登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《先进核能是美国成功实现碳中和的关键》

  • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者： guokm
  • 发布时间：2022-07-12

  • 美国突破研究所(Breakthrough Institute)的研究表明，随着美国向清洁能源体系转型，先进反应堆的商业化可能会降低总费用，而增加对先进核能技术的投资和政策支持将产生深远的国家利益。先进反应堆在费效比方面具有优势，可以为美国成功实现脱碳发挥关键作用。

    该研究所在《推进核能：评估美国清洁能源未来的部署、投资和影响》报告中指出，到2035年，美国清洁能源转型可能需要对先进核电厂建设累计投资约1500亿～2200亿美元，到2050年总投资将增长到8300亿～1.1万亿美元。先进反应堆预计将从2030年初开始商业部署，随着电力行业的增长而迅速加快部署。到2050年，先进反应堆的发电量可能占美国国内清洁能源发电量的20%～48%，每年发电1.4万亿～3.6万亿千瓦时。

  • 原文来源：http://www.nengyuanjie.net/article/59600.html
135浏览量
原文链接
相关报告

  • 《“碳中和”成功实现的关键：氢能在工业领域的应用式》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2021-01-02
    • 在碳中和目标确定以后，中国的工业和能源领域正式步入了全新的“减碳模式”。 　　碳中和目标是今年9月22日在75届联合国大会期间提出的，中国提出要提高自主贡献的力度，采取更有效的政策和措施，力争2030年之前二氧化碳排放达到峰值，2060年之前实现碳中和。 　　简单来说，碳达峰和碳中和对我国的压力不容小觑。据国网能源研究院数据显示，2019年全球能源相关的碳排放达到333亿吨，中国、美国、欧盟的碳排放合计占全球的一半以上，其中，中国为97.4亿吨，美国为47.7亿吨，欧盟为39.8亿吨。中国碳排放占全球的29.2%，是全球最大的碳排放国。2019年中国的碳排放强度为8.4万吨/万美元，分别是法国、英国、日本、美国的8.3、7.4、5.1、3.2倍。我国不仅需要加强整体的减碳水平，还要调整产业结构。但调整产业结构是一个缓慢的过程，在高耗能行业做好减排和提高能效是当务之急。工业领域也就成了“众矢之的”。 　　在碳中和的目标下，我国工业领域的减碳面临着巨大压力。但这同时也孕育着新一轮机遇。在“十四五”乃至更长一段时间内，氢能将会在我国工业领域减碳进程中扮演重要角色。 　　碳中和情景下工业领域的氢能发展机遇 　　当前，氢能主要应用于工业领域，如炼油、氨生产、甲醇生产、炼钢等，绝大部分氢能来源于化石燃料。这里面炼油和氨生产对氢气的使用量最大，大约能达到33%和27%。钢铁行业目前用氢量较少，仅为3%左右。 　　在工业领域，钢铁、冶金、水泥等高耗能产业既是碳排放的大户，又是深度减碳的难点。 　　全球工业碳排放的45%来自钢铁、水泥等高耗能产业，其中高耗能产业碳排放的45%来自于工业原料的使用，35%是为生产高位热能而排放，20%来自于生产低位热能环节。 　　人们常说的电能替代并不能解决高耗能产业的减碳问题。为什么这么说呢？因为即使使用可再生能源电气化手段，也只能降低高耗能产业中低位热能那部分碳排放，而这部分只占20%左右。对于工业领域因原料和高位热能而产生的80%的碳排放，目前还是无能为力。（数据来源于麦肯锡《工业部门脱碳方案》） 　　钢铁、冶金、石化、水泥的生产过程中需要大量的高位热能，所谓高位热能是指需要高于400℃的热能，这部分热能很难用电气化的方式来解决。 　　以钢铁行业为例，钢铁是工业的碳排放大户，当前全球钢铁的75%采用高炉进行生产，在高炉所采用的“长流程”生产方式中，都是添加焦炭作为铁矿石还原剂。在这种情况下，每生产一吨生铁需要消耗1.6吨的铁矿石、0.3吨的焦炭和0.2吨的煤粉。也就是说，生产每吨钢铁的碳排放强度达到2.1吨。 　　高炉的还原过程所产生的碳排放占到钢铁生产全部碳排放的90%。因为碳排放过多，人们已经开始使用天然气代替焦炭作为还原剂，然后通过电弧炉将海绵铁转化为钢，这是人们为了减少炼钢过程中碳排放的一种尝试，可惜仍然无法达到深度脱碳。 　　为了进一步解决钢铁行业的碳排放压力，很多欧美国家开始探索氢冶金技术，而且取得了巨大的进展。 　　（1）在最新的氢能炼钢工艺中，在低于矿石的软化温度下，用氢气直接作为还原剂可以将铁矿石直接还原成海绵铁，海绵铁中碳和硅的含量较低，成分已经类似于钢，可以替代废钢直接用于炼钢。 　　