雷奕安
《2015全球核工业状态报告摘要》忠实译文
2015-12-13 17:20
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标签:核工业, 核能政策

《全球核工业状态报告》是全球核工业最重要的年度报告,全面列举了全球核工业发展的大量数据。2015年度版本7月份就出来了,但是国内很难看到相关信息。10月国内出现过一个节录的翻译,内容修剪得厉害。本文忠实地全部翻译该报告的摘要部分。原文全文链接参见:

http://www.worldnuclearreport.org/-2015-.html



2015全球核工业状态报告摘要:全球核工业持续萎缩

 

Mycle Schneider, AntonyFroggatt

张雪华,雷奕安译

 

主要结论

  • 50年来日本第一次全年无核电

  • 全球核电厂开工数由2010 年的15 座跌至2014 年的3 座。

  • 全球共有62 座反应堆在建,比前一年少5 座,其中至少四分之三拖期。14 个有在建核电的国家中,10 个国家所有在建工程拖期多年,5 座机组“在建”时间已经超过30 年。

  • 连续三年,全球核电占总发电量的比例低于11%。

  • 技术上来说,法国阿海珐公司(AREVA)已经破产。标准普尔将其降为“垃圾”级,2015 年7 月9 日股价跌到历史最低,为2007年的10%。

  • 世界四大经济体中的中国、德国、日本,连同巴西、印度、墨西哥、荷兰及西班牙共八国中,除水电之外的可再生能源发电都超过核电。八国总人口约30亿人,超过全球人口45%。

  • 英国含水电在内的可再生能源总发电量已超过核电。

  • 从气候变化公约京都议定书签署之年的1997年开始,到2014年,风力发电每年增加6,940亿度,太阳能增加1,850 亿度,均超过核电增加的1,470 亿度。

     

    本报告将提供全面和详细的核电厂数据,包括运营、发电及建造信息;对正在使用和将使用核能国家的新建工程状态进行评估;提供核电工程进展分析;另外新增了两个章节,一章是讨论三代反应堆(III+)进度严重滞后问题(包括EPR, AP1000, AES-2006),另一章讨论所谓“先进型”反应堆的历史与发展情况。

    “福岛现状报告”一章讨论灾难发生四年之后,福岛电厂厂区内及周边地区的现状。

    核能与再生能源”一章比较全球在核能、风能与太阳能方面的投资、装机及发电情况。

    附件一列出每一个国家(共30 )的核电厂运行概况,并分别对中国、法国,美国及日本进行了详细的讨论。

     

    反应堆状态与核能项目

     

    启用和关闭:2014 年与2013 年一样,有5 座反应堆开始运行(中国3 座、阿根廷1座、俄罗斯1 座),1 座关闭(美国的Vermont Yankee)。2015 前半年,中国有4座开始运行,南朝鲜1 座机组开始运行,2座关闭(比利时的Doel-1 和德国Grafenrheinfeld)。

     

    图1 1990年到2014年间世界核能发电量和占总发电量的百分比。1996年核电占比最高,为17.6%,近三年为10.8%。2006年总发电量最高,为2.66万亿度,2014年为2.41万亿度。

     

    运行与开工数据

     

    核反应堆的运行: 全球运行核电厂的国家有30 个,比去年少一个。共391 座反应堆(比去年增加3 座),总装机容量337GW(比去年增加5GW)。2014 年日本没有一座核能机组发电,本报告将日本40 座反应堆列为“长期停机”(LTO)状态。除日本外,1 座瑞典的反应堆(Oskarshamn-2)也符合“长期停机”标准,其主要业主希望能够提前关闭。去年《全球核工业状态报告》中列为“长期停机”的2 座机组已不属于该分类:1 座南朝鲜反应堆Wolsong-1,于2015 年6 月重启运行,另1 座印度反应堆Rajasthan-1 将退役。福岛第一及第二核电厂的10 座反应堆,被视为永久关闭,因此,不再列为运行核电厂。根据2015 年7 月初的资料,日本2015 年最多可能重启2 座反应堆(位于鹿儿岛的Sendai-1 号和2 号机组)。

