核能供熱的“三本賬”

這是山東海陽市藉助核能成為全國首個“零碳”供暖城市後的第一個春節。1月31日至2月6日，春節假期七天，國家電投海陽核電1號機組安全穩定運行，2號機組完成調停檢修，“暖核一號”核能供熱項目持續穩定供熱，累計對外提供清潔的電2.26億度，零碳的暖11.2萬吉焦，相當於節約原煤13.73萬噸，減排二氧化碳20.1萬噸。

清潔取暖事關藍天白雲、百姓冷暖，是重要的民生民心工程。今冬供暖季以來，北有山東海陽，南有浙江海鹽，國內兩大核電基地所在地相繼進入核能供熱時代。核能供熱的“生態賬”“經濟賬”“民生賬”怎麼算，未來能不能擴圍升級，更多的探索正在進行中。

發電之餘“兼職”供熱

“對我們運行人來説，排班表就是‘日曆’，在機組跨年既是我們的必修課，也是我們獨有的年味。”海陽核電1號機組運行六值值長許海濤説。

春節期間，國家電投山東核電建立保供專項工作機制，確保核安全三道屏障完整可靠、供電供暖保障體系有效運轉，在源源不斷產生“清潔電”的同時，也將“清潔熱”輸送到了20萬居民家中。

從2018年12月核能供熱項目正式立項，在國內率先開展大型壓水堆熱電聯產研究與實踐，到2019年11月建成並投運覆蓋核電廠周邊70萬平方米的全國首個核能供熱商用工程，再到2021年11月“暖核一號”實現新老城區約500萬平方米“全覆蓋”，短短3年時間，海陽核能供熱項目完成了設計規劃、落地實施、完善改進。

“自熱小火鍋”——技術人員如此類比背後的工作原理。據介紹，核電站運行中，核裂變產生熱量，把水加熱成蒸汽，蒸汽推動汽輪機轉動，進而帶動發電機轉動從而產生電量。而核能供熱就是在核電機組二回路抽取部分做過功的蒸汽作為熱源，通過廠內換熱首站、廠外供熱企業換熱站進行多級換熱，最後像傳統供熱模式一樣，加熱原有市政供熱管網的水，將熱量傳遞至最終用户。

核電站在發電之餘“兼職”供熱，會不會有安全隱患，這是周圍居民的顧慮，也是這一項目首先要解決的問題。

山東核電黨委書記、董事長吳放向《經濟參考報》記者介紹説，從2004年山東核電落地海陽以來，就持續開展科普工作，擁有良好的羣眾基礎。供熱項目提上日程後，工作人員專門製作了形象直觀的演示片，讓居民瞭解核能供熱的安全和清潔。

“核電站與供暖用户間有多道迴路進行隔離，每個迴路間只有熱量傳遞，沒有水的交換，保證不會有任何放射性物質進入用户暖氣管道。熱水也只在小區內封閉循環，與核電廠層層隔離，沒有任何接觸，十分安全。”他強調説。

綜合利用實現多方共贏

將安全置於首位的同時，核能要在供熱市場競爭中脱穎而出，還要算好“生態賬”“經濟賬”和“民生賬”。

據瞭解，“暖核一號”核能供熱項目覆蓋海陽全城後，取代了當地12台燃煤鍋爐，截至2022年2月8日，已累計供熱134萬吉焦，相當於節約原煤7.76萬噸，減排二氧化碳14萬噸。

這只是一個開始。經測算，每個供暖季海陽預計可節約原煤10萬噸，減排二氧化碳18萬噸、煙塵691噸、氮氧化物1123噸、二氧化硫1188噸、相當於種植闊葉林1000公頃，同時減少向環境排放熱量130萬吉焦，這對於近年來減煤壓力頗大的山東省而言，意義不言而喻。

“零碳不意味着成本一定會增加。”吳放表示，“暖和一號”項目同時實現了居民用暖價格不增加、政府財政負擔不增長、熱力公司利益不受損、核電企業經營做貢獻、生態環保效益大提升，這給當下的減碳工作提供了一種新思路。

