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                  核“姿势”286---先进核能可能成为核工业的“生命线”—先进堆商用发展的标准化成本分析

                  关键词:辐射检测仪_便携式辐射检测仪_辐射报警仪_表面污染仪_环境级辐射仪_多功能辐射仪_测氡仪_辐射剂量仪 网址:www.theatre29.com 日期:2020/12/30 21:49:22

                  先进核能可能成为核工业的“生命线”—先进堆商用发展的标准化成本分析


                  据美国《电力》杂志记者7月26日报道,先进核技术可能成为核工业的“生命线”[1]。依据是美国能源创新改革计划(EIRP)和能源选项网络(EON)最近发布的研究报告[2]:先进核技术取得的成果,以平均的平准化电价(LCOE)发电,比传统的压水堆低约40%。以这样的成本发电,核能可与其他发电方式有效竞争。

                  这儿指的“先进核技术”、“先进核能,”仅限于“先进堆”。而“先进堆”目前并无统一的定义。据说美国能源部修改了它对先进反应堆的定义,以“包括迄今为止尚未商业部署的任何反应堆”。目的是为了减少内斗和“自相残杀”,以便所有寻求改进现有技术的人都能看到,他们至少有一些共同的目标[3]。

                  对“先进核技术”是有争议的。许多人认为,它可能是解决世界能源问题的“灵丹妙药”,而另一些人则认为,它距离现实还有几十年,而且比传统的核技术更复杂、更昂贵。要解决这一争论,需要对国家核实验室和私营企业日益增长的技术发展趋势进行准确和现实的了解。由于这些私营公司的研究工作多是专利性的,它们很少有动机公开信息,而且这种技术及其潜在成本信息也缺乏可靠性,容易使人相信“核怀疑论者”的主张。

                  就安全、防扩散及某些先进堆公司的成本估算而言,“先进核技术”代表相对传统反应堆激动人心的进展。更准确地说,它暗示这些技术可能会彻底改变我们对能源生产的成本、可用性和环境后果的看法。人们对未来核能技术成本的怀疑是完全可以理解的,因为早先承诺这种能源“便宜得可忽略不计”,但从未“兑现”。

                  尽可能多地评估技术开发人员关于核电机组标准化的主张,对任何未来核能的成本以事实为基础的讨论至关重要。能源选项网络(EON)之前的研究发现,每家公司都有自己的机组成本估算方法,使得不可能与传统压水堆(PWR)做真正的“类比”。这项研究的目的就想解决这个“缺憾”。

                  未来核技术的成本与当前设计(或其他发电技术)比较,需要以标准化、综合的方式获取先进核电机组的成本数据。EON使用“第四代国际论坛”开发的核电机组成本核算架构,为这项研究建了个成本模型,包括同类第N台(NOAK)核电机组的所有潜在成本类别。它包括每个成本类别的“预设值”(基于早先国家实验室进行的成本研究),还提供了各公司组建新业务模式的能力和交付策略。

                  使用这个模型,EON与主要的先进堆开发公司合作,获得了它们NOAK机组的可靠、标准化的成本预测。应邀参加这项研究的先进核能公司,正在积极追求规模至少为250MW核电厂的商业化(见表1)。重点是反应堆和机组的规模,能在电力公司规模的发电中发挥重要作用1。

                  表1. 研究报告的参加者2

                  公司堆型国家堆容量(MWe)机组容量(MWe)Elysium IndustriesMSR美国10001000GEaSFR美国16481648MoltexMSR英国10001000NuScaleAPWR美国47.5570TerrestrialMSR加拿大288288ThorConbMSR美国2501000TransatomicMSR美国520520X-EnergyHTGR美国75600

                  注:a.GE的PRISM反应堆,资料基于公开的成本研究报告。b. 成本基于该公司为印尼艾尔岛所做ThorCon设计。

                  所有参加调研公司的同类第N台核电机组的成本汇总在表2和图1、2和3中。如图所示,先进核能公司正在预测成本目标,如果达到这一目标,则只有传统核电机组成本的一半3。这将极大地改善核能的价值主张,并为其他基荷选项提供高度成本竞争选择。在潜在的成本范围的低端,这些机组将成为可用的、成本最低的电源。

                  表2. 所有参加公司的成本汇总

                   平均最小最大基建成本总额$3782/kW$2053/kW$5855/kW运行成本总额$21/MWh$14/MWh$30/MWh平准化发电成本$60/MWh$36/MWh$90/MWh

                  参与研究机组平均的、平准化的发电成本(LCOE)是$60/MWh,比美国能源信息署预计的本世纪20年代初提供服务的PWR核电机组的$99/MWh低$39% [4]。

