小型模塊式反應(yīng)堆“經(jīng)濟(jì)學(xué)”

　　世界有核國家都在研發(fā)小型模塊式反應(yīng)堆（SMR），美國尤甚。究其原因，很簡(jiǎn)單，主要是經(jīng)濟(jì)成本。現(xiàn)在運(yùn)行或在建的大型核電機(jī)組（特別是所謂的“第三代”壓水堆），非常復(fù)雜，標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，是能源領(lǐng)域最難的，是巨大的設(shè)計(jì)工程壯舉，除大型國營企業(yè)外，民營、私營財(cái)團(tuán)“消受”不起。這也是美國核能走“下坡路”的重要原因。

　　要說美國運(yùn)行的幾乎所有核電機(jī)組，建設(shè)“籌措”的資本早就“回收”完了，應(yīng)該很便宜。但天然氣資源更便宜。在向低碳能源轉(zhuǎn)變的大背景下，風(fēng)能、太陽能發(fā)電是發(fā)展的“主流”，成本也在大幅度“下跌”，社會(huì)大眾對(duì)核電“衰敗”并不特別“上心”。

　　但是，核電有自身存在的價(jià)值。這個(gè)世界，不可能100%靠可再生能源支持。況且核電的燃料成本低，機(jī)組的可靠性和可利用率高，壽命長。如果適當(dāng)維護(hù)，可以運(yùn)行60-80年，甚至更長時(shí)間，為人“詬病”的核廢物和燃料“閉環(huán)”都是技術(shù)問題，是完全可以解決的。

　　SMR有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：規(guī)模小，可在工廠制造，質(zhì)量有保證；前期準(zhǔn)備時(shí)間短，建成的單位成本較低；工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，盡可能少用泵和閥門，固有安全性能高。特別是輕水冷卻的SMR，技術(shù)成熟度高，有幾個(gè)設(shè)計(jì)已經(jīng)證明可以取消核電廠場(chǎng)址邊界外的應(yīng)急準(zhǔn)備，即使發(fā)生什么事故，對(duì)周圍公眾的健康和安全沒有影響。

　　美國前任能源部長歐尼斯特•莫尼茲也說，SMR能給電力公司提供的靈活性，大型核電工程并不具備。特別是未來可再生能源大發(fā)展，需要核能彌補(bǔ)它的固有缺陷。

　　SMR商用化的可能和優(yōu)勢(shì)需要驗(yàn)證：目前開發(fā)SMR的主要障礙是籌集建設(shè)資金。新堆取證和詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)間長，費(fèi)用高，而且很難證明巨額的投資能獲得回報(bào)，需要有雄厚的財(cái)力和耐心。

　　總部在美國的小型模塊式反應(yīng)堆啟動(dòng)聯(lián)盟（SMRStart）最近發(fā)布報(bào)告說，它發(fā)現(xiàn)SMR可與天然氣發(fā)電機(jī)組的成本不相上下，條件是新技術(shù)所面臨的“同類首堆”通常面臨的風(fēng)險(xiǎn)得到妥善解決。這個(gè)組織去年1月由SMR開發(fā)商和潛在的客戶組成，旨在支持美國的SMR業(yè)務(wù)[5]。

　　這個(gè)組織9月14日發(fā)表的《小型模塊化反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)》[6]，評(píng)估了SMR的市場(chǎng)機(jī)遇、商業(yè)化的時(shí)間框架以及成本競(jìng)爭(zhēng)力。據(jù)說，預(yù)計(jì)第一批SMR將在天然氣發(fā)電機(jī)組的成本范圍內(nèi)，條件是有適當(dāng)?shù)墓胶献骰锇殛P(guān)系，幫助降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，并堅(jiān)持降低的成本?；锇殛P(guān)系還能減少采用技術(shù)的障礙，容許學(xué)習(xí)曲線降低未來SMR的成本。

