编者按：

《中国核能行业智库丛书（第五卷）》已完成出版发行，这是一本发产业先声的智慧文萃，是行业专家们从不同角度、不同深度对产业前途命运进行思考的思想文库。自2023年3月起，协会微信公众号将精选大部分文章与广大读者共享。本期推出的是“特别推荐”板块文章《关于碳达峰碳中和目标下我国核能发展的有关建议》。

黄  峰

课题首席专家

教授级高级工程师。中国核能行业协会专家委员会政策研究组组长，中国国际工程咨询有限公司专家学术委员会副主任

《关于碳达峰碳中和目标下我国核能发展的有关建议》

文章摘要

实现碳达峰碳中和目标是党中央做出的重大战略决策。当前，我国正处于探索碳达峰碳中和实现路径的关键时期。中国核能行业协会联合电力规划设计总院以及行业内外院士、资深专家，对我国能源、电力及核电市场需求情况，核能在双碳目标中的作用、发展现状以及面临的制约与挑战等，开展了定量分析和深度研究，并提出了有关建议。

一、核能是清洁低碳安全高效的优质能源，将在我国碳达峰碳中和目标中发挥不可或缺的重要作用

核能曾在欧美等发达国家碳达峰过程中发挥了重要作用，碳中和背景下核能的发展正在被重新重视。核能具有生产过程不排放温室气体、全寿期碳排放量小、能量密度高等优点。根据国际能源署的研究表明，核能目前仍是世界发达经济体最大的低碳能源，在过去的半个世纪中核能贡献了一半的低碳电力，支持全社会降低了二氧化碳的排放。近期，为进一步强化气候目标，欧盟将核能纳入了《欧盟可持续金融分类法案》，法国、荷兰等政府明确提出了继续发展核电，日本福岛核事故后也陆续重启核电，美国、俄罗斯及英国则从未放弃核电的建设。这些情况表明， 发达国家及核大国对核能的碳减排作用正在重新重视。

核能是我国实现碳达峰碳中和目标的重要战略选择。与欧美等发达国家相比，我国碳减排任务更加艰巨。当前我国碳排放总量大、减碳时间紧，经济社会发展仍处于对能源需求持续增长的阶段，既要控排放又要保经济增长。能源系统的碳减排是实现碳达峰碳中和的关键，而核能在碳减排过程中所发挥的作用是无可替代的，与燃煤发电相比，每百万千瓦核电机组每年可等效减排二氧化碳 600 万吨以上。中共中央、国务院《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》和国务院《关于印发 2030 年前碳达峰行动方案的通知》中均明确指出，“积极安全有序发展核电、积极稳妥开展核能供热”。

核能将在保障国家能源安全和电力供应方面发挥更加重要作用。核能利用在能源体系中有着独特的优势：一是天然铀能量密度大，易于长期储存，具有准国内资源属性，在国际政治经济形势日益复杂的情况下，有助于提高我国能源安全的保障能力；二是在能源绿色低碳转型的大背景下，核电作为高效稳定、不受自然条件制约、可较大规模建设的基础性低碳能源，可以在保障经济社会发展对能源与电力需求方面发挥更重要的作用。

核电是新型电力系统安全稳定运行的重要支撑性电源。为实现“双碳”目标， 我国将持续提高非化石能源消费比重，推动新型电力系统的构建，在此过程中将面临着高比例新能源消纳、大规模新能源发电接入电力系统的安全稳定等问题。核电可用率高，适于承担电网的基本负荷及负荷跟踪，能有效替代同等容量的煤电， 为风电、太阳能发电等新能源消纳提供支撑；同时核电还可以提供电力系统安全稳定运行所必需的转动惯量，提高电力系统阻尼，加强系统在扰动后的恢复能力，提升电力系统运行的安全性和可靠性。