    核工业持续萎缩:除掉长期停机反应堆,全球共391 座反应堆在运行,比2002 年最高时的438 座减少了47 座。总装机容量在2010年达到最高368GW后, 到2014 年下降8%为337 GW,与20年前相当。核电发电量达24,100 亿度,比去年增加2.2%,但比2006 年历史最高值仍低9.4%。

    核电占全球发电量比:过去3 年核电占全球发电量的比率稳定,2014 年为10.8%。1996 年历史最高值为17.6%,后维持降低趋势。这3年核电在全球初级能源中占比稳定在4.4%,是自1984 年以来的历史最低值。

    2014年,核电排名前“五大国” (美国、法国、俄罗斯、南朝鲜、中国)的核电占全球核电三分之二(约69%),其中美国与法国之和约占全球核电量的一半,而法国占欧盟总核电量的一半。

    反应堆年龄:除中国外,没有太多新建核电厂计划。全球运行中的核反应堆的平均年龄不断攀升,2015 年中达到28.8 年,其中一半以上(共199 座反应堆)运行已超30 年,54 座已经超过40 年。美国核反应堆的三分之一,也就是33 座反应堆已运行超过40 年。

    核电厂延寿:对于反应堆超过原始设计运行年限后继续使用(延寿),各国规范不同。美国约有四分之三的反应堆已经获得延寿许可,将运行年限延长到60 年。而法国则只核准延寿10 年,而且核安全监管当局声明,不保证所有机组都能通过服役达到40 年后必须接受的彻底安检;此外,核电厂延寿也与法国政府目前计划的,在2025年前将核电占比从四分之三降到一半的政策目标相左。在比利时,2 座反应堆(现在已经增加为3 座)延寿10年的提案已经在国会表决通过,但仍尚未经过核安全监管当局批准;即使该3座反应堆延寿10年,与比利时2025年前完全废核的政策也不矛盾。

    核电厂运行年限预计:如果全球运行中的反应堆都在40 年寿命期后退役,2020 年反应堆数目会比2014 年底减少19 座,总装机容量增加1.5GW。到2030年,将有188 座机组(178GW)必须替换,这个数字是过去10 年开工核电厂数量的5 倍。如果所有反应堆的延寿申请都被批准并执行,2020年,全球运行反应堆总数也仅增加4个,装机容量增加21GW。到2030年,为取代退役的反应堆,必须另外增加总装机容量达154GW的169个新建反应堆。

    新建核电厂现状:与前几年一样,目前全球14 国家正在兴建核电厂。2015 年7 月止,有62 座反应堆在建,比2014年7月 减少5 座,总装机容量为59GW,比去年少5GW。新核电计划中约40%(24 座)在中国。62 座在建机组,从开工到完工平均需要7.6 年。

      14个正在建核电厂的国家中,10个国家的工程工期已经滞后至少一年,总计超过四分之三的反应堆(共47个)的工期滞后,余下的15个反应堆中有9个位于中国,大多是在过去3年内开始动工或逾期未动工的,因此无法预计是否能准时完工。

      全球共5座反应堆列为“在建”已超过30 年。其中,美国田纳西州的Watts Bar-2 机组是纪录保持者,1972 年12 月开工;俄罗斯2 座机组(BN-800,Rostov-4)以及斯洛伐克的Mochovce 3 号及4 号两部机组在建已超过30 年;乌克兰的Khmelnitski 3 号及4 号机组即将迈入施工30 年,建造时间分别达29 年及28 年,此外,由于乌克兰已经取消与俄罗斯签订的建造协议,该工程无法预计何时完工。

      印度2 座机组,Kudankulam 2 号机和一座快中子增殖原型堆(PFBR)被列入“在建”行列,分别已开工13年和11 年。位于芬兰的Olkiluoto电厂3 号机组,到2015年8 月已经正式开工10 周年,其业主已停止发布启用日期。

      2005年以来完工的40 座核反应堆中(分属9 国),除了阿根廷的1座机组外,其余39座都在亚洲或东欧,工期4到36年不等,平均9.4年。

      

