科工力量：首個核能供熱項目投運，中國南方開啓供暖新時代

【文/科工力量專欄作者 鐵流】

2021年12月，我國南方地區首個核能供熱項目——浙江海鹽核能供熱示範工程（一期）在浙江海鹽正式投運，供暖面積達46萬平方米，惠及近4000户居民。到“十四五”末項目全部建成，能夠滿足海鹽約400萬平方米供暖需求。

據測算，相對於南方地區的電取暖方式，該項目全部建成投運後，每年可節約電能消耗1.96億度，為我國南方大規模集中供熱項目建設發揮了良好的示範作用。

核電廠餘熱利用綠色環保

核電站發電過程中會釋放巨大的能量，一部分能量會轉化成電能，另一部分能量會轉化為熱能耗散掉。核能供熱就是把這些原本耗散逃逸掉的熱能利用起來，從核電機組二回路抽取蒸汽作為熱源，通過廠內換熱首站、廠外供熱企業換熱站進行多級換熱，再經市政供熱管網將熱量傳遞至千家萬户。

核能供熱並非多麼革新的技術，其很多技術原理核煤電廠供熱是類似的，都是充分利用電廠餘熱供熱方、採熱方之間只有熱量交換，不存在其他任何介質傳輸，這就避免了水或其他媒介接觸到核物質，受放射性污染。具體來説，核電廠會在含放射性的一回路和熱網之間設置隔離迴路，隔離迴路會把熱能傳給熱網蒸汽迴路，同時保證放射性也不會進入熱網。熱網蒸汽迴路則將熱能傳遞給千家萬户。

為保障安全，核電站與供熱用户間有多道迴路進行隔離，每個迴路間不存在媒介交換，只傳遞熱能。目前，全世界400餘台在運核反應堆中有超過1/10的機組已實現熱電聯供，且已累計安全運行約1000堆/年，從國內外核能供熱實踐看，核能供熱是相對安全可靠的方案。

核能供熱最大的優點就是綠色環保，不需要額外製造碳排量，不需要消耗化石燃料，只是對核電廠的餘熱進行利用。據測算，相對於南方地區的電取暖方式，浙江海鹽核能供熱示範工程全部建成投運後，每年可節約電能消耗1.96億度。相對於燃煤火電機組，每年可減少燃用標煤約2.46萬噸。相應地每年減排二氧化硫1817噸、氮氧化物908噸、二氧化碳5.9萬噸，非常符合當下減少碳排放的時代精神。

其實，浙江海鹽核能供熱示範工程並非國內第一個核能供熱工程，早在2019年，國內就建成“暖核一號”70萬平方米供熱項目，2021年11月，“暖核一號”450萬平方米供熱項目正式投運。“暖核一號”位於山東海陽核電廠，被國家能源局命名為“國家能源核能供熱商用示範工程”，海陽核電1號機組成為世界上最大的熱電聯產機組。

（水熱同傳）

值得一提的是，海陽核電廠還實現了水熱同傳。海陽核電水熱同傳科技示範項目設計輸送量為每天180噸，依託海陽核電已有的海水淡化工程及供熱設施，將滿足飲用水標準的淡化海水加熱至85℃，利用一根管道輸送到用户，並在此進行水熱分離，熱量進入熱力系統，放熱後的水進入供水系統使用。目前，國內在推進水熱同產同送項目研究，如果海陽核電廠8台機組全部完成改造，可實現供熱2億㎡、每日供水140萬噸，滿足周邊城市供水供熱需求。

低温供熱堆可在北方靈活部署

除了核電廠餘熱可以用於城市供暖之外，低温供熱反應堆也是一個不錯的選擇。

幾十年前，北歐就有民用核能供暖的核反應堆。蘇聯在勃涅日涅夫時期，為了城市集中供暖的需要，也興建過核能供熱反應堆。一些西歐國家也專門研究過低温供熱堆，但在核能供熱反應堆商業化運營方面尚無成功範例。之所以蘇聯和瑞典能夠民用化，而西歐國家在商業化運營方面遭遇困境，主要還是地理和氣候因素。

