來源微信公眾號:九邊
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寫這個話題,主要是我自己很疑惑,假期查了很多的論文和研報,又找核電相關(guān)的小伙伴了解了下情況,寫成這篇跟大家分享下。sJi曹操讀書網(wǎng)
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這些天因為電力緊張,造成多處拉閘限電。很大的一個原因是煤價上漲,其中作為期貨的煤相關(guān)產(chǎn)品,價格今年已經(jīng)翻了一倍,而且漲的還沒有停止的意思。sJi曹操讀書網(wǎng)
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而相應(yīng)的電價受發(fā)改委規(guī)定,使得上漲是有限制的,這就使得燃煤電廠陷入了一個尷尬境地,發(fā)電就賠錢,越發(fā)越賠。使得有很多電廠借機(jī)檢修設(shè)備,降低損失,反正不會擴(kuò)大產(chǎn)能,這就加劇了電力的供應(yīng)不足。sJi曹操讀書網(wǎng)
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此外中國的煤炭本身也不是特別足,有個數(shù)據(jù)叫煤炭儲產(chǎn)比,也就是按照現(xiàn)在這樣挖還能挖幾年。sJi曹操讀書網(wǎng)
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美國作為全球煤炭儲量最高的國家,其煤炭已探明儲量為全球首位,煤炭儲產(chǎn)比上,2019年美國煤炭儲產(chǎn)比達(dá)390年,俄羅斯達(dá)369年,而我國僅為37年。我國煤炭已探明儲量在全球排行前列,但是儲產(chǎn)比遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他國家,這樣下去,很快又得大規(guī)模進(jìn)口煤炭了。sJi曹操讀書網(wǎng)
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也就是中國的煤還能用不到40年,當(dāng)然這話不是這么絕對,因為每年中國煤炭新的探明儲量都不少,但是發(fā)現(xiàn)的煤礦越來越偏遠(yuǎn),運輸成本越來越大,電和蔬菜差不多,在當(dāng)?shù)乇阋耍斔驮竭h(yuǎn)越貴。舉個最簡單的例子,在新疆和內(nèi)蒙的部分偏遠(yuǎn)發(fā)電廠,電價低到不到兩角,這也是為啥在國家大力整治區(qū)塊鏈挖礦之前,每年四川的枯水期,礦產(chǎn)會整個拆了運到那里,用當(dāng)?shù)氐谋阋穗娡诘V。中國煤炭不足是事實。其中最主要的問題就是電煤消耗太大。sJi曹操讀書網(wǎng)
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所以這是我們現(xiàn)在大力發(fā)展清潔能源的原因之一。sJi曹操讀書網(wǎng)
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清潔能源常見的有好幾種。相比起來,水電優(yōu)勢最大,不但發(fā)電的價格便宜,同時電站建立的水庫還有調(diào)節(jié)水量和灌溉的效果,大型電站甚至可以改變地貌。比如白鶴灘水電站,按照當(dāng)?shù)厝说恼f法“把金沙江活活變成了一個湖泊連著一個湖泊”,金沙江是什么地方?一向以地勢險峻水流湍急著稱,現(xiàn)在也溫和多了。sJi曹操讀書網(wǎng)
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但是水電站對選址有要求,對水量也有要求,北方的很多河流而且中國水電大多集中在西南地區(qū),崇山峻嶺中電如何運輸也是個挑戰(zhàn)。所以“西電東送”是和“北煤南運”“南水北調(diào)”差不多的超級工程。sJi曹操讀書網(wǎng)
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至于風(fēng)電和光伏,同樣也對風(fēng)量和陽光有要求,這些資源豐富的地區(qū)也大多都在比較偏遠(yuǎn)的地方。而且本身有一定的風(fēng)險,比如德州停電那事大家記得吧,冰雪暴把風(fēng)扇給凍住了,電力不足,整個州都停了。這也是為啥搞風(fēng)電和光電,必須得規(guī)劃好如果發(fā)生一大片區(qū)域同時停電怎么解決。sJi曹操讀書網(wǎng)
