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核能供熱來了!發電之余兼職供熱 安全嗎?能大

????????發布時間︰2019-12-03 13:23????????編輯:北極優發娛樂網址網

坐落于瑞士北部萊茵河畔的貝茲瑙核電站(Beznau)是世界上最年邁的核電站——分別于1969年、1971年投入運行的兩台核電機組仍在服役,提供優發娛樂網址的同時,該核電站自1980年開始“兼職”供熱,通過140多公里的管道向11個社區的工業和家庭輸送熱力。

自核能和平應用于優發娛樂網址生產後,上世紀70年代以來,包括瑞士、俄羅斯、保加利亞、羅馬尼亞等國逐漸設計開發出很多核供熱系統,作為區域集中供熱或工業供熱熱源,積累了豐富的運行經驗。國際上利用核能熱電聯供原理供熱的壓水堆機組已累計安全運行1000堆年。

盡管已有40年實踐經驗,但中國大陸地區第一座核電站投入運行後,除了廠用小規模供熱外,沒有大型商用核電廠熱電聯產為周邊居民供熱的案例。11月15日,山東海陽核能供熱項目一期工程第一階段正式投用,首開國內核能商業供熱先河,山東核電有限公司員工倒班宿舍、海陽市部分居民小區在內的70萬平方米區域,在全國首批用上了穩定、清潔的核能供熱。

“山東模式”的探索不止于此。海陽核電規劃在2021年實現供熱範圍覆蓋廠址周邊30km、滿足海陽市內供熱需求,根據周邊城市的需求還可以適當增加;2023年實現供熱範圍覆蓋廠址周邊60km、面積3000萬平米;隨著後續機組建成投產,遠期可實現供熱面積2億平米以上,核能供熱將廣泛應用于青煙威(青島、煙台、威海)膠東半島地區。

核能供熱與傳統供熱形式有什麼不一樣?如何保障安全?經濟賬怎麼算,能不能推及到全國更大範圍內?澎湃新聞()近日走進地處黃海之濱的海陽核電站,一探核能供熱的方方面面。

從核電站到居民家中,核能供熱如何確保安全?

海陽核電站位于山東青島、煙台、威海三大城市之間。項目規劃建設6台百萬千瓦級核電機組,並預留兩台擴建場地,是世界首批三代核電項目,也是山東省單體投資最大的清潔能源項目、首個開工建設並建成投運的核電站。一期工程1、2 號機組作為國家三代核電自主化依托項目,單台額定容量為1253兆瓦,已分別于2018年10月22日、2019年1月9日投入商運。兩台機組預計2019年全年發電量將達到206億度,可供山東省超過三分之一居民生活使用一年。

核能供熱目前可實現的方式主要有兩種,一種是在城市中或近郊建低參數的低溫核供熱堆,這類小堆更為靈活,但仍面臨經濟性掣肘。另一種是基于現有的大型核電廠,利用核電站的抽汽向熱網供熱,抽汽溫度和壓力根據熱網需求、輸熱管線的長短決定。

在海陽核電項目中,供熱是大型核電站在完成發電“主業”同時順帶的“副業”。

澎湃新聞記者走訪海陽核電廠內換熱首站、海陽市豐源熱力有限公司總換熱站了解到,核能熱電聯產與火電熱電聯產相類似。但雖然說起來都是“燒開水”,核電站通過五個回路對廠外供熱的設計要復雜得多。

在核電站運行中,核裂變產生熱量,把水加熱產生蒸汽,蒸汽推動汽輪機轉動、汽輪機帶動發電機轉動從而發出電能。在這個過程中,核反應產生的能量會先加熱壓力容器中的高壓水,受熱後的高壓水流入蒸汽發生器中,用來加熱蒸汽發生器中壓力略低的水。由于壓力低的水沸點低,此時壓力低的水受熱就會變成蒸汽去推動汽輪機轉動。

所謂的抽汽,就是從中抽取一部分推動汽輪機工作的蒸汽,用來加熱核電廠內換熱首站的水,加熱後的水再經過三回路換放傳送至地方熱力公司總換熱站,繼而像傳統供熱模式一樣加熱原有市政供熱網絡內的水,將熱量送到千家萬戶。

山東核電設計管理處工程師張真對澎湃新聞介紹稱,從蒸汽加熱水到水加熱水,核電站與供熱用戶之間設置了多道回路進行隔離,只存在熱量的交換,不涉及介質的摻混。“除了用多道隔離以及壓差設計來保障供熱安全外,我們還在出廠前設置了輻射監測裝置,進一步確保安全可靠。”

將原本全部用來推動發電的蒸汽導出一部分用來“燒水供熱”,會不會影響核電站本身的發電效率呢?張真介紹,已投運的70萬平米供熱抽汽量對海陽核電發電的影響很小。除此之外,核電循環冷卻水余熱中仍有大量可利用來集中供熱的潛力。

