核电技术突飞猛进：中国三代核电部署如何引领全球？
核电技术突飞猛进：中国三代核电部署如何引领全球？
核电是清洁、低碳、安全、高效的能源形式之一。当前，中国在三代核电技术领域取得重大突破，不仅实现了自主技术的商业化应用，还在全球范围内处于领先地位。本文将从全球核电技术发展、中国核电技术创新、产业发展现状及未来展望等方面，全面解析中国核电产业的最新进展。
全球三代核电技术纵览
自1954年全球第一台核电站——前苏联奥布宁斯克核电站并网以来，全球核电技术已经发展了四代。第一代核电技术为原型堆，各国为了验证核能商业应用的可行性而建，发挥了验证核能发电可行性的作用，在设计上没有形成标准化，发电功率也较小。第一代核电技术的典型代表是前苏联的奥布宁斯克核电站，英国镁诺克斯反应堆，美国希坪港压水堆和德累斯顿沸水堆。采用第一代核电技术的机组已经全部退役。
第二代核电技术吸收了第一代核电技术的设计、建造和运行经验，形成了标准化的核电技术，实现了批量化商业部署，单位造价也较低，相比火电也具有较好的经济性。目前全球在运的核电机组大部分采用了第二代核电技术，2022年底为393台，占全部在运核电机组数量的93%。但是，第二代核电技术面临运行到期即将退役等问题。
第三代核电技术是目前全球核电建设的主流技术，全球绝大部分在建的核电机组采用了第三代核电技术，预计在整个21世纪都会有很大的市场空间。当然提高第三代核电技术的经济性是全球核电界重点研究的课题之一。
第四代核能系统处于起步阶段，钠冷快堆和高温气冷堆是发展较快的两种堆型。
第三代核电技术研发时间较早，受三哩岛核事故影响，美国、俄罗斯、欧洲、韩国、日本等国外主要核电国家或地区发展了第三代核电技术，形成了如AP1000、EPR、VVER-1200、VVER-Toi、APR1400、ABWR、ESBWR等堆机型。我国第三代核电技术研发时间虽然稍微晚于上述国家和地区，但是目前已经有3种自主技术型号实现了商业部署，还在研发其他型号，已成为全球重要的第三代核电技术研发国家。
截至2023年底，全球第三代核电技术约有18个型号，目前已经实现商业部署的型号有9种，已经建成机组26台。全球在建核电机组58台，总装机容量5986.7万千瓦，全球在建第三代核电技术44台核电机组，总装机容量5174.9万千瓦，占全球在建核电机组数量的75.0%，占全球在建核电机组总装机容量的84.1%。
中国核电技术飞跃
4月15日，中国核能行业协会发布《中国核能发展报告 2024》蓝皮书。
蓝皮书显示，当前，我国核电自主创新能力显著增强，“华龙一号”首批项目机组陆续投运，标志着我国实现了由二代向自主三代核电技术的全面跨越。同时，高温气冷堆、小型堆等一批代表着当今先进水平的核能工程也取得重大进展。
截至目前，国内外有5台“华龙一号”机组正在源源不断地提供着绿色电力，13台机组正在加紧建设。“华龙一号”已经进入批量化建设阶段，核电技术水平跻身世界前列，已成为全球在运、在建机组总数最多的三代核电技术。
大型先进压水堆核电站科技重大专项——“国和一号”示范工程建设进展顺利，华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程正式投入商运。小型堆、聚变堆等关键技术持续取得新突破，核燃料循环全产业链技术创新取得新进展。
中国核能行业协会副理事长兼秘书长张廷克介绍，我国核电装备制造产业已形成了每年10台/套，百万千瓦级压水堆主设备的制造能力，自主三代核电综合国产化率达到90%以上。目前，我国已经建立了较为完整的原材料、主设备、辅助设备、仪控仪表产业链及其生产和供应能力，能够满足我国核电可持续发展需要。