據瞭解，在煤炭價格上漲、部分地區供暖費上調的背景下，當地供暖費不升反降，從原有的22元/㎡下調到21元/㎡，同時供暖的質量大大提升。

在吳放看來，降價的勇氣背後是能效的提升，這是一個浩大的系統工程，僅從熱源角度來看，“暖核一號”就將海陽核電1號機組的熱效率從36.69%提高至39.94%。

其中，科技創新至關重要，例如該項目攻克了“核電機組常規島汽輪機中間級抽汽”的相關技術，填補了“百萬千瓦級中壓飽和汽輪機組抽汽技術”的國內空白。研發了適用於飽和蒸汽的大口徑抽汽止回閥、快關調節閥等新型閥門，在核電熱電聯產關鍵設備上實現了國內首創，並在“核電熱電聯產的運行控制技術”上實現了新的跨越。

據介紹，當地還將核能供熱首站控制系統納入智慧熱網調度管控平台，對核能熱源、輸配系統以及終端用户的供熱環節進行參數監測、數據分析與智能管控，同時根據天氣變化，適時進行温度調控，實現智慧供熱、科學供熱和穩定供熱。

核能的綜合利用讓核電企業在賣電之外增加了賣熱的收入，也讓熱力企業大大降低了運行成本。

海陽市海源能源有限公司董事長趙新説，核能供暖後，不需要再使用原來的鍋爐及環保設備，供暖各站實現了無人值守。以一個供暖季為例，一台40噸的燃煤鍋爐，熱力企業在環保、用電、人工等方面的成本節省可達300餘萬元。

在經濟賬之外，吳放認為核能供熱還有很多隱形效益，例如通過採暖季供熱，核電運營商可以更深入地融入周邊社會經濟發展，維護良好的公共關係。

統籌規劃前景可期

國家“十四五”規劃提出，開展山東海陽等核能綜合利用示範。《中共中央 國務院關於完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峯碳中和工作的意見》也明確“積極穩妥開展核電餘熱供暖”。

“我們規劃的第三步是區域級的核能供熱。” 吳放透露，2022年下半年，海陽核電3000萬平方米供熱項目的科研工程將開始，探索150公里範圍內的區域供暖，有可能將煙台、威海、青島納入其中。除了居民供暖，也可以用於工業供熱。一旦該項目投運，機組熱效率將有望提升到55.9%，是原來的1.5倍。若海陽核電兩台機組同時開展3000萬平方米供熱，能源貢獻力相當於再造一個百萬千瓦級核電機組。

供熱與供水、新能源耦合將是未來重要的創新方向。海陽核電從2020年開始做的“水熱同產同傳”試點已取得成功，目前一天可以生產100多噸的飲用水。山東核電規劃未來推進“儲熱儲水+風光一體化”，採用長距離大温差輸熱技術，建設半島清潔供能主幹管網，實現煙青威地區清潔用暖、用水互通互補，打造清潔能源生態系統。

同樣邁出核能綜合利用步伐的還有浙江海鹽。31年前，我國大陸首座核電站在這裏併網發電。2021年12月3日，由中核集團秦山核電供熱的我國南方首個核能供熱示範工程（一期）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。

據瞭解，我國有60%以上的地區、50%以上的人口有冬季供暖需求。目前核能供暖的主要形式是核電廠熱電聯產供暖與低温核供熱。其中，截至目前，全球約有近60座反應堆熱電聯供，佔所有運行核電機組的10%左右，主要分佈在東歐。

“熱電聯供是大型核電站和區域供熱兩項新技術的結合，只要兩者之間管網成本合理可行，總體上安全經濟可行。” 曾任清華大學核能技術設計研究院（核研院）教授田嘉夫告訴《經濟參考報》記者。

截至2021年底，我國大陸地區在運核電機組53台、裝機容量5464萬千瓦，在建機組18台、裝機容量1890萬千瓦。

有業內人士指出，我國核電機組大多分佈在秦嶺-淮河線以南的沿海地區，地處亞熱帶，冬季短且少嚴寒。如果將此區域核電站進行供熱改造，可用於工業供熱。相比之下，在東北地區沿海的核電機組具有更大的提升空間。同時，依託核電基地打造源網荷儲一體化的綜合能源項目不失為一種創新探索，將在其他核能綜合利用方面創造廣闊前景。

“從北到南的核電基地都在謀劃核能供熱，這説明地域不是問題。”吳放認為，推進核能綜合利用，需要解決大量技術難題，但更重要的是市場體制機制的問題，需要各行業互聯互通，相關部委已關注到這個問題，正在研究核能供熱發展的指導意見，未來核能綜合利用有望獲得突破性進展。