　　這個(gè)報(bào)告還評(píng)估了各種政策“工具”，幫助“先行者”克服“同類首堆”技術(shù)的成本困難，包括生產(chǎn)稅抵免、投資稅抵免、貸款擔(dān)保、電力購買協(xié)議和其他政策措施。

▲附圖1.SMR基建成本下降曲線

　　美國已有可靠的客戶對(duì)部署SMR感興趣。猶他州市政電力系統(tǒng)（UAMPS）與努卡爾（NuScale）能源公司和西北電力能源公司合作，正在規(guī)劃在愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室“地界”內(nèi)的首個(gè)美國模塊式小堆核電廠。田納西河谷管理局（TVA）也在考慮其克林奇河場(chǎng)址上的SMR。

　　該報(bào)告稱，“第一批先行者一旦解決了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，有更多潛在的客戶對(duì)SMR感興趣，盡管大多數(shù)并沒有公開表示他們的興趣”。“SMR對(duì)那些以前從未考慮擁有核電機(jī)組的電力公司，如市政電力公司很有吸引力，因?yàn)樗鼈兌喟胴?fù)擔(dān)得起較小的前期基建成本，而且有各種能力與市場(chǎng)需求保持一致?！?br />
　　這個(gè)報(bào)告估計(jì)，目前美國對(duì)SMR感興趣的客戶，包括第一批先行者，到2030年，可使5個(gè)SMR型核電廠投入運(yùn)行。協(xié)助推動(dòng)這種興趣的是小型堆的靈活性。

　　這個(gè)報(bào)告說，“SMR提供靈活的基荷容量，使這種電廠能與間歇性的可再生能源相結(jié)合”?！癝MR設(shè)計(jì)之初就包括‘負(fù)荷跟蹤’能力，當(dāng)這些堆與工業(yè)供熱結(jié)合成‘混合能源系統(tǒng)’時(shí)，它們就能在供熱和發(fā)電之間交替使用，以確保能量輸出和收益流不變?！?br />
　　SMR還可為國家安全和關(guān)鍵任務(wù)活動(dòng)提供高度有彈性的電力，也有能力取代退役的化石燃料發(fā)電廠。

▲附圖2.模塊式小堆-太陽能板-風(fēng)力發(fā)電混合能源系統(tǒng)

　　中國和俄羅斯為全球提供65%的規(guī)劃或在建的核反應(yīng)堆，美國只供應(yīng)7%。海外對(duì)多用途的模塊式小堆感興趣，包括電力或供熱等，有助于美國在國際核貿(mào)易領(lǐng)域參與“公平競(jìng)爭(zhēng)”。

　　美國核能研究所新堆部署資深項(xiàng)目經(jīng)理馬克•尼科爾（MarcNichol）說，“SMR商業(yè)化將使美國有技術(shù)和信譽(yù)，開始給全世界增加新型核電機(jī)組的供應(yīng)”。其他國家已在尋求美國的SMR技術(shù)，它代表一個(gè)絕好的機(jī)遇，提高美國在核能和地緣政治影響力方面的領(lǐng)導(dǎo)地位?！?br />
　　該報(bào)告發(fā)現(xiàn)，到2030年，最初幾個(gè)機(jī)組開始運(yùn)營后，SMR將在沒有進(jìn)一步公私合作的條件下，具有成本競(jìng)爭(zhēng)力?！霸诖蠖鄶?shù)情況下，SMR的成本多在天然氣發(fā)電機(jī)組的范圍內(nèi)，這樣，電力公司就能根據(jù)長期價(jià)格穩(wěn)定性和燃料多樣性等因素的優(yōu)勢(shì)，選定SMR?！?br />
　　這個(gè)報(bào)告的全文不長，以下是其“執(zhí)行總結(jié)”的譯文：

