核能供熱試點(diǎn)之爭

文 | 本刊記者 余娜

核能供熱的美好前景，加速了能源央企對(duì)其涉獵的步伐。然而，示范項(xiàng)目落地難卻成為核能供熱推廣面臨的最大阻力。

2017年11月28日，來自住建部、環(huán)保部、能源局、科工局、行業(yè)協(xié)會(huì)、高校、企業(yè)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(xué)研究院偏居一隅的游泳池式輕水反應(yīng)堆廠房，圍得水泄不通。

在低調(diào)服役半個(gè)世紀(jì)后，這個(gè)反應(yīng)堆廠房因“燕龍”的橫空出世，一下子熱鬧起來。

當(dāng)天，中核集團(tuán)正式宣布：泳池式輕水反應(yīng)堆（簡稱49-2堆）安全供熱滿168個(gè)小時(shí)，具備為原子能院部分辦公樓供熱、功能演示及實(shí)操培訓(xùn)等能力。

同時(shí)發(fā)布的，還有能實(shí)現(xiàn)區(qū)域供熱的“燕龍”泳池式低溫供熱堆。據(jù)測(cè)算，一座400MW的“燕龍”低溫供熱堆，供暖建筑面積可達(dá)約2000萬平方米，相當(dāng)于20萬戶三居室。

“利用核能進(jìn)行區(qū)域供熱能更有效改善我國能源結(jié)構(gòu)，緩解日趨嚴(yán)重的能源供應(yīng)緊張局面，希望中核集團(tuán)對(duì)泳池式反應(yīng)堆供熱的技術(shù)進(jìn)行充分論證，不放過任何技術(shù)關(guān)鍵細(xì)節(jié)，力爭將核能供熱技術(shù)的安全性、可靠性論證明白，用公眾接受的語言向社會(huì)講清楚。”環(huán)境保護(hù)部副部長、國家核安全局局長劉華評(píng)價(jià)說。

早在30年前即開展攻關(guān)研究并列為國家重點(diǎn)科研項(xiàng)目的核能供熱項(xiàng)目，一度引發(fā)各方關(guān)注和重視，卻始終未能邁出實(shí)質(zhì)性一步。挑戰(zhàn)之下，示范項(xiàng)目落地難成為核能供熱推廣面臨的最大阻力。

當(dāng)各省市試點(diǎn)紛紛趨之若鶩，難題能否得到化解？

熱源緊缺

在今冬煤改氣“失算”之后，部分地區(qū)熱源緊缺又“卷土歸來”。

在我國北方，每年冬季供暖是關(guān)系國計(jì)民生的大事，采暖范圍遍布全國17個(gè)省、市、自治區(qū)，占國土面積的60%以上，采暖人口達(dá)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(lián)產(chǎn)和區(qū)域鍋爐房為主，每年供暖消耗煤炭超過5億噸，能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)升級(jí)形勢(shì)嚴(yán)峻。

我國北方各地區(qū)供熱指標(biāo)

國家統(tǒng)計(jì)局最新數(shù)據(jù)顯示，2015年供熱用燃煤消耗量占國內(nèi)原煤總產(chǎn)量的比例為4.62%。隨著集中供熱對(duì)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(xù)增多，環(huán)保問題日益加重，清潔供熱能源的替代需求愈發(fā)強(qiáng)烈。

“隨著城鎮(zhèn)化的進(jìn)展，北方地區(qū)供熱面積已經(jīng)達(dá)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。另一方面，我們也應(yīng)看到北方地區(qū)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(qū)霧霾一個(gè)非常重要的原因。”清華大學(xué)建筑學(xué)院建筑技術(shù)科學(xué)系教授夏建軍分析。

不久前印發(fā)的《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃（2017—2021）》提出，到2019年，北方地區(qū)清潔取暖率達(dá)到50%，替代散燒煤7400萬噸。到2021年，北方地區(qū)清潔取暖率達(dá)到70%，替代散燒煤1.5億噸。這些數(shù)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(fā)布會(huì)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(duì)煤炭、天然氣、電、可再生能源等多種能源形式統(tǒng)籌謀劃，他強(qiáng)調(diào)，“清潔取暖工作必須突出一個(gè)‘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。”