                  这一发现对核工业和国家有重要的战略意义。尽管应承认这些技术还处在发展的早期阶段,然而这项研究代表对用先进堆建造电厂合理预期成本的初步、严格的量化。此前,对数据质量和广度的担忧大大限制了对这些技术的评估。

                  如果以这些技术为特征的核电机组能按照预计的平均LCOE价格发电(远低于低端估计值),将对电力市场产生重大影响。在美国,这些技术可能是商业市场核能经济困境的决定性的解决方案。以这样的成本发电,核能将有效地与其他发电方式竞争。与此同时,可使世界最需要清洁能源地区的核能占比大幅度扩张,而且很可能无需为此支付高昂的额外费用。





                   


                  图1. 所有参加调研公司的基建成本

                           注:误差带反映各公司自己报道的置信区间;*该公司报道的成本是所有基建成本(除间接服务成本外)已包括在直接建造成本内。  

                   


                  图2. 所有参加公司的运行成本


                             注:误差带反映公司自己报道的置信区间。


                                                        图3.所有参加公司的平准化发电成本

                     注:平准化电力成本(LCOE)假设包括25年的资本化期、7%的折现率和95%的容量因子。误差带反映公司自己报道的置信区间。

                  虽然承认尚未建成项目成本估算的内在不确定性,但这项研究强调某些公司正在追求成本预测的简单、可信策略。接受调查的公司在不同程度上把这些策略综合在一起,而EON模型的目的则是捕捉细微差别的相应积累。降低成本的共同策略包括以下几点:

                  ●简单而标准化的机组设计

                  ●以工厂和船坞制造为基础

                  ●模块化

                  ●降低材料需求

                  ●缩小工程、采购和建筑公司的范围

                  ●缩短建设时间

                  ●功率密度更高

                  ●效率更高

                  当然,对于这么早期设计来说,成本计算有内在的局限性。有几个原因导致最终成本可能偏离报告的估算值。这些估算值不应该看作决定性的;相反,它们只是我们对当前估值的最好反映。这项调查还对各公司正在使用各种战略,力图避免破坏美国和欧洲传统核电经济的陷阱,提供了某些有益的洞察。

                  先进核能公司正在设计的某些核电机组,在能源市场上具有高度成本竞争力,主要是经济驱动的。各公司有比预期更好的成本估算值,并且能够说明它们有可靠的依据。

                  了解这一行业的潜在经济状况,对投资机构和政策制定者很重要。多数先进堆研发公司只筹集了少量所需资金,用于在商业上展示其设计;为此类项目融资,还需要新的投资者和新的严格评估。为了促进这一过程,重要的是消除对成本的误解,澄清这些公司多么期望达到它们的目标,并在开放的电力市场上竞争。

                  在这方面,目前普遍的看法是,先进堆商业化还在未来,以至于任何有关潜在成本讨论都不成熟。这类技术的广泛应用也使比较讨论变得困难。通过建立一个共同的参考框架,并对所获得的数据进行严格的审查,这项研究解决了这种解析性的挑战,并为进一步分析奠定了基础。

                   

                  资料与注释:

                  [1]Abby Harvey, Report: Advanced Nuclear Tech Could Be Lifeline for Industry, POWER, 07/26/2017

                  [2]EON, THE FUTURE OF NUCLEAR TECHNOLOGY: A STANDARDIZED COST ANALYSIS, EIRP, WWW.INNOVATIONREFORM.ORG

                  [3] Rod Adams, Impressions from the ANS Utility Working Conference 2017, Atomic Insight, August 12, 2017

                  [4] EIA,Levelized Cost and Levelized Avoided Cost of New Generation Resources in the Annual Energy Outlook 2017,April 2017. 

                  1.几家先进堆公司正在开发小型反应堆(小于30MW),服务于远离电网的边远社区和产业。在服务这些市场的同时,为新堆技术提供可行的商业化战略,市场是有利可图的小型而且更能容忍较小、高成本的电厂。其中一些开发商正在考虑使用电网规模的机组,但它们没有准备基于它们的技术提供同类第N个机组的成本估算值。

                  2. 表1所列8个公司中,Elysium Industries成立于2015年,选定开发**化物熔盐快堆(MCSFR),今年才有个网站介绍本公司的简况。

                  3. 如表2所示,先进堆平均的基建总成本为$3782/kW,只有PWR基准成本$6755/kW 的56% 。PWR的这个基准成本与最近美国两个在建核电项目(V.C. Summer and Vogtle)的估计值一致(预计的成本分别为$6247/kW和$ 7586/kW )。


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