“國內頭部信息技術、交通運輸企業等已與核能企業合作開展了小型堆為數據中心供電的示范項目前期論證,以及一體化車載微型動力堆研發項目等。”在近日舉行的中國核能行業協會2025春季核能可持續發展國際論壇上,中國核能行業協會專家委特邀顧問、國家電力投資集團有限公司原董事長王炳華表示。
全球范圍內,這一現象并不罕見。AI的盡頭是電力,受各國應對氣候變化以及大型科技對清潔低碳能源的迫切需求,全世界范圍內正在掀起核能小型堆開發熱潮。去年10月,谷歌宣布與Kairos Power達成購電協議,后者將在2030年左右部署七座小型模塊化反應堆,以滿足谷歌的電力需求。
澎湃新聞注意到,整個2024年,美股核電股漲勢強勁。核能公司NANO Nuclear Energy去年5月上市之后股價暴漲近650%,小型模塊化核電供應商Nuscale Power股價一度暴漲近950%,電力巨頭Vistra energy股價最高曾漲超320%,Oklo Inc和星座能源公司股價翻番。
國際原子能機構(IAEA)定義電功率在30 萬千瓦以下的反應堆為小型堆,而一般電功率不超過1.5 萬千瓦的反應堆又稱為微型堆。
王炳華介紹稱,近年來,小型堆成為美國、俄羅斯、法國等核電強國研發的熱點。2025年3月,美國能源部重啟9億美元資助計劃,重點支持模塊化小型輕水堆的商業化部署。谷歌、甲骨文、亞馬遜等科技巨頭公司紛紛投資小型模塊化核反應堆,擬為其數據中心提供無碳電力。2024年2月,歐盟委員會宣布組建小堆產業聯盟,核心目標是加速小堆技術在歐洲的研發和商業化進程,到本世紀30年代初實現首批小堆部署。俄羅斯已與烏茲別克斯坦簽署首個陸上小堆出口協議,并大力推動海上浮動堆技術出口。
據IAEA統計,目前全球有80多種小堆設計與概念方案,其普遍基于第三代核電技術,并部分借鑒和吸納了第四代核能系統技術理念。從技術路線上分為六大類:以壓水堆為主的水冷陸基堆和水冷海基堆占43.1%,氣冷堆19.4%,快中子堆占15.3%(其中70%是鉛冷快堆),熔鹽堆占13.9%,其他占8.3%。可近期部署的小型堆技術路線中約70%采用一體化先進壓水堆技術。
“我國小型堆技術開發取得重要成績,在陸上小型壓水反應堆部署方面領先。”王炳華介紹,我國目前主要有中核、中廣核、國家電投、中科院、清華大學和中船重工等6個集團和單位進行小堆開發,已研發形成了不同用途、不同功率檔次、不同堆型的12種小型堆技術,主要包括陸基水堆、海洋水堆、高溫氣冷堆、快堆和熔鹽堆。
4月16日,全球首臺“玲龍一號”小型堆主泵成功吊裝就位,標志著“玲龍一號”進入系統安裝關鍵期
其中,中核集團研發的“玲龍一號”ACP100處于工程示范建設階段,預計2026年建成,是全球首個陸上商用模塊化小堆;清華大學開發的200MWe高溫氣冷堆已于2023年底投入商運;中科院開發的2MWt釷基熔鹽實驗堆于2024年實現滿功率。與此同時,國家電投一體化供熱堆、中廣核集團和清華大學聯合開發的NHR200-Ⅱ低溫供熱堆、中核集團開發的燕龍(DHR-400)泳池式低溫供熱堆等項目前期工作正在積極有序推進;中廣核、中核集團還開發了ACPR50S、ACP100S 和ACP25S 等海洋浮動堆型號。
多位業內人士曾向澎湃新聞表示,在我國大容量電網高覆蓋的客觀條件下,小堆單一發電應用場景具有局限性,與大型核電站相比,亦不具備市場競爭力。但小堆,有其獨特的用武之地。
王炳華認為,小型堆規模化部署的預期目標市場主要包括中小型燃煤熱電聯產機組替代、北方城市區域供熱采暖、核能+石化耦合等工業供汽、海洋和海島開發供能、滿足特殊用戶及出口的需要。
其中,美國能源部發布的《退役燃煤電站轉化為核電站的效益與挑戰調查》報告提出,美國有數百座燃煤電站可以改造為核電站,如果改造成功將有力推進2050年實現凈零排放目標。“2030年前后,我國煤電機組將出現壽命到期的高峰期,部分老小機組將會逐漸被淘汰。近年來,華能集團、國電投集團、中廣核集團、國家能源集團等均開展了在原火電廠址建設小型堆機組的前期研究、論證。”
目前我國北方地區城鎮供暖總面積超過180億平方米,化石能源供暖占比超過80%,為實現碳達峰碳中和目標,預計到2060年,需要替代的化石能源供暖規模需要達到110億平米。為此,我國已開發了泳池堆等多種低溫供熱堆型號,可以規模化滿足北方地區城鎮清潔采暖需要。此外,通過“核能+石化耦合”為工業供汽,有助于加快石化行業綠色低碳轉型。
不僅如此,我國已制定了海島發展政策規劃,浮動式核電站或海島核電站是海島能源供應重要的戰略選擇之一。王炳華表示,開發海洋海島,需要加強能源建設,我國相關部門和單位正在積極加快解決市場需求與技術供給的矛盾,積極發揮小堆在海洋海島能源市場中配置靈活性等優勢。
針對出口市場,“考慮到‘一帶一路’共建國家大多數國土面積相對較小,人口規模適中,大型核電站可能并不適合,而小型堆可以更好地適應其電網容量和區域用電、供暖等需求。”他建議,將小型堆作為實施我國核電“走出去”戰略的重要抓手,面向電網容量小、不適宜建造大型核電機組而又有意向發展核電的“一帶一路”沿線國家,通過國際外交活動開展宣傳推介,盡快開展潛在市場評估和技術需求調研,加快形成適應中小電網國家需求、特殊區域用能以及非發電領域發展需求的小堆型號。
王炳華表示,總體來看,當前階段小型模塊化反應堆單位千瓦建造成本約為大型商用壓水堆核電項目2倍左右,初步測算,平準化電價、熱價水平較天然氣發電、供熱具有優勢;未來,在批量化規模化發展條件下,市場競爭力將顯著增強。
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