北極星碳管家網(wǎng)訊:核能具有清潔低碳、出力穩(wěn)定、邊際成本低等特征，且發(fā)展沿海核電的部署與我國經濟布局深度契合，是能源供給側尤其是新增非化石能源中最有望兼顧“低碳、經濟、安全”矛盾三角的能源形式，能通過規(guī)?；l(fā)展替代化石能源，并與新能源形成強互補發(fā)展。本文以“雙碳”目標（碳達峰、碳中和）及“兩個構建”（構建清潔低碳安全高效的能源體系、構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)）為準繩，總結提出核能在未來“雙碳”戰(zhàn)略目標下的挑戰(zhàn)和對策建議，以期促進未來核能高質量發(fā)展。
一、引言
2020年9月22日，國家主席習近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論會上做出“碳達峰、碳中和”鄭重承諾，首次提出了我國“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”的“雙碳”戰(zhàn)略目標。該戰(zhàn)略目標體現(xiàn)了我國將攜手世界積極應對全球氣候變化這一巨大挑戰(zhàn)的堅定決心，也彰顯了我國在構建人類命運共同體上的大國責任與擔當，這些都為新冠肺炎疫情后的全球綠色發(fā)展和協(xié)調共贏注入強大信心。已有研究指出，中國“雙碳”戰(zhàn)略目標的順利實現(xiàn)，將有效推動全球溫升趨勢的改變，使得全球溫度將比預期降低0.3℃甚至更高[1]。
自進入21世紀以來，我國經濟快速發(fā)展，我國的碳排放量也在快速攀升。相關研究數(shù)據(jù)[2]顯示，2019年我國碳排放量約115億噸，約占全球總排放量的30%，位居全球第一，較2000年我國碳排放量提高約168%。
目前我國相關研究領域總體上對2060年“碳中和”背景下的碳排放限值已達成一定共識[3]。據(jù)有關研究機構的預測[2]，我國若要實現(xiàn)基準的“1.5℃情景”下的減排目標，2050年后允許碳排放值僅為當前碳排放量的15%～25%，即使在“退而求其次”、可行備用的“2℃情景”下，允許碳排放值也僅為當前碳排放量的40%～50%，并低于2000年我國碳排放量。而目前，我國經濟仍處于中高速、高質量發(fā)展階段，能源消費量還在增長，碳排放量還有增加的可能，需要經歷2030年前“碳達峰”，才能走向2060年的“碳中和”。相比發(fā)達國家，我國“碳達峰”到“碳中和”間隔僅有30年時間，減排強度及困難程度在全球范圍首屈一指。
而實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標首當其沖的就是能源產業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，2019年我國能源供給側的碳排放量約46億噸，占比約40%；能源消費側（僅工業(yè)領域）的碳排放量約33億噸，占比約30%，合計貢獻已達70%，是我國二氧化碳排放的主要來源[3]。構建清潔低碳安全高效的能源體系、構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，實現(xiàn)能源產業(yè)“低碳”甚至“零碳”轉型發(fā)展，是我國實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標的重要保障和前提，也是未來能源產業(yè)適應我國新時期高質量發(fā)展目標的重大要求和長久研究方向。
二、核能是我國能源和電力統(tǒng)籌發(fā)展的戰(zhàn)略性保障
