自俄烏沖突爆發(fā)以來，美西方國家與俄羅斯的“能源武器”博弈持續(xù)，這對俄羅斯、歐洲國家，以及其他能源進(jìn)口國的能源和經(jīng)濟(jì)等方面產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。攀升的化石能源價(jià)格、緊張的化石能源庫存，以及日益激烈的清潔能源產(chǎn)業(yè)競爭，使得更多國家，尤其是依賴天然氣發(fā)電的國家尋求在能源安全與綠色發(fā)展的平衡點(diǎn)。核電在這一背景下表現(xiàn)出了清潔、高效和穩(wěn)定的特性，越來越多國家改變2011年日本福島核事故后的核能發(fā)展規(guī)劃，重啟或擁抱核電發(fā)展，這為日本福島核事故后處于保守發(fā)展?fàn)顟B(tài)的全球核電市場注入了新動能。本文從全球及各國核電發(fā)展現(xiàn)狀、先進(jìn)核電技術(shù)發(fā)展情況，以及聚變能發(fā)展情況三個(gè)方面梳理2023年全球核電領(lǐng)域的主要?jiǎng)酉颍┳x者參考。
全球核電發(fā)展現(xiàn)狀
近年來，核電在全球能源市場的份額持續(xù)回升。根據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)動力堆信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，截至2024年1月，全球可運(yùn)行的核電反應(yīng)堆為413座，總凈裝機(jī)容量達(dá)到371510兆瓦（MWe），核電占全球總發(fā)電量的比重約為10%。全球在建核電反應(yīng)堆58座，加壓輕水反應(yīng)堆（PWR）為主要堆型（49座），其他還有快中子增殖反應(yīng)堆（FBR）、加壓重水反應(yīng)堆（PHWR）和沸騰水反應(yīng)堆（BWR），總凈裝機(jī)容量為59867兆瓦（見表1、表2）。
表1 全球核電反應(yīng)堆裝機(jī)容量前15名國家及核電反應(yīng)堆數(shù)量
國別 | 總凈裝機(jī)容量（兆瓦） | 核電反應(yīng)堆數(shù)量（座） |
美國 | 95835 | 93 |
法國 | 61370 | 56 |
中國 | 53181 | 55 |
俄羅斯 | 27727 | 37 |
韓國 | 25829 | 26 |
加拿大 | 13624 | 19 |
烏克蘭 | 13107 | 15 |
日本 | 11046 | 12 |
西班牙 | 7123 | 7 |
瑞典 | 6937 | 6 |
印度 | 6290 | 19 |
英國 | 5883 | 9 |
芬蘭 | 4394 | 5 |
阿拉伯聯(lián)合酋長國 | 4011 | 3 |
捷克共和國 | 3934 | 6 |
數(shù)據(jù)來源：國際原子能機(jī)構(gòu)動力堆信息系統(tǒng)，截至2024年1月27日。
表2 全球在建核電反應(yīng)堆容量及核電反應(yīng)堆數(shù)量
國別 | 總凈裝機(jī)容量（兆瓦） | 核電反應(yīng)堆數(shù)量（座） |
中國 | 23724 | 23 |
印度 | 6028 | 8 |
土耳其 | 4456 | 4 |
埃及 | 3300 | 3 |
英國 | 3260 | 2 |
俄羅斯 | 2700 | 3 |
韓國 | 2680 | 2 |
日本 | 2653 | 2 |
孟加拉國 | 2160 | 2 |
烏克蘭 | 2070 | 2 |
法國 | 1630 | 1 |
巴西 | 1340 | 1 |
阿拉伯聯(lián)合酋長國 | 1310 | 1 |
美國 | 1117 | 1 |
伊朗伊斯蘭共和國 | 974 | 1 |
斯洛伐克 | 440 | 1 |
阿根廷 | 25 | 1 |
總計(jì) | 59867 | 58 |
數(shù)據(jù)來源：國際原子能機(jī)構(gòu)動力堆信息系統(tǒng)，截至2024年1月27日。