    图2 1954年到2014年间世界核反应堆数及装机容量。柱图为运行的反应堆数,黄线为装机容量。自1989年以来,世界在运反应堆数目变化不大,2011年后有较大下降。

     

     

    新建工程的问题

     

    开工:2014年,有三个新反应堆分别在阿根廷、白俄罗斯、阿拉伯联合酋长国(UAE)开工。与过去相比,2010年有15座反应堆动工,其中中国就占了10座,而2013年全球有10座开工。2014 年中国没有新的核电厂开工,但在2015 年上半年有两座破土动工,这是到目前为止全球在2015年唯一开工的国家。历史数据显示,全球核电厂动工数量的最高值是1976年的44座;在2011年1月1号到2015年7月1号间,全球共有26个在建核电厂开始混凝土浇筑,比1970年代一年的开工数还少。

    项目取消: 1977年到2015年之间,全世界共有18个国家92座反应堆项目(占所有建设项目的八分之一)在不同阶段被搁置或取消。

    新核电国项目延期: 只有2 个新进核电国家(白俄罗斯与阿联酋)实际在建反应堆。过去一年,孟加拉国、埃及、约旦、波兰、沙特阿拉伯、土耳其、越南等有意兴建核电厂的国家中,都出现了核电项目延期。

    第三代反应堆的拖期

     

    切尔诺贝利事故至今的29 年内,没有任何一座新一代,即所谓三代加(Gen. III+)反应堆正式运行发电。芬兰和法国的三代加反应堆,施工进度已经落后目标许多年。18 座三代加反应堆中(8 座西屋公司的AP1000、6 座俄罗斯Rosatom的AES-2006、4 座法国AREVA 的EPR),16 座进度落后2~9 年。进度落后原因很多,包括设计问题、技术工人短缺、质量控制问题、供货商问题、电力公司或设备供应上的计划问题、财务问题等。三代加反应堆的制造并未标准化,即使引进模块化设计,似乎也只是把质量问题从建设工地转移到了模块生产厂。一些法国压力容器锻件中发现了严重缺陷,这些缺陷足以危及整个EPR产业。

     

    先进反应堆发展现状

     

    小型模块化反应堆(Small Modular Reactors, SMR)概念已经出现几十年了,前后共讨论过超过12种设计方案。美国政府从1990年代起,就开始资助SMR的研究。但美国核安全委员会至今未收到任何SMR设计的申请。俄罗斯的浮式反应堆,是一种可移动的反应堆,2002 年获得许可;2 座反应堆于2007 年开始建造,部分因财务问题,进度一再延迟。南朝鲜一个叫“系统集成模块式先进反应堆(SMART)”的SMR设计已经发展了20年, 该设计2012年得到了核安全监管局的许可,但迄今为止,没有任何订单。在中国,一个叫“高温气冷反应堆”的SMR正在建设。南非的“球床模块式反应堆”(Pebble Bed Modular Reactor)在很长一段时间内,被认为是世界上最先进的SMR项目,因为无法吸引任何私人投资或客户,在耗费约10 亿美元的政府资金之后,于2010 年放弃;到放弃那一刻,堆的设计根本没有完成。印度自1990年代开始研究“先进型重水堆”(Advanced Heavy Water Reactor, AHWR),至今没有任何建堆计划。阿根廷于2014年2月开始建造一个以压水堆为原型的小型反应堆。这个被称为“CAREM(先进小型核电站)”的国内设计从1980年代就开始了,根据报导,每千瓦电力的成本为17,000 美元,创下全球在建反应堆的最高纪录。尽管有政府的高额资助,美国的小型模块反应堆在市场上的表现离宣传差很远,因为小型堆一开始就比缺乏竞争力的大型高价反应堆还要昂贵。至于假想中的学习曲线可以降低成本这一点,从来没有在核电业中得到证实,同时小型模块反应堆还面对来自能效提升和可再生能源技术的激烈竞争,由于实现批量生产,后者已经在经济规模上领先模块型反应堆几十年。