“當(dāng)前供熱發(fā)展最大瓶頸是能源短缺，一方面是我們對(duì)燃煤供熱能源的管控難以實(shí)現(xiàn)清潔，另一方面是面臨天然氣短缺的風(fēng)險(xiǎn)，核能供熱無疑給供熱行業(yè)帶來了福音。”中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會(huì)副理事長、北京熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司副總經(jīng)理劉榮坦言。

事實(shí)上，核能供熱并非是一個(gè)新的概念。早在半個(gè)世紀(jì)前，北歐就有民用核能供暖的核反應(yīng)堆。蘇聯(lián)在勃列日涅夫時(shí)期，為了城市集中供暖的需要，也興建過核能供熱反應(yīng)堆，并在部分社會(huì)主義國家得到應(yīng)用。此外，德國、法國、瑞士、加拿大等國也都進(jìn)行過核供熱堆的研究與開發(fā)。

“核能供熱的突出優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在低溫供熱上。因?yàn)楹朔磻?yīng)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(yīng)低溫?zé)嵋膊荒芙档汀６肆炎兎磻?yīng)可以發(fā)生在任何溫度下，如果僅僅要求供應(yīng)低溫?zé)幔磻?yīng)堆就可以工作在低溫低壓條件下，都可以簡化反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)，提高安全性和降低造價(jià)。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(xué)核能技術(shù)設(shè)計(jì)研究院教授田嘉夫分析。

在其看來，經(jīng)濟(jì)規(guī)模的用電和用熱存在很大差別。“核電都是由核熱轉(zhuǎn)化而來，反應(yīng)堆熱能直接利用可以完全實(shí)現(xiàn)。但熱是由熱水或蒸汽傳輸，輸送距離短、熱網(wǎng)規(guī)模小；熱負(fù)荷往往有季節(jié)性或間斷性要求，負(fù)荷因子低；要求熱源靠近熱負(fù)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(jià)又遠(yuǎn)低于電價(jià)；這是考慮核能供熱時(shí)遇到的特殊難題。”

對(duì)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(chǎn)業(yè)鏈高峰論壇”上也明確指出：核電站熱電聯(lián)供應(yīng)與低溫供熱堆相結(jié)合，可發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，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(yīng)堆研發(fā)的歷史可追溯至上世紀(jì)80年代。1983年，清華大學(xué)原有的池式研究堆實(shí)現(xiàn)我國第首次核能低溫供熱實(shí)驗(yàn)；1984年，當(dāng)時(shí)的國家科委批準(zhǔn)在清華大學(xué)核能所建一座5MW的核供熱試驗(yàn)堆；1986年起，低溫核供熱正式列為國家“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目；1989年，50MW低溫核供熱堆正式臨界啟動(dòng)，之后一次成功完成72小時(shí)滿功率連續(xù)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。

值得關(guān)注的是，在技術(shù)層面，經(jīng)過層層篩選，業(yè)內(nèi)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(chǎn)業(yè)化提速》一文）。其中池式供熱堆以游泳池實(shí)驗(yàn)堆為原型，殼式供熱堆由目前主流壓水堆核電站技術(shù)演進(jìn)而來。前者代表是中核集團(tuán)剛剛發(fā)布的“燕龍”泳池式低溫供熱堆，而后者代表則是中廣核集團(tuán)的NHR200-II低溫供熱堆技術(shù)。

企業(yè)布局

核能供熱正朝著前景更為廣闊、競(jìng)逐更加充分的示范商業(yè)環(huán)節(jié)演進(jìn)。然而，經(jīng)過多年試錯(cuò)，布局企業(yè)面臨的風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)遇卻愈發(fā)難以界定。

低溫核供熱與化石燃料對(duì)比表

核供熱反應(yīng)堆“燕龍”的橫空出世，使得中核集團(tuán)率先在核能供熱上獲得突破。據(jù)悉，“燕龍”是中核集團(tuán)在泳池式研究堆五十多年安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，針對(duì)北方城市供暖需求開發(fā)的一種安全經(jīng)濟(jì)、綠色環(huán)保的堆型產(chǎn)品。

探其原理，是將反應(yīng)堆堆芯放置在一個(gè)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(jí)交換傳遞給供熱回路，再通過熱網(wǎng)將熱量輸送給千家萬戶。

中核集團(tuán)“燕龍”泳池式低溫供熱堆總設(shè)計(jì)師柯國土向《能源》記者介紹，池式低溫供熱堆選址靈活，內(nèi)陸沿海均可，尤其適合北方內(nèi)陸。反應(yīng)堆壽命長達(dá)60年，與燃煤、熱電聯(lián)產(chǎn)相比具有經(jīng)濟(jì)可比性。