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現(xiàn)在能想到的好的解決方案,就是發(fā)展儲能,把風(fēng)電和太陽能發(fā)出來的電存起來,萬一發(fā)生斷電也可以及時頂上,所以儲電行業(yè)接下來是一個超級行業(yè),將迎來大爆發(fā)。炒股玩基金的小伙伴都知道,前段時間寧德時代搞出來了那個鈉電池后股價大漲,不僅僅是因為這玩意比鋰電池更便宜(但是比鋰電池重得多),更重要的是,將來新能源相關(guān)的儲能可能會用得著這個技術(shù),到時候儲存兩三天的電量,萬一好幾天陰天或者沒有風(fēng)不至于一度電都發(fā)不出來。sJi曹操讀書網(wǎng)
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在清潔能源中,按理說最得天獨厚的就是核能了。sJi曹操讀書網(wǎng)
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但是核電站也很麻煩,選址就是個超級復(fù)雜的事:sJi曹操讀書網(wǎng)
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首先要有大量水源,因為核電站的運行和冷卻需要大量的水,這也是為啥我國的核電站一般都在沿海,法國和德國他們一般都建在湖邊,或者為了建核電站干脆搞個大壩。下圖是我國十四五規(guī)劃的大型能源基地布局圖,核電都在沿海。sJi曹操讀書網(wǎng)
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接下來是最敏感的,民意問題,一般說“核電站很安全”,往往是因為深刻了解了核電站到底是怎么運轉(zhuǎn)的,才會有這種感覺。如果非常確信核電站非常安全,往往得有相關(guān)學(xué)歷才那么言之鑿鑿,問題是老百姓又沒有核物理相關(guān)學(xué)位,他們怎么會懂?所以核電站選址向來非常麻煩,弄不好就會被抵制。最后也是最麻煩的一個環(huán)節(jié),也就是核廢料的問題,就跟煤燒完之后會有煤渣一樣,核電廠發(fā)完電也會產(chǎn)生大量的核廢料,那些帶著放射性的核廢料怎么處理也是個大麻煩。一般都是先回收一下可利用的成分,再裝進(jìn)特制容器,掩埋到地下五百到一千米,這些核廢料的放射性會持續(xù)上萬年,所以核廢料的掩埋場本身也極其昂貴,畢竟萬一出了事,污染了地下水可麻煩了,這方面法國作為核電方面的扛把子,研究非常深。了解了這些,就知道發(fā)展核電這事本身需要考慮的事非常非常多,而且涉及社會輿論和群眾心態(tài)等問題,就更復(fù)雜了。至于核電的效果,就以我國最先進(jìn)的自主發(fā)電機(jī)組,華龍一號為例。一臺華龍一號機(jī)組,裝機(jī)量是120萬千瓦時,每年生產(chǎn)100億度電,這相當(dāng)于每年節(jié)約350萬噸煤。每年減少了近千萬噸二氧化碳排放,相當(dāng)于近億棵樹一年吸收二氧化碳的量。如果是火電,為了運這些煤,又要消耗大量資源,開采又要消耗,開采破壞環(huán)境修復(fù)又需要。但是,核電在很多人眼里卻有個不足:安全性。可以說自從美國最早開始使用核電,幾十年來核電的發(fā)展,被三次大事故拖了后腿。如果深入地了解三次事故,其中技術(shù)問題不多,都是人的問題。第一次大事故是美國1979年三里島事故,過程非常無語,過程不細(xì)說了,隨便搜一下都有,事后分析居然說應(yīng)急設(shè)備指示燈被邊上一張檢修卡擋住了,使得操作人員操作失誤,差點出大亂子,不過萬幸沒爆炸,反應(yīng)堆慢慢的降了溫,雖然有少量泄漏通過冷卻水溢出,但是沒有大的泄漏。這事對全世界的核電事業(yè)打擊很大,在此之前,按照宣傳的說法,對核技術(shù)的完全控制是可以實現(xiàn)的,美國政府更是宣布核技術(shù)是一本萬利絕對安全的買賣。普通人覺得既然核潛艇和核動力航母帶著反應(yīng)堆在海上四處顛簸都沒事,一個多重保護(hù)的核電站能有什么問題?所以那些年美國的核電站開掛一樣,十幾年時間建了幾十個電站一百多臺反應(yīng)堆。到現(xiàn)在還是全世界核電站最多的國家,全美國20%電力來自核電。