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思路中国核电产业发展的战略思路毕业论文
【关键字】思路
前言………………………………………………………………………1
1低碳背景下中国核电发展的现实意义和理论意义…………………2
1.1中国发展核电的现实意义…………………………………………2
1.2中国发展核电的理论意义及文献综述……………………………5
2中国低碳能源发展中核电的综合优势………………………………6
2.1中国核电发展现状…………………………………………………6
2.2成熟的核电发展技术………………………………………………8
2.3核电发展的核心战略地位及其国家扶持政策……………………10
2.4核能发电的运营成本优势…………………………………………12
3中国核电发展中的制约因素…………………………………………13
3.1核电产业组织模式不完善…………………………………………13
3.2核燃料的资源短缺…………………………………………………14
3.3核电产业标准体系落后……………………………………………15
3.4高端技术及核心设备的不足………………………………………17
4中国核电进一步发展的策略…………………………………………17
4.1改进核电产业组织模式……………………………………………17
4.2发展快堆,消除大规模核电发展引起的铀资源匮乏……………18
4.3加强核电领域的国际合作…………………………………………19
4.4在标准化根底上加强核电国产化、批量化………………………20
结论………………………………………………………………………22
致谢………………………………………………………………………23
主要参考文献……………………………………………………………24
外文文献译文及原文……………………………………………………26
前言
至18日,《联合国气候变化框架公约》第15次缔约方会议暨《京都议定书》第5次缔约方会议在丹麦首都哥本哈根召开。
会议期间,来自192个国家和地区的谈判代表会聚一堂,商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案。
这次会议引发全球高度关注,原因在于气候变化已经成为当代人类无法回避的最严峻挑战。
由此发展低碳经济成为解决全球气候变暖的重要措施之一。
现代社会可利用的清洁能源有核能、风能、太阳能、潮汐能、海水温差能、地热能等等。
但是,只有核能才是可以大规模使用的清洁经济的工业能源。
全世界的核发电量在近几年的迅猛发展完全是为了适应这些国家的工农业生产的发展和人民生活的需要。
中国是最早制定实施《应对气候变化国家方案》的发展中国家,中国也是近年来节能减排力度最大的国家。
然而中国的能源消费结构并不合理,表现在煤电利用仍然偏高,核电利用显著偏低。
核电的发展不但保障中国能源需求、优化能源结构,在保护环境、减少温室气体排放方面具有重要意义,而且核电产业发展具有综合成本优势,它燃料成本低、建设成本高,但回报高。
因此,通过分析中国核电发展的优势以及其制约因素,提出有效的战略措施,具有深远的意义。
1低碳背景下中国核电发展的现实意义和理论意义
1.1中国发展核电的现实意义
至18日,《联合国气候变化框架公约》第15次缔约方会议暨《京都议定书》第5次缔约方会议在丹麦首都哥本哈根召开。
会议期间,来自192个国家和地区的谈判代表会聚一堂,商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案。
这次会议引发全球高度关注,原因在于气候变化已经成为当代人类无法回避的最严峻挑战。
为保护全球环境,推行低碳经济,发展新能源产业已成必然趋势。
随着中国经济的快速发展,虽然万元GDP能耗有了大幅度的降低,但是全国总能耗和总二氧化碳排放仍逐年攀升,已经成为制约我国经济高速发展的主要障碍。