近年來，隨著我國穩(wěn)步實施“兩個構建”，我國風能和太陽能等可再生能源成為增速最快的能源。2020年，我國風能發(fā)電裝機容量約2.82億千瓦，太陽能發(fā)電裝機容量約2.53億千瓦，較2015年分別增長約1.2倍和4.8倍；預計2025年、2030年、2035年，我國風能發(fā)電裝機規(guī)模有望達到4億、6億、10億千瓦，太陽能發(fā)電裝機規(guī)模有望達到5億、9億、15億千瓦[3][5]。
但是，過往數(shù)十年來世界各國能源和電力發(fā)展實踐和研究成果均表明，能源結構的低碳化是一個漫長、復雜、曲折的過程?？稍偕茉垂逃械哪芰棵芏鹊?、發(fā)電不穩(wěn)定等特征，使其在大規(guī)模發(fā)展下仍將面臨一些短時期內無法回避的現(xiàn)實瓶頸或問題。如新能源大發(fā)時段需要大量可控電源深度調節(jié)以保障消納，在熱潮、寒潮等特殊天氣需要電力穩(wěn)定供應時往往又出力下降，甚至出現(xiàn)如2021年7月28日東北電網(wǎng)風電的短時最低出力不足網(wǎng)內風電裝機千分之一的極端情況。
而從全球尤其是發(fā)達國家過往發(fā)展經驗和未來發(fā)展策略等來看，能源和電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)多種能源形式并存的局面，可再生能源、核能、儲能等新型能源形式與必要的化石能源等不同能源并存互補，各自發(fā)揮自己的優(yōu)勢，為全球和各國經濟和社會發(fā)展提供充足的能源和電力保障。
目前，全球GDP前15強國家基本均已明確2050年前后實現(xiàn)“碳中和”目標，除意大利和澳大利亞外，核能在其能源和電力系統(tǒng)中均占有一定比重[6]（見圖7），在GDP前10強國家尤其是聯(lián)合國5大常任理事國中，我國核電所占比例相對較低。
鑒于其具有的清潔低碳、出力穩(wěn)定、邊際成本低等特征，且發(fā)展沿海核電的部署與我國經濟布局深度契合，核能是我國能源供給側尤其是新增非化石能源中最有望兼顧“低碳、經濟、安全”矛盾三角的能源形式，可規(guī)?；l(fā)展替代我國沿海負荷中心周邊的化石能源。核電與可再生能源技術特征對應互補，可實現(xiàn)電力電量時空匹配度更高的互補型發(fā)展，共同成為未來能源和電力系統(tǒng)非化石能源的重要組成部分。
三、“雙碳”目標下我國核能行業(yè)高質量發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)
（一）核能要應對能源電力市場化及未來“碳市場”建立的競爭挑戰(zhàn)
近年來，我國能源和電力市場化改革積極推進，各區(qū)域電力市場已經建立，市場化售電量比例迅速提高。據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會網(wǎng)站信息，全社會用電量中市場交易電量比重正在逐年提高，2020年全國市場化交易電量占上網(wǎng)電量的比重已超過40%。2020年核電上網(wǎng)電量市場化率約33%，較2019年繼續(xù)提高2個百分點，較2018年和2017年分別提高約8個百分點和15個百分點。而隨著風電、光伏平價上網(wǎng)工作的深入推進，以及電力市場化改革的持續(xù)深化，核電需要在控制成本、適應電力系統(tǒng)需求等方面開展更多工作，以面對市場競爭的挑戰(zhàn)。未來隨著我國“碳市場”的建立，核能行業(yè)需要進一步思考如何發(fā)揮自身優(yōu)勢，以迎接“碳市場”建立帶來的清潔能源價格競爭及挑戰(zhàn)，并充分吸收能源和電力產業(yè)低碳發(fā)展的紅利。
（二）尚不完善的相關法規(guī)體系對核能新型產業(yè)發(fā)展支撐作用不足