國際原子能機(jī)構(gòu)動力堆信息系統(tǒng)顯示，全球在運(yùn)核電反應(yīng)堆一半以上已處于“高壽”階段 ，平均運(yùn)行時(shí)長已達(dá)到31.8年，262座核電反應(yīng)堆（占總數(shù)量的62%）已經(jīng)運(yùn)行了31到50年，如俄羅斯有24座核電反應(yīng)堆已經(jīng)運(yùn)行了30年以上，11座運(yùn)行了40年以上，新沃羅涅日4號（NOVOVORONEZH-4）和科拉1號（KOLA-1）等已運(yùn)行了超過50年。美國與俄羅斯情況類似，如九英里峰1號（NINE MILE POINT-1）已并網(wǎng)發(fā)電近55年，美國正在運(yùn)行的92座核電反應(yīng)堆，有88座已獲得批準(zhǔn)運(yùn)行長達(dá)60年，一些核電反應(yīng)堆已申請額外延長20年，將運(yùn)行80年（見圖1）。
天然氣發(fā)電和可再生能源發(fā)電等大規(guī)模部署對核電發(fā)展產(chǎn)生了擠壓，2011年日本福島核事故更是破壞了公眾對核電的信心，全球核電反應(yīng)堆的凈電力容量和發(fā)電量大幅減少，直到2018年才恢復(fù)至2011年水平（發(fā)電2563太瓦時(shí)）（見圖2）。
圖1 全球在運(yùn)核電反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)長
數(shù)據(jù)來源：國際原子能機(jī)構(gòu)動力堆信息系統(tǒng)，截至2024年1月27日。
圖2 全球核電反應(yīng)堆裝機(jī)容量趨勢
資料來源：國際原子能機(jī)構(gòu)動力堆信息系統(tǒng)。
在清潔能源轉(zhuǎn)型加速、國際能源市場波動不斷，尤其是俄烏沖突爆發(fā)后國際能源格局巨變、化石能源價(jià)格飆升的背景下，依賴俄羅斯能源的歐洲國家，以及日韓等能源自給率低的國家不得不調(diào)整能源發(fā)展戰(zhàn)略，清潔、高效、穩(wěn)定，以及相對可控的核電成為重建穩(wěn)定的電力供應(yīng)體系的“解題答案”。2022年，美國、法國、英國、韓國和日本等國家調(diào)整核能發(fā)展戰(zhàn)略。美國希望重塑全球核能供應(yīng)鏈，改變中俄優(yōu)勢地位。法、英、韓等國家將核電發(fā)展上升到國家能源安全戰(zhàn)略的核心地位。日本福島核事故后，本土所有核電反應(yīng)堆暫停運(yùn)行，需通過安全合規(guī)審查或根據(jù)新安全基準(zhǔn)機(jī)組升級改造后才可以恢復(fù)運(yùn)行，同時(shí)停止新建核電反應(yīng)堆的計(jì)劃 （見圖3）。2022年8月，日本首相岸田文雄提出加快現(xiàn)有核電反應(yīng)堆安全合規(guī)審查流程，并重啟核電建設(shè)。同年12月，日本原子能管制委員會（Nuclear Regulation Authority）批準(zhǔn)了一項(xiàng)新法規(guī)草案，允許核電反應(yīng)堆運(yùn)行壽命超過60年。俄羅斯批準(zhǔn)了到2035年新建16座核電機(jī)組的計(jì)劃，并在《俄羅斯綠色項(xiàng)目分類法》（Russian Green Taxonomy）中明確了核電作為清潔、低碳能源的地位。中國穩(wěn)步推進(jìn)本土核電建設(shè)、核電綜合利用以及核電技術(shù)“走出去”。此外，波蘭、哈薩克斯坦、沙特阿拉伯王國和約旦等無核國家宣布發(fā)展本國核電。
圖3 日本核電占比趨勢
資料來源：國際原子能機(jī)構(gòu)動力堆信息系統(tǒng)。
2023年，核電復(fù)蘇與發(fā)展的趨勢進(jìn)一步增強(qiáng)。
美國方面
2023年7月，美國首座第三代+核電反應(yīng)堆西屋公司（Westinghouse）AP1000投入商業(yè)運(yùn)行，這也是美國30余年首個(gè)新建核電項(xiàng)目。美國在啟動“核能信貸計(jì)劃”（Civil Nuclear Credit Program），支持本國“高壽”核電反應(yīng)堆“延壽”的同時(shí)，加大對先進(jìn)核電項(xiàng)目的支持力度，推進(jìn)新技術(shù)的原型發(fā)展及早期部署，如2024年測試微堆堆芯、2026年進(jìn)行商業(yè)微堆演示、2027年演示核能與可再生混合能源系統(tǒng)、2029年運(yùn)行首個(gè)商業(yè)小型模塊化核反應(yīng)堆（NuScale公司設(shè)計(jì)）等。