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核能供熱來了!發(fā)電之余兼職供熱 安全嗎?能大面積推廣嗎?

來源:澎湃新聞 發(fā)布日期:2019-12-03

    坐落于瑞士北部萊茵河畔的貝茲瑙核電站(Beznau)是世界上最年邁的核電站——分別于1969年、1971年投入運(yùn)行的兩臺(tái)核電機(jī)組仍在服役,提供電力的同時(shí),該核電站自1980年開始“兼職”供熱,通過140多公里的管道向11個(gè)社區(qū)的工業(yè)和家庭輸送熱力。

    自核能和平應(yīng)用于電力生產(chǎn)后,上世紀(jì)70年代以來,包括瑞士、俄羅斯、保加利亞、羅馬尼亞等國(guó)逐漸設(shè)計(jì)開發(fā)出很多核供熱系統(tǒng),作為區(qū)域集中供熱或工業(yè)供熱熱源,積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。國(guó)際上利用核能熱電聯(lián)供原理供熱的壓水堆機(jī)組已累計(jì)安全運(yùn)行1000堆年。

    盡管已有40年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),但中國(guó)大陸地區(qū)第一座核電站投入運(yùn)行后,除了廠用小規(guī)模供熱外,沒有大型商用核電廠熱電聯(lián)產(chǎn)為周邊居民供熱的案例。11月15日,山東海陽(yáng)核能供熱項(xiàng)目一期工程第一階段正式投用,首開國(guó)內(nèi)核能商業(yè)供熱先河,山東核電有限公司員工倒班宿舍、海陽(yáng)市部分居民小區(qū)在內(nèi)的70萬(wàn)平方米區(qū)域,在全國(guó)首批用上了穩(wěn)定、清潔的核能供熱。

    “山東模式”的探索不止于此。海陽(yáng)核電規(guī)劃在2021年實(shí)現(xiàn)供熱范圍覆蓋廠址周邊30km、滿足海陽(yáng)市內(nèi)供熱需求,根據(jù)周邊城市的需求還可以適當(dāng)增加;2023年實(shí)現(xiàn)供熱范圍覆蓋廠址周邊60km、面積3000萬(wàn)平米;隨著后續(xù)機(jī)組建成投產(chǎn),遠(yuǎn)期可實(shí)現(xiàn)供熱面積2億平米以上,核能供熱將廣泛應(yīng)用于青煙威(青島、煙臺(tái)、威海)膠東半島地區(qū)。

    核能供熱與傳統(tǒng)供熱形式有什么不一樣?如何保障安全?經(jīng)濟(jì)賬怎么算,能不能推及到全國(guó)更大范圍內(nèi)?澎湃新聞(www.thepaper.cn)近日走進(jìn)地處黃海之濱的海陽(yáng)核電站,一探核能供熱的方方面面。

    從核電站到居民家中,核能供熱如何確保安全?

    海陽(yáng)核電站位于山東青島、煙臺(tái)、威海三大城市之間。項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)6臺(tái)百萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組,并預(yù)留兩臺(tái)擴(kuò)建場(chǎng)地,是世界首批三代核電項(xiàng)目,也是山東省單體投資最大的清潔能源項(xiàng)目、首個(gè)開工建設(shè)并建成投運(yùn)的核電站。一期工程1、2 號(hào)機(jī)組作為國(guó)家三代核電自主化依托項(xiàng)目,單臺(tái)額定容量為1253兆瓦,已分別于2018年10月22日、2019年1月9日投入商運(yùn)。兩臺(tái)機(jī)組預(yù)計(jì)2019年全年發(fā)電量將達(dá)到206億度,可供山東省超過三分之一居民生活使用一年。

    核能供熱目前可實(shí)現(xiàn)的方式主要有兩種,一種是在城市中或近郊建低參數(shù)的低溫核供熱堆,這類小堆更為靈活,但仍面臨經(jīng)濟(jì)性掣肘。另一種是基于現(xiàn)有的大型核電廠,利用核電站的抽汽向熱網(wǎng)供熱,抽汽溫度和壓力根據(jù)熱網(wǎng)需求、輸熱管線的長(zhǎng)短決定。

    在海陽(yáng)核電項(xiàng)目中,供熱是大型核電站在完成發(fā)電“主業(yè)”同時(shí)順帶的“副業(yè)”。

    澎湃新聞?dòng)浾咦咴L海陽(yáng)核電廠內(nèi)換熱首站、海陽(yáng)市豐源熱力有限公司總換熱站了解到,核能熱電聯(lián)產(chǎn)與火電熱電聯(lián)產(chǎn)相類似。但雖然說起來都是“燒開水”,核電站通過五個(gè)回路對(duì)廠外供熱的設(shè)計(jì)要復(fù)雜得多。

    在核電站運(yùn)行中,核裂變產(chǎn)生熱量,把水加熱產(chǎn)生蒸汽,蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)從而發(fā)出電能。在這個(gè)過程中,核反應(yīng)產(chǎn)生的能量會(huì)先加熱壓力容器中的高壓水,受熱后的高壓水流入蒸汽發(fā)生器中,用來加熱蒸汽發(fā)生器中壓力略低的水。由于壓力低的水沸點(diǎn)低,此時(shí)壓力低的水受熱就會(huì)變成蒸汽去推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

