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西方的核能建设雄心是否与现实脱节?

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25 一月 2024

世界最大的起重机“大卡尔”已将重达 245 吨的圆顶屋顶吊装到欣克利角 C 核电站第一座反应堆厂房上。世界最大的起重机“大卡尔”已将重达245吨的穹顶吊装到欣克利角C核电站一号反应堆厂房上。(图片:EDF)

英国欣克利角C核电站很可能成为有史以来建造的最昂贵的核电站。

该核电站由法国能源公司 EDF 开发,于 2017 年 3 月开始建设,但欣克利角 C 核电站总经理斯图尔特·克鲁克斯本周早些时候表示,第一台机组可能要到本十年末才能投入运营。

克鲁克斯将工期延误归咎于新冠疫情、英国脱欧以及为符合英国法规而进行的设计变更等因素,这些因素也导致预算膨胀至310亿英镑——按2015年价格计算为350亿英镑,高于2022年预计的260亿英镑。这意味着,按当前价格计算,该工厂的成本可能高达460亿英镑(587亿美元)。

对于英国政府而言,这则消息来得正是时候。就在几周前,英国政府还承诺将进行 70 年来规模最大的核电站建设扩张,其双重目标是实现净零碳排放目标并增强国家的能源安全。

它启动了关于核电站未来选址的磋商,以及关于支持核电行业和鼓励私人投资的另一项磋商。仅仅几天后,法国电力公司(EDF)在塞兹韦尔C核电站开发建设的一座3.2吉瓦新核电站的开发许可令就颁发给了政府。

克鲁克斯相信,尽管欣克利角 C 核电站项目有所延误,但其后续项目塞兹韦尔 C 核电站的建设工作将会更加顺利。

“欣克利角C核电站的经验意味着我们已经拥有一个完整的、获准在英国使用的设计方案,并且有机会与那些拥有专业知识且已经在工作的团队和供应商一起复制该方案。复制相同的设计方案所带来的好处,使塞兹韦尔C核电站拥有巨大的优势,”他说道。

西部地区难以按时按预算完成建设。

但也有人质疑英国建造大型核电站和开发小型模块化反应堆(SMR)的宏伟目标是否现实。此外,人们还担心,这些问题预示着西方世界在核电建设项目方面面临着更广泛的挑战。

“我们需要了解的一件重要事情是,在核电建设领域,愿景和现实之间存在差异,”彭博新能源财经的核能分析师克里斯·加多姆斯基告诉《建筑简报》。

“我认为英国和美国在第28届联合国气候变化大会上宣布的到2050年将核电装机容量增加两倍的目标可能有点操之过急。问题在于执行层面。如果这项宣布是由中国和俄罗斯做出的,那么它就更有说服力了。”

“我认为西方世界已经失去了按时按预算建造大型核电站的能力,这令人感到遗憾,”他补充道。

Lampson International LTL-2600 在佐治亚州伯克县的沃格特勒核电站工地进行了 1000 吨的吊装作业。

Gadomski表示,彭博新能源财经的估计表明,在中国使用本国技术建造一座核电站的成本约为英国和美国的四分之一。

尽管英国欣克利角C核电站是最新一个备受瞩目的大型核电站,但位于美国东南部佐治亚州的阿尔文·沃格特勒核电站3号和4号反应堆的建设也面临着类似的挑战。该核电站于2009年开工建设两座西屋AP1000反应堆,但由于西屋公司在2017年的破产,工程严重延误。3号机组直到2023年7月才竣工,而4号机组的建设仍在进行中,成本已从2018年的250亿美元攀升至去年的340亿美元。

“我把世界分为东西两半,”加多姆斯基说。“在东方,对核能的需求是由对电力的需求推动的。中国正在证明他们能够以相对低廉的价格建造大型反应堆。俄罗斯也在证明他们能够在埃及和土耳其等地建造反应堆。”

“我们不确定建造这些反应堆需要多少成本,但他们有资金、政府支持和供应链来推进建设。我的假设是,西半球不会建造大型反应堆,因为我们不知道如何经济地建造它们。”

但塞兹韦尔C核电站项目可能例外,前提是法国电力公司(EDF)最终做出投资决定。1月22日,英国政府宣布追加13亿英镑(约合17亿美元)投资,用于建设道路和铁路等基础设施,以确保该项目在法国电力公司做出最终投资决定前按计划进行。