美國的核電技術(shù)也支持了全球眾多國家核電發(fā)展，但近些年中俄在海外的核電發(fā)展火熱。美國希望聯(lián)合其盟友國家，凝聚陣營力量，構(gòu)建新的核電供應(yīng)鏈。美國在2023年上半年的七國集團(tuán)峰會上與法國、英國、加拿大和日本簽署發(fā)展核電聲明，在下半年的COP28期間，美國、法國、英國、加拿大和日本宣布在2024-2026年動員42億美元政府和私人部門投資，提高五國鈾濃縮和轉(zhuǎn)化的能力，建立不受俄羅斯影響、具有彈性的全球鈾供應(yīng)市場。此外，美國和21個(gè)國家在COP28期間簽署《三倍核能宣言》（Declaration to Triple Nuclear Energy），到2050年實(shí)現(xiàn)全球核電裝機(jī)容量較2020年增加2倍的目標(biāo)（達(dá)到631吉瓦），對全球核電的快速、大規(guī)模發(fā)展“帶來了保障”。
歐洲方面
歐盟已形成以核電立場為界的二元核能地緣格局，法國和大部分東歐國家是“擁核”派，德國和部分西北歐國家則是堅(jiān)定的“棄核”派。兩派進(jìn)行長期、復(fù)雜的博弈。在俄烏沖突爆發(fā)背景下，繼續(xù)發(fā)展占?xì)W洲發(fā)電量約25%的核電成為現(xiàn)實(shí)選擇，“擁核”派占據(jù)上風(fēng)。在法國等國推動下，歐盟已確認(rèn)核電是實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)和確保能源安全的重要工具，包括將核電列為“綠色能源”、將先進(jìn)核電技術(shù)納入“凈零技術(shù)”范疇等，為核電建設(shè)融資等掃清障礙。
法國是全球核電發(fā)電占本國總發(fā)電量比例最高的國家，約70%。但2014年（76.93%）后這一數(shù)字持續(xù)下降，到2022年為62.58%（見圖4）。2023年，法國參議院和國民議會均通過了關(guān)于加速核電發(fā)展法案的草案，其中取消了“2035年核電在總電力生產(chǎn)中的份額降低至50%”的目標(biāo)，大力支持新建核電項(xiàng)目，包括6座新型EPR反應(yīng)堆以及8座備選反應(yīng)堆。預(yù)計(jì)法國將在2024年第一季度通過該法案并納入《能源主權(quán)法案》（Souveraineté énergétique）。
圖4 法國核電占比趨勢
資料來源：國際原子能機(jī)構(gòu)動力堆信息系統(tǒng)
英國在《英國綠色分類法》（UK Green Taxonomy）中將核電歸為“環(huán)境可持續(xù)”一類，使其能夠獲得與可再生能源相同的投資激勵(lì)。英國能源安全和凈零排放部（Department for Energy Security and Net Zero）在《民用核能2050路線圖》（Civil nuclear: roadmap to 2050）明確核電的戰(zhàn)略意義——核電是英國當(dāng)前唯一可大規(guī)模部署的可靠、安全、低碳電力類型，也是英國實(shí)現(xiàn)零凈排放的關(guān)鍵組成。綜合來看，如果英國實(shí)現(xiàn)《三倍核能宣言》的目標(biāo)，到2050年核電裝機(jī)容量將達(dá)到24吉瓦。
瑞典首相烏爾夫·克里斯特森（Ulf Kristersson）推動修改核反應(yīng)堆數(shù)量上限為10座的法律，并允許在新的場地上建造反應(yīng)堆。2023年年底，瑞典政府公布核電發(fā)展路線圖，計(jì)劃到2035年至少擁有2座大型核反應(yīng)堆的核能發(fā)電能力、到2045年投運(yùn)多達(dá)10個(gè)大型核反應(yīng)堆。
挪威核電公司（Norsk Kjernekraft）已向挪威皇家石油和能源部（Royal Ministry of Petroleum and Energy）提交建造該國首座核電站的提案，或?qū)⒉渴鸬淪eaborg公司的緊湊型熔鹽反應(yīng)堆（CMSR）。意大利擬允許國際合作伙伴將第四代核電技術(shù)引入意大利，邁出重返核電的第一步。此外，法國、比利時(shí)、保加利亞等14個(gè)“擁核”派歐盟成員國，以及嘉賓國英國等正在為歐洲核電發(fā)展擬定路線圖。