    所謂的抽汽,就是從中抽取一部分推動(dòng)汽輪機(jī)工作的蒸汽,用來加熱核電廠內(nèi)換熱首站的水,加熱后的水再經(jīng)過三回路換放傳送至地方熱力公司總換熱站,繼而像傳統(tǒng)供熱模式一樣加熱原有市政供熱網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的水,將熱量送到千家萬(wàn)戶。

    山東核電設(shè)計(jì)管理處工程師張真對(duì)澎湃新聞介紹稱,從蒸汽加熱水到水加熱水,核電站與供熱用戶之間設(shè)置了多道回路進(jìn)行隔離,只存在熱量的交換,不涉及介質(zhì)的摻混?!俺擞枚嗟栏綦x以及壓差設(shè)計(jì)來保障供熱安全外,我們還在出廠前設(shè)置了輻射監(jiān)測(cè)裝置,進(jìn)一步確保安全可靠。”

    將原本全部用來推動(dòng)發(fā)電的蒸汽導(dǎo)出一部分用來“燒水供熱”,會(huì)不會(huì)影響核電站本身的發(fā)電效率呢?張真介紹,已投運(yùn)的70萬(wàn)平米供熱抽汽量對(duì)海陽(yáng)核電發(fā)電的影響很小。除此之外,核電循環(huán)冷卻水余熱中仍有大量可利用來集中供熱的潛力。

    海陽(yáng)核能供熱的經(jīng)濟(jì)賬:居民用暖價(jià)格不增加、政府財(cái)政負(fù)擔(dān)不增長(zhǎng)

    分工上,海陽(yáng)核電廠供熱首站負(fù)責(zé)向廠外熱力公司提供穩(wěn)定的熱水作為熱力公司換熱站的熱源,以取代熱力公司原有的燃煤鍋爐。熱力公司負(fù)責(zé)核電廠外所有熱網(wǎng)的建設(shè)及運(yùn)維,以及向最終用戶提供穩(wěn)定熱源。

    澎湃新聞?dòng)浾咴诤j?yáng)市豐源熱力有限公司換熱站看到,原有的65噸燃煤鍋爐已經(jīng)停止運(yùn)行。該公司董事長(zhǎng)趙新稱,以往燃煤鍋爐供熱產(chǎn)生的噪音和所需工作人員多,現(xiàn)在換熱站內(nèi)可以做到無人值守。

    “如果(核能供熱)到2021年實(shí)現(xiàn)整個(gè)海陽(yáng)地區(qū)450萬(wàn)平方米供熱面積全覆蓋的話,可以替代現(xiàn)有的海陽(yáng)400多個(gè)噸位的供熱燃煤鍋爐,如果核能供熱面積擴(kuò)展到2億平方米,煙青威地區(qū)所有用于集中供熱的鍋爐可全部替代。” 趙新說道。

    這對(duì)于近年來減煤壓力頗大的山東省而言,意義不言而喻。據(jù)介紹,以供熱面積每百萬(wàn)平米計(jì)算,核能供熱項(xiàng)目每年可節(jié)約標(biāo)煤3.3萬(wàn)噸(按山東省燃煤熱值計(jì)算,折合原煤6.24萬(wàn)噸)。

    國(guó)內(nèi)目前多種供熱方式并存,經(jīng)濟(jì)性是決定核能供熱與其他能源品類供熱相比市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力幾何的另一關(guān)鍵因素。

    討論大型核電站供熱經(jīng)濟(jì)性時(shí),不容忽視的一點(diǎn)是,國(guó)內(nèi)相關(guān)法規(guī)對(duì)核電廠周邊的人口密度有明確限制規(guī)定:根據(jù)《核動(dòng)力廠環(huán)境輻射防護(hù)規(guī)定》(GB6249-2011),必須在核動(dòng)力廠周圍設(shè)置非居民區(qū)和規(guī)劃限制區(qū)。非居民區(qū)(該區(qū)域內(nèi)嚴(yán)禁有常住居民)邊界離反應(yīng)堆的距離不得小于500m,規(guī)劃限制區(qū)(與非居民區(qū)直接相鄰的區(qū)域,該區(qū)域內(nèi)必須限制人口的機(jī)械增長(zhǎng))半徑不得小于5km。規(guī)劃限制區(qū)范圍內(nèi)不應(yīng)有1萬(wàn)人以上的鄉(xiāng)鎮(zhèn),廠址半徑10km范圍內(nèi)不應(yīng)有10萬(wàn)人以上的城鎮(zhèn)。

    相比之下,可實(shí)施熱電聯(lián)產(chǎn)的大型火電廠距離城市負(fù)荷中心更近,遠(yuǎn)距離輸送是否稀釋了核能供熱的經(jīng)濟(jì)性?