“與其他的化石能源供熱相比，池式低溫供熱堆建設(shè)投資約是同規(guī)模燃煤鍋爐的2至3倍，但運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于燃煤鍋爐，且使用壽命達(dá)到60年，是燃煤鍋爐的2至4倍。”中國科學(xué)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(qū)域鍋爐房熱源承擔(dān)城市基本熱負(fù)荷，或?qū)⒊蔀榫徑饣茉喘h(huán)境污染的一種有效可行的方法。

與中核集團(tuán)堅(jiān)持采用二級(jí)單位中國原子能科學(xué)研究院的池式堆技術(shù)路線不同，中廣核集團(tuán)聯(lián)合清華大學(xué)采用了“殼式堆”技術(shù)，并協(xié)同中國核建旗下的中核能源一同完成了NHR200-II技術(shù)工業(yè)供熱、熱電聯(lián)供項(xiàng)目技術(shù)改造。

“目前，中廣核正攜手清華大學(xué)共同推進(jìn)成熟的NHR200-II低溫供熱堆技術(shù)，推動(dòng)示范項(xiàng)目落地。這項(xiàng)技術(shù)早在上世紀(jì)九十年代就通過了國家核安全局安全評(píng)審，在2016年國家能源局組織國內(nèi)行業(yè)專家的小堆技術(shù)路線評(píng)審中排名第一，具有重要的推廣價(jià)值和示范意義。”在1月23日舉行的中廣核2018年度新聞發(fā)布會(huì)上，中廣核研究院副總經(jīng)理郝志堅(jiān)向《能源》記者透露。

據(jù)悉，中廣核正在大力推動(dòng)低溫供熱堆技術(shù)的市場(chǎng)開發(fā)。“低溫供熱堆具有安全性高、廠址適應(yīng)性強(qiáng)、技術(shù)上可取消廠外應(yīng)急等特點(diǎn)，可以靠近用戶，建在城市周邊、內(nèi)陸偏遠(yuǎn)地區(qū)等廠址區(qū)域，從而使電、熱、水、冷多種能源供應(yīng)成為了可能。在實(shí)現(xiàn)批量化、模塊化建造后，低溫供熱堆建造、部署時(shí)間將大大縮短，僅需要2-3年即可建成。”郝志堅(jiān)說。

與此同時(shí)，三大核企最晚成立的國家電投也不甘落后，其自主研發(fā)的微壓供熱堆HAPPY200也于2017年完成總體方案迭代及優(yōu)化，并進(jìn)行了候選廠址的調(diào)研勘察。

事實(shí)上，早在2013年初，中核能源科技有限公司與中電投電力工程有限公司（現(xiàn)合并為“國家電投”）就聯(lián)合總承包吉林白山核供熱堆項(xiàng)目達(dá)成共識(shí)，雙方隨之正式簽署《吉林白山核供熱堆項(xiàng)目工程建設(shè)總承包聯(lián)合體協(xié)議書》。

然而，此后數(shù)年，有望成為殼式一體化核供熱堆技術(shù)的首個(gè)商業(yè)化示范項(xiàng)目的白山項(xiàng)目卻遲遲未能落地。不僅如此，遼寧阜新、天津兩市曾批準(zhǔn)深水池核供熱示范工程立項(xiàng)，沈陽市、哈爾濱也曾傳將建我國首座核供熱工程示范堆等消息，也均不了了之。

業(yè)內(nèi)分析：國家政策和公眾接受是多年來制約低溫堆技術(shù)推廣的關(guān)鍵因素，其次是市場(chǎng)需求、推廣模式、資金投入等。

“對(duì)于核能供熱的前景，我不是很看好。雖然當(dāng)?shù)卣话愫芊e極，但落地往往面對(duì)多重阻力。”在北京大學(xué)物理學(xué)院副教授雷奕安看來，核能供熱推廣受阻因素頗多，其中最大的問題正是安保隱患。

“核供熱堆無法實(shí)施等同于核電站反應(yīng)堆的安保標(biāo)準(zhǔn)，存在較大隱患，一旦有人搞破壞，產(chǎn)生的后果將無法接受。”雷奕安向《能源》記者分析。

