2021年10月14日

核问题的争论浮出水面

关于澳大利亚的国家安全需求和核潜艇的承诺的辩论,以及关于减少我们的碳排放,同时更换坚固的、老化的煤电厂的必要性的讨论,导致了新的宣传用于国内核电工业。

核能问题以前曾被正式地讨论过南澳大利亚州核燃料循环皇家委员会随后一个联邦议会调查该组织在2019年建议将核技术的前景视为未来能源组合的一部分。新南威尔士州议会也在考虑铀矿和核设施在2020年。

188博金宝代理澳大利亚能源委员会认为明智的做法是保持技术选择的开放性。确保这一点的最好方法是采用技术中立的方法,评估核能的可行性,看它是否符合适当的科学标准,并在市场环境下提供价值。

但在澳大利亚引入核能发电存在重大障碍,而且其商业案例极其困难。下面我们来看看核能面临的一些持续的挑战,以及在目前的情况下,它成为我们电网的一部分的障碍。

障碍

核电站的主要障碍仍然是高昂的资本成本、漫长的建设时间,以及获得强有力的社会许可和政治上的两党合作的需要。另一个问题是核电站的灵活性,因为需要补充多种可再生能源。

核电站的前期成本非常高——虽然运营成本可能很低,但资本成本非常高。

英国新建的3200兆瓦的欣克利角C核电站在2010年被提出来讨论,预计成本为160亿英镑(285亿美元)。由于预期的完工时间被推迟,这一成本已经膨胀到220亿英镑(410亿美元)。第一个反应堆预计将在2026年6月发电,而此前的预期是在2025年底。根据一份差价合同,由纳税人支持的欣克利角核电站发电担保价格最初是在2013年10月达成的,该核电站在头35年的运营中将获得92.50英镑/MWh(174澳元/MWh)的收益。相比之下,CSIRO据估计,澳大利亚大型太阳能和风力发电厂的能源成本(LCOE)为45-70美元/兆瓦时,燃气发电厂为70-120美元/兆瓦时。

支持者们主张的不是传统的大型核电站,而是小型模块化反应堆(SMRs)。联邦政府的技术投资的路线图有一个关于这项技术的观察简报。上周一个新讨论文件该公司公布了迄今为止三个特别设计的发展情况,认为这些设计很好地满足了澳大利亚的能源需求,并被认为在本世纪末步入商业化轨道。

smr通常被认为是300MW或更小的反应堆模块,也可以为更大的电站组合。国际能源署(IEA)已经列出了超过正在开发50个smr

smr有许多可预见的好处:

  • 可以说,更低的资本成本和建设时间。
  • 考虑到模块化设计,它们可能是便携式的,并可以根据需要进行扩展。
  • 可以通过一个“弹性底座,提供强大的负载跟踪”
  • 提供能够提供基本系统服务的同步生成。
  • 可用于偏远地区,如矿场,高负荷需求,如海水淡化厂。
  • 它们可以安装在废弃的燃煤电厂等棕地,并利用现有的电力基础设施。
  • 可用于提供过程热,协助氢生产以及合成燃料的开发。

尽管可以预见到这些好处,但现代smr仍处于发展阶段,尚未实现商业化,因此,至今仍是一项未经证实的技术。

澳大利亚核科学技术组织(Australian Nuclear science and Technology Organisation)前主席、2006年一项联邦核能评估的主席瑞吉·斯威科夫斯基(Ziggy Switkowski)博士告诉《纽约时报》联邦议会调查“从理论上讲,它们看起来很棒”,但也指出,“在大量部署smr之前,我们不会知道smr的潜力,而这在未来10年左右不太可能发生”。

smr似乎仍有很高的资本成本。2019年劳斯莱斯提议为澳大利亚建造一座440兆瓦的电厂,据报道价格为27亿美元。

图1:SMR设计和成本(2019年)

资料来源:误判率,罗尔斯-罗伊斯选择澳大利亚核电, 2019年8月

NuScale公司为犹他州联合市政电力系统(UAMPS)无碳电力项目(CFPP)提出的SMR的成本一直存在争议。该项目于2015年宣布,自那以来获得了美国政府14亿美元的担保,以帮助该项目降低风险。

本来是要有的12个50MW模块,该项目升级至12 × 60MW (720MW),但由于一些原联盟成员没有继续进行,该项目已削减至6 × 77MW (462MW)模块。它计划在爱达荷国家实验室基地上或附近建立一个NuScale工厂。

NuScale CFPP的隔夜资本成本估计(简单地说,一夜建成一个工厂的成本或预计的工程、采购和建设成本)为36亿美元(约49亿美元)。但这不是实际的项目成本,其中包括融资和升级等成本。UAMPS的总项目预算成本估计为61亿美元(约80亿美元),包括NuScale隔夜资本成本、所有者成本、升级成本、应急费用、费用、担保和资本化利息。与之相比660MW的Kurri Kurri估计成本新南威尔士州的燃气发电站,价值6亿美元。

新南威尔士州议会委员会的报告承认,很难估计澳大利亚这样的国家的核能成本,因为澳大利亚没有核能的历史,而且LCOE成本差异很大,从325美元/兆瓦时到60美元/兆瓦时不等。联邦调查此外,该公司还发现控制成本是一项挑战,并发布了一张表格,显示收到的一些成本估算:

图2:2019年12月提交给众议院环境与能源常务委员会的选定核电成本估算

资料来源:《澳大利亚核能先决条件调查报告》

澳大利亚核科学与技术组织(ANSTO)告诉调查人员,很难对没有现有核工业的国家的核能LCOE进行估算。

基本负载或峰值?

