核能供熱：清潔取暖、治理霧霾的新手段

科技輿情分析研究所

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【新研判】核能供熱，就是從核電機組中抽取高溫高壓蒸汽作為熱源，采用多級換熱技術，借助換熱站實現水汽換熱、水水換熱，通過多個回路的運行，最后通過市政供熱管網將熱量傳遞給用戶。核能供熱是以核裂變產生的能量為熱源的城市集中供熱方式。它是解決城市能源供應、減輕運輸壓力和消除燒煤造成的環境污染的一種新途徑。城市集中供熱所需溫度不高，現有的核能技術較易滿足要求。目前，正在發展的有3種核能供熱方式：一是城市集中供熱專用低溫供熱堆。這種堆的壓力為1～2兆帕，可以輸出100°C左右的熱水供城市應用。由于反應堆工作參數低，安全性好，可建造在城市近郊。二是核熱電站。它和普通熱電站原理相似，只是用核反應堆代替礦物燃料鍋爐。核熱電站反應堆工作參數高，必須按照電站選址規程建在遠離居民區的地點，這使其發展在一定程度上受限。三是化學熱管遠程核供熱系統。它利用高溫氣冷堆產生的900°C左右的高溫熱源進行可逆反應，并在常溫下通過管道送到用戶，在再生（甲烷化）裝置中產生逆反應放出化學熱，供用戶應用。這種方法可將核熱送到遠處供大片地區使用。

聚焦：清潔取暖的必然需求、治理霧霾的現實選擇

2019年11月15日，“全國首個核能商業供熱項目”山東海陽核能供熱項目一期工程第一階段正式投用。70萬平方米居民和公共建筑用上清潔能源，告別燒煤取暖的歷史，開辟了核能綜合利用的新紀元。核能供熱并非新概念，其歷史最早可追溯至上世紀60年代，世界上第一個實現民用核能供熱的核電站——瑞典原型核動力反應堆Agesta實現連續供熱10年。到了上世紀70年代，俄羅斯、保加利亞、瑞士、羅馬尼亞等國就開發建造了很多核供熱系統，作為區域集中供熱或工業供熱熱源。

我國城市集中供熱始于20世紀50年代，改革開放后集中供暖大面積鋪開。2018年，我國電力行業供熱年消耗2.55億噸標煤，供熱耗煤成為冬季霧霾的重要疊加成因。近年來，北方地區每到冬季取暖季頻受霧霾困擾，利用核能開展清潔供暖成為中國調整能源結構、治理霧霾等問題的現實選擇。

海陽核能供熱項目一期工程第一階段是通過廠內換熱首站向地方熱力公司——豐源熱力提供熱源，再由豐源熱力換熱站、熱力管網系統向用戶供熱。目前實施的70萬平方米核能供熱，據測算每年可節約2.32萬噸標煤，減排222噸煙塵、382噸二氧化硫、362噸氮氧化物以及6萬噸二氧化碳，相當于減少約5臺10噸的燃煤鍋爐。

作為全國首個核能商業供熱，海陽核能供熱項目是創造性落實習總書記關于“加快推進北方地區冬季清潔取暖”的重要指示精神的有力舉措，是推動《北方地區冬季清潔取暖規劃(2017-2021年)》實施的良好實踐，還為核電行業開拓核能綜合利用領域作出了有益的嘗試和探索。

此舉開創了國內核能商業供熱的先河，為實現北方地區冬季清潔取暖提供了全新的“國家電投+山東方案”，標志著國家電投清潔能源戰略再次取得新成果，山東省核能產業發展再上新臺階。

日前，國家核電、上海核工院先后與國核吉林核電有限公司、國家電投黑龍江分公司簽署《吉林白山核能供熱項目總承包框架協議》和《國家電投佳木斯綜合智慧核能供熱示范項目工程總承包框架協議》。這是山東海陽核電核能供熱項目之外，國家電投近年來在東北地區布局的核能供熱項目。預計在2030年前，國家電投將依托海陽核電及新核電基地，同時聯合其他清潔能源供熱方式，替代膠東半島所有燃煤鍋爐供熱。

