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核能供熱的“三本賬”

經(jīng)濟參考報發(fā)布時間:2022-02-14 10:16:31  作者:王璐

  這是山東海陽市借助核能成為全國首個“零碳”供暖城市后的第一個春節(jié)。1月31日至2月6日,春節(jié)假期七天,國家電投海陽核電1號機組安全穩(wěn)定運行,2號機組完成調(diào)停檢修,“暖核一號”核能供熱項目持續(xù)穩(wěn)定供熱,累計對外提供清潔的電2.26億度,零碳的暖11.2萬吉焦,相當(dāng)于節(jié)約原煤13.73萬噸,減排二氧化碳20.1萬噸。

  清潔取暖事關(guān)藍(lán)天白云、百姓冷暖,是重要的民生民心工程。今冬供暖季以來,北有山東海陽,南有浙江海鹽,國內(nèi)兩大核電基地所在地相繼進入核能供熱時代。核能供熱的“生態(tài)賬”“經(jīng)濟賬”“民生賬”怎么算,未來能不能擴圍升級,更多的探索正在進行中。

  發(fā)電之余“兼職”供熱

  “對我們運行人來說,排班表就是‘日歷’,在機組跨年既是我們的必修課,也是我們獨有的年味。”海陽核電1號機組運行六值值長許海濤說。

  春節(jié)期間,國家電投山東核電建立保供專項工作機制,確保核安全三道屏障完整可靠、供電供暖保障體系有效運轉(zhuǎn),在源源不斷產(chǎn)生“清潔電”的同時,也將“清潔熱”輸送到了20萬居民家中。

  從2018年12月核能供熱項目正式立項,在國內(nèi)率先開展大型壓水堆熱電聯(lián)產(chǎn)研究與實踐,到2019年11月建成并投運覆蓋核電廠周邊70萬平方米的全國首個核能供熱商用工程,再到2021年11月“暖核一號”實現(xiàn)新老城區(qū)約500萬平方米“全覆蓋”,短短3年時間,海陽核能供熱項目完成了設(shè)計規(guī)劃、落地實施、完善改進。

  “自熱小火鍋”——技術(shù)人員如此類比背后的工作原理。據(jù)介紹,核電站運行中,核裂變產(chǎn)生熱量,把水加熱成蒸汽,蒸汽推動汽輪機轉(zhuǎn)動,進而帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動從而產(chǎn)生電量。而核能供熱就是在核電機組二回路抽取部分做過功的蒸汽作為熱源,通過廠內(nèi)換熱首站、廠外供熱企業(yè)換熱站進行多級換熱,最后像傳統(tǒng)供熱模式一樣,加熱原有市政供熱管網(wǎng)的水,將熱量傳遞至最終用戶。

  核電站在發(fā)電之余“兼職”供熱,會不會有安全隱患,這是周圍居民的顧慮,也是這一項目首先要解決的問題。

  山東核電黨委書記、董事長吳放向《經(jīng)濟參考報》記者介紹說,從2004年山東核電落地海陽以來,就持續(xù)開展科普工作,擁有良好的群眾基礎(chǔ)。供熱項目提上日程后,工作人員專門制作了形象直觀的演示片,讓居民了解核能供熱的安全和清潔。

  “核電站與供暖用戶間有多道回路進行隔離,每個回路間只有熱量傳遞,沒有水的交換,保證不會有任何放射性物質(zhì)進入用戶暖氣管道。熱水也只在小區(qū)內(nèi)封閉循環(huán),與核電廠層層隔離,沒有任何接觸,十分安全。”他強調(diào)說。

  綜合利用實現(xiàn)多方共贏

  將安全置于首位的同時,核能要在供熱市場競爭中脫穎而出,還要算好“生態(tài)賬”“經(jīng)濟賬”和“民生賬”。

  據(jù)了解,“暖核一號”核能供熱項目覆蓋海陽全城后,取代了當(dāng)?shù)?2臺燃煤鍋爐,截至2022年2月8日,已累計供熱134萬吉焦,相當(dāng)于節(jié)約原煤7.76萬噸,減排二氧化碳14萬噸。

  這只是一個開始。經(jīng)測算,每個供暖季海陽預(yù)計可節(jié)約原煤10萬噸,減排二氧化碳18萬噸、煙塵691噸、氮氧化物1123噸、二氧化硫1188噸、相當(dāng)于種植闊葉林1000公頃,同時減少向環(huán)境排放熱量130萬吉焦,這對于近年來減煤壓力頗大的山東省而言,意義不言而喻。

  “零碳不意味著成本一定會增加。”吳放表示,“暖和一號”項目同時實現(xiàn)了居民用暖價格不增加、政府財政負(fù)擔(dān)不增長、熱力公司利益不受損、核電企業(yè)經(jīng)營做貢獻、生態(tài)環(huán)保效益大提升,這給當(dāng)下的減碳工作提供了一種新思路。

  據(jù)了解,在煤炭價格上漲、部分地區(qū)供暖費上調(diào)的背景下,當(dāng)?shù)毓┡M不升反降,從原有的22元/㎡下調(diào)到21元/㎡,同時供暖的質(zhì)量大大提升。

  在吳放看來,降價的勇氣背后是能效的提升,這是一個浩大的系統(tǒng)工程,僅從熱源角度來看,“暖核一號”就將海陽核電1號機組的熱效率從36.69%提高至39.94%。

