國家電投：打造核能綜合利用新樣本

在3月15日召開的中央財經(jīng)委員會第九次會議上，習近平總書記強調(diào)，要把碳達峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局，拿出抓鐵有痕的勁頭，如期實現(xiàn)2030年前碳達峰、2060年前碳中和的目標。

當前，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，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，必將成為我國推進能源革命、實現(xiàn)低碳清潔發(fā)展，助力實現(xiàn)“中國3060”目標的重要選擇。

國家電投積極響應(yīng)黨中央號召，落實國務(wù)院國資委部署安排，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，實現(xiàn)核能產(chǎn)業(yè)安全高效發(fā)展”的轉(zhuǎn)型發(fā)展目標。作為“2035一流戰(zhàn)略”戰(zhàn)略落地的典型案例，位于山東省煙臺市的海陽核電積極探索，先行先試實施核能綜合利用，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《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》（以下簡稱 “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。國家電投通過自身實踐，正在為我國核能產(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)國內(nèi)先河

2016年12月21日，國家主席習近平在中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第十四次會議上指出：“推進北方地區(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)和消費革命、農(nóng)村生活方式革命的重要內(nèi)容。2021年政府工作報告指出，2021年，北方地區(qū)清潔取暖率達到70%。

中國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遠高于其它兩種能源，而燃煤供暖也是我國北方地區(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，

海陽核電站是我國第一個實施大規(guī)模核能抽汽供熱的核電項目，具有很強的示范意義。2019年11月，海陽核能抽汽供熱一期工程70萬㎡項目建成投運，開創(chuàng)了國內(nèi)先河，被國家能源局命名為“國家能源核能供熱商用示范工程”。目前第二季運行接近尾聲，系統(tǒng)運行良好，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立第三方對運行情況進行了評估，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)濟上具備了與燃煤供熱持平的競爭力，具有大規(guī)模推廣應(yīng)用價值。”中國核能行業(yè)協(xié)會的科技成果鑒定顯示，該項目已達到國際先進水平，具有顯著的社會效益和環(huán)保效益。

在核能抽汽供熱一期工程良好實踐的基礎(chǔ)上，2020年11月25日，全國“零碳”供暖城市創(chuàng)建暨國家能源核能供熱商用示范工程二期開工，目前各項工作正在緊鑼密鼓推進，目標是2021年供暖季建成投運，屆時將實現(xiàn)海陽城區(qū)居民核能抽汽供熱全覆蓋，創(chuàng)建全國首個零碳供暖城市，預(yù)計每個供暖季節(jié)約原煤10萬噸，減排二氧化碳18萬噸，減少當?shù)?0%廢氣排放，切實提高居民取暖體驗、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，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，實現(xiàn)了能源的梯級利用，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㎡供熱項目實施以后，全廠熱效率由36.69%提升為37.17%；而450萬㎡供熱項目投運以后，熱效率將提高3.25%。

此外，核能抽汽供熱具有裝機容量大、無間歇性、受自然條件約束少等特點。1臺百萬千瓦核電機組只要抽出已經(jīng)發(fā)過部分電的五分之一的蒸汽，就可以滿足一個百萬人口城市的居民用暖需求。單臺百萬千瓦核電機組實施改造后能夠提供3000萬㎡的供暖能力，而往往一座核電基地包括多臺核電機組，可滿足直徑100公里范圍內(nèi)的供暖需求?？傮w而言，核能抽汽供熱經(jīng)濟上可行、技術(shù)上有保證、環(huán)保效益顯著，將有效促進傳統(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，是一項民生工程，也是解決水資源制約發(fā)展痛點的重要一環(huán)。目前，全球已有160多個國家和地區(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)是我國人口密集區(qū)域，也是重要的社會和經(jīng)濟活動區(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。針對這一地區(qū)清潔取暖需要和冬、春兩季季節(jié)性缺水的實際情況，發(fā)展水熱同傳，可以在供暖的冬季同時供應(yīng)大量的淡水，解決當時的缺水問題，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，海陽核電建成投運了世界首個水熱同傳實踐工程，示范供能面積1萬㎡，為宿舍區(qū)內(nèi)近2千人同時供熱供水。

本項目是世界首個水熱同傳實踐工程的落地，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，通過二級反滲透系統(tǒng)，對海水淡化水進行深度處理直至達到飲用水標準，同時，利用核電機組產(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)水熱分離裝置進行水熱分離，熱量進入熱力系統(tǒng)，放熱后的水進入供水系統(tǒng)使用。

水熱同傳實踐工程首次實現(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)實可行的方案。

水熱同傳是海陽核電“智慧小區(qū)”項目的其中一部分。“智慧小區(qū)”包括供熱、供水、儲電、儲熱、光伏發(fā)電、智慧路燈等，通過控制系統(tǒng)，實現(xiàn)多能互補聯(lián)合經(jīng)濟運行，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，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

在國家電投一屆三次職代會暨2021年工作會議上，國家電投黨組書記、董事長錢智民提出，要重點把握好“構(gòu)筑新跑道、提升新價值、激發(fā)新活力、培育新動能、發(fā)揮新優(yōu)勢”等五個方面的工作。其中，在“構(gòu)筑創(chuàng)新智慧能源新跑道”中，要求“積極推進智慧核能綜合利用商業(yè)模式研究”，表明了持續(xù)推進核能綜合利用的決心和態(tài)度。

此次國家“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，更是進一步明確了這條新跑道。

依托國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，海陽核電正在積極策劃“風光核儲一體化”項目，充分利用自身資源、存量設(shè)施和人才優(yōu)勢，加大核能多場景綜合利用的創(chuàng)新和開發(fā)，加強與不同產(chǎn)業(yè)合作，通過核電同海水淡化、分布式光伏、海上風電、儲電、儲熱多能互補，向市場用戶提供電、熱、水、氫等不同的產(chǎn)品和服務(wù)，實現(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，截至2020年12月31日，我國大陸運行核電機組共49臺，裝機容量約為5102萬千瓦。國家“十四五”規(guī)劃提出，核電運行裝機容量要達到7000萬千瓦。而隨著“國和一號”“華龍一號”等國家重大專項的投運，我國核電技術(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，為碳達峰、碳中和“中國3060”做出更大貢獻。