     

    经济与财务

     

    阿海珐财务灾难:法国国营核电公司阿海珐技术上已经破产,4 年累计亏损80 亿欧元,年营业额83 亿欧元,但其债务却高达58 亿欧元。2015 年7 月9 日,阿海珐公司股价暴跌至历史新低,与2007 年的股价最高值相比,跌去90%。预计法国国营电力公司(EDF) 将接手阿海珐的反应堆建造和维修子公司阿海珐核电(AREVA NP)的大部分股权,并开放外资入股,这一行为可能带来严重问题,增大法国电力公司的风险。

    英国Hinkley Point C 核电厂和政府补贴: 2014 年12 月,英国利用差价合约模式,在上网电价上,为新的Hinkley Point C反应堆提供长期优厚的补贴,经过调查,欧盟委员会同意了这一补贴方案。然而,奥地利政府对欧盟的决定不满,已经正式向欧洲法院提出申诉,卢森堡政府随后宣布加入,另有10 家能源公司也分别提出了申诉。据报道,英国财政部很担心这一项目,原因是项目需要的投资尚未落实。

    运行成本增加: 一些国家(包括比利时、法国、德国、瑞典和美国)历史上仅随通货膨胀调整的低运行成本近来出现快速增加,导致反应堆的平均运行成本几乎与售电所得相当,甚至高于售电收入。核电厂运营方被迫采取一些措施,如世界上最大核电运营商,法国国家电力公司EDF,要求大幅提高电价以覆盖其运行成本。德国运营商E.ON 决定提前六个月关闭一座快到法定寿命的核反应堆。瑞典因为售电收入比预期低,而投资比预期大,十座机组至少有四座机组将提前关闭。美国的电力公司正在和政府部门谈判,争取政府支持一些缺乏市场竞争力的反应堆的运行。比利时的Electrabel公司(GDF-Suez)还无法确定是不是能重启两座压力容器出现严重问题的核反应堆。

     

    福岛现状报告

     

    因东日本大地震引发的福岛核电厂事故(福岛事故,此报告中也称3/11事件)发生在2011年3月11日。该事故及后面发生的一系列事件已经过去四年多了,本章分析今天福岛事故现场及周边地区仍然面对的重大困难。

    事故现场:现在,反应堆建筑物内,辐射剂量仍然非常高(每小时数西弗),不可能靠人处理。各种类型的机器人困在反应堆厂房内,不得不废弃在那里,使问题更复杂。日本计划在2020 年财务年度的上半年,将1、2 号机中熔化的核燃料清除,2021 年下半年清除3 号机组,完整的退役工作计划于2021 年12 月开始,预计需要30 至40 年才能完成。这一时间表能否按期执行?尚无法回答。

    现在仍须持续注入大量的水(约每天300 立方米),以冷却核燃料残渣。为了减少放射性污染水的存储量,运营方东京电力公司(TEPCO)安装了放射性去除系统,并将部分去除放射性的水(而不是淡水)重复注入反应堆以冷却核燃料残渣。不过,因为技术问题和人为错误,水的放射性去除系统运行率很低。

    此外,反应堆地下室已经充满了高放射污染水,由于地下水的持续渗入,导致受污染的水量持续增加,每天需要增加300400吨污染水存储能力,等于每2.5天就需要增加一个1000立方米储水罐。厂内污染水储量已经达到80万立方米,相当于320 座奥林匹克标准游泳池。日方正在准备开建地下水旁路系统和冻土隔离墙,可是冻土墙最初的几次实验结果令人失望。

      1号机组:2015 年5 月开始拆除建筑物顶盖,这是事故后为了减少辐射物飘散到环境中而专门加装的。只有待顶盖拆除之后,才能移除乏燃料池上方的残存结构以取出乏燃料。

      2号机组:由于辐射强度仍然很高,退役工作仍然停留在准备阶段。

      3号机组:乏燃料池中的建筑物残渣已经移除,并正在准备取出乏燃料棒。

      4号机组:2014年12月,从冷却池中取出了乏燃料棒,这是一个重要的里程碑。4号反应堆乏燃料存量是另外三个反应堆乏燃料的总和,如果乏燃料起火将引起非常严重的后果。

