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                      技術文章

                      核能供熱前景美好,但項目落地難成最大阻力

                      時間:2018-2-26 9:48:33   作者:中核集團   來源:網友投稿   評論:0
                      內容摘要:與其他的化石能源供熱相比,池式低溫供熱堆建設投資約是同規模燃煤鍋爐的2至3倍,但運行成本遠低于燃煤鍋爐,且使用壽命達到60年,是燃煤鍋爐的2至4倍...
                      2017年11月28日,來自住建部、環保部、能源局、科工局、行業協會、高校、企業的各路人士齊聚一堂,將原本一幢不起眼的三層小樓——中國原子能科學研究院偏居一隅的游泳池式輕水反應堆廠房,圍得水泄不通。在低調服役半個世紀后,這個反應堆廠房因“燕龍”的橫空出世,一下子熱鬧起來。

                      當天,中核集團正式宣布:泳池式輕水反應堆(簡稱49-2堆)安全供熱滿168個小時,具備為原子能院部分辦公樓供熱、功能演示及實操培訓等能力。同時發布的,還有能實現區域供熱的“燕龍”泳池式低溫供熱堆。據測算,一座400MW的“燕龍”低溫供熱堆,供暖建筑面積可達約2000萬平方米,相當于20萬戶三居室。

                      “利用核能進行區域供熱能更有效改善我國能源結構,緩解日趨嚴重的能源供應緊張局面,希望中核集團對泳池式反應堆供熱的技術進行充分論證,不放過任何技術關鍵細節,力爭將核能供熱技術的安全性、可靠性論證明白,用公眾接受的語言向社會講清楚。”環境保護部副部長、國家核安全局局長劉華評價說。
                      早在30年前即開展攻關研究并列為國家重點科研項目的核能供熱項目,一度引發各方關注和重視,卻始終未能邁出實質性一步。挑戰之下,示范項目落地難成為核能供熱推廣面臨的最大阻力。

                      各省市試點紛紛趨之若鶩,難題能否得到化解?

                      在我國北方,每年冬季供暖是關系國計民生的大事,采暖范圍遍布全國17個省、市、自治區,占國土面積的60%以上,采暖人口達7億。目前我國主要的供熱方式為集中供熱和分散供熱兩種主要方式。其中,集中供熱的熱源主要以熱電聯產和區域鍋爐房為主,每年供暖消耗煤炭超過5億噸,能源結構和產業升級形勢嚴峻。

                      國家統計局最新數據顯示,2015年供熱用燃煤消耗量占國內原煤總產量的比例為4.62%。隨著集中供熱對分散供熱的替代,供熱用燃煤消耗量占比略有降低,但仍然能夠維持在4%左右,特別是近年來霧霾天氣的持續增多,環保問題日益加重,清潔供熱能源的替代需求愈發強烈。

                      “隨著城鎮化的進展,北方地區供熱面積已經達到130多億平方米,且以每年5%-10%的速度遞增,很多地方都已面臨熱源緊缺問題。供熱信息網了解到另一方面,我們也應看到北方地區主要的供熱熱源來自化石能源,33%源于直接燃煤,這也是造成北方地區霧霾一個非常重要的原因。”清華大學建筑學院建筑技術科學系教授夏建軍分析。
                      不久前印發的《北方地區冬季清潔取暖規劃(2017—2021)》提出,到2019年,北方地區清潔取暖率達到50%,替代散燒煤7400萬噸。到2021年,北方地區清潔取暖率達到70%,替代散燒煤1.5億噸。這些數字意味著未來幾年,仍有大量的散燒煤和燃煤鍋爐將被替代。
                      替代的方式是什么?在1月24日例行的國家能源局新聞發布會上,電力司副巡視員郭偉明確表示,清潔取暖并不是一刀切式的煤改電、煤改氣,而是對煤炭、天然氣、電、可再生能源等多種能源形式統籌謀劃,他強調,“清潔取暖工作必須突出一個‘宜’字,宜氣則氣,宜電則電,宜煤則煤,宜可再生則可再生,宜余熱則余熱。”
                      核能供熱前景:泳池式輕水反應堆供熱技術項目前景

                      “當前供熱發展最大瓶頸是能源短缺,一方面是我們對燃煤供熱能源的管控難以實現清潔,另一方面是面臨天然氣短缺的風險,核能供熱無疑給供熱行業帶來了福音。”中國城鎮供熱協會副理事長、北京熱力集團有限責任公司副總經理劉榮坦言。事實上,核能供熱并非是一個新的概念。供熱信息網顯示早在半個世紀前,北歐就有民用核能供暖的核反應堆。蘇聯在勃列日涅夫時期,為了城市集中供暖的需要,也興建過核能供熱反應堆,并在部分社會主義國家得到應用。此外,德國、法國、瑞士、加拿大等國也都進行過核供熱堆的研究與開發。