但是問題就這么發(fā)生了,三里島使得美國核電建設(shè)停滯了幾十年,很長時間美國核電公司要靠出口技術(shù)為生。直到多年以后才開始重新建設(shè)新的核電站。如果小伙伴你看過美國著名動畫連續(xù)劇《辛普森一家》(這個被美國人評為最偉大動漫劇集),里面的主人公——也是動漫界最著名的傻子霍默,工作就是個核電站的安全員,如果你看過他怎么上班,就知道編劇在諷刺三里島核電站。第二次就是1986年的切爾諾貝利核電站事故了,這次事故的主因一個是安全性的設(shè)計有瑕疵,還有就是操作人員嚴(yán)重的不規(guī)范。盡管切爾諾貝利這事對蘇聯(lián)國力的影響并不大,不過輿論上的影響卻大的離譜,以至于不少人想論證蘇聯(lián)倒閉的必然性,到現(xiàn)在也會把這事拿出來。第三次就是福島了,2011年日本福島附近海域發(fā)生了9級地震,地震發(fā)生后福島的機(jī)組自動停機(jī),開始給反應(yīng)堆降溫。但是地震造成的海嘯使得電力中斷,沒有足夠水降溫的核心溫度不斷升高,最后發(fā)生了爆炸。但是最奇葩的是核電站所有者的日本東電公司,幾次“神操作”造成了事故不斷擴(kuò)大,最終無法收拾。一直到今年,足足弄了十年,按照國際原子能組織專家的說法,東電和日本政府,活活把一起還沒有三里島嚴(yán)重的4級事故,給拖成了和切爾諾貝利一樣的7級事故,而且福島的這個七級并不是因為危害到了七級,而是事故等級只有七級,他們頂格了。不僅如此,日本人還本著“我錯了我鞠躬可我就是不改”的躬匠精神,現(xiàn)在還在向全世界輸出傷害。福島事故對核電的打擊很大,很多國家弄得“談核色變”,德國更是明確表示要全面關(guān)停核設(shè)施,改為從法國買電。而法國是全世界第二大核電國,核電占到全國發(fā)電量的70%以上。直到現(xiàn)在,全世界的核電都還是低潮期,尤其民主國家老百姓的態(tài)度對國家政策影響太大,用法國能源部部長的話說,一群博士們干的事,卻需要普通人來決策。民眾不放心,導(dǎo)致這些年新增機(jī)組數(shù)量少,而上世紀(jì)建設(shè)的很多機(jī)組已經(jīng)到了設(shè)計年限,要關(guān)閉了。不過法國民眾整體對核電的態(tài)度非常寬容,切爾諾貝利和福島出事后,全世界都在擔(dān)憂法國會出問題,原因剛才也說了,法國的核電站實在是太多了。法國政府也擔(dān)心法國刁民們大規(guī)模走上街頭要求拆除核電站,那樣的話,法國政府都不知道去哪弄電了。不過后來發(fā)現(xiàn)啥破事都要上街的法國老百姓對核電卻異常寬容,并且把核電和蘇菲瑪索一樣看做是他們的“自己人”,別人指責(zé)核電不安全的時候,法國民眾卻表示問題不是核電本身,而是操作核電的人有問題。所以當(dāng)?shù)聡暮穗娙徊鹆酥螅▏€穩(wěn)如老狗。主要是上世紀(jì)七十年代全世界都出現(xiàn)了能源危機(jī),法國考慮到自己沒煤沒氣,政府卻非常強(qiáng)勢,準(zhǔn)備以國家之力搞定這個困局。又考慮到自己是知名“非洲酋長”,去非洲看了一圈,發(fā)現(xiàn)非洲有不少鈾礦,于是開始搞核電大躍進(jìn),政府出錢搞定技術(shù),從非洲挖礦,在法國發(fā)電,還出口創(chuàng)匯,核廢料再埋回非洲,非洲跟了法國真是倒了八輩子霉。不過客觀上法國的核電技術(shù)一日千里,成了世界第一梯隊,現(xiàn)在我國不少項目依舊在和法國合作。盡管現(xiàn)在是核電低潮,但是中國是全世界唯一的例外,中國的核電正在穩(wěn)步發(fā)展。其中原因很多,但是最主要的是因為中國人的務(wù)實精神,對于一件事物不能盲目,美國20世紀(jì)70年代核電“大躍進(jìn)”,出了事就30年不建立新機(jī)組,這種行為最是要不得。按照中國人想法,有問題就想辦法解決,有了方法就去實驗,別人有新技術(shù)就去學(xué)習(xí),一步一步走一點一點試,才是真正做實事。中國的核電裝機(jī)在福島事故之后,十年增加了4倍。2020年裝機(jī)達(dá)到了5000萬千瓦,世界第三,但是核電年發(fā)電量3600億度。這個數(shù)據(jù)已經(jīng)是世界第二。最主要的是新開工了11臺機(jī)組,這個數(shù)字多年來都是全世界第一。并且可以確定,以后每年核電新機(jī)組都會在10臺左右。而且中國的核電設(shè)備是新式的第三代。