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核电如何帮助各国过渡到可再生能源为主的能源结构?

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全球能源工业正在向减少温室气体排放的方向努力,以减缓气候变化。世界各国正在寻找可以确保不间断并使用清洁能源发电的方法,以减少电力中断时对其他关键便民设施(例如公共交通和医疗)产生负面的影响,而使用核电就是一种可帮助各国解决安全灵活用电的方案之一。

中国的故事 

作为处于核电发展前沿的国家之一,中国有48座运行中和10座在建中的核反应堆。除此之外,中国还正在通过不断开发包括太阳能、风能和水力发电在内的能源扩大其低碳能源能力。

中国是为实现2016年“巴黎协定”规定的限制全球变暖的目标而将核能连同可再生能源纳入其国家自主贡献的少数几个国家之一。

核电目前提供了全中国约4%的电力。然而,作为中国计划到2030年利用非化石能源生产20%电力的一部分,核电份额预计在今后十年将上升至10%。

填补太阳能和风力不足时的能源空缺

一些想向低碳能源转型,但却不像中国一样大刀阔斧发展核能的国家在不断地使用更多的太阳能和风能来发电,但这些国家也需考虑在阳光和风力不足的时候如何填补电力供应的空缺,而灵活运行的核电厂则可以提供稳定的低碳能源供应。

同样地,当可再生能源发电量发生变化时,核电厂可以适当调整其发电量。这种为了保持平衡的“非基荷运行”通过增强电网的可靠性来确保供电并减少意外断电的风险。

但是,这种灵活性也是有代价的:大多数现有的核电厂只有在满负荷或“基荷”功率下运行是最高效的。由于较高的前期成本和相比之下较低的运营成本,核电厂在很长一段时间内要在接近满负荷情况下运行才能达到经济平衡性。

成功事例:灵活的核能产出

法国的核电厂供应了全国约75%的电力。在根据实际需求而调整电力产出方面,法国也拥有多年的经验。法国有约2/3的核电厂使用负荷跟随和频率控制,这有助于最大程度地减少一年中供电量大于用电需求的天数,从而减少浪费。

德国也使用负荷跟随和频率控制来应对市场用电的需求并确保电网的稳定性。2019年,可再生能源发电总量约占德国电力的一半,这个比重预计将在未来几年内进一步增大,而核电站负荷跟随能够更好地达到这个目的。

中国正在开发新的反应堆技术,也在寻找灵活的解决方案来应对不断变化的电力需求。其中的一个例子就是正在研发中的小型模块堆(SMR),小型模块堆比传统核反应堆小得多,也更加灵活,可以部署在电力需求较小的偏远地区。

向清洁能源转型过程中电网所面临的挑战

2019年8月,英国遭受了十多年以来最为严重的电力中断。约有100多万名用户受到了时长为15到50分钟的断电影响:客运火车被迫中断运行,一家医院和机场也出现了临时断电的情况。德国电网运营商在去年2月份的一份报告中表示,随着煤炭和核能等较为可靠的电力来源逐渐淡出市场,德国可能时不时地需要在未来几年内进口电力。

原子能机构通过出版物、培训班和技术会议来帮助各成员国了解灵活运行核电厂的各个层面。2019年12月,来自10个国家的60余家核电厂运营者、监管官员和政策制定者出席了在美国亚利桑那州菲尼克斯举办的一个技术会议,讨论了怎样的未来能源需求和积极的行动才能够确保核电继续为世界人民提供清洁、价格合理和可靠的电力。

美国能源部核能办公室高级顾问凯利·莱夫勒(Kelly Lefler)表示:“我们必须清楚地理解并向大众沟通一个灵活的集成能源(包括核能和其他可再生能源)系统如何能更好地帮助我们满足未来的能源需求。原子能机构和清洁能源部长级论坛组织的技术会议和其他倡议将政府、研究机构、非政府组织和工业界聚集一堂,共同探讨使用核能的创新清洁能源解决方案。”
 

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