全球首个四代特征核电并网发电,华能跻身核电四强

韩舒淋 / 2021-12-20 18:01:16

全球首个四代特征核电并网发电,华能跻身核电四强
原创 不止十一人 财经十一人 2021-12-20 17:28
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造价不菲,意义重大,是国家意志的体现,也是华能的核电门票

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华能高温气冷堆电站外景 来源:华能集团



文 | 韩舒淋

编辑 | 马克



历经9年建设,全球首个四代特征核电——华能山东石岛湾高温气冷堆在12月20日成功并网,发出了第一度电。
 
12月20日上午,高温气冷堆的三个建设方华能集团、中核集团和清华大学分别发布了上述消息。
 
华能集团由此成为继中核、中广核、国家电投之后第四家发出核电的央企,清华大学也由此成为首个参股大型核电项目的高校。
 
“四代核电”(Gen IV)概念最早由美国能源部在2000年发起,经由9个核电国家专家讨论,制定了下一代核电的主要设计特征,主要包括核能的可持续利用、经济性、安全及可靠性、防扩散和实物保护四个特征。并提出了六种主要堆型,以氦气为冷却剂的高温气冷堆是其中之一。
 
石岛湾高温气冷堆通过设计实现了固有安全性,因此具备了四代核电特征。但在经济性、乏燃料后处理等方面还未达到四代核电要求。
 
石岛湾高温气冷堆包含两个10万千瓦的反应堆,总装机20万千瓦。华能集团表示,示范工程机组各项运行指标正常,反应堆、汽轮发电机及相关系统设备运行稳定,1号反应堆正稳步向单堆满功率推进,2号反应堆并网发电前各项试验有序开展。双堆有望于2022年年中全面投入商运。
 
石岛湾高温气冷堆项目2004年3月由华能集团与清华大学签订协议共同开发,其后选定石岛湾为厂址,2012年12月9日开工建设,整个开发周期已近18年。
 
高温气冷堆由华能集团、中核集团和清华大学三方共同持股建设,华能为第一大股东。此前参股方之一为中核建,中核建与中核合并之后,中核成为第二大股东。该反应堆技术原型为清华大学核研院研发的10MW高温气冷堆实验堆,该院业内俗称“200号”。2021年11月,中国科学院院士、清华大学原校长、高温气冷堆开创者王大中获得2020年度国家最高科学技术奖。
 

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高温气冷堆的设计与国内主流的压水堆差别较大,因此有一系列新型主设备研发制造难题。华能发布的信息显示,该项目由我国自主研发、设计、建造和运营,设备国产化率达到93.4%,首次使用的设备有2200多台(套),创新型设备600余个。

 

相比当前国内核电最为主流的压水堆技术,高温气冷堆最大的区别在于核燃料的设计。“华龙一号”、“国和一号”等三代核电都是压水堆技术,其堆芯核燃料为长管形状的核燃料元件组成的核燃料组件。而高温气冷堆采用球形核燃料,为耐高温的陶瓷型包覆颗粒燃料元件,将铀燃料饱覆在球形颗粒中。此外,该反应堆用氦气作为冷却剂。

 

由于这一设计,反应堆堆芯功率密度低,热容大,允许温升裕度大,即使在冷却剂全部流失的极端事故情况下,堆芯余热也可依靠自然对流,热传导和辐射传出,从而在设计上实现了固有安全的特点,不会发生福岛类似的核事故。

 

据《财经》记者了解,石岛湾高温气冷堆工程造价已超过80亿元,这意味着单位千瓦造价超过4万元/千瓦。华能控股采用三代核电华龙一号技术的昌江二期,预计单位造价为1.52万元/千瓦。高温气冷堆首个项目的造价远高于先进大型压水堆。

 

但另一方面,高温气冷堆还具备模块化和多用途的特点。中核集团发文表示,中核能源正在制定高温堆综合利用解决方案,试图开发为石化行业提供工业蒸汽,助力稠油热力开采,以及利用核能进行工业化制取绿氢等利用方式。

 

对华能而言,高温气冷堆是其踏入核电圈的重要门票。因此,尽管是新技术,造价不菲,还需克服设计、研发、设备制造多重门槛,但仍被作为战略重点。华能集团董事长舒印彪2020年7月在石岛湾调研时表示,石岛湾项目能否成功,关系着华能肩负国家使命的责任担当,决定着华能核电产业的未来。

 

该项目建设历经坎坷。2004年,华能与清华大学签订协议,高温气冷堆项目立项。2006年,华能与原中核建、清华大学合资设立华能山东石岛湾核电公司,当时,示范项目三位股东都此前都没有核电开发资质,试图借助新技术破局。

 

2011年3月1日,国务院核准了石岛湾项目,但在等待发改委、核安全局相关核准文件之际,2011年3月11日,日本发生福岛核事故,随后国内核电审批暂停。

 

直至2012年10月,国务院常务会议重启核电审批。2012年12月6日,核准及建造许可证文件下发,至2012年12月9日,项目终于浇筑第一罐混凝土,正式开工。作为新技术的首堆,项目面临大量新设备研发制造的困难,工期大幅延长。示范工程原计划工期为50个月,但最终历时9年。

 

除了华能,中核集团也对高温气冷堆寄予厚望,表示已将高温气冷堆作为型谱化堆型序列的主力堆型之一,正在稳步推进下一个更大规模的高温气冷堆项目。

 

这一项目预计将在霞浦推进。根据华能集团此前披露的信息,华能计划在福建霞浦建设60万千瓦高温气冷堆,该项目已获得“路条”,等待核准。“路条”是国家发改委对工程开展前期工作的批复。

 

福建霞浦是华能开发的核电厂址,在该厂址上,中核集团主导开发的另一种四代堆型——快堆示范工程正在建设,华能也是其参股方之一。

 

通过高温气冷堆,华能逐步建立起了自己的核电队伍,其中也包括外部人才引进。现任华能集团副总工程师、华能核电核电公司党委书记、执行董事张涛,此前担任中核集团下属上市公司中国核电总经理,在秦山核电基地有多年工作经验。2020年中,张涛赴任华能,一度引发业界关注。

 

张涛在2020年10月评价,华能、中核、清华在示范工程上的合作模式“是体现国家意志、聚焦战略目标、强化政府主导、依靠市场机制、突出企业主体、多方协同合作的具体实践。”

 

他还表示,这种合作模式也存在一些问题有待解决,例如需要建立更加完善的机制来确保各方履行责任与义务。“对于我们来说,首先还是要承担起企业的主体责任,这是首要的,也是至关重要的。”

 

华能在核电的多年布局在2020年9月终于结出果实,当月国务院核准了海南昌江二期核电项目,该项目由华能控股51%主导开发,合作伙伴是中核集团旗下的中国核电(601985.SH),持股49%,采用“华龙一号”技术,建设两台百万千瓦机组,华能由此正式跨入大型商用核电站的业主行列,昌江二期已与2021年3月正式开工。

 

由此,华能初步建立起石岛湾、霞浦、昌江三大核电基地。华能在2020年8月发布《中国华能集团有限公司核电产业发展战略规划(2011-2035)》中提出,2035年达到两个15%,即在国内核电新增装机中占比15%,核电发电量在华能总发电量中占比15%。

 
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华能集团核电布局 来源:2020年9月核工展华能集团展台


作者为《财经》记者


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