目前我国万元GDP能耗与世界先进水平相比仍然较高,主要工业过程和产品能耗比国际领先水平平均高出30%左右。
中国能源分布、消费不均衡。
煤炭资源60%集中在华北、西北,水力资源70%以上分布在西南,石油、天然气资源主要赋存于西部和海域。
主要的能源消费地区集中在华东、华南沿海和东北地区,能源短缺成为这些地区乃至中国经济发展的巨大瓶颈。
目前,中国作为一个正处于工业化,城市化和现代化进程中的发展中大国,二氧化碳排放量已位居世界第二,1990年至2001年,中国二氧化碳排放量净增8.23亿吨,占世界同期增加量的27%;预计到2020年,排放量要在2000年的根底上增加1.32倍,这个增量要比全
世界1990年2001年的总排放增量还要大,预测表明,到2025年前后,中国的二氧化碳排放总量很可能超过美国,居世界第一位。
在应对中国能源发展所遇到的挑战中,发展核能具有重要意义。
核电的发展不但保障中国能源需求、优化能源结构,在保护环境、减少温室气体排放方面具有重要意义。
而且,核电技术成熟、经济可行,是大规模替代燃煤发电,实现中国温室气体控制目标的主要途径之一。
核能在能源战略中优势明显,主要有以下四点:
一是核电作为新能源,不排放二氧化碳、二氧化硫、烟尘和氮氧化物,发电产生的废物仅为同等规模燃煤电站的十万分之一(见图1),是实现节能减排的重要措施。
图1各种能源碳排放形式对比[2]
二是核电与风电、水电、光伏发电等清洁能源相比,具有容量大、运行小时数高、发电波动性小的优点,能满足工业化大规模使用,可有效取代煤电。
(见图2)
图2各类机组年发电小时比较单位:
小时[1]
三是核电在经济性方面仍具优势。
在核电站中,核燃料费只占发电成本的27%,而煤却占煤电成本的60%。
火电厂由于煤的吞吐量大,运行维修费也比相同规模的核电厂高。
因此,尽管核电站基建费比相同规模火电厂高58%,但核电成本却比煤电要低,据统计,美、法、英、德国和加拿大等国的核电成本平均比火电低1/3左右。
四是核电技术进步为核电加快发展提供了保障。
近年来世界核电站获得良好的安全运行记录,已积累了13000多堆/年的运行经验。
核电安全性和经济性有了明显提高,正在开发的第三代机型还将大幅提高核电的安全性。
中国核电经过20多年的,取得了显著成绩。
核电设计、建设和运营水平明显提高,核电根底已初步形成。
当前,无论是人才队伍,还是技术水平和装备制造能力,都具备了加快发展核电的条件,核电发展潜力很大。
1.2中国发展核电的理论意义及文献综述
2003年,新一届政府组成以后,对核电发展的推动就比较强劲,“十一五”规划明确了“积极发展核电”的方针(中国投资,2008)。
截至2008年底,中国共有11台核电机组投入商业运行,核电装机容量达到910万千瓦,占中国电力装机容量的1.1%,2008年,所有在投机组都取得了良好的运行业绩,总计发电量为638.94亿千瓦时,与上年比增长11.6%(邹树梁,2009)。
中国主要依靠自己的力量自主创新,结合引进技术,不仅能设计建成核电站,也能运行和管理好核电站,总的来说,通过多年来的努力,我国已具有自主设计建造第二代核电机组的能力,并能加以改进(欧阳予,2009)。
核电造价成本一般要比同规模的煤电厂高出一倍多,但从运行成本看,明显的比其他电力成本低,特别是投资回收以后,在核电站全部寿命期的后阶段,核电成本还会有较大幅度的降低(冯晓,2008)。
但是,现有的核电产业组织模式、产业组织结构状况和产业资源能力尚不能足以支持未来核电发展的需要。
中国的核电产业组织模式似乎并不清晰,燃料资源短缺,单位投资额度高,核心技术不足(杜国功,杜国用,2009)。
随着“积极发展核电”方针的贯彻落实,势必出现对核燃料需求陡增的情况,核电行业应未雨绸缪,做好包括铀矿勘探、开采、储备在内的整个核燃料链的规划,为核电发展提供有力保障(刘江华,丁晓明,2009)。