分析：海陽核能供熱，在國內可復制嗎？

截至2019年9月底，我國大陸地區共運行核電機組47臺，分布在南至海南昌江、北至遼寧紅沿河的沿海地帶。從核電機組分布的省份來看，廣東、浙江、福建的核電裝機容量位列前三，秦嶺淮河線以北地區的在建在運核電站有江蘇連云港田灣核電、山東煙臺海陽核電、山東威海榮成核電、遼寧大連紅沿河核電。

國家電投科技與創新部副主任趙偉明表示，我國核電機組大多分布在秦嶺淮河線以南的沿海地區，地處亞熱帶，冬季短且少嚴寒。如果將此區域核電站進行供熱改造，那經濟性提升不明顯，而在東北地區沿海的核電機組具有較大提升空間。

統計公報顯示，膠東半島青島、煙臺、威海三市2018年末常住人口總數約1934萬人，2018年地區生產總值（GDP）23475億元。經濟發展水平、人口密度、地形情況、已有在建在運項目的核電基地布局，共同促成了大型商用核電廠熱電聯產在膠東半島的現實可行性。

“核電不可能包打天下。”山東核電董事長吳放表示，遠期整個膠東地區的清潔取暖實際上是以核能供熱為基礎的，搭配風電、光伏及儲能作調峰。“膠東半島一旦能以這種以核為主、多能互補的方式解決供暖問題，遼東半島也將效仿，兩者地理位置、形狀、氣候相似。”位于遼寧西部沿海葫蘆島市仍待官方核準正式開工的徐大堡核電站也有類似規劃。

目前，核能供暖推廣面臨4個難點：一是確保核能供暖的安全性需要開展大量工作。二是內陸地區核電發展因為缺少冷卻水而運行困難。三是核反應堆需要建在無人居住的海邊，或者周圍一定范圍內沒有人煙的區域，建設如此長的導熱設施，熱量在傳導過程中的耗損有多大，目前尚需進一步研究。四是熱能作為核能的副產物，目前人類只能通過熱轉換的方法提取能量，其能量并不是直接成為供暖的動力；核能主要用于發電，而供熱只是發電過程中的部分產物，有多大的轉換量目前科學界并沒有一致的定論。

預見：核能為全球能源革命貢獻更多力量

當前，全球性的能源短缺、環境污染、氣候變暖正日益困擾著人類社會。開發核能是應對全球氣候變化的重要手段，是推進生態文明、建設美麗世界的有效途徑。在我國經濟快速增長的背景下，由于能源資源有限、能源消費高居世界前列，清潔、安全、高效的核能是推進低碳可持續發展的重要力量。因此大力發展核能，可為全球能源革命貢獻更多力量。

2019年12月11日人民日報海外版刊發的《探訪全國首個核能商業供熱項目——核能供熱，暖和又干凈》的文章指出，核能供熱建設初期，投資遠高于同規模燃煤鍋爐，但建成后運行成本遠低于燃煤鍋爐，且使用壽命可達60至80年，是燃煤鍋爐的3至4倍。前期發揮的是社會效益和環保效益，到后期經濟效益才會逐漸顯現。

國家電投董事長錢智民認為，應以核能為基礎，通過核能發電、核能供熱、海水淡化、電儲能和光儲一體、氫能等多能互補、聯合高效運行，實現核電向核能拓展、單一核能向多能綜合利用拓展。

《中國核能發展報告2019》藍皮書指出，我國清潔能源產業穩步壯大，核電在能源轉型中的作用更加凸顯；自主掌握核心技術對我國更為關鍵，核科技發展仍需大力投入和協同創新；核能全產業鏈穩步發展，但部分環節亟需加快推進；核能與地方經濟融合發展成為發展新常態，公眾溝通與核科普宣傳尤為重要。