與上世紀五六十年代全球首批核電站興起之時的眾多期望相反,如今的核能依舊未能在能源結構中占據(jù)主導地位,目前僅占全球能源消費的5%。在三種情景中(俄羅斯科學院能源研究院《2016年全球能源發(fā)展展望》設計的預測情景包括樂觀情景、常規(guī)情景和悲觀情景。其中,樂觀情景是指不存在消極事件的情況下燃料動力綜合體的發(fā)展情況,常規(guī)情景是指一切照舊的情況下能源領域發(fā)展變化的軌跡,悲觀情景是指經(jīng)濟、政治、技術等限制因素共同起作用的情況下可能會發(fā)生的變化。——譯者注),預計核能的增長速度都將超過能源消費的增長速度,到2040年,核能在全球能源結構中的占比將達到7%(展望報告的任何一種情景預測都未將核電站大型事故的發(fā)生可能考慮其中,如果發(fā)生重大核電事故,將對各國能源政策產(chǎn)生重大影響)。在電力消費中核電的占比將略有增長,預計到2040年,將從2015年的10.5%增至11.0%~11.4%。在發(fā)達國家和發(fā)展中國家核能的變化趨勢將截然不同。到2040年,經(jīng)合組織國家核能發(fā)電比重預計將從2015年的17.9%降至17.5%~17.7%,而在非經(jīng)合組織國家將從2015年的4.5%升至7.9%~8.1%。
在以往版本的展望報告中曾指出,隨著最近幾十年設計運行期限相繼到期,大批核電站所面臨的退役將成為許多國家核能發(fā)展的困難時期。目前,許多在運核電機組運行壽命已從40年延長至60年。全世界在運的450座核電機組中有15%運行期已超過40年(見圖1),到2040年目前在運的核電裝機中近30%將面臨退役。
圖1 全世界在運核電機組已服役時間統(tǒng)計,2016年10月
數(shù)據(jù)來源:IAEA-PRIS數(shù)據(jù)庫,2016年10月
由于不使用或減少使用核能的能源政策影響,在歐洲的比利時、德國、西班牙、法國、瑞典、英國、瑞士等國,到2040年核能裝機將顯著降低,降幅達20%。在到2040年的整個展望期內(nèi),北美地區(qū)的核電裝機在常規(guī)情景和悲觀情景下將分別降低0.2%和1.8%,在樂觀情景下將提高3%,這也反映出各種情景對能源需求預測的差異。
盡管就全世界而言,核能發(fā)展趨勢各有不同,但運行核電站的國家數(shù)量總體呈增長趨勢(見圖2)。
圖2 常規(guī)情景下2016~2040年間全世界各個地區(qū)的核電裝機情況
圖片來源:俄羅斯科學院能源研究院
圖3 全世界各地區(qū)核電站發(fā)電量預測
數(shù)據(jù)來源:俄羅斯科學院能源研究院
以中國和印度為主的亞洲發(fā)展中國家核電裝機將大幅增長(增至現(xiàn)在的5倍)。除中印兩國以外,該地區(qū)的越南、印尼、馬來西亞等國都計劃開始發(fā)展本國的核工業(yè)。
歐洲的立陶宛、波蘭
、土耳其也相繼計劃發(fā)展核電。在歐洲,盡管應用核能的國家數(shù)量有所增長,但核能發(fā)電量在整個展望期內(nèi)卻將呈現(xiàn)下降趨勢,在常規(guī)、樂觀和悲觀情景下,降幅將分別達到19%、15%和27%。哈薩克斯坦和白俄羅斯等獨聯(lián)體國家預計也將啟動本國的核電站建設,在常規(guī)、樂觀和悲觀情景下,該地區(qū)的核能發(fā)電量將分別增長49%、53%和32%。
中東地區(qū)在展望期內(nèi)預計將出現(xiàn)核能發(fā)電量從無到有的突破,在常規(guī)情景下,發(fā)電量將達到102太瓦時(相當于目前加拿大的核電發(fā)電量),在樂觀情景下,預計將達到160太瓦時(相當于目前韓國的核電發(fā)電量),如圖3所示。預計該地區(qū)首批核電機組將在沙特、阿聯(lián)酋、以色列和約旦建成投產(chǎn)。
隨著非經(jīng)合組織國家核電裝機的增長,到2040年,其核能發(fā)電量將與經(jīng)合組織國家相當。常規(guī)情景下,發(fā)展中國家核能發(fā)電量在全球核能發(fā)電量中的占比將增加2倍,從2010年的17%增至2040年的51%。
亞洲發(fā)達國家中,與2015年相比,預計僅有日本到2040年會出現(xiàn)核能發(fā)電量的大幅增長。2015年,該國核電基本處于停滯狀態(tài),僅2座重新啟動的核電機組處于運營中。由于2011的福島核電站事故及其后期影響,到2040年日本核能發(fā)電量僅能恢復到2003年水平,在整個展望期內(nèi)都無法達到2010年的行業(yè)發(fā)展規(guī)模。
2015年,美國、法國和中國分列全球核能發(fā)電榜單的前三位。到2040年,預計中國將躍居第一位,核能發(fā)電量增加4倍;美國位列第二;法國排名從2015年的第二位降至第三位,核能發(fā)電量減少15%;俄羅斯盡管核能發(fā)電量增加43%,但排名從2015年的第四位降至第五位;韓國核能發(fā)電量增加1倍,排名升至第四位;日本的核反應堆將通過安全新規(guī)的合格認證并重新啟動,到2040年將排名第六;印度憑借本國核電發(fā)電量4倍的增長速度,登上排名榜單的第七位(見圖4)。
圖4 常規(guī)情景下核電站發(fā)電量預測值(圓圈)及國家排名(左軸)
數(shù)據(jù)來源:俄羅斯科學院能源研究院
在展望期內(nèi)核能行業(yè)有可能出現(xiàn)技術的升級換代。如果啟動的反應堆具有更佳的安全性能,可以解決不擴散核武器問題,支持乏燃料循環(huán)利用,同時又不增加發(fā)電成本,那么將為核能發(fā)展掀開新的篇章。展望認為,未來有可能出現(xiàn)新一代反應堆,并在建設新核電站過程中逐步過渡為新型反應堆。但是鑒于核電站較長的投資周期,即便示范性項目取得較好成效,有助于后期的推廣,在未來25年改用新型技術的難度依舊很大。
小型堆核電機組可能會成為未來核能極具前景的一個發(fā)展方向。對于電力成本較高的地區(qū),這種發(fā)電機組很有吸引力。但同時,小型堆核電機組相比其他大型發(fā)電站發(fā)電成本更高,還必需包括反恐在內(nèi)的安全保障措施,這些因素也限制了該技術方案的大規(guī)模普及。在三種情景中都預計小型堆核電站裝機會在一些國家出現(xiàn)增長,但增長規(guī)模有限。
現(xiàn)如今,核能的和平利用主要體現(xiàn)在發(fā)電和水上交通領域,未來其應用范圍有望擴展到供熱和海水淡化等領域。尤其是在海水淡化方面的應用對于中東和非洲地區(qū)具有迫切的現(xiàn)實意義。(俄羅斯科學院能源研究院發(fā)布 楊永明/譯 )