二、我国始终坚持安全发展核能，核电安全运行及技术水平进入世界先进行列，核能已具备为实现“双碳”目标做出更大贡献的基础和条件

我国高度重视核安全，建立了严格的核安全监管体系，在运核电安全总体水平居世界先进行列。长期以来，我国核与辐射安全保持良好安全业绩，核设施未发生过国际核与放射事件分级表 2 级及以上的运行事件，辐射环境质量良好。近五年， 国际上衡量核电安全运行水平的重要指标——世界核电营运者协会（WANO）性  能指标显示，我国核电运行指标 80% 处于中值以上，70% 达先进值，综合指数与美国相当，优于法国等。

我国始终致力采用最先进的技术、最严格的安全标准发展核电。我国在核电厂设计、建造和运行方面较好地吸收了国际成熟经验，在建核电项目全部采用安全性更高、防范措施更完善的第三代或具有第四代特征的先进核电技术，从设计源头着力规避各种可能的风险，实际消除核电厂大量放射性物质释放。在核电厂外部灾害防护设计上，考虑所有可能导致放射性释放风险的外部事件，包括外部人为事件和外部自然事件（地震、海啸、洪水、暴雨等），并考虑适当的措施和充足的裕量以保护电厂来自特定超设计基准外部事件的袭击。“无需永久迁居、核电厂周边地区无需紧急撤离、有限的人员庇护、无需长期的食品消费限制”的目标业已实现。我国已形成了完整的核电研发设计、制造建造和运营维护等全产业链体系，跻身于世界核电大国的行列。截至 2021 年年底，我国商运核电机组共 51 台，总装机容量 5327.5 万千瓦；在建核电机组 20 台，总装机容量 2143 万千瓦。我国已研发形成了具有自主知识产权的第三代压水堆“华龙一号”“国和一号”，具有第四代特征的高温气冷堆、快堆，以及多用途小型模块化反应堆；形成了每年 8 ～ 10台/ 套大型压水堆主设备制造能力，具备了相应的批量化工程建造能力；建立了较为完整、自主的核燃料循环产业链，核燃料生产与供应能力满足核电发展的需要；已完成初可研阶段的核电厂址总规划容量超过 4 亿千瓦，其中沿海厂址超过 2 亿千瓦，内陆厂址接近 2 亿千瓦。

三、“双碳”目标下我国能源、电力及核电市场需求分析

我国能源消费总量仍将持续增长，预计 2035 年前后达峰，能源消费主体将由化石能源向非化石能源转变。预计到 2030 年，我国一次能源需求将由 2021 年的52.4亿吨标煤增长至 60.0 亿吨标煤；2035 年达到峰值，约 61.0 亿吨标煤。到 2030年，非化石能源消费比重将达到 25% 左右；到 2060 年，非化石能源消费比重将达到 80% 以上。

电力在终端能源中的消费占比将持续提高，全社会用电量将在较长时间内保持稳定增长。结合我国经济社会发展、产业转型升级、新型城镇化、电气化水平提升等综合研判，预计 2030 年全社会用电量将达到 11.5 万亿千瓦时左右；2060 年，全社会用电量将达到 16 万亿千瓦时左右，较 2021 年全社会用电量增长约一倍。

在构建新型电力系统的过程中，各类电源品种在电力系统中的作用和地位也将发生深刻变化和重大调整。煤电将逐渐由主体电源转变为支撑性、调节性电源， 风电和太阳能发电占比将不断提高，电力系统将向适应大规模高比例新能源方向演进。初步分析，预计到 2030 年和 2060 年我国风电和太阳能发电等新能源总装机规模，将分别达到约 16.5 亿千瓦、53 亿～ 58.5 亿千瓦。此外，综合考虑其他低碳电源品种的资源禀赋和发展潜力，以及考虑风光电源波动性和间歇性所需的调节能力，预计 2060 年，我国水电（含抽水蓄能）、气电和生物质发电的装机规模，将分别达到 8.5 亿千瓦、3.0 亿千瓦、1.0 亿千瓦左右。

