核能供熱項目備受期待 落地難成最大障礙

   　中核集團正式宣布：泳池式輕水反應堆(簡稱49-2堆)安全供熱滿168個小時，具備為原子能院部分辦公樓供熱、功能演示及實操培訓等能力。同時發布的，還有能實現區域供熱的“燕龍”泳池式低溫供熱堆。

　　據測算，一座400MW的“燕龍”低溫供熱堆，供暖建筑面積可達約2000萬平方米，相當于20萬戶三居室。

　　“利用核能進行區域供熱能更有效改善我國能源結構，緩解日趨嚴重的能源供應緊張局面，希望中核集團對泳池式反應堆供熱的技術進行充分論證，不放過任何技術關鍵細節，力爭將核能供熱技術的安全性、可靠性論證明白，用公眾接受的語言向社會講清楚。”環境保護部副部長、國家核安全局局長劉華評價說。

　　各省市試點紛紛趨之若鶩，難題能否得到化解?

　　在我國北方，每年冬季供暖是關系國計民生的大事，采暖范圍遍布全國17個省、市、自治區，占國土面積的60%以上，采暖人口達7億。目前我國主要的供熱方式為集中供熱和分散供熱兩種主要方式。其中，集中供熱的熱源主要以熱電聯產和區域鍋爐房為主，每年供暖消耗煤炭超過5億噸，能源結構和產業升級形勢嚴峻。

　　國家統計局最新數據顯示，2015年供熱用燃煤消耗量占國內原煤總產量的比例為4.62%。隨著集中供熱對分散供熱的替代，供熱用燃煤消耗量占比略有降低，但仍然能夠維持在4%左右，特別是近年來霧霾天氣的持續增多，環保問題日益加重，清潔供熱能源的替代需求愈發強烈。

　　“隨著城鎮化的進展，北方地區供熱面積已經達到130多億平方米，且以每年5%-10%的速度遞增，很多地方都已面臨熱源緊缺問題。供熱信息網了解到另一方面，我們也應看到北方地區主要的供熱熱源來自化石能源，33%源于直接燃煤，這也是造成北方地區霧霾一個非常重要的原因。”清華大學建筑學院建筑技術科學系教授夏建軍分析。

　　不久前印發的《北方地區冬季清潔取暖規劃(2017—2021)》提出，到2019年，北方地區清潔取暖率達到50%，替代散燒煤7400萬噸。到2021年，北方地區清潔取暖率達到70%，替代散燒煤1.5億噸。這些數字意味著未來幾年，仍有大量的散燒煤和燃煤鍋爐將被替代。

　　“核能供熱的突出優勢表現在低溫供熱上。因為核反應堆原理與鍋爐燃燒原理完全不同，燃料燃燒必須保持爐膛的高溫，供應低溫熱也不能降低。而核裂變反應可以發生在任何溫度下，如果僅僅要求供應低溫熱，反應堆就可以工作在低溫低壓條件下，都可以簡化反應堆結構，提高安全性和降低造價。這就是前些年許多國家紛紛投入力量，開展低溫核供熱研究的原因。

　　在我國，核能供熱反應堆研發的歷史可追溯至上世紀80年代。1983年，清華大學原有的池式研究堆實現我國第首次核能低溫供熱實驗;1984年，當時的國家科委批準在清華大學核能所建一座5MW的核供熱試驗堆;1986年起，低溫核供熱正式列為國家“七五”科技攻關項目;1989年，50MW低溫核供熱堆正式臨界啟動，之后一次成功完成72小時滿功率連續運行實驗。

　　值得關注的是，在技術層面，經過層層篩選，業內逐漸形成式供熱堆和殼式供熱堆池兩種主流類型(詳情見本刊2016年5月刊《核能供熱產業化提速》一文)。其中池式供熱堆以游泳池實驗堆為原型，殼式供熱堆由目前主流壓水堆核電站技術演進而來。前者代表是中核集團剛剛發布的“燕龍”泳池式低溫供熱堆，而后者代表則是中廣核集團的NHR200-II低溫供熱堆技術。

　　核能供熱前景廣闊

　　核能供熱正朝著前景更為廣闊、競逐更加充分的示范商業環節演進。然而，經過多年試錯，布局企業面臨的風險與機遇卻愈發難以界定。核供熱反應堆“燕龍”的橫空出世，使得中核集團率先在核能供熱上獲得突破。據悉，“燕龍”是中核集團在泳池式研究堆五十多年安全穩定運行的基礎上，針對北方城市供暖需求開發的一種安全經濟、綠色環保的堆型產品。

