíng)和維護(hù)占電力供應(yīng)費(fèi)用總額的一小部分。如果不廣泛延長(zhǎng)壽命或開展新的項(xiàng)目，整個(gè)發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的電力供應(yīng)成本平均將高出近800億美元/年。

核電站壽命延長(zhǎng)的平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）

　　需要強(qiáng)有力的政策支持，以確保對(duì)現(xiàn)有和新核電站的投資

　　一直保留使用核能選擇的國(guó)家需要改革其政策，以確保在公平競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境中競(jìng)爭(zhēng)。它們還需要解決延長(zhǎng)壽命和新能力方面的投資障礙。重點(diǎn)應(yīng)放在以重視包括核電在內(nèi)的低碳技術(shù)的清潔能源和能源安全屬性的方式設(shè)計(jì)電力市場(chǎng)上。

　　鑒于項(xiàng)目的高成本，以及一些國(guó)家最近不利的經(jīng)驗(yàn)，確保對(duì)新核電站的投資將需要更具侵入性的政策干預(yù)。投資政策需要通過長(zhǎng)期合同、價(jià)格保障和國(guó)家直接投資相結(jié)合的方式克服融資障礙。

　　人們對(duì)適合私人投資的先進(jìn)核技術(shù)（如小型模塊化反應(yīng)堆）的興趣越來(lái)越大。這項(xiàng)技術(shù)仍處于開發(fā)階段。各國(guó)政府有理由通過為研究和發(fā)展提供資金、為風(fēng)險(xiǎn)投資建立公私合作關(guān)系，以促進(jìn)這一目標(biāo)。反應(yīng)堆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于小型模塊化反應(yīng)堆規(guī)模經(jīng)濟(jì)至關(guān)重要。

　　需要在核技術(shù)的運(yùn)作和發(fā)展方面繼續(xù)開展活動(dòng)，以保持技能和專門知識(shí)。最近發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的核部署速度相對(duì)緩慢，這意味著目前存在失去人力資本和技術(shù)訣竅的風(fēng)險(xiǎn)。保持人的技能和工業(yè)專門知識(shí)應(yīng)成為旨在繼續(xù)依賴核電的國(guó)家的優(yōu)先事項(xiàng)。