　　本報(bào)告評(píng)估美國輕水冷卻小型模式反應(yīng)堆（SMR）的市場(chǎng)機(jī)遇、商業(yè)化期限和成本競(jìng)爭(zhēng)力，分析結(jié)論認(rèn)為，SMR商用化可行，需要在本世紀(jì)20年代中期上市。

　　市場(chǎng)需要SMR

　　隨著基荷發(fā)電容量大批退役，而間歇性可再生能源增長對(duì)電網(wǎng)有負(fù)面影響，總歸需要SMR。SMR可以較好地匹配需求增長，降低前期基建成本，與可再生能源整合提供靈活性，重新給退役的化石燃料電廠現(xiàn)場(chǎng)供電，還能形成高度有彈性的基荷能力。如無碳發(fā)電需求持續(xù)增長，SMR甚至更加重要。據(jù)保守估計(jì)，到2035年，美國新增SMR的裝機(jī)容量將超過6百萬千瓦（GWe），而更激進(jìn)的目標(biāo)可能超過15GWe。

　　SMR商用化不斷發(fā)展

　　能源部的支持加速了發(fā)展的步伐，私人公司繼續(xù)投資于SMR，到目前為止已經(jīng)超過10億美元。美國核管會(huì)接受了紐斯卡爾能源公司和田納西河谷管理局的首批SMR許可申請(qǐng)，預(yù)計(jì)首次將于2020年代初批準(zhǔn)。

　　對(duì)于潛在的業(yè)主，現(xiàn)在的設(shè)計(jì)已經(jīng)足夠成熟，可評(píng)估推進(jìn)項(xiàng)目的收益和風(fēng)險(xiǎn)。猶他州市政電力系統(tǒng)正計(jì)劃在愛達(dá)荷州國家實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)場(chǎng)定位其第一個(gè)SMR型核電廠，作為無碳電力項(xiàng)目的一部分。田納西河谷管理局（TVA）正在研究在其克林奇河場(chǎng)址部署SMR，為國家安全設(shè)施提供有高度彈性的電力。幾家公司有意追隨先行者，并在2030年前后部署SMR。

　　SMR成本有競(jìng)爭(zhēng)力

　　各種政策和市場(chǎng)不確定性分析表明，有許多條件和可能的情景會(huì)導(dǎo)致SMR與天然氣聯(lián)合循環(huán)電廠的成本不相上下。

　　預(yù)計(jì)首批SMR將在天然氣發(fā)電廠的成本范圍內(nèi)，前提是適當(dāng)?shù)墓胶献骰锇殛P(guān)系幫助降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，保持“同類首堆”低成本。合作伙伴關(guān)系通過解決典型的同類首堆的各種挑戰(zhàn)，激勵(lì)最初的SMR客戶，開辟獨(dú)特的監(jiān)管條例、化解技術(shù)和金融風(fēng)險(xiǎn)，使之不會(huì)變得為成本讓多數(shù)電力公司無法或不愿接受。這種合作關(guān)系減少了技術(shù)采用的障礙，用學(xué)習(xí)曲線降低未來SMR的成本。

　　到2030年，最初幾個(gè)SMR型核電廠運(yùn)營后，沒有進(jìn)一步公私合作條件，SMR仍會(huì)有成本競(jìng)爭(zhēng)力。多數(shù)情況下，SMR的成本會(huì)在天然氣發(fā)電廠的范圍之內(nèi)。這樣一來，國營電力公司就可根據(jù)長期價(jià)格穩(wěn)性和燃料多樣性等因素的優(yōu)勢(shì)，選擇SMR。

　　SMR的巨大潛質(zhì)證明，進(jìn)一步投資SMR和公私合作支持“先行者”是合理的。SMR成功商用化是對(duì)國家未來基礎(chǔ)設(shè)施的重要補(bǔ)充，一個(gè)有彈性的低碳能源系統(tǒng)，對(duì)就業(yè)和經(jīng)濟(jì)不斷增長以及增強(qiáng)國家安全，至關(guān)重要。