在引进国外先进技术和加强自主开发的根底上,实现核电建设国产化、标准化和批量生产,努力降低核电站造价,使核电站在经济发达、能源短缺和运输紧张的地区可与煤电、气电相竞争,这是加速中国核电发展的根本出路(邹树梁,2009)。
本文从中国核电发展的意义出发,阐述了中国的核电发展技术成熟、国家给予大力政策扶持和核能发电运营成本低高回报率等中国核电发展的优势。
然后针对其产业组织模糊、燃料资源短缺、产业标准体系落后、核心技术不足等问题,最后提出了改进核电产业组织模式、发展快堆、加强核电领域的国际合作以及在标准化根底上加强核电国产化、批量化等推进中国核电产业更好更快发展的战略措施。
2中国低碳能源发展中核电的综合优势
2.1中国核电发展现状
表1国内核电现状
项目
描述
核电设计
自主设计建设30万千瓦和60万千瓦压水堆核电站,中外合作设计建设百万千瓦压水堆核电站。
核电技术研发
建立了齐全的核科研体系和科研队伍,建成了具有国际水平的大型核动力技术试验基地,基本上可以满足自主设计的需要,为核电技术进步和后续发展提供了有力保证。
正在立足自主开发第三代、第四代核电关键技术。
核电工程建设管理
通过秦山、大亚湾、岭澳、田湾核电项目的建设,积累了宝贵的经验。
核电设备制造
除了主泵、数字化仪控系统等少部分设备以外,国内已经具备了设计和制造百万千瓦级压水堆核电机组大部分设备的能力。
哈尔滨、上海、四川东方三大发电设备制造基地和第一、第二重型机械制造集团已经成为加工制造大型核电设备的骨干企业
核燃料保障
初步形成了包括铀矿地质勘探、铀矿采冶、铀转化、铀浓缩、元件制造以及乏燃料后处理、放射性废物管理等环节的较完整的核燃料循环工业体系,全部核电站燃料元件均实现国内生产。
核电安全管理、核事故应急和技术后援体系
建立了与国际接轨的安全监督管理体系和核安全法规,核安全保障贯穿于核电站的设计、设备制造、建设、安装、调试、运行直到退役等各个环节。
核电站厂址资源
经过20多年的勘探和规划,中国已确定了相当容量的核电厂址,可以满足2020年前再建约30台百万千瓦核电机组的需要。
资料来源:
张庆霞.中国核电发展现状及未来规划.[EB/OL]..cn,2010-10-15.
中国核电发展经过起步和小批量两个阶段的建设,目前形成了浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾三个核电基地。
截至2008年底,国内已投入运营的机组共11台,占世界在役核电机组数的2.4%,装机容量约910万千瓦,为全国电力装机总量的1.14%、世界在役核电装机总量的2.3%。
2008年核电发电量683.94亿千瓦时,占全国发电总量的2%左右,同比增长10.1%。
表2中国核电站已建成、在建情况
中国已建成核电站情况
中国在建核电站情况
核电站
装机容量(万千瓦)
并网日期
核电站
装机容量(万千瓦)
开工日期
秦山一期
30
1991.4
广东阳江一期
2*100
2008.12
大亚湾-1
98.4
1994.2
浙江三门一期
1*125
2009.4
大亚湾-2
98.4
1994.5
福建宁德一期
2*100
2008.2
秦山二-1
65
2002.4
福建福清一期
2*100
2008.11
岭澳-1
99
2002.5
辽宁红沿河一期
2*100
2007.8
秦山三-1
70
2002.12
浙江方家山
2*100
2008.12
岭澳-2
99
2003.1
岭澳二期
2*100
2005.12
秦山三-2
70
2003.11
合计
1325
秦山二-2
65
2004.3
田湾-1
106
2007.5
田湾-2
106
2007.8
合计
906.8
资料来源:
张庆霞.中国核电发展现状及未来规划.[EB/OL]..cn,2010-10-15.
