這是山東海陽市借助核能成為全國首個“零碳”供暖城市后的第一個春節(jié)。1月31日至2月6日，春節(jié)假期七天，國家電投海陽核電1號機組安全穩(wěn)定運行，2號機組完成調(diào)停檢修，“暖核一號”核能供熱項目持續(xù)穩(wěn)定供熱，累計對外提供清潔的電2.26億度，零碳的暖11.2萬吉焦，相當(dāng)于節(jié)約原煤13.73萬噸，減排二氧化碳20.1萬噸。
清潔取暖事關(guān)藍(lán)天白云、百姓冷暖，是重要的民生民心工程。今冬供暖季以來，北有山東海陽，南有浙江海鹽，國內(nèi)兩大核電基地所在地相繼進入核能供熱時代。核能供熱的“生態(tài)賬”“經(jīng)濟賬”“民生賬”怎么算，未來能不能擴圍升級，更多的探索正在進行中。
發(fā)電之余“兼職”供熱
“對我們運行人來說，排班表就是‘日歷’，在機組跨年既是我們的必修課，也是我們獨有的年味。”海陽核電1號機組運行六值值長許海濤說。
春節(jié)期間，國家電投山東核電建立保供專項工作機制，確保核安全三道屏障完整可靠、供電供暖保障體系有效運轉(zhuǎn)，在源源不斷產(chǎn)生“清潔電”的同時，也將“清潔熱”輸送到了20萬居民家中。
從2018年12月核能供熱項目正式立項，在國內(nèi)率先開展大型壓水堆熱電聯(lián)產(chǎn)研究與實踐，到2019年11月建成并投運覆蓋核電廠周邊70萬平方米的全國首個核能供熱商用工程，再到2021年11月“暖核一號”實現(xiàn)新老城區(qū)約500萬平方米“全覆蓋”，短短3年時間，海陽核能供熱項目完成了設(shè)計規(guī)劃、落地實施、完善改進。
“自熱小火鍋”——技術(shù)人員如此類比背后的工作原理。據(jù)介紹，核電站運行中，核裂變產(chǎn)生熱量，把水加熱成蒸汽，蒸汽推動汽輪機轉(zhuǎn)動，進而帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動從而產(chǎn)生電量。而核能供熱就是在核電機組二回路抽取部分做過功的蒸汽作為熱源，通過廠內(nèi)換熱首站、廠外供熱企業(yè)換熱站進行多級換熱，最后像傳統(tǒng)供熱模式一樣，加熱原有市政供熱管網(wǎng)的水，將熱量傳遞至最終用戶。
核電站在發(fā)電之余“兼職”供熱，會不會有安全隱患，這是周圍居民的顧慮，也是這一項目首先要解決的問題。
山東核電黨委書記、董事長吳放向《經(jīng)濟參考報》記者介紹說，從2004年山東核電落地海陽以來，就持續(xù)開展科普工作，擁有良好的群眾基礎(chǔ)。供熱項目提上日程后，工作人員專門制作了形象直觀的演示片，讓居民了解核能供熱的安全和清潔。
“核電站與供暖用戶間有多道回路進行隔離，每個回路間只有熱量傳遞，沒有水的交換，保證不會有任何放射性物質(zhì)進入用戶暖氣管道。熱水也只在小區(qū)內(nèi)封閉循環(huán)，與核電廠層層隔離，沒有任何接觸，十分安全。”他強調(diào)說。
綜合利用實現(xiàn)多方共贏
將安全置于首位的同時，核能要在供熱市場競爭中脫穎而出，還要算好“生態(tài)賬”“經(jīng)濟賬”和“民生賬”。
據(jù)了解，“暖核一號”核能供熱項目覆蓋海陽全城后，取代了當(dāng)?shù)?2臺燃煤鍋爐，截至2022年2月8日，已累計供熱134萬吉焦，相當(dāng)于節(jié)約原煤7.76萬噸，減排二氧化碳14萬噸。
這只是一個開始。經(jīng)測算，每個供暖季海陽預(yù)計可節(jié)約原煤10萬噸，減排二氧化碳18萬噸、煙塵691噸、氮氧化物1123噸、二氧化硫1188噸、相當(dāng)于種植闊葉林1000公頃，同時減少向環(huán)境排放熱量130萬吉焦，這對于近年來減煤壓力頗大的山東省而言，意義不言而喻。
“零碳不意味著成本一定會增加。”吳放表示，“暖和一號”項目同時實現(xiàn)了居民用暖價格不增加、政府財政負(fù)擔(dān)不增長、熱力公司利益不受損、核電企業(yè)經(jīng)營做貢獻(xiàn)、生態(tài)環(huán)保效益大提升，這給當(dāng)下的減碳工作提供了一種新思路。
據(jù)了解，在煤炭價格上漲、部分地區(qū)供暖費上調(diào)的背景下，當(dāng)?shù)毓┡M不升反降，從原有的22元/㎡下調(diào)到21元/㎡，同時供暖的質(zhì)量大大提升。
在吳放看來，降價的勇氣背后是能效的提升，這是一個浩大的系統(tǒng)工程，僅從熱源角度來看，“暖核一號”就將海陽核電1號機組的熱效率從36.69%提高至39.94%。
其中，科技創(chuàng)新至關(guān)重要，例如該項目攻克了“核電機組常規(guī)島汽輪機中間級抽汽”的相關(guān)技術(shù)，填補了“百萬千瓦級中壓飽和汽輪機組抽汽技術(shù)”的國內(nèi)空白。研發(fā)了適用于飽和蒸汽的大口徑抽汽止回閥、快關(guān)調(diào)節(jié)閥等新型閥門，在核電熱電聯(lián)產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備上實現(xiàn)了國內(nèi)首創(chuàng)，并在“核電熱電聯(lián)產(chǎn)的運行控制技術(shù)”上實現(xiàn)了新的跨越。