核电站作为基载发电机在世界各地运行;它们不是设计来快速响应负荷变化的,而且很可能不经济这样操作.smr的反应速度预计将比传统核电站更快,因此可以更好地适应不断增加的可再生发电能力。如果核能不灵活,它就不是快速过渡电网的理想发电方式。

为什么缺乏灵活性是一个问题?因为澳大利亚正在以世界上最快的速度将可变可再生能源发电上线。这给电力市场带来了挑战,因为它必须应对日间根据天气而大幅波动的供应。目前的核电站不够灵活,无法应对供应和需求的快速上升和下降;它不能像抽水水力发电、燃气发电和电池那样“快速启动”。

NuScale州它的模块可以快速增加——但这是基于模型,没有运行的工厂很难评估其声明的准确性。无论如何,以降低产能的方式运营smr,就像大型核电站或任何可调度核电站一样,将影响其经济效益。

即使工厂可以被设计得更加灵活,从经济角度看仍然是错误的。在未来的市场上,大部分时间都有大量的免费剩余可再生能源,但在风力和日照减弱时,会出现供应不足的时期。与此相辅相成的是一种植物资本成本和运行成本——后者无关紧要,因为补充工厂不需要经常运行。

相比之下,核电站有非常高的资本成本和有效的燃料成本:即,由于机器的磨损,它们在部分负载下运行的成本实际上要高于满负荷运行。这意味着,在一个混合了可再生能源和核能的体系中,可再生能源盈余将通过减少零成本可再生能源的产量而不是负成本核电站来管理。因此,如果你从一个以核能为基础的系统开始,那么建造大量可再生能源就没有多大意义,反之亦然。

鉴于澳大利亚已经采用了大量可变的可再生能源,未来我国电力市场的唯一补充就是灵活、可调度的发电。理想的能源来源是抽水、电池和燃气峰值电厂,一旦可用,它们可以转换为使用无排放的氢气。

你需要执照

在澳大利亚,核工业没有社会许可证。有人说,对许多澳大利亚人来说,他们的四个核参照点是:三里岛、切尔诺贝利、福岛和《辛普森一家》[我]

长期以来,澳大利亚人一直对核能感到不安,这让他们确信,核能是安全的,这将是一个挑战,而政治仍将令人担忧。最近的一次新闻报澳大利亚在1545名选民中,有25%的人表示,他们“肯定”支持发展国内核工业,36%的人表示,应该考虑发展国内核工业罗伊研究所的调查发现51%的人仍然反对解除对核能的禁令。

资料来源:澳大利亚,新闻纸:民用核工业获得了选民的支持, 2021年10月

不管最近的民意调查结果如何,如果有任何提议被提出,资源充足的环保主义者和邻避主义者肯定需要与之抗衡。由于核能目前在澳大利亚是被禁止的,立法改革需要州和联邦两党共同努力,才能切实地获得通过。联邦调查核能的一项重要建议是,当地社区的事先知情同意应该是批准任何核能或核废料处理设施的条件。

其他困难也需要克服。澳大利亚需要制定一项处理核废料的计划,并为管理核工业的劳动力培养必要的技能。保障劳动力安全的监管框架,以及核废料的运输和处置,可能需要数年时间才能完善。

结论

电气化这是一场重要的辩论,但不应影响当前应对能源供应迅速变化的工作。

核能有望继续在国际上发挥关键作用,但对于一个没有现有工业的国家来说,发展核电站是很难的,这肯定需要政府的支持,包括财政支持和通过正确的政策设置。

就smr而言,即使在有核工业的地方,它们也至少要到本世纪20年代末才能投入使用,因此它们的商业价值仍有待稳固确立。考虑到建立和建造一座工厂所需的时间,其他技术很可能会继续进步。

尽管原子能委员会的立场鉴于现有核技术在商业上不可行,我们不支持禁止使用核技术发电。AEC认为,政府应该为核能发电建立一个有益的监管和安全框架,这样,如果市场认为它在未来有价值,它将是一个可行的选择。这与SA皇家委员会的建议一致,该委员会建议取消澳大利亚现有的核能发电禁令。联邦调查建议解除与第三代+和第四代核技术(包括小型模块化反应堆)有关的核能暂停。

然而,与此同时,政府不应因看似可能性很小的事情而过度分散注意力,忽视能源转型的真正挑战。


[我]停电,马修·沃伦,Affirm Press, 2019

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