核电产业正迎来高速发展期
中国核电产业正迎来高速发展期，商运核电机组共55台，总装机容量5703万千瓦，位居全球第三；在建及已核准核电机组38台，总装机容量4480万千瓦，在运、在建及已核准总装机规模超过1亿千瓦。2023年，中国核电机组发电量为4334亿千瓦时，位居全球第二，占全国发电量的4.86%，年度等效减排二氧化碳约3.4亿吨。
此外，中国核能行业协会副理事长兼秘书长张廷克表示，预计到2035年，核能发电量在中国电力结构中的占比将达到10%左右，与当前的全球平均水平相当，相应减排二氧化碳约9亿吨；到2060年，核电发电量占比达到18%左右，与当前经合组织国家平均水平相当。
据报道，2023年我国在建核电工程稳步推进，全年新开工核电机组5台，核电工程建设投资完成额949亿元，创近五年最高水平。截至2023年底，在建核电机组26台，总装机容量3030万千瓦。这显示了中国在核能建设方面的投入和决心，有望进一步巩固其在全球核电产业中的地位。
核技术应用产业也进入高速发展阶段。我国全面布局并推动医用同位素自主化生产设施和能力的建设，力争2024年至2025年实现碳-14、碘-131等主要医用同位素的自主化生产与供应。此外，稳定同位素镱-176、公斤级钼-100生产实现自主化突破；加速器技术研发与产能建设取得新突破。核技术应用产业的快速发展有望为相关产业带来新的增长机遇。
同时，我国多地正在积极拓展核能利用。预计到2030年、2060年，核能供暖规模有望分别达到1.5亿、15亿平方米；核能在实现绿色低碳供暖、供汽、海水淡化、制氢等综合利用方面均有较好的市场空间。核能利用的多元化发展将为中国能源结构转型提供重要支撑。
如何推动核电高质量发展
(一)推动自主三代核电技术规模化发展
推动“双碳”目标实现是当前我国能源电力行业重要而紧迫的任务使命，核电将在实现“双碳”目标过程中发挥重要作用。我国核能实施热堆—快堆—聚变堆“三步走”发展战略，第三代核电技术最为成熟，是核电行业支撑“双碳”目标中坚力量。根据相关机构预测，相比2023年我国在运核电装机容量的5700万千瓦，2030年、2040年、2050年和2060年在运核电装机增幅分别为90%、205%、331%、465%。建议我国每年核准8-10台核电机组，推动自主三代核电技术规模化发展。
(二)提高第三代核电技术的经济性
相比于第二代核电技术，第三代核电技术造价较高。相比于风电、光伏发电等几乎零边界成本的电源形式，第三代核电技术的经济性有待更加进一步提高。提高第三代核电技术经济性，建议从以下几个方面开展：一是一个厂址批量化开工核电机组，同一机型批量化建设；二是在确保安全的前提下，简化和优化重复性配置措施；三是在设计、建造、运行等环节尽可能引入数值化手段。
(三)推动核电纳入绿电体系
我国已经重视核电的清洁性，但是尚未将核电纳入到绿色电力交易和绿证交易体系中。法国、俄罗斯、比利时、荷兰、芬兰、加拿大等国家已经将核电纳入到绿电范畴。我国核电每年可以提供数千亿度电的市场电力交易，将核电纳入到绿电体系，将有助于缓解我国华东、华南等地区绿电供不应求局面。
(四)实施启动内陆核电建设
我国核电均位于东部沿海地区。按照我国每年8-10台核电机组的核准节凑，预计我国东部省份沿海厂址将在2030年前处于较为紧缺的状态。根据核电建设节奏，我国宜在2025年左右启动内陆核电建设准备工作，2030年开展内陆核电建设。针对风电和光伏发电输出的西北省份，以及电力供应缺口问题突出的华中省份，建议“十五五”期间适时启动中西部地区核电建设，进一步优化我国核电时空布局。
本文原文来自能源新媒、央视网、手机和讯网