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高溫氣冷堆核電站示范工程是國(guó)家重大科技專項(xiàng)之一，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，正在進(jìn)行提升功率試驗(yàn)。我國(guó)60萬(wàn)千瓦商用高溫氣冷堆已經(jīng)啟動(dòng)工程項(xiàng)目籌備和選址工作。高溫氣冷堆發(fā)電效率高，堆芯出口溫度高，適合發(fā)電和熱能的階梯利用，有助于實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

高溫氣冷堆具有優(yōu)良的特性

高溫氣冷堆使用石墨為慢化劑和碳化硅石墨包覆顆粒燃料，堆芯也是石墨結(jié)構(gòu)，具有固有安全性高、發(fā)電效率高、出口溫度高、用途廣泛等優(yōu)勢(shì)。

固有安全性高

高溫氣冷堆使用獨(dú)立的球形燃料元件，采用全陶瓷屏蔽材料包覆顆粒燃料元件核心，燃料包殼熔點(diǎn)高，即使在最高達(dá)1620℃的運(yùn)行溫度下仍能保持完整性，燃料球破損率在10－6以下。高溫氣冷堆的堆芯結(jié)構(gòu)材料由石墨和碳?jí)K組成，石墨和碳?jí)K的熔點(diǎn)都在3000℃以上，使得即使在最嚴(yán)重事故條件下，也不會(huì)發(fā)生堆芯熔毀事故。

良好的核能綜合利用前景

高溫氣冷堆一個(gè)突出的優(yōu)勢(shì)是堆芯出口溫度高，目前高溫氣冷堆核電站示范工程出口溫度為750℃，后續(xù)商用核電機(jī)組出口溫度可以達(dá)到900℃甚至上千攝氏度。高溫氣冷堆的高溫特性使其能夠滿足絕大部分熱源需求，在制氫、石化產(chǎn)業(yè)園、稠油熱采、乙醇提純、海水淡化、區(qū)域供熱等溫度梯級(jí)利用方面具有先天優(yōu)勢(shì)。在“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)施環(huán)境下，高溫氣冷堆可以在高耗能、高排放產(chǎn)業(yè)當(dāng)中發(fā)揮重要作用。

發(fā)電效率高

反應(yīng)堆冷卻劑的出口溫度對(duì)核電機(jī)組的發(fā)電效率有著決定性影響。傳統(tǒng)壓水堆的冷卻劑熱端平均溫度約為320℃，發(fā)電效率約33%。高溫氣冷堆氦氣出口平均溫度可達(dá)到750℃，并具備提高至950℃以上的潛力，發(fā)電效率可以達(dá)到40%-47%。

我國(guó)已經(jīng)具備開工建設(shè)商用高溫氣冷堆的基礎(chǔ)

我國(guó)高溫氣冷堆有良好的發(fā)展政策環(huán)境。黨中央、國(guó)家政府和高校企業(yè)自上而下都高度重視高溫氣冷堆發(fā)展。習(xí)近平總書記非常關(guān)心高溫氣冷堆的發(fā)展，多次在重要會(huì)議上提到高溫氣冷堆，對(duì)高溫氣冷堆發(fā)展也多次做出重要指示批示。

我國(guó)將高溫氣冷堆核電站示范工程作為國(guó)家科技重大專項(xiàng)予以重點(diǎn)推動(dòng)。在國(guó)家“十四五”規(guī)劃、能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃、《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》等政策規(guī)劃文件中也對(duì)推動(dòng)高溫氣冷堆工程建設(shè)作出了重要部署。

國(guó)家“十四五”規(guī)劃提出，“建成華龍一號(hào)、國(guó)和一號(hào)、高溫氣冷堆示范工程，積極有序推動(dòng)沿海三代核電建設(shè)。推動(dòng)模塊式小型堆、60萬(wàn)千瓦級(jí)商用高溫氣冷堆、海上浮動(dòng)式核動(dòng)力平臺(tái)等先進(jìn)堆型示范。”《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》指出，“開展核能綜合利用示范，積極推動(dòng)高溫氣冷堆、快堆、模塊化小型堆、海上浮動(dòng)堆等先進(jìn)堆型示范工程，推動(dòng)核能在清潔供暖、工業(yè)供熱、海水淡化等領(lǐng)域的綜合利用”“建成山東石島灣高溫氣冷堆、‘國(guó)和一號(hào)’示范項(xiàng)目”“推動(dòng)三代核電關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化升級(jí)示范應(yīng)用，模塊式小型堆、（超）高溫氣冷堆、低溫供熱堆、快堆、熔鹽堆、海上浮動(dòng)式核動(dòng)力平臺(tái)等技術(shù)攻關(guān)及示范應(yīng)用。”國(guó)務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》要求“積極推動(dòng)高溫氣冷堆、快堆、模塊化小型堆、海上浮動(dòng)堆等先進(jìn)堆型示范工程，開展核能綜合利用示范。”