試點(diǎn)之爭

核能供熱的美好前景，加速了能源央企對(duì)其涉獵，然而產(chǎn)融結(jié)合之路卻異常艱難。30年前的阜新、琿春、天津等地選址不了了之，令一些產(chǎn)融結(jié)合者至今仍心存余悸。

“當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)時(shí)機(jī)不夠成熟，并無碳減排及霧霾的環(huán)境壓力，地方政府領(lǐng)導(dǎo)在最后一刻選擇放棄。”中國電力發(fā)展促進(jìn)會(huì)核能分會(huì)副會(huì)長兼秘書長田力在接受《能源》記者采訪時(shí)分析，“重要技術(shù)設(shè)備也不成熟，如阜新項(xiàng)目放射性一回路的4個(gè)回路設(shè)計(jì)存在缺陷，板式換熱器廠家并未取得核級(jí)資質(zhì)。導(dǎo)致項(xiàng)目均未獲得批準(zhǔn)立項(xiàng)。”

然而，上述種種并不阻礙新一輪開拓者前進(jìn)的步伐，尤以山東、河北、吉林三省為甚。

在山東，據(jù)煙臺(tái)發(fā)改委核電辦副主任張潔非介紹，山東核電項(xiàng)目將重點(diǎn)落在煙臺(tái)，未來煙臺(tái)還將建設(shè)國家級(jí)核電研發(fā)中心。

1月19日，中核集團(tuán)與煙臺(tái)市人民政府簽署《海上清潔能源綜合供給平臺(tái)及泳池式低溫供熱堆項(xiàng)目合作協(xié)議》。這是中核集團(tuán)自2017年正式發(fā)布“燕龍”以來首次牽手地方政府。

“中核集團(tuán)海上清潔能源綜合供給平臺(tái)、燕龍泳池式低溫供熱堆已具備產(chǎn)業(yè)化能力。”簽約儀式上，中核集團(tuán)總經(jīng)理、黨組副書記余劍鋒表示。

按照協(xié)議約定，雙方將加速推進(jìn)海上清潔能源綜合供給平臺(tái)及泳池式低溫供熱堆項(xiàng)目在煙臺(tái)市開發(fā)和建設(shè)，打造煙臺(tái)市國家軍民融合示范項(xiàng)目，助推煙臺(tái)市建設(shè)核電裝備千億級(jí)產(chǎn)業(yè)集群。

與此同時(shí)，選擇北方大型核電站試點(diǎn)熱電聯(lián)供作為小型堆區(qū)域供熱的過渡，青島等城市也在積極探索。

據(jù)悉，青島供熱以燃煤鍋爐和熱電聯(lián)產(chǎn)為主，供熱面積達(dá)2.1億平方米。根據(jù)青島2014年清潔能源規(guī)劃——“四改造、三開發(fā)、二替代、一建立”的總體工作思路，預(yù)計(jì)到2020年，供熱面積達(dá)3.1億平方米，其中20%海水源熱泵，燃?xì)?0%，余熱資源20%，其他采用熱泵技術(shù)，卻仍有6000萬平方米的缺口。

“我們計(jì)劃同海陽核電合作，（一期機(jī)組年發(fā)電170億千瓦時(shí)，其中1/3熱量用于發(fā)電）希望能回收剩余2/3的熱量，使得余熱利用技術(shù)存在對(duì)接的可能性。目前預(yù)可研工作已經(jīng)展開，希望達(dá)成合作意向，并影響二期機(jī)組的建設(shè)，進(jìn)行必要改造。”青島市供熱辦主任喻立群介紹。

在其看來，通過試點(diǎn)，一方面可以驗(yàn)證核能熱源與熱力管網(wǎng)的耦合技術(shù)，另一方面積累核能區(qū)域供熱應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，增進(jìn)民眾對(duì)于核能區(qū)域供熱的認(rèn)知度和接受度。

《能源》記者注意到，青島謀求“核電+供暖”的訴求并非全國個(gè)例。早在2017年2月17日，遼寧核電有限公司即向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)總局申報(bào)了“一種基于大型商用核電機(jī)組的熱電聯(lián)產(chǎn)方法”發(fā)明專利獲得授權(quán)，成為我國第一個(gè)核電供暖專利。

