核电运行的安全性与经济性分析
姚伟
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姚伟 ,. 核电运行的安全性与经济性分析[J]. 中国经济,20214. DOI:10.12721/ccn.2021.157029.
摘要: 相较于传统电力行业而言,核电无论是发电方式还是经济性表现方面都有着鲜明特点。随着我国节能减排号召的日渐推行以及国家政策对核电行业的大力支持,目前我国的核电站建设规模与数量也在不断壮大与增多,也让核电站的运转经济性受到了全社会的广泛关注。基于此,文章将主要立足我国实际情况,对当下核电经济性特点进行分析,并就如何提高核电经济性提出一定的方法建议。

关键词: 核电行业;经济性;安全性
DOI:10.12721/ccn.2021.157029
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引言

核电厂运行是否具有安全性和稳定性,并且在发电过程中,发电成本的高低,直接影响到了核电厂在发电领域的有效应用。现阶段,我国电力行业发展,仍然以传统的火力发电为主,这种发电模式需要耗费大量的能源资源,不利于实现可持续发展目标。但是,核电厂在运行过程中,其是否能够成为能源供应主要方式,取决于核电厂运行的安全性和经济性。因此,对核电厂运行的安全性与经济性进行有效评价,对核电厂发电过程中存在的问题进行有效分析,就显得十分必要了。

1核电安全问题与经济性问题

1.1核电厂运行的安全性问题

核能是一种新型的生态能源,它能够提供巨大的能量,对于推动我国发电行业的发展起到了巨大的促进作用。但核安全始终是人类需要密切关注的课题,纵观历史可知,迄今为止全球发生的压水堆、石墨堆、沸水堆等重大的核事故,给人类生存产生了严重的威胁,由此可见,切实保证核电厂运行的安全性十分必要。在实践过程中,必须要在生产过程中做好严格控制措施,尽量减少甚至避免核能泄漏、核废物等给人类健康、生态环境产生的灾难。而如何有效规避不稳定因素的出现,减少人类“恐核”事件的发生,就需要对核电厂运行的安全性问题进行科学评价,以此来更好地强化对安全性这一问题的认知,从而减少甚至消除核事故的出现。

1.2核电经济性问题

核电在发展过程中,经济性问题是影响核电应用的又一关键性因素。核能的应用,能够在很大程度上降低煤炭资源的消耗,并且其排放的气体,不会对大气造成破坏。在当下低碳理念得到较大发展的现实背景环境下,核电在应用过程中,得到了较大的推广。但是从我国核电发展情况来看,由于反应堆数未实现规模,核电经济数据库建设存在问题,导致经济评价尚处于定性阶段,核电经济性评价处于一个较低的发展阶段。

2核电运行的安全性与经济性发展策略

2.1核电设计与制造的自主化、本地化

实现核电项目的自主设计与制造,不仅有利于培养更多核电行业的科技人才,带来更多的就业岗位,从而推动工业与国民经济的发展,而且也能掌握更多核心技术以及提高关键核心设备的制造能力,促使我国核电项目的市场竞争力的不断提高。当前,我国已经能够完全自主设计与建设300MW压水堆、600MW压水堆核电站以及华龙一号,但仍存在核心设备进口依赖度过高、乏燃料处理技术相对落后等不足之处。当然,相较于过去,我国核电行业的技术自主水平有了质的飞跃,其中部分自主制造的设备在国际市场中也有着成本上的竞争优势。

2.2建设具有中国特色的核电安全文化项目

一是在国内核电项目发展中应突出“安全第一”发展理念。核电安全发展是国家安全的关键构成内容,核安全已成为核电项目安全发展的生命线。只有保障核安全方能够确保核电项目建设安全,并持续提升项目社会经济效益及环境效益。具体而言,突出“安全第一”发展理念就是要求核电项目每年所产生的严重堆芯损坏概念小于十万分之一,每年发生辐射性物质释放概率低于百万方之一。二是应该树立核电安全文化价值观。在发展核电项目时,应该向所有的员工灌输核电安全文化意识,以确保所有员工对核电安全性有深刻的认识。在核电项目发展中,假如存在与经济利益相冲突的情况,核电安全运行应该处于绝对优势。