核電廠供熱是餘熱再利用，發電是主業，供熱是副業，即便季節性供熱也不影響經濟性。而低温供熱堆是專用供熱堆，瑞典、蘇聯維度高，氣候寒冷，低温供熱堆可以全年供熱。但西歐國家大多數是温帶海洋氣候和地中海氣候，不需要像蘇聯和瑞典那樣進行全年供暖，只需要季節性供暖。恰恰低温供熱堆是專用供熱堆，並不能用於發電，這就使低温供熱堆在非高緯度地區會產生較大浪費，不適合商業化運營。

我國於上世紀80年代初期開始研發核能供熱反應堆，目前已有“燕龍”、“玲瓏”、“HAPPY200”等堆型。根據公開數據，一座400兆瓦的供熱堆，能給20萬户三居室供暖，如果用這種核供熱堆來取代同等功率的燃煤鍋爐房，每年可減少32萬噸煤炭使用量。

將核供熱堆與高温多效蒸餾工藝相結合，還可以用於海水淡化，一座200兆瓦核供熱堆可日產淡水約16萬噸，而成本只有約每噸5元。在國外缺水地區，這個價格還是很有市場競爭力的。比如阿拉伯半島部分國家，既臨海又缺水，還不差錢。

中國北方一些城市的淡水供應嚴重依賴各種大型工程，比如天津“引灤入津”工程的引水長度達234公里，大連“引英入連”輸水管線工程全長達114.5公里，目前這些工程的成本由財政承擔，並沒有被計入淡水價格中。而如果將引水工程的真實成本計入淡水水價中，核供熱堆用於海水淡化在中國北方的部分缺水城市，也具備一定經濟競爭力。

2019年，國家核電、上海核工院先後與國核吉林核電有限公司、國家電投黑龍江分公司簽署《吉林白山核能供熱項目總承包框架協議》和《國家電投佳木斯綜合智慧核能供熱示範項目工程總承包框架協議》。白山核能供熱項目將採用HAPPY200，該堆按雙堆佈置，每年可替代32萬噸燃煤，為白山市提供800萬平方米的冬季採暖需求。佳木斯綜合智慧核能供熱示範項目採用國家電投上海核工院研發的一體化多功能供熱堆。之所以在白山市和佳木斯建設供暖堆，主要還是兩地地處東北高寒地區，適合部署低温供暖堆。

就安全性而言，國內各堆型均具有較高的安全性，可以從理論上排除發生類似切爾諾貝利核電站、福島核電站這樣事故的可能。從福島核事故來看，反應堆的安全性高度依賴停堆後的能動降温措施帶走堆芯餘熱。當地震引發的海嘯導致福島核電站全廠斷電後，所有能動降温措施失效，而反應堆內的剩餘裂變和裂變產物衰變會持續產生剩餘功率，這使得堆芯温度不斷上升，加上日本東電在處置中優柔寡斷，最終誘發了有史以來最為嚴重的核事故。相比之下，國內低温供熱堆從設計之初就充分考慮了固有安全性，即便發生意外，冷卻水可以確保實現“零堆熔”。

結語

由於民間普遍存在“談核色變”的情況，這使核能供熱在輿論上容易受到非議。從全球的案例來看，無論是核電廠餘熱供暖，還是低温供熱堆供暖都是非常成熟的技術，在國內外都有成功案例，是相對比較安全的技術。從適用條件來看，核電廠餘熱供暖比較適合距離核電廠150公里以內的城市，而低温供暖堆比較適合北方寒冷地區，可以在寒冷地區靈活部署。隨着節能降耗和碳中和成為大勢所趨，核能供暖相對於煤炭取暖、天然氣取暖和電取供暖的優勢會進一步顯現。

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