    “我們經(jīng)過測(cè)算,核電廠熱電聯(lián)產(chǎn)在經(jīng)濟(jì)性競(jìng)爭(zhēng)力上可以和大型燃煤電廠熱電聯(lián)產(chǎn)相持平。”山東核電有限公司黨委書記、董事長(zhǎng)吳放接受澎湃新聞等媒體采訪時(shí)稱,海陽(yáng)核能供熱項(xiàng)目同時(shí)實(shí)現(xiàn)了“居民用暖價(jià)格不增加、政府財(cái)政負(fù)擔(dān)不增長(zhǎng)、熱力公司利益不受損、核電企業(yè)經(jīng)營(yíng)做貢獻(xiàn)、生態(tài)環(huán)保效益大提升”。

    “目前100公里以內(nèi)的供熱距離,現(xiàn)有技術(shù)都可以保證較高的經(jīng)濟(jì)性和熱效率?!眳欠欧Q,倒推幾十年前,遠(yuǎn)距離輸熱受到技術(shù)限制。俄羅斯等國(guó)家的冬季供熱時(shí)間更長(zhǎng),核電供熱的經(jīng)濟(jì)性有別于我國(guó)。隨著近年來保溫材料、施工工藝的發(fā)展,國(guó)內(nèi)核電遠(yuǎn)距離供熱成為可能。

    核電廠傳統(tǒng)上單純發(fā)電,熱能利用效率相對(duì)較低,上述多方共贏局面正是靠提高核電廠熱效率、綜合利用核能來實(shí)現(xiàn)。

    澎湃新聞在采訪中了解到,若將來供熱面積擴(kuò)大到周邊450萬(wàn)平米區(qū)域,海陽(yáng)核電廠的熱效率可以從現(xiàn)有的36.69%提高到39.94%。

    在經(jīng)濟(jì)賬之外,吳放認(rèn)為核能供熱的隱形效益還在于使核電站運(yùn)營(yíng)方進(jìn)一步融入當(dāng)?shù)匕l(fā)展,“通過采暖季供熱,我們可以更深入地融入周邊社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。”

    海陽(yáng)核能供熱,在國(guó)內(nèi)可復(fù)制嗎?

    截至今年9月底,我國(guó)大陸地區(qū)運(yùn)行核電機(jī)組共47臺(tái),分布在南至海南昌江、北至遼寧紅沿河的沿海地帶。靠核電站能量階梯利用來為地區(qū)供熱、核電廠效益提升同時(shí)地方公用事業(yè)企業(yè)及下游用戶利益均不受損的海陽(yáng)經(jīng)驗(yàn),可在多大范圍內(nèi)復(fù)制推廣?

    從核電機(jī)組分布的省份來看,廣東、浙江、福建的核電裝機(jī)容量位列前三,秦嶺淮河線以北地區(qū)的在建在運(yùn)核電站有江蘇連云港田灣核電、山東煙臺(tái)海陽(yáng)核電、山東威海榮成核電、遼寧大連紅沿河核電。

    國(guó)家電投科技與創(chuàng)新部副主任趙偉明曾對(duì)媒體表示,我國(guó)核電機(jī)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(jìn)行供熱改造,那經(jīng)濟(jì)性提升不明顯,東北地區(qū)沿海的核電機(jī)組用來供熱具有較大空間。

    統(tǒng)計(jì)公報(bào)顯示,膠東半島青島、煙臺(tái)、威海三市2018年末常住人口總數(shù)約1934萬(wàn)人,2018年地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)23475億元。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口密度、狹長(zhǎng)地形、已有在建在運(yùn)項(xiàng)目的核電基地布局,共同促成了大型商用核電廠熱電聯(lián)產(chǎn)在膠東半島的現(xiàn)實(shí)可行性。

    “核電不可能包打天下?!眳欠叛a(bǔ)充道,遠(yuǎn)期整個(gè)膠東地區(qū)的清潔取暖實(shí)際上是以核能供熱為基礎(chǔ),搭配風(fēng)電、光伏及儲(chǔ)能作調(diào)峰?!澳z東半島一旦能以這種以核為主、多能互補(bǔ)的方式解決供暖問題,遼東半島也一樣,兩者地理位置、形狀、氣候相似?!?/P>

    位于遼寧西部沿海葫蘆島市、仍待官方核準(zhǔn)正式開工的徐大堡核電站也有類似規(guī)劃。

    2017年,遼寧核電有限公司副總經(jīng)理葛政法接受媒體采訪時(shí)表示,徐大堡核電供熱專題自2015年啟動(dòng)相關(guān)工作,開展了系統(tǒng)研究論證。根據(jù)方案,徐大堡核電站一期工程核電機(jī)組擬向距離廠址18公里的綏中縣城實(shí)施區(qū)域供熱,供熱面積為500萬(wàn)平方米,供熱距離約22公里。他同時(shí)表示,“核電廠熱電聯(lián)供具有良好的環(huán)保優(yōu)勢(shì)和社會(huì)效益,按照目前葫蘆島地區(qū)的供暖價(jià)格,核電供暖能夠確保基本的資本收益率要求,并且具有極大的環(huán)保效益和社會(huì)效益?!?/P>

    另?yè)?jù)澎湃新聞了解,田灣核電站也已啟動(dòng)核電機(jī)組為周邊提供熱力及工業(yè)用氣的相關(guān)工作。

 

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