2022 年7 月26 日，世界核協(xié)會(huì)（WNA）發(fā)布新版《世界核電廠運(yùn)行實(shí)績(jī)報(bào)告》，通過提供發(fā)電量、裝機(jī)容量和負(fù)荷因子等數(shù)據(jù)展現(xiàn)了全球核電廠的運(yùn)行情況。結(jié)合疫情后全球能源需求變化、應(yīng)對(duì)氣候問題、能源供應(yīng)安全等因素，報(bào)告指出核電能夠在增強(qiáng)能源安全和緩解氣候變化方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，各國(guó)應(yīng)積極采取行動(dòng)，推動(dòng)核電發(fā)展，助力碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

截至2021年12月31日，全球有32個(gè)國(guó)家在使用核能發(fā)電，共有436臺(tái)在運(yùn)核電機(jī)組（詳見表1），總裝機(jī)容量約3.96億千瓦。相對(duì)于2020年12月31 日，核電使用國(guó)數(shù)量保持穩(wěn)定，核電機(jī)組數(shù)量和總裝機(jī)容量均有所減少（詳見圖1）。2021 年，全球共有10臺(tái)核電機(jī)組正式開工建設(shè)，6臺(tái)首次并網(wǎng)發(fā)電，10 臺(tái)永久關(guān)停（詳見本刊2022 年第1期相關(guān)報(bào)道）。

圖1 全球核電裝機(jī)容量走勢(shì)（1970—2021年）

表1 2021年底全球在運(yùn)機(jī)組數(shù)量（臺(tái)）

1 核發(fā)電量

1.1 總核發(fā)電量

2021 年全球核發(fā)電量為2.653 萬億千瓦時(shí)，相比2020 年的2.553 萬億千瓦時(shí)增加了1000 億千瓦時(shí)，恢復(fù)了自2012 年以來的上升趨勢(shì)（詳見圖2）。核發(fā)電量上升的原因主要在于全球經(jīng)濟(jì)從新冠疫情中復(fù)蘇，電力需求增長(zhǎng)，核能發(fā)電也隨之恢復(fù)活力。2021 年核發(fā)電量居歷史第三高，僅次于2006 年2.66 萬億千瓦時(shí)和2019 年2.657萬億千瓦時(shí)。

2021 年全球核電機(jī)組平均負(fù)荷因子為82.4%，高于2020 年的80.3%，延續(xù)了自2000 年以來的持續(xù)走高趨勢(shì)（詳見圖3）。平均負(fù)荷因子持續(xù)處于高位，沒有出現(xiàn)明顯變化，表明機(jī)組實(shí)績(jī)沒有隨著役齡增長(zhǎng)而降低。

1.2 各國(guó)核發(fā)電量

全球核發(fā)電量最多的國(guó)家是美國(guó)，2021 年核發(fā)電量為7716 億千瓦時(shí)，占全球核發(fā)電量的29.1%。中國(guó)和法國(guó)核發(fā)電量緊隨其后，分別為3832億千瓦和3634億千瓦。這三個(gè)國(guó)家的核發(fā)電量占全球核發(fā)電量的57.2%（詳見圖4）。

2021 年，核發(fā)電量在本國(guó)總發(fā)電量中的份額超過10%的國(guó)家共有22個(gè)（詳見圖5），其中法國(guó)最高，達(dá)69%；其次為烏克蘭和斯洛伐克，分別為55%和52.3%。

圖2 全球核發(fā)電量走勢(shì)（1970—2021年）

圖3 全球核電機(jī)組平均容量因子走勢(shì)（1970—2021年）

2 2022年上半年核電發(fā)展概況

2022 年1 至6 月，全球共有5 臺(tái)核電機(jī)組實(shí)現(xiàn)首次并網(wǎng)發(fā)電，3 臺(tái)正式開工建設(shè)，2 臺(tái)永久關(guān)停（詳見表2至表4）。

圖4 各國(guó)2021年核發(fā)電量

截至2022 年7 月1 日，全球核電裝機(jī)容量最大的國(guó)家是美國(guó)，為9471.8 萬千瓦，其后是法國(guó)和中國(guó)，分別為6137萬千瓦和5215萬千瓦（詳見圖6）；在建機(jī)組裝機(jī)容量最大的國(guó)家是中國(guó)，有20臺(tái)機(jī)組在建，總裝機(jī)容量達(dá)2060萬千瓦；其次是印度，有8臺(tái)機(jī)組在建，總裝機(jī)容量為670萬千瓦；第三位是韓國(guó)，有3 臺(tái)機(jī)組在建，總裝機(jī)容量為420萬千瓦（詳見圖7）。