具體原理我就不說了,盡管我大學(xué)學(xué)過核物理,不過現(xiàn)在也忘得差不多了,就算寫出來,大家看著也乏味,只需要知道第三代的安全性上和以前的二代設(shè)備比高兩個數(shù)量級,也就是我們常說的高了100倍!更重要的是自有技術(shù),中國的核電起步很晚,我們起步時候西方發(fā)達(dá)國家大規(guī)模建設(shè)都開始了20年。當(dāng)時只能引進(jìn)國外技術(shù),其中的困難難以描述。舉個近一些的例子,中國在十年前引進(jìn)西方第三代設(shè)備。當(dāng)年中國進(jìn)行全球招標(biāo),最后決定引進(jìn)美國西斯的AP1000,這是這套機(jī)組在全世界第一次實際建造。結(jié)果美國國會說里面有一項關(guān)鍵設(shè)備,使用的和美軍核動力航母上的一樣,所以不許出口。這就非常尷尬了,西斯公司倒還想做成買賣,就換了替代技術(shù)。因為是全球第一臺,其中各種問題,從2013年開始活活拖了5年。一個電站工程,幾百億投資拖5年,不但一度電發(fā)不出來,還銀行的利息還不能停。按照相關(guān)專家的話就是“活活吃成了夾生飯,想想都窩囊。”這也是中國對核電關(guān)鍵技術(shù)下大力氣的原因之一,然后就有了華龍一號的出現(xiàn)。隨著國產(chǎn)的華龍一號第一批機(jī)組正式開始入網(wǎng),我國已經(jīng)實現(xiàn)了自有技術(shù),按照官方說法關(guān)鍵部件全部國產(chǎn),整體國產(chǎn)率90%。而且不謙虛的說,華龍一號是現(xiàn)有全世界最安全高效的核電機(jī)組,沒有之一。舉個最明顯的數(shù)字,華龍一號因為增加了大量的安全冗余,使得同樣發(fā)電能力的機(jī)組,造價比起第二代設(shè)備貴了60%。這在動不動把東西都做成白菜價的中國,屬于非常罕見了。技術(shù)之外,還有就是人員的問題。三次事故都不是高技術(shù)故障處理不當(dāng),是很多小問題撞在一起,再加上操作人員處理不當(dāng),每個大事故背后都是N次小問題。按行業(yè)內(nèi)小伙伴說的,國內(nèi)0級事故都要上報,還要開會。各種操作規(guī)范細(xì)致到了極點。至于我國核電的發(fā)展,現(xiàn)在我國核電發(fā)電量,占全部發(fā)電量約是4%,而美國俄羅斯都是20%左右。中國如果按照這個標(biāo)準(zhǔn),至少還需要150個機(jī)組,也就是25個6機(jī)組大型電站。按照現(xiàn)在的建設(shè)速度,大約要15-20年。如果能達(dá)到這個值,到時候每年核電就可以至少代替7億多噸煤,也就是現(xiàn)在全國煤炭開采量的20%。說到這里,可能有小伙伴納悶,核聚變?nèi)f一實現(xiàn)了,是不是光伏、風(fēng)電、核電就沒意義了?這個問題我之前也說過,還專門找了個工程物理研究院的專家問了下,說是沒那么簡單。核聚變研究有點像我們上文說的火車發(fā)展史,先搞個鐵軌車廂出來,然后裝上火車頭,火車頭一開始跑得不如馬車快,然后改進(jìn)火車頭,一直發(fā)展到現(xiàn)在重載列車和高鐵。核聚變也一樣,就算研究出來,一開始效果肯定太好,而且也不穩(wěn)定,得迭代進(jìn)化幾代,才能用作商用版本,最后才會鋪開,這個過程誰都說不準(zhǔn),可能需要幾十年,甚至一代人。所以說,核聚變還早,接下來火電不會那么快退出歷史舞臺,但是今后會大幅放緩;光伏和風(fēng)電肯定會大搞,不過儲能這事一天解決不了,新能源就一直處于“發(fā)展階段”,青黃不接這一段,主要是以水電和核電補(bǔ)充。我找了下政府的十四五規(guī)劃,原文是“加快發(fā)展非化石能源,堅持集中式和分布式并舉,大力提升風(fēng)電、光伏發(fā)電規(guī)模,加快發(fā)展東中部分布式能源,有序發(fā)展海上風(fēng)電,加快西南水電基地建設(shè),安全穩(wěn)妥推動沿海核電建設(shè)”,不用翻譯了吧,沿海核電還要繼續(xù)發(fā)展,不過安全這個問題對核電確實是關(guān)鍵中的關(guān)鍵,一兩次事,就足夠毀掉整個產(chǎn)業(yè)。文末不得不感慨下,國家和個人是一樣的,要多和自己對比,才有前進(jìn)的動力。四十年前我們啥樣,那時候全國一個核電站都沒,再看看現(xiàn)在,我國核電技術(shù)都要在全世界領(lǐng)先了,那時候的發(fā)電量更是連現(xiàn)在零頭的零頭都趕不上,那么艱苦的時期都挺過來了,今后又有什么困難是挺不過去的呢。