总之,中国核电在技术研发、工程设计、设备制造、工程建设、项目管理、营运管理等方面,具备了相当的基础和实力,为加快发展积累了经验、奠定了坚实的基础。
加快核电发展的时机已经成熟,条件基本具备。
2.2成熟的核电发展技术
目前,世界先进核电技术主要分为三代:
(1)电功率在30万千瓦的轻水堆(压水堆、废水堆)、重水堆为代表的第二代核电技术;
(2)在第二代基础上满足URD(先进轻水堆用户要求文件)和EUR(欧洲用户对轻水堆核电站的要求文件)的第三代核电技术;(3)以三种快中子堆和三种热中子堆为主的第四代核电技术。
由于压水堆的技术经济优势,目前全球在役机组的66%属于压水堆型。
中国核电发展的技术路线和战略路线为当前发展压水堆,中期发展快中子堆,远期发展聚变堆。
目前在已建机组中除已建秦山三期项目是采用加拿大的重水堆技术外均为压水堆(PWR),在建核电项目堆型均为压水堆。
近十几年来,国内自主核电技术不断突破,陆续创立推出自主压水堆核电品牌CNP-650、CNP-1000、CPR1000,目前已全面掌握二代加技术。
同时为在更高程度上实现核电技术自主化,分别引进美国西屋AP1000和法国EPR第三代核电技术。
根据合同,法美双方将各自转让相关核电技术。
国内在吸收改进AP1000基础上,未来国内将形成CAP1400标准设计,并可拥有输出功率大于135万千瓦大型非能动核电站的知识产权和出口权。
自主设计建造与核电设备制造能力方面,中国基本具备了百万千瓦级压水堆核电站设计能力,全面掌握了30万—100万千瓦各个系列装机容量,涉及压水堆、重水堆、气冷堆、快堆等各种堆型的核反应堆建造技术。
目前,承担核电站建造的主要有中核集团、中国广东核电集团公司和中国电力投资集团这些企业。
三大动力设备集团和重型设备集团通过技术改造和产业升级,设备制造能力显著增强,管理水平不断提高,核电站核岛、常规岛主设备制造体系已初步形成,设备承制量成倍增长。
二代改进型核电主设备国产化率超过80%。
表3三大重机厂大型铸锻件工艺装备生产能力
水压机
钢水能力
双真钢锭
最大铸件
最大锻件
年提供核岛、常规岛大型锻造能力
一重
1.5万吨
700吨
600吨
500吨
400吨
目前具备生产百万千瓦核岛、常规岛5套
铸锻件能力,已承接压力容器锻件175件、投料92件,已承接蒸气发生器锻件29台、139件、投料50件
二重
1.6万吨
700吨
600吨
500吨
400吨
形成核岛、常规岛5套铸锻件能力
上重
1.65万吨
油压机
720吨
600吨
500吨
400吨
目前具备核岛、常规岛2.5套铸锻件能力
资料来源:
叶奇蓁.关于中国核能发展战略的几点思考[J].中国核工业,2009,11:
26-29.
秦山核电站是我国第一座自己研究、设计和建造的核电站,一期工程额定发电功率30万千瓦,采用国际上成熟的压水型反应堆,1984年破土动工,1991年并网发电。
电站设备约28000余台件,由国内585个工厂和10余个国家(地区)供货,汽轮机、发电机、蒸汽发生器、堆内构件、核燃料元件等重要设备都由我国自己制造,进口设备主要有反应堆厂房环形吊车、压力壳、主泵等。
中国核电自主化的过程,也是引进核电技术推动产业升级换代的过程,这是中国核电产业发展的特点之一。
秦山二期、三期陆续建成和商用。
1984年成立的中国广东核电集团公司通过引进法国EPR技术,以大亚湾为基地,通过自主消化吸收和再创新形成具有自主知识产权的二代改进型核电技术CPR1000,并且在岭澳、岭东和辽宁红沿河进行复制和翻版。
2007年5月成立国家核电技术公司,成为受让美国第三代核电技术的主体。
通过自主创新和自我发展,中国掌握了核电站的设计和建造能力,走出了一条核电自主化发展的道路,为引进技术实现更新换代提供了基础和可能;通过引进技术和消化吸收,实现了核电产业高起点下的快速发展,提升了核电产业素质;由于自主创新和引进技术的相辅相成、相互促进,使中国核电30年的发展成效显著,为实现核电产业大踏步跨越式发展提供了动力和保障。
2.3核电发展的核心战略地位及其国家扶持政策