據(jù)介紹，當(dāng)?shù)剡€將核能供熱首站控制系統(tǒng)納入智慧熱網(wǎng)調(diào)度管控平臺，對核能熱源、輸配系統(tǒng)以及終端用戶的供熱環(huán)節(jié)進行參數(shù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析與智能管控，同時根據(jù)天氣變化，適時進行溫度調(diào)控，實現(xiàn)智慧供熱、科學(xué)供熱和穩(wěn)定供熱。
核能的綜合利用讓核電企業(yè)在賣電之外增加了賣熱的收入，也讓熱力企業(yè)大大降低了運行成本。
海陽市海源能源有限公司董事長趙新說，核能供暖后，不需要再使用原來的鍋爐及環(huán)保設(shè)備，供暖各站實現(xiàn)了無人值守。以一個供暖季為例，一臺40噸的燃煤鍋爐，熱力企業(yè)在環(huán)保、用電、人工等方面的成本節(jié)省可達(dá)300余萬元。
在經(jīng)濟賬之外，吳放認(rèn)為核能供熱還有很多隱形效益，例如通過采暖季供熱，核電運營商可以更深入地融入周邊社會經(jīng)濟發(fā)展，維護良好的公共關(guān)系。
統(tǒng)籌規(guī)劃前景可期
國家“十四五”規(guī)劃提出，開展山東海陽等核能綜合利用示范?！吨泄仓醒?國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》也明確“積極穩(wěn)妥開展核電余熱供暖”。
“我們規(guī)劃的第三步是區(qū)域級的核能供熱。” 吳放透露，2022年下半年，海陽核電3000萬平方米供熱項目的科研工程將開始，探索150公里范圍內(nèi)的區(qū)域供暖，有可能將煙臺、威海、青島納入其中。除了居民供暖，也可以用于工業(yè)供熱。一旦該項目投運，機組熱效率將有望提升到55.9%，是原來的1.5倍。若海陽核電兩臺機組同時開展3000萬平方米供熱，能源貢獻(xiàn)力相當(dāng)于再造一個百萬千瓦級核電機組。
供熱與供水、新能源耦合將是未來重要的創(chuàng)新方向。海陽核電從2020年開始做的“水熱同產(chǎn)同傳”試點已取得成功，目前一天可以生產(chǎn)100多噸的飲用水。山東核電規(guī)劃未來推進“儲熱儲水+風(fēng)光一體化”，采用長距離大溫差輸熱技術(shù)，建設(shè)半島清潔供能主干管網(wǎng)，實現(xiàn)煙青威地區(qū)清潔用暖、用水互通互補，打造清潔能源生態(tài)系統(tǒng)。
同樣邁出核能綜合利用步伐的還有浙江海鹽。31年前，我國大陸首座核電站在這里并網(wǎng)發(fā)電。2021年12月3日，由中核集團秦山核電供熱的我國南方首個核能供熱示范工程(一期)正式投運，供暖面積達(dá)46萬平方米，惠及近4000戶居民。到“十四五”末項目全部建成，能夠滿足海鹽約400萬平方米供暖需求。
據(jù)了解，我國有60%以上的地區(qū)、50%以上的人口有冬季供暖需求。目前核能供暖的主要形式是核電廠熱電聯(lián)產(chǎn)供暖與低溫核供熱。其中，截至目前，全球約有近60座反應(yīng)堆熱電聯(lián)供，占所有運行核電機組的10%左右，主要分布在東歐。
“熱電聯(lián)供是大型核電站和區(qū)域供熱兩項新技術(shù)的結(jié)合，只要兩者之間管網(wǎng)成本合理可行，總體上安全經(jīng)濟可行。” 曾任清華大學(xué)核能技術(shù)設(shè)計研究院(核研院)教授田嘉夫告訴《經(jīng)濟參考報》記者。
截至2021年底，我國大陸地區(qū)在運核電機組53臺、裝機容量5464萬千瓦，在建機組18臺、裝機容量1890萬千瓦。
有業(yè)內(nèi)人士指出，我國核電機組大多分布在秦嶺-淮河線以南的沿海地區(qū)，地處亞熱帶，冬季短且少嚴(yán)寒。如果將此區(qū)域核電站進行供熱改造，可用于工業(yè)供熱。相比之下，在東北地區(qū)沿海的核電機組具有更大的提升空間。同時，依托核電基地打造源網(wǎng)荷儲一體化的綜合能源項目不失為一種創(chuàng)新探索，將在其他核能綜合利用方面創(chuàng)造廣闊前景。
“從北到南的核電基地都在謀劃核能供熱，這說明地域不是問題。”吳放認(rèn)為，推進核能綜合利用，需要解決大量技術(shù)難題，但更重要的是市場體制機制的問題，需要各行業(yè)互聯(lián)互通，相關(guān)部委已關(guān)注到這個問題，正在研究核能供熱發(fā)展的指導(dǎo)意見，未來核能綜合利用有望獲得突破性進展。
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