　　探其原理，是將反應堆堆芯放置在一個常壓水池的深處，利用水層的靜壓力提高堆芯出口水溫以滿足供熱要求。熱量通過兩級交換傳遞給供熱回路，再通過熱網將熱量輸送給千家萬戶。

　　中核集團“燕龍”泳池式低溫供熱堆總設計師柯國土向記者介紹，池式低溫供熱堆選址靈活，內陸沿海均可，尤其適合北方內陸。反應堆壽命長達60年，與燃煤、熱電聯產相比具有經濟可比性。“與其他的化石能源供熱相比，池式低溫供熱堆建設投資約是同規模燃煤鍋爐的2至3倍，但運行成本遠低于燃煤鍋爐，且使用壽命達到60年，是燃煤鍋爐的2至4倍。”中國科學院院士王乃彥分析。在其看來，以低溫供熱堆替代核電廠和區域鍋爐房熱源承擔城市基本熱負荷，或將成為緩解化石能源環境污染的一種有效可行的方法。

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　　與中核集團堅持采用二級單位中國原子能科學研究院的池式堆技術路線不同，中廣核集團聯合清華大學采用了“殼式堆”技術，并協同中國核建旗下的中核能源一同完成了NHR200-II技術工業供熱、熱電聯供項目技術改造。

　　據悉，中廣核正在大力推動低溫供熱堆技術的市場開發。“低溫供熱堆具有安全性高、廠址適應性強、技術上可取消廠外應急等特點，可以靠近用戶，建在城市周邊、內陸偏遠地區等廠址區域，從而使電、熱、水、冷多種能源供應成為了可能。在實現批量化、模塊化建造后，低溫供熱堆建造、部署時間將大大縮短，僅需要2-3年即可建成。”供熱信息網了解到與此同時，三大核企最晚成立的國家電投也不甘落后，其自主研發的微壓供熱堆HAPPY200也于2017年完成總體方案迭代及優化，并進行了候選廠址的調研勘察。

　　產融結合之路卻異常艱難

　　核能供熱的美好前景，加速了能源央企對其涉獵，然而產融結合之路卻異常艱難。30年前的阜新、琿春、天津等地選址不了了之，令一些產融結合者至今仍心存余悸。

　　與此同時，選擇北方大型核電站試點熱電聯供作為小型堆區域供熱的過渡，青島等城市也在積極探索。據悉，青島供熱以燃煤鍋爐和熱電聯產為主，供熱面積達2.1億平方米。根據青島2014年清潔能源規劃——“四改造、三開發、二替代、一建立”的總體工作思路，預計到2020年，供熱面積達3.1億平方米，其中20%海水源熱泵，燃氣20%，余熱資源20%，其他采用熱泵技術，卻仍有6000萬平方米的缺口。

　　記者注意到，青島謀求“核電+供暖”的訴求并非全國個例。早在2017年2月17日，遼寧核電有限公司即向國家知識產權總局申報了“一種基于大型商用核電機組的熱電聯產方法”發明專利獲得授權，成為我國第一個核電供暖專利。

　　“徐大堡核電項目地處我國東北地區，具備在我國率先開展核電供暖的優勢。”此前，遼寧核電有限公司副總經理葛政法在接受中核集團內部媒體采訪時透露，“目前，我國北方運行及在建的核電站均已電力生產為唯一目的，由于核電調峰的需求越來越大，所以有必要探索核電綜合利用方案，在電力生產的同時兼顧民生問題。”

　　一邊是積極打造“我國核電產業北方基地”的山東，另一邊是謀求更多低溫供熱示范堆落戶的河北。這點，在2017年1月13日由中國電力發展促進會核能分會舉辦的“核能供熱技術推廣應用研討會”上，即可看出。

　　彼時，來自河北承德、石家莊、邯鄲、邢臺、保定、秦皇島等城市的代表踴躍發言，交流訴求。

　　“地方的需求是迫切的，關鍵是拍板的問題。”國核電力規劃設計研究院高工林令之一語中的。在其看來，中國北方被霧霾困擾、環境問題成為社會公眾高度關注的當下，核能供熱能否邁出關鍵步伐，不僅取決于公眾恐核心理的消除，更有賴于政府的加強引導和規劃，才能真正推動核能供熱示范項目早日落地。“微壓堆HAPPY200，目前廠址選擇正在進行中，計劃率先在吉林推廣，形成北方示范，用于冬季民用采暖以及糧食深加工等。”林令之說。