由前所述,核电发展已被列为中国能源战略的核心地位,并从2006年起就颁布了多项扶持政策。
在2006年2月国家发改委颁布《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》中,国家发改委表示将发展大型清洁高效发电设备,包括百万千瓦级核电机组。
2007年10月《核电中长期发展规划》将核电发展目标定为:
到2020年,核电运行装机容量争取达到4000万千瓦,并有1800万千瓦在建项目结转到2020年以后续建。
并于2009年5月国务院发布的《装备制造业调整和振兴规划》中指出将以辽宁红沿河、福建宁德和福清、广东阳江、浙江方家山和三门、山东海阳以及后续核电站建设工程为依托,推进二代改进型、AP1000核电设备自主化,重点实现压力容器、蒸汽发生器、控制棒驱动机构、核级泵阀、应急柴油机等主要设备的国内制造;发展大型核电站辅机;重点发展大型核电设备铸锻件。
核电发展资金方面的政策有:
(1)核电自主化依托工程建设资金筹措以国内为主,原则上不使用国外商业贷款及出口信贷。
国家根据可能,对自主化依托项目建设所需资金,从预算内资金(国债资金)中给予适当支持。
支持符合条件的核电企业采用发行企业债券、股票上市等多种方式筹集建设资金。
(2)规范核电项目投资行为,对核电项目所需资本金,均以企业自有资金出资,按工程动态总投资不少于20%筹集。
国家颁布的政策也在税收上给予核电企业相当大的优惠。
主要的税收优惠政策有:
(1)国家确定的核电自主化依托项目和国内承担核电设备制造任务的企业,按照《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》的规定,实施进口税收政策;核电投产后,对核电企业销售环节增值税,采用现行办法,先征后返。
由财政部会同有关部门制定实施细则。
(2)国内承担国家核电设备制造自主化任务的企业,进口用于核电设备生产的加工设备和材料,核电工程施工所需进口的材料、施工机具,免征进口关税和进口环节增值税。
由财政部会同有关部门研究后确定。
(3)对核电站的核岛、常规岛、辅助厂房和通讯设施用地(不包括地下线路用地),生活、办公用地按规定征收城镇土地使用税,其他用地免征城镇土地使用税;对核电站应税土地在基建期内减半征收城镇土地使用税。
(4)核能发电企业生产销售的电力产品,自核电机组正式商业投产次月起15个年度内,统一实行增值税先征后退政策,返还比例分三个阶段逐级递减;自2008年1月1日起,核力发电企业取得的增值税退税款,专项用于还本付息,不征收企业所得税。
正是这些政策给核电设备制造商提供了稳健、持续的盈利空间,刺激了中国核电产业快速有效发展。
2.4核能发电的运营成本优势
核电造价成本一般要比同规模的煤电厂高出一倍多,但从运行成本看,明显比其他电力成本低,特别是投资回收以后,在核电站全部寿命期的后阶段,核电成本还会有较大幅度的降低;如果从能源的可持续性发展角度来看,把环境保护费用和环境控制成本也一并考虑进去,核电的总成本比煤、石油、水电和太阳能都低,而且随着科技的发展和技术含量的提高,核电机组性能的提高,电机组单机容量的增大和设计更加科学,核电的造价还会有较大的可降空间,同煤电等比造价更低,利用率会得到进一步的提高。
“中国核电站的度电成本大约为0.302元,相比其他新能源,核电具有较大的成本优势(图3),如果二代改核电站单位造价能降到9000元/KW,核电站度电成本将下降到0.265元,核电的成本优势将进一步扩大。
从目前已经投产的核电站上网电价来看,核电电价已经低于当地火电电价,未来随着核电站建设成本的下降,核电上网电价有望降至0.4元以下”[1]。
图3各种能源形式发电成本比较单位:
元/千瓦时[2]
3中国核电发展中的制约因素
3.1核电产业组织模式不完善
核电产业组织模式是指核电业主企业、核电设备供应商、核燃料供应商、核电设计和核电建设AE公司等各个环节的组织形式和相互关系,如果形成核电产业链条解决的是核电产业完整性和系统性问题,那么核电产业组织模式解决的就是核电产业组织的有效性和协同性问题。