我國(guó)清華大學(xué)、中核集團(tuán)、華能集團(tuán)等校企也在積極推動(dòng)高溫氣冷堆的建設(shè)，推動(dòng)高溫氣冷堆示范工程并網(wǎng)發(fā)電、推進(jìn)商用高溫氣冷堆落地，以及在石化產(chǎn)業(yè)園、核能制氫、溫度階梯利用等方面開展耦合研究。

我國(guó)高溫氣冷堆技術(shù)處于世界領(lǐng)先位置

我國(guó)高溫氣冷堆核電站示范工程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，正在開展提升功率的各項(xiàng)試驗(yàn)。高溫氣冷堆核電站示范工程是世界上首臺(tái)球床模塊化高溫氣冷堆核電站，也是目前世界上唯一實(shí)際運(yùn)行的高溫氣冷堆，引領(lǐng)著全球高溫氣冷堆技術(shù)的發(fā)展方向。

在建成高溫氣冷堆核電站示范工程之前，我國(guó)建成了高溫氣冷試驗(yàn)堆HTR-10，開展了多項(xiàng)高溫氣冷堆核能綜合利用專項(xiàng)研究工作，建造了多個(gè)試驗(yàn)臺(tái)架，形成了完善的試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)，有力支撐我國(guó)高溫堆技術(shù)的自主研發(fā)。

我國(guó)60萬(wàn)千瓦的商用高溫氣冷堆技術(shù)已經(jīng)完成初步設(shè)計(jì)，正在推動(dòng)項(xiàng)目落地，并創(chuàng)造性地提出了高溫堆+壓水堆組合發(fā)展模式，以推動(dòng)核能發(fā)電和供熱綜合利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)石化等工業(yè)產(chǎn)業(yè)園的低碳、零碳能源替代。

我國(guó)具備規(guī)模化推廣高溫氣冷堆發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)

我國(guó)自主建造了高溫氣冷試驗(yàn)堆HTR-10，為高溫氣冷堆核電站示范工程的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行奠定了良好技術(shù)攻關(guān)、設(shè)備研制、工程建設(shè)基礎(chǔ)。

通過建成高溫氣冷堆核電站示范工程國(guó)家重大科技專項(xiàng)，進(jìn)一步加強(qiáng)了我國(guó)高溫氣冷堆設(shè)備制造、軟件開發(fā)、材料開發(fā)、燃料研制等產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)能力，使得高溫氣冷堆設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到了93.4%以上，有效促進(jìn)了我國(guó)高溫堆產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，對(duì)我國(guó)主導(dǎo)第四代先進(jìn)核電技術(shù)、占領(lǐng)世界核電技術(shù)制高點(diǎn)具有重大意義。

經(jīng)過試驗(yàn)堆和示范工程的幾十年的發(fā)展歷程，我國(guó)核電設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈具備了支撐高溫堆發(fā)展的可靠保障能力。從2004年籌備到2021年并網(wǎng)的建設(shè)歷程中，我國(guó)高溫氣冷堆作為國(guó)家重大科技專項(xiàng)，攻克了核燃料元件、壓力容器、主氦風(fēng)機(jī)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出2200多套世界首臺(tái)設(shè)備。我國(guó)設(shè)備制造商、材料供應(yīng)商、施工方也合力為高溫氣冷堆產(chǎn)業(yè)發(fā)展探索出了一條行之有效、有力保障的產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈。在后續(xù)建設(shè)商用高溫氣冷堆時(shí)，我國(guó)核電產(chǎn)業(yè)鏈足以保障工程項(xiàng)目的順利完成。

高溫氣冷堆核電站示范工程的建成對(duì)我國(guó)高溫堆產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了承上啟下的作用

高溫氣冷堆核電站示范工程是我國(guó)乃至世界核能發(fā)展的里程碑工程，是高溫氣冷堆產(chǎn)業(yè)的重要技術(shù)積累和有效驗(yàn)證，有效推動(dòng)了高溫氣冷堆在技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、設(shè)備的發(fā)展，也提高了人們對(duì)第四代核電高溫氣冷堆的認(rèn)知和信心。