                      “核能供熱的突出優勢表現在低溫供熱上。因為核反應堆原理與鍋爐燃燒原理完全不同,燃料燃燒必須保持爐膛的高溫,供應低溫熱也不能降低。而核裂變反應可以發生在任何溫度下,如果僅僅要求供應低溫熱,反應堆就可以工作在低溫低壓條件下,都可以簡化反應堆結構,提高安全性和降低造價。這就是前些年許多國家紛紛投入力量,開展低溫核供熱研究的原因。”清華大學核能技術設計研究院教授田嘉夫分析。

                      在其看來,經濟規模的用電和用熱存在很大差別。“核電都是由核熱轉化而來,反應堆熱能直接利用可以完全實現。但熱是由熱水或蒸汽傳輸,輸送距離短、熱網規模小;熱負荷往往有季節性或間斷性要求,負荷因子低;要求熱源靠近熱負荷中心;要求供熱源有備份,滿足高可靠性;而單位能量的熱價又遠低于電價;這是考慮核能供熱時遇到的特殊難題。”供熱信息網了解到對此,中國工程院院士葉奇蓁在2017年11月11日召開的“2017核電產業鏈高峰論壇”上也明確指出:核電站熱電聯供應與低溫供熱堆相結合,可發揮各自優勢,解決清潔供熱問題,這一方案將“很有前途”。

                      在我國,核能供熱反應堆研發的歷史可追溯至上世紀80年代。1983年,清華大學原有的池式研究堆實現我國第首次核能低溫供熱實驗;1984年,當時的國家科委批準在清華大學核能所建一座5MW的核供熱試驗堆;1986年起,低溫核供熱正式列為國家“七五”科技攻關項目;1989年,50MW低溫核供熱堆正式臨界啟動,之后一次成功完成72小時滿功率連續運行實驗。
                      值得關注的是,在技術層面,經過層層篩選,業內逐漸形成式供熱堆和殼式供熱堆池兩種主流類型(詳情見本刊2016年5月刊《核能供熱產業化提速》一文)。其中池式供熱堆以游泳池實驗堆為原型,殼式供熱堆由目前主流壓水堆核電站技術演進而來。前者代表是中核集團剛剛發布的“燕龍”泳池式低溫供熱堆,而后者代表則是中廣核集團的NHR200-II低溫供熱堆技術。

                      核能供熱前景廣闊

                      核能供熱正朝著前景更為廣闊、競逐更加充分的示范商業環節演進。然而,經過多年試錯,布局企業面臨的風險與機遇卻愈發難以界定。核供熱反應堆“燕龍”的橫空出世,使得中核集團率先在核能供熱上獲得突破。據悉,“燕龍”是中核集團在泳池式研究堆五十多年安全穩定運行的基礎上,針對北方城市供暖需求開發的一種安全經濟、綠色環保的堆型產品。
                      探其原理,是將反應堆堆芯放置在一個常壓水池的深處,利用水層的靜壓力提高堆芯出口水溫以滿足供熱要求。熱量通過兩級交換傳遞給供熱回路,再通過熱網將熱量輸送給千家萬戶。

                      中核集團“燕龍”泳池式低溫供熱堆總設計師柯國土向記者介紹,池式低溫供熱堆選址靈活,內陸沿海均可,尤其適合北方內陸。反應堆壽命長達60年,與燃煤、熱電聯產相比具有經濟可比性。“與其他的化石能源供熱相比,池式低溫供熱堆建設投資約是同規模燃煤鍋爐的2至3倍,但運行成本遠低于燃煤鍋爐,且使用壽命達到60年,是燃煤鍋爐的2至4倍。”中國科學院院士王乃彥分析。在其看來,以低溫供熱堆替代核電廠和區域鍋爐房熱源承擔城市基本熱負荷,或將成為緩解化石能源環境污染的一種有效可行的方法。

                      與中核集團堅持采用二級單位中國原子能科學研究院的池式堆技術路線不同,中廣核集團聯合清華大學采用了“殼式堆”技術,并協同中國核建旗下的中核能源一同完成了NHR200-II技術工業供熱、熱電聯供項目技術改造。
                      “目前,中廣核正攜手清華大學共同推進成熟的NHR200-II低溫供熱堆技術,推動示范項目落地。這項技術早在上世紀九十年代就通過了國家核安全局安全評審,

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