核能發(fā)展各階段各類型項目均具有資金投入大、建設周期長、需要較長的前期準備工作等特點，從廠址普選到初步可行性研究、可行性研究、核準和開工建設往往需經歷數(shù)年的時間，需取得數(shù)十個政府支持性文件。雖然核能行業(yè)從業(yè)人員經過多年的歷練和磨合，已經初步形成了一整套的經驗和方法，并較好地在核能行業(yè)應用實踐。但從“十三五”末核電規(guī)劃目標的完成情況來看，仍然存在未能完全適應新時期能源和電力整體發(fā)展要求等現(xiàn)象，以致規(guī)劃目標未能完全實現(xiàn)的問題（“十三五”核電在運裝機目標實現(xiàn)96%，在建裝機目標僅實現(xiàn)40%左右）。而在核電以外的核能新型產業(yè)領域如核能綜合利用等，由于缺乏完善、可指導的相關標準體系，更使得產業(yè)發(fā)展緩慢，甚至出現(xiàn)核能項目與用能單位在進度目標上的倒掛問題，即“需要核能時卻頂不上來”“區(qū)域用能的需求萎縮后核能項目方能建成”。
（三）針對發(fā)展面臨的重大轉變亟需突破思維和開展新型研究
隨著“雙碳”戰(zhàn)略目標的實施推進，短期內核電受益于清潔低碳的優(yōu)勢，但伴隨其他清潔能源技術的發(fā)展，核能過往具有的低碳優(yōu)勢將被弱化甚至逐步消失，外部面對的常規(guī)電力系統(tǒng)、常規(guī)能源體系將逐漸轉變?yōu)樾滦碗娏ο到y(tǒng)、新型能源體系及其更高的安全高效要求等。因此，過往簡單的電力項目滾動型發(fā)展模式、作為電網(wǎng)基荷以追求穩(wěn)定出力等訴求將受到全面的挑戰(zhàn)和面臨更多的問題。如何適時有效調整我國核能發(fā)展的思維模式和訴求狀態(tài)，適應并促進核能成為新型電力系統(tǒng)尤其是新型能源體系的有機部分或者重要基石、探索形成與高比例新能源匹配度高甚至一體化發(fā)展新模式、核能積極安全有序發(fā)展帶來的前后端能力建設等研究，應成為未來核能研究發(fā)展的重要方向，從而幫助核能行業(yè)適應發(fā)展規(guī)模增加及面臨的新型發(fā)展形勢的要求。
四、“雙碳”目標下我國核能行業(yè)高質量發(fā)展的對策建議
（一）完善法規(guī)體系，拓展核能在未來我國能源體系中的作用和定位
未來我國核能發(fā)展應充分結合能源供應的發(fā)展趨勢和經濟安全需求等研究成果，進一步完善相關法規(guī)體系，既疏導核電持續(xù)發(fā)展及前期開發(fā)存在的各方面壓力，又積極拓展核能在未來我國能源體系中的作用和定位。核電行業(yè)可通過“已有規(guī)模穩(wěn)妥發(fā)展、后續(xù)規(guī)模有序增長”等有效途徑，使核電成為我國新型電力系統(tǒng)的重要基礎支撐，從而在幫助電力系統(tǒng)應對極端氣候挑戰(zhàn)和保障電力安全供應中發(fā)揮更加重要的作用。在積極實現(xiàn)已有核電機組安全穩(wěn)定運行的基礎上，通過一批核能綜合利用型工程項目的開工建設或技術改造等，逐步推動核能開發(fā)資源配置的擴展化、多樣化，從而推動核能在新型能源體系中發(fā)揮更重要的作用。
（二）持續(xù)鞏固核能在安全能源、高效能源及創(chuàng)新能源等領域的優(yōu)勢
隨著未來清潔能源的更加普遍應用，核能在清潔低碳之外的安全、高效及其創(chuàng)新性要求將進一步強化。核能行業(yè)應時刻清醒地意識到“核安全是核能行業(yè)的生命線”“高效是核能行業(yè)的生存線”“創(chuàng)新是核能行業(yè)的發(fā)展線”。在未來我國核能發(fā)展時，采取各種有效的針對性政策、措施或活動，鞏固我國在核能領域已取得的安全性、高效性及創(chuàng)新性成果，并在未來核電項目建設及綜合利用等新領域中進一步發(fā)展和提升。未來可將諸如核電網(wǎng)絡安全、信息數(shù)據(jù)安全、與高比例新能源的數(shù)字協(xié)同、智能匹配外部新型電力系統(tǒng)發(fā)展等作為行業(yè)專項活動，保證在未來固有核電領域和拓寬后的技術應用領域中，核能的安全性、高效性和創(chuàng)新性等特征仍可以得到持續(xù)保障。