“既然在欣克利角投入了巨资,不如在塞兹韦尔C核电站再建两个[EPR反应堆],这样就可以摊销劳动力、经验和维护成本了,”加多姆斯基说。

小型模块化反应堆的吸引力……及其挑战

大型核电站建设成本高昂,提高了小型模块化反应堆的吸引力。

加多姆斯基表示,由于建造费用较低,它们代表着“巨大的机遇”。此外,东欧等地区正努力快速摆脱燃煤电厂,因此对这类电厂也有需求。

Holtec公司双机组SMR-300小型模块化核电站的透视数字渲染图 Holtec公司双单元SMR-300小型模块化核电站的透视图数字渲染图(图片:Holtec)

Gadomski 表示,与 GE Hitachi 等公司合作,对东欧现有的燃煤电厂进行改造,拆除燃煤炉并用小型模块化反应堆 (SMR) 取而代之,“意义重大”,尽管还有社会、环境和政治方面的问题需要解决。

“然后你看看非洲和东南亚等地区,那里对电力的需求巨大。我们希望引导他们放弃建设化石燃料发电厂,所以那里存在市场机会,但这或许要借鉴小型模块化反应堆在西方成熟市场取得成功的经验,”加多姆斯基说。

但这里也存在挑战,正如最近美国爱达荷州 NuScale 无碳电力项目因缺乏投资者兴趣而失败所表明的那样。

“通货膨胀和高利率将会阻碍小型模块化反应堆的发展,”加多姆斯基说。“我一直在密切关注投资者筹集的资金数额,以反映全球的兴趣程度。否则,就会出现政府主导的产业,而这种模式在俄罗斯和中国已经取得了成功。”

“但重要的并非反应堆的设计,而是建造工程公司按时按预算建造这些产品的专业技术。在很大程度上,这种专业技术已经丧失了。”

我认为,兴建欣克利角C核电站背后的驱动因素是能够提供25000个就业岗位。这种做法存在一个危险的趋势:核电站成为长期大量就业的便捷途径。因此,核电行业不再是提供最廉价电力的来源,而是就业的来源。在我们西方这个怪诞颠倒的世界里,这可能非常有利,并会影响政治决策。

决策缓慢

然而,这些决策可能需要很长时间。

英国政府正在举办一场竞标,以寻找能够根据政府合同建造小型模块化反应堆(SMR)的公司。2023年10月,政府将候选方案缩减至六种,分别来自法国电力公司(EDF)、通用电气日立核能国际公司(GE Hitachi Nuclear Energy International)、霍尔泰克英国公司(Holtec Britain)、纽斯凯尔电力公司(NuScale Power)、罗尔斯·罗伊斯小型模块化反应堆公司(Rolls Royce SMR)和西屋电气英国公司(Westinghouse Electric Company UK)。

目标是在今年春季宣布政府将支持六家公司中的哪几家,然后在 2029 年做出最终投资决定,目标是使这些工厂在 2030 年代中期投入运营。

一群身穿黄色高能见度背心、头戴安全帽的人员站在 ITER 项目的大大厅里。 (图片:ITER)

由于投资决策还要五年才能做出,加多姆斯基质疑小型模块化反应堆是否代表着技术上的足够飞跃。“所有这些反应堆,无论是沸水反应堆还是轻水反应堆,都代表着核能创新方面的渐进式进步,我们只是缩小了传统反应堆的规模。”

“理论上讲,我们这样做是为了能在工厂里批量生产,降低成本。但比尔·盖茨会认为,核能的未来在于快堆技术。快堆技术更加复杂,技术风险更大,而且目前还远未成熟。但它有助于解决乏燃料问题,而乏燃料问题是核工业面临的一个迫在眉睫的问题。一些加拿大电力公司选择快堆,不仅是因为它能发电,还因为它有助于解决乏燃料问题。”加多姆斯基说道。

此外,更远的未来还有核聚变电站的前景,这使得在选择投资和开发哪种技术方面更加扑朔迷离。

“聚变技术备受瞩目,也令人充满期待。但它可能会改变游戏规则,我们正在密切关注这些聚变公司的进展,”加多姆斯基补充道。

“核工业一直在关注可再生能源和廉价天然气带来的挑战。他们也应该开始警惕聚变带来的挑战。如果小型聚变反应堆(例如ITER和英国牛津的First Light Fusion正在进行的实验)能够带来净能量收益,那么这将改变整个行业的许多计算方式,并使决策过程变得复杂。”

“如果你是一名电力公司规划人员,考虑到目前正在进行的聚变研究,你还会选择建设小型模块化反应堆吗?这往往会导致决策延迟——而且聚变技术可能永远不会实现。这是一个引人入胜又充满挑战的市场。”

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