基于初步的电力和电量需求平衡分析，未来我国核电需维持一定的建设速度与规模。为满足我国电力需求增长和能源绿色低碳转型的需要，预计 2030 年和2035 年的核电发电量应分别占全国发电量的7%和10%，和目前全球10%的平均水平相当，对应的核电装机应分别达到 1.1 亿千瓦、1.5 亿千瓦以上，相应减排二氧化碳约6.7亿吨、9.2亿吨。展望2060年，为实现碳中和目标，我国非化石能源发电量比重应达到85%左右，在各类电源装机达到上述预期规模，风电、太阳能发电等新能源总装机达到58.5亿千瓦的高发展目标下，全国仍将存在2.8万亿千瓦时左右的非化石发电量缺口。按这一情景分析，为满足这部分非化石能源发电量缺口，并进一步考虑电力需求增速仍将维持略高于电量增长的长期趋势，2060年我国核电装机规模需要达到4.0亿千瓦（以核电平均利用小时数7000小时，煤电机组作为调节及备用容量测算），发电量占比约17.5%，接近目前全球发达国家平均水平，贡献二氧化碳减排20亿吨。

通过开展综合利用，核能还可以为碳达峰碳中和目标下的经济社会低碳转型提供更加多元化解决方案。我国北方地区城乡总取暖面积约 202 亿平方米（截至2021 年年初），其中燃煤取暖面积约 131 亿平方米。保守假设 2060 年有 20% 燃煤供热需求由核能提供，按照供热量 50 瓦 / 平方米测算，相当于减少二氧化碳排放约 2.2 亿吨 / 年。此外，核能还可以在制冷、制氢、工业用汽、海水淡化、核动力民用船舶、同位素生产等领域发挥新的作用。综合考虑核电及核能综合利用，预计2060 年我国核能碳减排贡献度将达到 1/4 左右。

四、对照实现碳达峰碳中和目标，我国核能面临着滞后于减排需求与未来发展的挑战

核电规模和布局不能适应“双碳”目标及经济社会转型发展全局的需要。2021 年核电在我国发电量中占比仅为 4.8%，明显低于当前世界平均水平（10%），与世界发达国家水平（OECD，18%）相比仍有较大差距。我国核电布局不均衡， 在运和在建核电机组全部分布在沿海地区，随着区域协调发展战略的深化实施以及内陆地区降碳压力加大，其非化石能源缺口将进一步增大，现有核电布局将无法满足内陆地区经济社会发展和电力系统安全运行的需要。

天然铀保障、乏燃料管理及放射性废物处置等核燃料循环前后端能力亟需加强。我国建立了“三位一体”的铀资源开发保障体系和天然铀产品储备体系，坚持核燃料闭式循环发展战略，正在统筹安排推进乏燃料贮存、运输、后处理与高放废物地质处置等项目实施。双碳目标下，随着核电规模的发展，天然铀的需求量以及乏燃料、放射性废物的产生量将持续增加。按照 2035 年在运压水堆装机规模达到 1.5 亿千瓦估算，天然铀年需求量将达到近 3 万吨，乏燃料年产生量约 0.3 万吨。尽快提升天然铀资源掌控和储备能力，形成大型商用乏燃料后处理能力，推动压水堆核燃料闭式循环迫在眉睫。

核能基础研究、先进技术研发有待尽快加强。受限于国家整体工业水平及相关专业基础能力，当前我国核电仍有部分关键设备、关键软件还存在短板和弱项。立足长远发展，在先进核能技术研发方面有待尽快加强。特别是，快中子增殖反应堆可以大幅度提高铀资源利用率、焚烧次锕系核素，减少长寿命高放废物。我国已开展钠冷快堆示范工程建设，正在研发更先进的一体化快堆核能系统，但距离商业化规模化应用仍有较大的差距，在快堆金属燃料元件、全锕系循环的反应堆堆芯设计、干法后处理技术等方面的研发需要尽快开展，这是突破核能发展铀资源瓶颈的重要技术发展方向。