而安全性作為核能行業(yè)的生命線，更應該在全產業(yè)發(fā)展中得到優(yōu)先保障。核能行業(yè)應將核安全始終作為重要工作全面受控開展，通過全面監(jiān)督發(fā)現(xiàn)可能存在的安全問題、潛在風險苗頭、安全文化松動跡象等，開展定期普適性和不定期專門性的專項安全活動。同時，積極研究探索公眾宣傳新思路新辦法，提高和加強核能在公眾方面的接受程度，樹立核能在公眾心中的安全、高效、創(chuàng)新發(fā)展形象。
（三）提高未來核電經濟性，以應對能源和電力市場化等改革
隨著我國能源和電力市場化改革深化以及未來全國“碳市場”的發(fā)展成熟，核能行業(yè)不可避免地將面臨與其他低碳能源形式的競爭發(fā)展。當前我國核電發(fā)展已逐步完成向三代技術的全面轉型升級，相關建設成本在大幅提升后，后續(xù)將逐步凸顯三代技術的技術經濟優(yōu)勢及其規(guī)模效應。而未來核電機組為適應新型電力系統(tǒng)可能需要開展的調峰及購買服務等，也將對核電經濟性帶來影響。在保障核能安全性、高效性、創(chuàng)新性等特征的基礎上，核能行業(yè)需要充分提高經濟性以應對能源和電力市場化等改革，如通過完善核電價格組成和優(yōu)化核電設計以降低核電造價（核能行業(yè)協(xié)會提出的“批量化建設的三代核電站建成價15000元/kW左右、上網(wǎng)電價0.40元/kWh左右”，具有市場競爭的比較優(yōu)勢）、通過后續(xù)核電建設規(guī)模有序增長以實現(xiàn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展、基于綜合成本優(yōu)勢來積極拓展核能應用以實現(xiàn)核能在更廣闊的能源領域發(fā)展而不局限電力領域的競爭等，穩(wěn)妥有序提高核能市場競爭力和在能源及電力體系中的份額，樹立并鞏固核能對穩(wěn)定清潔低碳能源價格乃至全社會用能成本的重要戰(zhàn)略地位。
（四）通過科技專項帶動等核電成功經驗推動核能持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展
在國家重大專項和重點科研課題的帶動下，我國核能行業(yè)積極吸取全球先進核能技術并自主取得了一系列先進研究成果，建成全球首座AP1000三代核電機組、全球首座“華龍一號”自主三代核電機組，正在建設國際領先的高溫氣冷堆核電示范工程和國內首個商業(yè)化快堆示范工程。未來我國核能發(fā)展應積極總結過往發(fā)展成功經驗，圍繞“雙碳”目標持續(xù)推動核能及其產業(yè)范疇內的科技領域創(chuàng)新，如圍繞核電站相關設備材料回收利用、綜合能源一體化發(fā)展新模式、新型節(jié)能增效工藝及設備（及國產化）等開展專項研究，或對已有核電站及未來核電站開展整體物聯(lián)網(wǎng)設計甚至智慧核電廠設計等，部分重大方向還應凝聚全行業(yè)力量建立國家級綜合創(chuàng)新研發(fā)中心。總之，通過助力能源供給側和消費側兩端的創(chuàng)新發(fā)展，實現(xiàn)對“雙碳”戰(zhàn)略目標的貫徹落實。
五、結束語
在“雙碳”戰(zhàn)略目標的指導下，我國能源產業(yè)的轉型主要將從能源結構調整、能源增效利用和能源“碳匯”工程三方面開展。核能作為已具有清潔低碳特征的能源品種，當前應將重點放在促進能源結構調整和能源增效利用方面，助力我國實現(xiàn)“兩個構建”及能源和電力產業(yè)高質量發(fā)展。本文基于對國內外能源發(fā)展趨勢和核能發(fā)展現(xiàn)狀的分析，提出我國核能未來高質量發(fā)展的一些建議，以供有關核能發(fā)展政策或措施行動出臺參考。
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