中核集團(tuán)、華能集團(tuán)和清華大學(xué)的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)共同保障高溫氣冷堆核電站示范工程的安全穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)一步研究示范工程為當(dāng)?shù)氐墓I(yè)區(qū)進(jìn)行供電和供熱，后續(xù)還將進(jìn)行核能制氫相關(guān)技術(shù)試驗(yàn)，推動(dòng)我國(guó)高溫氣冷堆綜合供能的優(yōu)勢(shì)作用。

我國(guó)具有規(guī)?；ㄔ旄邷貧饫涠押穗娬镜慕ㄔ炷芰?br />
我國(guó)核電產(chǎn)業(yè)經(jīng)過近40年的發(fā)展，以高溫氣冷堆、華龍一號(hào)為代表的核電機(jī)型已實(shí)現(xiàn)“四個(gè)自主”，即自主設(shè)計(jì)、自主建設(shè)、自主運(yùn)營(yíng)、自主管理。尤其是我國(guó)工程建造能力舉世矚目，具備復(fù)雜大型的核電項(xiàng)目工程建設(shè)能力是其重要標(biāo)志之一。

我國(guó)核電建造能力經(jīng)歷了從無(wú)到有、由弱到強(qiáng)的發(fā)展歷程，目前核電建造能力已經(jīng)排名全球首位，具備了10萬(wàn)、20萬(wàn)、30萬(wàn)、60萬(wàn)、百萬(wàn)千瓦級(jí)、超大堆等系列化項(xiàng)目的建設(shè)能力，在示范工程到商用項(xiàng)目，從二代堆、三代堆到四代堆，從壓水堆、重水堆、鈉冷堆到高溫堆，從引進(jìn)消化吸收到自主研發(fā)再創(chuàng)新，從傳統(tǒng)施工技術(shù)到數(shù)字化信息化施工技術(shù)等多個(gè)維度，都取得了世界一流的建造成果，具備了世界一流的建造能力。

我國(guó)核電工程的卓越建造能力、豐富的建造經(jīng)驗(yàn)、強(qiáng)大的供應(yīng)鏈保障體系、大力協(xié)同的合作意識(shí)、迎難而上的無(wú)畏精神、統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)的集體主義精神和社會(huì)主義集中力量辦大事的制度優(yōu)勢(shì)，都是后續(xù)高溫堆項(xiàng)目的建造優(yōu)勢(shì)和保障。

高溫氣冷堆建造成本還有一定的下降空間

我國(guó)高溫氣冷堆自2012年開工建設(shè)，到目前已經(jīng)整整10年。按照通常的核電建設(shè)計(jì)劃，核電首堆示范項(xiàng)目一般在6年內(nèi)完成，相對(duì)成熟的壓水堆而言，高溫氣冷堆示范工程拖期嚴(yán)重，造成了工程成本上升。另外，示范工程在廠房和部分設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)留有較大的裕度，具備進(jìn)一步壓縮建造成本的可能。

目前來(lái)看，高溫氣冷堆的固定資產(chǎn)單位投資大約在2萬(wàn)元/千瓦上下，建設(shè)周期5年。當(dāng)高溫氣冷堆單純用于發(fā)電時(shí)，發(fā)電成本約0.355元/千瓦時(shí)，當(dāng)高溫氣冷堆只用于供汽時(shí)，供汽成本約143.72元/噸，作為示范工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性可接受。雖然當(dāng)前高溫氣冷堆單位投資成本相對(duì)較高，但是隨著不斷設(shè)計(jì)優(yōu)化、批量化建設(shè)和熱電聯(lián)供的實(shí)現(xiàn)，其經(jīng)濟(jì)性還有一定提升空間。

高溫氣冷堆為助力雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)現(xiàn)發(fā)揮了重要作用

包括高溫氣冷堆在內(nèi)的核電對(duì)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)發(fā)揮不可或缺的作用

我國(guó)黨中央高瞻遠(yuǎn)矚提出了“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的過程就是貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局、推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的具體行動(dòng)落實(shí)。在實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)過程中包括高溫氣冷堆在內(nèi)核電產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了重要發(fā)展機(jī)遇期。

與其它能源品類相比較，核能是全壽期碳排放量最小的能源形式，也是發(fā)電和供能最穩(wěn)定的、可為電網(wǎng)和當(dāng)?shù)靥峁┐罅侩娫吹哪茉葱问?，?yīng)該在電力系統(tǒng)中起到基荷作用。根據(jù)我國(guó)能源發(fā)展規(guī)劃、新型電力系統(tǒng)建設(shè)計(jì)劃、可再生能源和儲(chǔ)能發(fā)展計(jì)劃，為保障我國(guó)能源安全和穩(wěn)定供應(yīng)，需積極有序推進(jìn)核電發(fā)展。