“徐大堡核電項(xiàng)目地處我國東北地區(qū)，具備在我國率先開展核電供暖的優(yōu)勢(shì)。”此前，遼寧核電有限公司副總經(jīng)理葛政法在接受中核集團(tuán)內(nèi)部媒體采訪時(shí)透露，“目前，我國北方運(yùn)行及在建的核電站均已電力生產(chǎn)為唯一目的，由于核電調(diào)峰的需求越來越大，所以有必要探索核電綜合利用方案，在電力生產(chǎn)的同時(shí)兼顧民生問題。”

一邊是積極打造“我國核電產(chǎn)業(yè)北方基地”的山東，另一邊是謀求更多低溫供熱示范堆落戶的河北。

這點(diǎn)，在2017年1月13日由中國電力發(fā)展促進(jìn)會(huì)核能分會(huì)舉辦的“核能供熱技術(shù)推廣應(yīng)用研討會(huì)”上，即可看出。

彼時(shí)，來自河北承德、石家莊、邯鄲、邢臺(tái)、保定、秦皇島等城市的代表踴躍發(fā)言，交流訴求。

邢臺(tái)市發(fā)改委副主任陳石坦言，邢臺(tái)市大氣污染指數(shù)長期倒數(shù)第一，污染主要集中在冬天供暖，因此核供熱在京津冀推廣很重要，指標(biāo)擁有較大吸引力。

“邢臺(tái)市1.2萬平方米，人口700多萬，目前供熱價(jià)26元/平方米，城市城鎮(zhèn)化中集中供熱呼聲很高。”陳石說，“全國供暖最重要的方式，是在經(jīng)濟(jì)不是很發(fā)達(dá)的地區(qū)，通過產(chǎn)業(yè)政策給予支持，減少政府財(cái)政壓力。建議京津冀地區(qū)應(yīng)該多建幾個(gè)示范堆。”

對(duì)此，石家莊供熱管理中心主任劉文棟也坦言，石家莊市總供熱面積1.6億平方米，其中80%熱電聯(lián)產(chǎn)、20%區(qū)域鍋爐（以天然氣為主）。2016年11月之后，政府已經(jīng)明確指出燃煤熱源的削減是重要工作，尋找新的熱源迫在眉睫。

“核能供熱想在石家莊落地，需要國家政策大力支持，特別是優(yōu)惠。如何做到不增加政府風(fēng)險(xiǎn)和財(cái)政負(fù)擔(dān)，尤其重要。但目前來看，還沒有成熟的項(xiàng)目。”劉文棟指出。

值得關(guān)注的是，在2017年9月河北省發(fā)改委印發(fā)的《河北省“十三五”電力發(fā)展規(guī)劃》中，加快低溫供熱堆項(xiàng)目前期工作也被列為重點(diǎn)能源項(xiàng)目范疇。該規(guī)劃明確指出：應(yīng)結(jié)合城鎮(zhèn)集中供熱發(fā)展規(guī)劃，積極利用國內(nèi)先進(jìn)可靠技術(shù)，在條件適宜地區(qū)，謀劃布局一批低溫供熱堆項(xiàng)目，重點(diǎn)加快推進(jìn)承德、邢臺(tái)項(xiàng)目前期工作，爭取列入國家首批示范。

“地方的需求是迫切的，關(guān)鍵是拍板的問題。”國核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院高工林令之一語中的。

在其看來，中國北方被霧霾困擾、環(huán)境問題成為社會(huì)公眾高度關(guān)注的當(dāng)下，核能供熱能否邁出關(guān)鍵步伐，不僅取決于公眾恐核心理的消除，更有賴于政府的加強(qiáng)引導(dǎo)和規(guī)劃，才能真正推動(dòng)核能供熱示范項(xiàng)目早日落地。

“微壓堆HAPPY200，目前廠址選擇正在進(jìn)行中，計(jì)劃率先在吉林推廣，形成北方示范，用于冬季民用采暖以及糧食深加工等。”林令之說。

此外，據(jù)一位不愿具名的專家透露，由于國電投在吉林白山的項(xiàng)目多年未能邁出實(shí)質(zhì)性一步，示范堆選址已經(jīng)轉(zhuǎn)而在吉林通化、公主嶺、四平伊通等市縣推進(jìn)。

“不同企業(yè)提出不一樣的方案，選址在不同地區(qū)，這從研究角度來說，必然如此。”雷奕安分析，“但要看到，核能供熱依然面臨退役和乏燃料處理等問題。即便應(yīng)用前景廣闊，地方政府積極扶持，但項(xiàng)目能否落地依然要看民意。”