    周边的问题: 据政府统计,到2015年1月,从福岛县撤离的人数约12万(2013年6月最高峰曾达16.4万),约3200人因撤离而死,原因如健康状况恶化或自杀(这些都算作“与地震相关的死亡”),死者中有1800人来自福岛县,超过总死亡总数的一半。即使撤销强制撤离命令,许多已撤离的民众已经不愿重返家园。

    放射性垃圾: 据官方估计,到2014 年底,撤离地区内外,因除污而产生的放射性垃圾超过15.7 万吨。

    福岛事故的经济代价: 日本政府还没有提供全面的事故成本估算。即使不考虑对食物出口及观光旅游等的间接影响,仅各种分类支出总和已达1 千亿美元,其中约60%用于赔偿。

     

    核能与可再生能源

     

    电力行业正处于深刻的变革之中。新技术与政策的进展有利于分布式系统和可再生能源。一般现有的电力公司没有这类能源系统,而核工业与核电企业对这些进展并不感冒,甚至把它们视作潜在威胁。

     

    投资: 经过两年的衰退,2014 年全球可再生能源的投资增加到2700 亿美元(增加17%),与2011 年2780 亿美元的历史纪录相当,是2004 年总投资额的4 倍。仅中国的投资就超过了830 亿美元(占全球总投资额的31%),风力和太阳能各占约一半,是其核能投资额的九倍(约91亿美元)。全球对新核电厂的投资,比可再生能源低一个数量级。

    装机容量: 全球新增发电装机量约一半(49%)来自可再生能源(不含大型水电),其中风力发电49 GW(高于2013 年增加的34 GW),太阳能46GW(高于2013 年增加的40 GW)。中国风力发电加速发展,增加23 GW,高于2013 年增加的16GW,相当于2014 年全球增加量的45%。风力发电装机总量达115 GW,超过2015 年100GW 的发展目标。中国也增加了3 GW 的核电装机,占全球核电增加量的65%。

    2000 年以来,全球风力发电装机增加355GW,太阳能增加179 GW,分别是核能发电20 GW 的18 倍和9 倍。如果考虑目前有41 座37 GW 的反应堆处于长期停机状态,则实际运行中的核电装机量在这期间下降了17 GW。

    发电: 平均来看,相同的装机容量,核能机组的发电量约是可再生能源发电量的两倍(不含大型水电)。但是从实际发电量来看,巴西、中国、德国、印度、日本、墨西哥、荷兰和西班牙(这个名单含世界四大经济体中的三个)各国的可再生能源(不含大型水电)的发电量均高于核电,这八个国家的人口超过30 亿,占全球45%。与前两年类似,中国在2014年,仅风力发电(1580 亿度)就大于核电(1240 亿度)。2014 年,英国含水电在内的可再生能源发电,几十年来首次超过核电。美国从2001 年起,可再生能源平均年增长率为5%,2014 年全美有13%的电力来自可再生能源,而2007 年为8.5%。

    2014 年全球太阳能发电量年增长率超过38%,风能超过10%,核能仅为2.2%。与签订气候变化的京都议定书时的1997 年相比,2014 年全球的风力发电增加了6940 亿度,光电增加1850 亿度,无论风电还是光电均超过核能增加的1470 亿度。欧盟的数据表明,核能地位正在迅速下降:1997-2014年间,风力发电增加了2420 亿度,太阳能增加980亿度,而核电减少了470 亿度。总之,数据并不支持核电发展比现代可再生能源快的说法,甚至连接近都算不上。现代可再生能源虽然机组容量小,出力时间短,但是施工期短、容易生产安装、能够快速大规模发展等优势足以弥补上述缺点。


  • 图3 2000年到2014年间世界风电,光电,及核电装机量变化情况。蓝色为风电,红色为核电,绿色为光电。单位为百万千瓦。

     


相关专题:纪念切尔诺贝利30周年

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