為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)，煤電在電力結(jié)構(gòu)中的比重逐步下降，亟需另一種穩(wěn)定的低碳能源進(jìn)行補(bǔ)充，這也為核電發(fā)展提供了一定的空間。特別是高溫氣冷堆的固有安全特性，可以利用現(xiàn)有退役的火力鍋爐廠址資源，為用戶提供熱電聯(lián)供。因此，國(guó)內(nèi)外雙碳目標(biāo)下的能源轉(zhuǎn)型和安全保供，離不開包括高溫氣冷堆在內(nèi)的核電技術(shù)的發(fā)展。

歐洲能源危機(jī)和全球能源價(jià)格上漲需要我國(guó)推動(dòng)核能發(fā)展

國(guó)際上，受可再生能源出力不穩(wěn)定、間歇性運(yùn)行的影響，電力系統(tǒng)中新能源電力占比較大的國(guó)家時(shí)常面臨電力危機(jī)，如英國(guó)和其他歐洲國(guó)家都出現(xiàn)過大面積斷電和市場(chǎng)電價(jià)飆升等情況。受俄烏沖突等影響，全球能源也出現(xiàn)供應(yīng)短缺和價(jià)格上漲的現(xiàn)象，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了較大影響。新冠肺炎疫情全球大流行也對(duì)全球能源供應(yīng)產(chǎn)生一定的影響。

我國(guó)是能源進(jìn)口大國(guó)，有必要從戰(zhàn)略層面加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，將能源安全的飯碗牢牢掌握在自己的手里，實(shí)現(xiàn)能源安全和自由。因此，有必要加快核電發(fā)展，盡快推動(dòng)商用高溫氣冷堆核電機(jī)組落地開工建設(shè)，研究論證高溫氣冷地+華龍一號(hào)匹配發(fā)展模式，加快推動(dòng)燕龍低溫供熱堆、破冰船、浮動(dòng)堆等示范項(xiàng)目落地。

高溫氣冷堆在制氫領(lǐng)域?qū)⒋笥锌蔀?br />
氫能具備來(lái)源廣泛、清潔低碳等特性，正逐步成為全球低碳發(fā)展的重要能源載體之一。世界主要大國(guó)都發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，并投入巨額資金積極推動(dòng)先進(jìn)氫能技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，搶占國(guó)際氫能產(chǎn)業(yè)的技術(shù)制高點(diǎn)。一旦清潔能源制氫的技術(shù)發(fā)展成熟，氫能在全球能源市場(chǎng)的占比將達(dá)到15%。目前，全球氫能市場(chǎng)規(guī)模約為1250億美元，預(yù)計(jì)到2050年，氫能市場(chǎng)的總規(guī)模將超過1萬(wàn)億美元。

今年，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》，明確了氫能生產(chǎn)、儲(chǔ)存、應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、示范和規(guī)模化應(yīng)用的方向和路徑。隨著商用高溫氣冷堆的落地建設(shè)，承受高溫材料和設(shè)備的研制，以及制氫催化反應(yīng)工藝的發(fā)展，高溫氣冷堆高溫制氫將會(huì)是高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、低碳的制氫方式。因此，核能制氫將會(huì)發(fā)展成為高溫氣冷堆產(chǎn)業(yè)的重要產(chǎn)品之一。

高溫氣冷堆在國(guó)際市場(chǎng)具有廣泛的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，尤其是在中東和非洲等石油豐富的地區(qū)

據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)發(fā)布的2021年版全球核電發(fā)展規(guī)模預(yù)測(cè)，在高值情景中，全球核電裝機(jī)容量將從2020年3.93億千瓦增至2030年4.7億千瓦、2040年6.29億千瓦和2050年7.92億千瓦。在低值情景中，全球核電裝機(jī)容量2030年將降至3.66億千瓦，然后在2040年和2050年分別回升至3.78億千瓦和3.94億千瓦?？傮w而言，核電中遠(yuǎn)期的發(fā)展趨勢(shì)是上升的。高溫氣冷堆在固有安全性和高溫?zé)犭A梯利用方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，并且具有煉油化工等產(chǎn)業(yè)需要的高品質(zhì)蒸汽，因此高溫氣冷堆在中東、非洲等石油豐富的國(guó)家具有較大的市場(chǎng)空間。

原標(biāo)題：示范項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電，高溫氣冷堆如何助力“雙碳”？