2.3安全设施

压水堆核电厂配备有专设安全设施,包括安全注射系统、安全壳、安全喷淋系统、安全壳隔离系统等,他们具有迅速应对新提供应急和持续冷却、将安全壳与外界隔离等功能,以保证在失水事故或蒸汽管道破裂事故出现时,迅速导出燃料的预热、排出燃料融化的各种危险、避免在任何情况下裂变产物的向外失控排放、减少设备损失,并保护公众和核电厂工作人员的安全。在日本福岛事故发生后,经参考WANO最新的SignificantOperatingExperienceReport,现在中国所有的在运及在建核电站已经针对福岛的经验进行了如下改进:a)提升抵抗自然灾害的能力:实际抗震水平超出设计基准烈度的裕量较大,充分考虑极端天气导致的最大洪水水位,可以应对极端洪水灾害。b)提升电源保障能力:增设移动柴油发电机,在全厂失电时进行供电。c)提升冷源保障能力:增加移动式的柴油机补水泵,确保事故隋况下反应堆堆芯安全。d)保障安全壳完整性:安装非能动氢气梭合器,通过在失电情况下增强消氢功能并控制氢气浓度,从而支持核电站控制事故的能力。e)改进乏燃料水池冷却能力:增设乏燃料水池应急补水接口,改进水位监测仪表,增加非能动应急高位冷却水源系统。f)改善应急与环境监测体系:建设应急响应中心,增加应急通讯系统等。

2.4核电厂运行的经济性评价

核电厂运行的经济性评价,主要考虑到了核电厂进行发电过程中,产生怎样的经济效益,与传统发电模式相比,核电厂在发电过程中,是否具有优越性。现阶段,关于核电厂运行的经济性评价,主要涉及到了电力系统发电环保综合规划模型。这一模型是核电厂运行经济性评价的主要模式,在进行评价过程中,着重考虑电力电量平衡、技术限制、排放限制等约束条件下,系统在运行过程中的经济成本问题。一般来说,核电厂在运行过程中,系统投资费用较高,运行管理费用较高,燃料费用相对较少,环境效益较大。传统电力行业在发展过程中,需要消耗大量的煤炭资源,并且排放的气体会对大气产生不利影响,导致环境污染问题较为严重。在这一过程中,核电厂在运行过程中,其环境效益较高,不会对大气产生污染和破坏。在能源选择上,核能发电量较大,并且对材料消耗降低,能够更好地实现节能降耗发展目标。核电在污染物控制方面,核裂变产生的废物以及核电厂退役后去污处理等环节的处理成本较高,从而导致核电厂电能价格较高。但是,传统电力行业由于在脱硫脱硝等环保设备上的大量投资,以及近年来煤炭价格的持续上涨,导致传统电力行业的发电成本也在持续上升,对比二者价格,核电与火电的电价是相近的,甚至在南方省份,核电的上网电价远低于火电的上网电价。因此,核电在环境效益、经济效益方面均优于传统电力行业。

2.5提高机组负荷因子

在上网电价确定后,通过提高机组负荷因子以及提升上网电量,能够提高核电经济性。在这一方面,核电企业可参考国内外的成功经验,比如对换料方案进行优化、做好定期大修与运行维护检修工作、加强对核心设备实时管控、提高操纵员技能水平等,尽可能地避免突发性的停堆事故,提高机组负荷因子,在国家优惠政策的扶持下,带给投资方更大的经济回报。

结语

核能是一种新型的生态能源,它能够提供巨大的能量,降低有限的不可再生资源的消耗,这是未来发电厂的发展趋势。但是目前我国关于核电厂运行中安全性和经济性的研究还十分有限,如何实现对安全性和经济性的科学化评价,成为了核电研究的重中之重。本文以此出发,对核电厂安全性评价的理论基础、评价目标、评价方法展开了详细论述,同时对核电厂的经济性评价指标和分析评价结果进行了对比和分析。从而提升人们对于核电的科学认知,提升核电厂发电的公众接受度。

参考文献

[1]周涛,李精精,侯周森.中国核电发展的安全性研究[J].华北电力大学学报(社会科学版),2011,2:1~6

[2]伍卓,邹树梁,周晓东.中国核电站安全性建设研究[J].南华大学学报(社会科学版),2014,3:1~5.