  其中,科技創(chuàng)新至關(guān)重要,例如該項目攻克了“核電機組常規(guī)島汽輪機中間級抽汽”的相關(guān)技術(shù),填補了“百萬千瓦級中壓飽和汽輪機組抽汽技術(shù)”的國內(nèi)空白。研發(fā)了適用于飽和蒸汽的大口徑抽汽止回閥、快關(guān)調(diào)節(jié)閥等新型閥門,在核電熱電聯(lián)產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備上實現(xiàn)了國內(nèi)首創(chuàng),并在“核電熱電聯(lián)產(chǎn)的運行控制技術(shù)”上實現(xiàn)了新的跨越。

  據(jù)介紹,當(dāng)?shù)剡€將核能供熱首站控制系統(tǒng)納入智慧熱網(wǎng)調(diào)度管控平臺,對核能熱源、輸配系統(tǒng)以及終端用戶的供熱環(huán)節(jié)進行參數(shù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析與智能管控,同時根據(jù)天氣變化,適時進行溫度調(diào)控,實現(xiàn)智慧供熱、科學(xué)供熱和穩(wěn)定供熱。

  核能的綜合利用讓核電企業(yè)在賣電之外增加了賣熱的收入,也讓熱力企業(yè)大大降低了運行成本。

  海陽市海源能源有限公司董事長趙新說,核能供暖后,不需要再使用原來的鍋爐及環(huán)保設(shè)備,供暖各站實現(xiàn)了無人值守。以一個供暖季為例,一臺40噸的燃煤鍋爐,熱力企業(yè)在環(huán)保、用電、人工等方面的成本節(jié)省可達300余萬元。

  在經(jīng)濟賬之外,吳放認(rèn)為核能供熱還有很多隱形效益,例如通過采暖季供熱,核電運營商可以更深入地融入周邊社會經(jīng)濟發(fā)展,維護良好的公共關(guān)系。

  統(tǒng)籌規(guī)劃前景可期

  國家“十四五”規(guī)劃提出,開展山東海陽等核能綜合利用示范?!吨泄仓醒?國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》也明確“積極穩(wěn)妥開展核電余熱供暖”。

  “我們規(guī)劃的第三步是區(qū)域級的核能供熱。” 吳放透露,2022年下半年,海陽核電3000萬平方米供熱項目的科研工程將開始,探索150公里范圍內(nèi)的區(qū)域供暖,有可能將煙臺、威海、青島納入其中。除了居民供暖,也可以用于工業(yè)供熱。一旦該項目投運,機組熱效率將有望提升到55.9%,是原來的1.5倍。若海陽核電兩臺機組同時開展3000萬平方米供熱,能源貢獻力相當(dāng)于再造一個百萬千瓦級核電機組。

  供熱與供水、新能源耦合將是未來重要的創(chuàng)新方向。海陽核電從2020年開始做的“水熱同產(chǎn)同傳”試點已取得成功,目前一天可以生產(chǎn)100多噸的飲用水。山東核電規(guī)劃未來推進“儲熱儲水+風(fēng)光一體化”,采用長距離大溫差輸熱技術(shù),建設(shè)半島清潔供能主干管網(wǎng),實現(xiàn)煙青威地區(qū)清潔用暖、用水互通互補,打造清潔能源生態(tài)系統(tǒng)。

  同樣邁出核能綜合利用步伐的還有浙江海鹽。31年前,我國大陸首座核電站在這里并網(wǎng)發(fā)電。2021年12月3日,由中核集團秦山核電供熱的我國南方首個核能供熱示范工程(一期)正式投運,供暖面積達46萬平方米,惠及近4000戶居民。到“十四五”末項目全部建成,能夠滿足海鹽約400萬平方米供暖需求。

  據(jù)了解,我國有60%以上的地區(qū)、50%以上的人口有冬季供暖需求。目前核能供暖的主要形式是核電廠熱電聯(lián)產(chǎn)供暖與低溫核供熱。其中,截至目前,全球約有近60座反應(yīng)堆熱電聯(lián)供,占所有運行核電機組的10%左右,主要分布在東歐。

  “熱電聯(lián)供是大型核電站和區(qū)域供熱兩項新技術(shù)的結(jié)合,只要兩者之間管網(wǎng)成本合理可行,總體上安全經(jīng)濟可行。” 曾任清華大學(xué)核能技術(shù)設(shè)計研究院(核研院)教授田嘉夫告訴《經(jīng)濟參考報》記者。

  截至2021年底,我國大陸地區(qū)在運核電機組53臺、裝機容量5464萬千瓦,在建機組18臺、裝機容量1890萬千瓦。

  有業(yè)內(nèi)人士指出,我國核電機組大多分布在秦嶺-淮河線以南的沿海地區(qū),地處亞熱帶,冬季短且少嚴(yán)寒。如果將此區(qū)域核電站進行供熱改造,可用于工業(yè)供熱。相比之下,在東北地區(qū)沿海的核電機組具有更大的提升空間。同時,依托核電基地打造源網(wǎng)荷儲一體化的綜合能源項目不失為一種創(chuàng)新探索,將在其他核能綜合利用方面創(chuàng)造廣闊前景。

  “從北到南的核電基地都在謀劃核能供熱,這說明地域不是問題。”吳放認(rèn)為,推進核能綜合利用,需要解決大量技術(shù)難題,但更重要的是市場體制機制的問題,需要各行業(yè)互聯(lián)互通,相關(guān)部委已關(guān)注到這個問題,正在研究核能供熱發(fā)展的指導(dǎo)意見,未來核能綜合利用有望獲得突破性進展。

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