从国际视角来看,具有代表性的核电产业组织模式主要有美国“小业主”型、法国“大业主”型、日本“供应商”式、韩国“一体化”式等诸多类型,这些国家由于选择了适合本国国情的核电产业组织模式,进而促进了本国核电产业的长足发展。
但中国的核电产业组织模式似乎并不清晰,主要呈现出以下三个特点,一是核电产业组织中,缺乏强有力的主体和力量,组织、统筹和引导核电产业各环节、各主体的生产经营活动,法国以业主为主导、美国以核电建设AE公司为主导整合各方主体,运作效率高,过程易控制。
中国核电产业组织中由于没有明确的主导力量,某一环节、某一过程出现问题,就会使整个项目的建造、展开、目标和成本受到影响;二是核电产业各环节、各主体间缺乏有效统一的运行协调机制,相互之间紧密程度不够,协同程度不足,更多体现为工程项目形式的管理方式,围绕项目立项建造各方组织在一起,但项目结束又都分开。
由于这种松散型的组织关系,使得各环节、各主体间较难建立长期深入的战略合作关系,也难以形成利益共享、风险共担的组织模式;三是由于产权结构设计不合理,也制约了部分主体的发展。
例如中国广东核电集团公司的股东有中核集团等,中核集团、中广核、中电投都是具有核电开发和建设资质的企业,在市场中是平等的竞争主体,是竞争对手,但中核集团和中电投又是中广核的股东,股东和竞争对手集一身,无法避免产生利益冲突和公司治理上的矛盾,使中广核处于不规范和不平等的状态。
新成立的国家核电技术公司也存在类似的问题,如何理顺应当有所考虑。
3.2核燃料的资源短缺
目前世界上运用最广泛的核原料是铀金属,全球铀资源较为丰富,据国际原子能机构(IAEA-NEA)估计,全球常规铀资源量为1620万吨铀,如按现在消费能力可供250年,此外世界还具有丰富的非常规铀资源,如磷酸盐中铀(2200万吨铀)和海水中铀资源(超过40亿吨铀)。
世界主要的铀生产国为加拿大、澳大利亚和哈萨克斯坦,铀产量分别占世界总产量的23.0%、20.9%和16.1%,合计占世界总产量的60.0%。
欧盟、美国、日本和俄罗斯四个区域占世界核电总容量的86.2%,天然铀的总需求占世界总需求的86.8%,但四大区域的铀产量只占世界总产量的28.%。
除俄罗斯和加拿大外,世界核电的发展基本上呈现“核电国家无资源,资源国家无核电”的特点。
图3主要国家已探明铀矿储量占比[1]
由图3可知,中国经济可开发铀矿量相对较小。
根据国际原子能机构2007年数据统计,约为6.8万吨,世界占比约为2%。
目前国内每年铀矿需求为1400多吨,产量约为700吨,可满足50%的需求。
中国铀矿储量基本满足2020年核电装机容量达到4000万千瓦的需要。
如果得不到足够的铀矿资源,不管建多少核电站,最终都将面临停产的困境。
虽然最新勘探显示中国有新的铀矿储量,但短期内中国还必须大量从国外进口铀矿。
2008年,中国广东核电集团先后与全球最大的核电公司阿海珐以及全球最大的铀燃料生产国之一哈萨克斯坦签订了铀燃料的合作协议,此后,中国核工业集团也成立了主要进行海外铀资源开发的“中核国际有限公司”。
但中国涉足海外铀矿仅两年时间,开拓难度很大。
据悉,在澳大利亚、加拿大、哈萨克斯坦三个富铀国已探明的铀矿几乎已被法国的阿海珐等大公司掌控。
按照有关部门制定的战略,未来中国需要的铀矿资源中,1/3国内供应,1/3国外找矿,1/3依靠进口。
显然,中国铀资源需求的对外依存度高达66%以上,这必将成为中国核电发展最大的制约因素之一。
到2020年,国内至少还要建设30多座核电站。
可见,核燃料的短缺严重阻碍了中国核电的发展。
3.3核电产业标准体系落后
目前,国际上通行的核电系列标准分为美国机械工程师协会(ASME)标准和法国RCC-M标准,RCC-M是法国《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》的简称,由法国核岛设备设计和建造规则协会(AFCEN)为规范法国压水堆核电
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