波蘭方面，美國和波蘭兩國政府于2022年11月建立戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，并啟動波蘭核電建設(shè)。2023年4月，波蘭核電公司（Polskie Elektrownie J?drowe）向波蘭氣候與環(huán)境部（Ministry of Climate and Environment）提交在盧比亞托沃-科帕利諾（Lubiatowo-Kopalino）建設(shè)西屋公司AP1000項(xiàng)目的申請；7月，波蘭氣候與環(huán)境部原則上批準(zhǔn)了該申請。預(yù)計(jì)波蘭將建造3臺AP1000機(jī)組，首臺機(jī)組將于2026年啟動建設(shè)、2033年投運(yùn)。
韓國方面
尹錫悅政府上臺后，扭轉(zhuǎn)了前任政府逐步淘汰核電的政策，將核電作為韓國主要的電力來源，重啟本土核電項(xiàng)目建設(shè)。2022年12月，停工4年的新韓蔚1號（Shin Hanul-1，APR-1400設(shè)計(jì)）機(jī)組投運(yùn)，這是韓國首臺實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)、核電測試控制系統(tǒng)等核心裝備國產(chǎn)化的核電機(jī)組。2023年1月，韓國產(chǎn)業(yè)通商資源部（Ministry of Trade, Industry and Energy）在《第10次電力長期供需基本計(jì)劃》（The 10th Basic Plan for Long-term Electricity Supply and Demand）中提出到2030年核電在總發(fā)電量的占比達(dá)到32.4%（超越煤炭和天然氣成為第一大電力來源）、到2036年占比達(dá)到34.6%的目標(biāo)。6月，韓國政府通過了新韓蔚3號和4號機(jī)組建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃，預(yù)計(jì)將分別于2032年和2033年建成。韓國計(jì)劃在《第11次電力長期供需基本計(jì)劃》提出新建4臺以上核電機(jī)組，如果通過，將是自《第7次電力長期供需基本計(jì)劃》9年來韓國首次納入新建核電計(jì)劃。12月，韓國新韓蔚2號機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。此外，韓國政府大力支持核電技術(shù)出口，包括英國、波蘭、埃及、哈薩克斯坦、沙特阿拉伯王國和菲律賓等國家。韓國的APR-1000設(shè)計(jì)也于2023年3月通過了歐洲用戶要求（European Utility Requirements）認(rèn)證，使得APR-1000設(shè)計(jì)得以進(jìn)入歐洲市場。
日本方面
2023年2月，日本內(nèi)閣會議通過《綠色轉(zhuǎn)型基本方針》（The Basic Policy for the Realization of GX），提出要最大限度利用可再生能源和核能，以及研發(fā)并建設(shè)更安全的新一代核電反應(yīng)堆，替代已報(bào)廢的核電反應(yīng)堆。同月，日本內(nèi)閣批準(zhǔn)了一攬子涉及核電政策法規(guī)的修訂案，包括《原子能基本法》（Atomic Energy Basic Law）、《電氣事業(yè)法》（Electricity Business Act）和《核原料物質(zhì)、核燃料物質(zhì)及反應(yīng)堆監(jiān)管法》（Act on the Regulation of Nuclear Source Material, Nuclear Fuel Material and Reactors）等。2023年，高濱核電站1號、2號機(jī)組恢復(fù)運(yùn)行，成為第11和第12個(gè)重啟的核電機(jī)組，日本原子能管制委員會還正式解除了由東京電力公司（Tokyo Electric Power Company）運(yùn)營的柏崎刈羽核電站的運(yùn)行禁令，該核電站是世界上最大的核電站之一，其7座核電反應(yīng)堆總裝機(jī)容量達(dá)到8212兆瓦。此外，玄海核電站3號、4號機(jī)組，以及大飯核電站3號機(jī)組也完成“專業(yè)安全設(shè)施”（Specialized Safety Facility）升級改造投入運(yùn)行。