3 利用核能實(shí)現(xiàn)脫碳與保障能源安全

3.1 核能在應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)中受到重視

圖5 各國(guó)2021年核發(fā)電量在總發(fā)電量所占份額

在格拉斯哥舉行的第26 屆聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)上，各締約方再次作出將為應(yīng)對(duì)全球氣候變化付諸努力的承諾。目前已有100 多個(gè)國(guó)家設(shè)定了凈零排放目標(biāo)。大會(huì)形成了一項(xiàng)共識(shí)，即核能發(fā)展正在成為應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)的重要組成部分，并且獲得越來越多的關(guān)注。氣候變化大會(huì)期間，許多世界核協(xié)會(huì)成員國(guó)和成員機(jī)構(gòu)發(fā)布公告，承諾將核能作為緩解氣候變化戰(zhàn)略的一部分，更多地利用核能及其他低碳技術(shù)，推進(jìn)碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3.2 新形勢(shì)下化石燃料使用出現(xiàn)反彈

盡管核能等低碳技術(shù)受到越來越多的重視，但在當(dāng)今世界面臨更廣泛的政治、環(huán)境、能源挑戰(zhàn)的背景下，燃煤電廠的使用出現(xiàn)了反彈。造成這一現(xiàn)象的原因主要有以下兩個(gè)。

表2 2022年上半年首次并網(wǎng)機(jī)組

表3 2022年上半年啟動(dòng)建設(shè)機(jī)組

表4 2022年上半年永久關(guān)閉機(jī)組

圖6 在運(yùn)核電裝機(jī)容量排名前十的國(guó)家（截至2022年7月1日）

圖7 在建核電裝機(jī)容量排名前十的國(guó)家（截至2022年7月1日）

一是能源供應(yīng)減少。俄烏沖突的爆發(fā)對(duì)全球能源供應(yīng)產(chǎn)生了廣泛而深遠(yuǎn)的影響，天然氣等化石燃料供應(yīng)鏈的脆弱性也隨之顯露。供應(yīng)短缺導(dǎo)致許多地區(qū)的能源價(jià)格迅速上漲，電價(jià)飆升，加劇了通貨膨脹，能源貧困狀況進(jìn)一步惡化。由于天然氣供應(yīng)的不確定性，加上停電等緊迫問題，多國(guó)政府呼吁重啟燃煤電廠。

二是能源需求增加。隨著新冠疫情態(tài)勢(shì)趨于穩(wěn)定，全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇導(dǎo)致能源需求激增，增速超過了核電等清潔能源發(fā)電產(chǎn)量的增長(zhǎng)，這使得各國(guó)對(duì)化石燃料的依賴增加。此外，在北半球冬季來臨之際，電力和供暖需求將逐漸上升，能源危機(jī)可能會(huì)更加嚴(yán)重。在這種情況下，許多國(guó)家增加了煤炭等化石燃料的使用。在德國(guó)、奧地利、荷蘭和英國(guó)，為了防止出現(xiàn)電力供應(yīng)短缺，許多即將關(guān)閉的燃煤電廠將延長(zhǎng)運(yùn)行壽期，一些已關(guān)閉燃煤電廠恢復(fù)運(yùn)行；在印度，建設(shè)新燃煤電廠的步伐也再次加快。

盡管煤炭等化石燃料的使用出現(xiàn)反彈，但這是一種短期行為，只能解燃眉之急，不具備可持續(xù)性。許多國(guó)家決策者已經(jīng)意識(shí)到，在保障能源供應(yīng)獨(dú)立性、可靠性和安全性的同時(shí)還應(yīng)實(shí)現(xiàn)脫碳。最近半年，許多政府宣布，決定減少國(guó)家能源結(jié)構(gòu)對(duì)化石燃料，特別是對(duì)進(jìn)口天然氣的依賴，并做出一系列加速核能等低碳技術(shù)的部署、促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)清潔低碳轉(zhuǎn)型的承諾。

3.3 將核能發(fā)展政策愿景應(yīng)轉(zhuǎn)化為實(shí)際行動(dòng)

世界核協(xié)會(huì)總干事薩馬·畢爾巴鄂·萊昂表示，核能可以在助力實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)的同時(shí)，幫助構(gòu)建更安全的能源結(jié)構(gòu)。多國(guó)已發(fā)布核能發(fā)展相關(guān)愿景，但當(dāng)前的挑戰(zhàn)是采取實(shí)際可行的措施，將政策愿景轉(zhuǎn)化為具體行動(dòng)。盡管2021年全球核發(fā)電量有所上升增加，但總裝機(jī)容量已連續(xù)兩年下降。為扭轉(zhuǎn)這一趨勢(shì)，未來需要開展兩項(xiàng)工作：一是延長(zhǎng)現(xiàn)有核電機(jī)組運(yùn)行壽期，二是投資建設(shè)更多新機(jī)組。