    海陽核能供熱的經濟賬︰居民用暖價格不增加、政府財政負擔不增長

分工上,海陽核電廠供熱首站負責向廠外熱力公司提供穩定的熱水作為熱力公司換熱站的熱源,以取代熱力公司原有的燃煤鍋爐。熱力公司負責核電廠外所有熱網的建設及運維,以及向最終用戶提供穩定熱源。

澎湃新聞記者在海陽市豐源熱力有限公司換熱站看到,原有的65噸燃煤鍋爐已經停止運行。該公司董事長趙新稱,以往燃煤鍋爐供熱產生的噪音和所需工作人員多,現在換熱站內可以做到無人值守。

“如果(核能供熱)到2021年實現整個海陽地區450萬平方米供熱面積全覆蓋的話,可以替代現有的海陽400多個噸位的供熱燃煤鍋爐,如果核能供熱面積擴展到2億平方米,煙青威地區所有用于集中供熱的鍋爐可全部替代。” 趙新說道。

這對于近年來減煤壓力頗大的山東省而言,意義不言而喻。據介紹,以供熱面積每百萬平米計算,核能供熱項目每年可節約標煤3.3萬噸(按山東省燃煤熱值計算,折合原煤6.24萬噸)。

國內目前多種供熱方式並存,經濟性是決定核能供熱與其他能源品類供熱相比市場競爭力幾何的另一關鍵因素。

討論大型核電站供熱經濟性時,不容忽視的一點是,國內相關法規對核電廠周邊的人口密度有明確限制規定︰根據《核動力廠環境輻射防護規定》(GB6249-2011),必須在核動力廠周圍設置非居民區和規劃限制區。非居民區(該區域內嚴禁有常住居民)邊界離反應堆的距離不得小于500m,規劃限制區(與非居民區直接相鄰的區域,該區域內必須限制人口的機械增長)半徑不得小于5km。規劃限制區範圍內不應有1萬人以上的鄉鎮,廠址半徑10km範圍內不應有10萬人以上的城鎮。

相比之下,可實施熱電聯產的大型火電廠距離城市負荷中心更近,遠距離輸送是否稀釋了核能供熱的經濟性?

“我們經過測算,核電廠熱電聯產在經濟性競爭力上可以和大型燃煤電廠熱電聯產相持平。”山東核電有限公司黨委書記、董事長吳放接受澎湃新聞等媒體采訪時稱,海陽核能供熱項目同時實現了“居民用暖價格不增加、政府財政負擔不增長、熱力公司利益不受損、核電企業經營做貢獻、生態環保效益大提升”。

“目前100公里以內的供熱距離,現有技術都可以保證較高的經濟性和熱效率。”吳放稱,倒推幾十年前,遠距離輸熱受到技術限制。俄羅斯等國家的冬季供熱時間更長,核電供熱的經濟性有別于我國。隨著近年來保溫材料、施工工藝的發展,國內核電遠距離供熱成為可能。

核電廠傳統上單純發電,熱能利用效率相對較低,上述多方共贏局面正是靠提高核電廠熱效率、綜合利用核能來實現。

澎湃新聞在采訪中了解到,若將來供熱面積擴大到周邊450萬平米區域,海陽核電廠的熱效率可以從現有的36.69%提高到39.94%。

在經濟賬之外,吳放認為核能供熱的隱形效益還在于使核電站運營方進一步融入當地發展,“通過采暖季供熱,我們可以更深入地融入周邊社會經濟發展。”

海陽核能供熱,在國內可復制嗎?

截至今年9月底,我國大陸地區運行核電機組共47台,分布在南至海南昌江、北至遼寧紅沿河的沿海地帶。靠核電站能量階梯利用來為地區供熱、核電廠效益提升同時地方公用事業企業及下游用戶利益均不受損的海陽經驗,可在多大範圍內復制推廣?

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甦連雲港田灣核電、山東煙台海陽核電、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曾對媒體表示,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,東北地區沿海的核電機組用來供熱具有較大空間。

統計公報顯示,膠東半島青島、煙台、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、狹長地形、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。”吳放補充道,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,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,遼東半島也一樣,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。

2017年,遼寧核電有限公司副總經理葛政法接受媒體采訪時表示,徐大堡核電供熱專題自2015年啟動相關工作,開展了系統研究論證。根據方案,徐大堡核電站一期工程核電機組擬向距離廠址18公里的綏中縣城實施區域供熱,供熱面積為500萬平方米,供熱距離約22公里。他同時表示,“核電廠熱電聯供具有良好的環保優勢和社會效益,按照目前葫蘆島地區的供暖價格,核電供暖能夠確保基本的資本收益率要求,並且具有極大的環保效益和社會效益。”

另據澎湃新聞了解,田灣核電站也已啟動核電機組為周邊提供熱力及工業用氣的相關工作。

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