俄羅斯方面
俄羅斯是傳統(tǒng)核電強(qiáng)國，核電發(fā)展政策連貫且有力。2023年，俄羅斯進(jìn)一步細(xì)化核電發(fā)展規(guī)劃，包括到2028年新建2.7吉瓦核電裝機(jī)容量、啟動庫爾斯克核電站二期建設(shè)，以及謀劃、推動遠(yuǎn)東和北極核電項(xiàng)目發(fā)展等。在技術(shù)方面，俄羅斯推進(jìn)先進(jìn)核電技術(shù)、先進(jìn)核燃料和乏燃料處理工藝等發(fā)展，包括制造含次錒系元素的混合氧化物燃料組件，建設(shè)全球首座鉛冷示范快堆BREST-OD-300，持續(xù)設(shè)計(jì)和開發(fā)RITM-200小堆、Shelf-M微堆、BN-1200鈉冷快堆，開發(fā)小型核能熱電示范堆ATST Elena-AM、水下核電設(shè)施，以及開發(fā)臭氧?。∣zone Baths）凈化輻射污染金屬設(shè)備的技術(shù)等。此外，俄羅斯推進(jìn)全球核電合作，包括與中國加強(qiáng)在快中子反應(yīng)堆和核燃料閉式循環(huán)等領(lǐng)域的合作，與沙特阿拉伯、吉爾吉斯斯坦、印度、緬甸，以及其他中東、東南亞和非洲地區(qū)國家進(jìn)行核電合作。
中國方面
2023年，中國第三代核電項(xiàng)目批量化建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，西部地區(qū)首臺“華龍一號”廣西防城港核電站4號機(jī)組投運(yùn)，廣東太平嶺核電站1號、2號機(jī)組，廣東陸豐核電站5號、6號機(jī)組，浙江三澳核電站2號機(jī)組等采用了“華龍一號”設(shè)計(jì)的項(xiàng)目正在加速建設(shè)。采用國產(chǎn)化CAP1000技術(shù)（國和一號）的三門核電站二期工程（3號、4號機(jī)組）和海陽核電站二期工程（3號、4號機(jī)組）也在建設(shè)中。11月，中國自主研發(fā)并具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多功能模塊化小型壓水堆“玲龍一號”（ACP100）頂封頭吊裝成功，已從土建施工階段全面轉(zhuǎn)入設(shè)備安裝階段，預(yù)計(jì)將成為全球首個(gè)陸上商用模塊化小堆。12月，中國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全球首座第四代核電站——華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程正式投入商業(yè)運(yùn)行，該項(xiàng)目攻克了大量“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)和核心設(shè)備，研制出2200多套世界首臺套設(shè)備，設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)93.4%，標(biāo)志著中國在第四代核電技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。此外，中國發(fā)布了全球首型、世界最大（2.4萬標(biāo)準(zhǔn)箱級）的核動力集裝箱船船型設(shè)計(jì)，其核動力系統(tǒng)采用了第四代核反應(yīng)堆技術(shù)——熔鹽反應(yīng)堆技術(shù)，具有防擴(kuò)散與固有安全特征，挪威船級社（Det Norske Veritas）向該船型頒發(fā)了原則性認(rèn)可證書（Approval in Principle）。
作者簡介
張宇麒國務(wù)院發(fā)展研究中心國際技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所研究五室