3.3.1 延長(zhǎng)現(xiàn)有機(jī)組運(yùn)行壽期

面對(duì)當(dāng)前的能源危機(jī)以及氣候變化帶來的長(zhǎng)期威脅，迫切需要使全球現(xiàn)有核電機(jī)組在推進(jìn)脫碳和保障能源安全方面發(fā)揮更大作用。過去五年，許多機(jī)組的永久關(guān)停不是源于技術(shù)要求，而是迫于政治決策或經(jīng)濟(jì)壓力。應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)盡可能延長(zhǎng)核電機(jī)組的運(yùn)行壽期，然而一些政治決策為核電延壽增加了許多限制。例如，盡管美國(guó)帕利塞茲核電廠已獲準(zhǔn)延壽，可運(yùn)行至2031 年，卻于2022 年5 月宣布永久關(guān)停。德國(guó)目前僅有3臺(tái)機(jī)組在運(yùn)——埃姆斯蘭、伊薩爾2 號(hào)和內(nèi)卡韋斯特海姆2號(hào)，總裝機(jī)容量約為405萬千瓦，性能良好，負(fù)荷因子常高達(dá)90%以上，每年能夠減少2500 萬噸二氧化碳排放。雖然這些機(jī)組可以繼續(xù)提供清潔可靠的電力，德國(guó)政府卻準(zhǔn)備于2022 年底永久關(guān)閉它們。相比之下，比利時(shí)政府已批準(zhǔn)將2臺(tái)核電機(jī)組——多伊爾4號(hào)和蒂昂熱3號(hào)的運(yùn)行壽期延長(zhǎng)10年。

全球在運(yùn)核電機(jī)組的平均役齡已達(dá)30 年。政府、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和行業(yè)應(yīng)當(dāng)采取措施，確保在可行的情況下延長(zhǎng)核電機(jī)組運(yùn)行壽期，以有效減少對(duì)化石燃料的依賴，增強(qiáng)能源供應(yīng)安全。國(guó)際能源署（IEA）的研究表明，這是一種成本最低的清潔低碳能源裝機(jī)容量建設(shè)方式。

3.3.2 投資建設(shè)新反應(yīng)堆

現(xiàn)有核電機(jī)組可以繼續(xù)為保障能源安全和減緩氣候變化作出巨大貢獻(xiàn)。但是，想要實(shí)現(xiàn)碳中和，并創(chuàng)建凈零排放經(jīng)濟(jì)，需要對(duì)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面綠色低碳轉(zhuǎn)型，包括推進(jìn)核能發(fā)展。隨著包括模塊化小堆在內(nèi)的先進(jìn)反應(yīng)堆技術(shù)發(fā)展成熟，核能不僅可以繼續(xù)為擁有大型電網(wǎng)的地區(qū)供電，還可以為僅有小電網(wǎng)的偏僻社區(qū)、海島等供電；除了發(fā)電，核能還可為區(qū)域供熱、海水淡化、工業(yè)供熱、制氫等提供能源。作為唯一可以生產(chǎn)低碳電力和低碳熱能的能源，核能可以成為全球經(jīng)濟(jì)深度脫碳的規(guī)則改變者。

最近幾個(gè)月，法國(guó)、英國(guó)、阿根廷、孟加拉國(guó)、保加利亞、加拿大、捷克、埃及、荷蘭、波蘭、羅馬尼亞、烏克蘭等國(guó)家均發(fā)布公告，宣布了本國(guó)關(guān)于新建大型和小型反應(yīng)堆的計(jì)劃。這些計(jì)劃必須得到全面的實(shí)施和擴(kuò)大，從而在全球范圍內(nèi)加快新核電廠建設(shè)的速度和規(guī)模。需要在人力、物力、商業(yè)和體制機(jī)制方面開展相關(guān)能力建設(shè)，使全球核能部門能夠真正快速擴(kuò)大規(guī)模，滿足迫切的大規(guī)模脫碳需求。

4 案例分析

報(bào)告通過阿聯(lián)酋巴拉卡核電建設(shè)項(xiàng)目、英國(guó)欣克利角C核電建設(shè)項(xiàng)目、中國(guó)華能石島灣高溫氣冷堆示范工程和中國(guó)海南昌江多用途模塊式小型堆科技示范工程四個(gè)案例，詳細(xì)介紹了核能在碳減排、保障能源安全以及在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用方面的突出優(yōu)勢(shì)。