核能综合利用的碳减排效益有待进一步发挥。在大堆综合利用方面，我国山东海阳核电厂、秦山核电厂已率先开展核能供暖，并积极开展海水淡化等综合利用。小型模块化反应堆由于具有更好的安全性和灵活性，在开展多用途利用方面被寄予厚望，但由于缺乏相关法规标准体系、导则和用户要求等顶层要求指导文件，导致项目选址、建设等工作程序，以及核安全要求和评审原则只能参考大型核电厂，严重增加了项目开发难度和成本，制约了小堆的发展。

核能项目厂址开发保护和公众沟通面临挑战。由于项目开发周期长，部分核电厂址的保护工作面临人力和经济成本增加、地方政府调整规划导致厂址另作他用、厂址开发利用跨行政区域协调困难等问题。相关配套核设施选址及开发利用邻避效应突出，广东江门核燃料工业园区、江苏连云港核燃料循环项目等因公众沟通不足、宣传不到位、处理不当等原因被迫停建。

核能相关法律法规、政策制度有待尽快完善。我国核法律体系尚不完善，作为核领域顶层法律的《原子能法》长期缺位，放射性废物管理、核事故损害赔偿及核电管理等涉核领域的法律法规体系有待尽快完善。在“双碳”政策体系方面，我国建设了全国碳排放权交易市场、绿色电力交易试点，配套了相关金融支持政策， 但均未将核能纳入其中，核能的低碳属性及类似可再生清洁能源属性尚未得到国家政策层面的明确和认可。尤其随着电力市场化改革的深入以及用户对绿电消费需求的增长，核电在电力市场营销中已开始遭受不公平待遇。

五、关于我国核能发展的建议

1.适当加大核电建设规模，进一步明确各阶段发展目标。充分利用现有产业能力，每年稳定核准开工 8 ～ 10 台百万千瓦级核电机组，争取到 2035 年我国核电发电量占比达到 10%，达到当前世界平均水平，到 2060 年进一步提高我国核电发电量占比，达到当前发达经济体平均水平。

2.统筹电力系统转型发展和电力系统规划，优化核电建设布局，因地制宜推进核电和风电光伏等各类电源的协同发展。在积极开发沿海核电的同时，适时启动开展其他地区核电项目的前期准备和工程建设工作，探索不同地区核风光协调发展的适宜路线。其中，华中地区首批三个核电项目前期准备工作充分，建议在“十四五”期间尽快启动。

3.加强基础研究、战略性技术研发攻关，提升核燃料循环前后端能力，确保核能安全可持续发展。集中国内优势科研力量，开展基础性重大关键技术研究、软件开发，补齐行业短板，保障产业链安全；进一步健全天然铀供应保障体系，加大国内铀资源勘查开发和开放力度；按照核燃料闭式循环、“热堆、快堆、聚变堆”三步走战略，加快推进乏燃料后处理科技攻关、一体化闭式循环快堆等战略性先进核能技术研发，解决铀资源供应瓶颈及放射性废物环境制约问题。

4.创新推进核能综合利用技术，充分发挥核能减排优势。将核电建设与城市及大型工业园区供热、供汽、供冷等统筹规划，积极推动运行核电机组实施集中供热与海水淡化；研究启动多用途小型堆城市清洁供暖及工业园区综合利用及燃煤供热替代示范项目。

5.尽快完善涉核法律法规体系。进一步做好涉核领域法律法规体系顶层设计，建立相关协调机制；推动原子能法尽快出台，核损害赔偿法、放射性废物管理法等列入立法计划；研究出台核电管理条例，制定并颁布核电厂址保护相关法规；研究制定适应小型模块化反应堆发展的相关法规标准。

6.推动核电、核能参与绿电和碳市场交易。在国家“双碳”政策层面，结合国内绿电交易试点和碳市场建设，组织制订和论证核电、核能碳零排放认证方案，将核电纳入绿电交易机制体系，推动核能参与碳排放权交易。

注：本报告是中国核能行业协会重大问题联合研究专项《碳达峰碳中和目标下我国核电发展研究》课题研究成果。课题组主要成员：黄峰，谢秋野，刘玮，唐飞，汤振伟，张文俊，王黎东，周凌安，宋广。

（本文刊载结束）