阿聯(lián)酋巴拉卡項(xiàng)目共建設(shè)4 臺(tái)APR-1400 機(jī)組，總裝機(jī)容量538 萬千瓦。1 號(hào)機(jī)組2021 年4月投運(yùn)，標(biāo)志著阿聯(lián)酋成為阿拉伯地區(qū)首個(gè)運(yùn)營(yíng)商業(yè)核電廠的國(guó)家，開啟了阿聯(lián)酋清潔能源轉(zhuǎn)型的新篇章。2號(hào)機(jī)組2022年3月投運(yùn)；3號(hào)機(jī)組6月獲得運(yùn)行許可證，現(xiàn)已完成裝料工作；4 號(hào)機(jī)組即將完成建設(shè)工作。4 臺(tái)機(jī)組全面投運(yùn)后，每年能夠減少高達(dá)2240 萬噸二氧化碳排放，為該國(guó)履行減排承諾作出重大貢獻(xiàn)。

欣克利角C 項(xiàng)目是英國(guó)近20 年來啟動(dòng)的首個(gè)核電建設(shè)項(xiàng)目，正在建設(shè)2 臺(tái)歐洲壓水堆（EPR）機(jī)組，總裝機(jī)容量340 萬千瓦，投運(yùn)后能夠?yàn)橛?guó)提供7%的電力，在60 年運(yùn)行壽期內(nèi)幫助英國(guó)總計(jì)減少約6 億噸二氧化碳排放。欣克利角C 核電廠2 號(hào)機(jī)組的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)證明，采用同一設(shè)計(jì)開展多臺(tái)機(jī)組建設(shè)是降低成本及風(fēng)險(xiǎn)、縮短工程進(jìn)度的有效方法。欣克利角C 可為也準(zhǔn)備建設(shè)2 臺(tái)EPR 機(jī)組的塞茲韋爾C 核電項(xiàng)目提供有益參考。

中國(guó)華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程于2012 年12 月啟動(dòng)建設(shè)，擁有2 臺(tái)20 萬千瓦機(jī)組，首堆2021 年底實(shí)現(xiàn)首次并網(wǎng)，是我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、世界首座具有第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)特征的球床模塊式高溫氣冷堆。高溫氣冷堆作為一種先進(jìn)反應(yīng)堆，對(duì)于幫助各國(guó)在難以減排的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)脫碳方面有著巨大潛力。隨著進(jìn)一步研發(fā)，高溫氣冷堆未來可以為各行各業(yè)提供高質(zhì)量的高溫工藝熱，廣泛應(yīng)用于煤炭液化和氣化、海水淡化、冶金、合成燃料和化工產(chǎn)品生產(chǎn)等。

中國(guó)海南昌江多用途模塊式小型堆科技示范工程采用“玲龍一號(hào)”ACP100 設(shè)計(jì)，是一種小型壓水堆，熱功率38.5 萬千瓦，電功率12.6 萬千瓦，2021 年7 月13 日啟動(dòng)建設(shè)，是世界上第一座在建的陸基商業(yè)模塊化小堆。投運(yùn)后年發(fā)電量將達(dá)到10億千瓦時(shí)，可滿足52.6萬戶家庭用電需求。除了發(fā)電，ACP100還可以用于海水淡化、區(qū)域供暖、工業(yè)供熱，且適于多種場(chǎng)所和應(yīng)用場(chǎng)景。

5 小結(jié)

2021 年，全球核發(fā)電量出現(xiàn)小幅增長(zhǎng)，恢復(fù)了自2012 年以來的上升趨勢(shì)，但全球核反應(yīng)堆總數(shù)和總裝機(jī)容量均有所下降。在當(dāng)前復(fù)雜的地緣政治環(huán)境中，化石燃料供應(yīng)鏈的脆弱性逐漸顯露，天然氣價(jià)格飆升，電價(jià)也大幅上漲，許多國(guó)家增加了燃煤發(fā)電的應(yīng)用。但這只是一種短期行為。越來越多的國(guó)家已認(rèn)識(shí)到在保障能源供應(yīng)安全的同時(shí)推進(jìn)碳減排、應(yīng)對(duì)氣候變化危機(jī)的必要性，并就核能發(fā)展是應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)的重要組成部分取得越來越多的共識(shí)。目前已有100多個(gè)國(guó)家設(shè)定了凈零排放目標(biāo)。包括英國(guó)、法國(guó)、阿根廷、加拿大、波蘭在內(nèi)的許多國(guó)家近期均宣布了核電建設(shè)計(jì)劃。各國(guó)目前應(yīng)采取必要切實(shí)措施，將核能政策愿景轉(zhuǎn)化為實(shí)際行動(dòng)，從延長(zhǎng)現(xiàn)有機(jī)組運(yùn)行壽期和投資建設(shè)更多機(jī)組兩方面付諸努力，助力建設(shè)一個(gè)可持續(xù)、安全和繁榮的未來。