（2）用氢代替焦炭和天然气作为还原剂，可以基本消除炼铁和炼钢过程中的绝大部分碳排放。如果随着可再生能源成本下降，以及制氢工艺的成熟，能够实现可再生能源电解水制氢，在轧铸环节使用可再生能源发电，最后基本可以实现钢铁生产的近零排放。 　　我国在利用氢能实现冶金工业深度脱碳方面也有很多尝试。以中核集团、中国宝武集团为代表，这些企业正在探索利用氢气取代碳作为还原剂的氢冶金技术，推动钢铁冶金基本实现二氧化碳的零排放。2019年1月，中核集团与中国宝武、清华大学签订了《核能—制氢—冶金耦合技术战略合作框架协议》，就核能制氢——冶金耦合技术展开合作。 　　氢能利用的挑战 　　1、氢能利用经济性存在挑战 　　工业领域的氢能替代在技术上可行只是硬币的一面，在经济上可行才是氢能大规模利用的先决条件。 　　在制氢路径中，灰氢目前成本优势明显，但未来可再生能源发电电解水制氢是实现绿氢的最好途径。但制取绿氢主要面临成本过高的问题。一方面，可再生能源发电成本还较高，另一方面，电解槽的能耗和投资也占成本的很大部分。未来解决这两方面问题可以不断提高生产绿氢的经济性。 　　根据国网能源研究院数据，电解水制氢成本受电价影响较大，电价占制氢成本的70%以上，以国内市场为例，目前电制氢成本为30-40元/kg，远远高于煤制氢成本（煤制氢成本约为15.85元/kg）。 　　除绿氢制取成本有待下降之外，碳价的高低也决定了氢能利用的经济性。根据彭博新能源《氢能经济展望》报告数据，到2050年，若碳价达到50美元/吨二氧化碳时，足以让钢铁企业放弃煤炭，转用清洁氢气；碳价达到60美元/吨二氧化碳时，水泥行业将转用氢能供热；碳价达到78美元/吨二氧化碳时，制氨的化工企业也会转用氢气供能；碳价达到145美元/吨二氧化碳且氢气成本降至1美元/千克，则船只也可通过清洁氢气提供动力。到2031年，以氢气为燃料的重型卡车成本可能比柴油更低。但对于乘用车、公共汽车和轻型卡车而言，纯电驱动的成本更低。 　　2、储运难题——大规模运输难、储存难 　　和油气等传统燃料易运输、可规模储存不同，国内氢的储运技术的能效、安全问题还没有完全解决。现阶段，国内主要采用气态高压氢储存和运输方式，此外也有少量液氢储运、吸附储氢等方式。 　　综合来看，压缩气态储氢技术成熟，优点是充放氢速度可调，但存在储氢密度低，容器耐压要求高等缺点。目前，虽然技术发展成熟广泛应用于车用氢能领域，但在国内关键零部件仍然要依赖进口，储氢密度也比国外低。 　　低温液态储氢具有体基础性密度高、液态氢纯度高等优点。但氢气液化过程中需要消耗很高的能量，对储氢容器的绝热性要求很高，导致设备材料成本高昂。 　　此外，液氨甲醇储氢存在操作技术复杂，气体充放效率相对较低。有机材料、金属合金等固态储氢，虽然有安全性能高，储存压力低，运输方便等优点，但也存在着储存物价格高昂，储存释放条件苛刻的问题。这种储氢方式大多还处于研发阶段，而且国内与国际先进水平存在着较大差距，距商业化大规模使用尚有很大差距。 　　结语 　　工业化让化石燃料成为全世界应用最广的能源，也给世界带来了污染问题和气候问题。因为使用化石能源地球气候温度已经上升1℃左右，世界上很多国家已经感受到了气候变暖的影响，如果继续放任气候问题发展，全球将会有更多人口面临炎热和洪水等极端气候灾害的危害。 　　解铃还须系铃人，工业化造成的温升还需要工业领域的低碳化来解决。目前，日本、韩国、欧美等国高度重视氢能产业的发展，不同程度地将氢能作为能源创新的重要方向。在我国实现碳中和过程中，尤其是工业领域，氢能更是深度减排的“攻坚利器”。工业领域减排是减排的硬骨头，工业领域应用氢能减排短期内更是面临着经济性的挑战，但是随着技术的成熟、升级和规模化带来的成本下降，未来依然可期。
    122浏览量
    原文链接

  • 《实现碳达峰、碳中和，核能是重要能源选择》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2021-03-16
    • 核能是安全、经济、高效的清洁能源，是人类应对气候变化的重要能源选择。经过30余年努力，我国自主三代核电技术跻身世界前列，积累了世界一流的核电设计、制造、建设、调试、运行的全套经验，形成了世界首屈一指的产业发展能力，综合分析看，国内发展空间巨大。面向“十四五”及未来较长一段时期，我国应坚持安全有序的发展方针加快发展核能，支撑碳达峰、碳中和国家重大战略实现。 发展核能是实现碳中和、碳达峰的重要选项 （一）大力发展核电，助力低碳社会建设 20世纪90年代，我国大陆第一座核电机组建成发电，实现了我国大陆核电“零的突破”，被誉为“国之光荣”。进入21世纪以来，我国核电实现了规模化发展。截至2020年11月，我国大陆建成47台核电机组，核准及在建16台机组，成为世界上在建核电机组最多的国家。按现有63台机组测算，每年我国核电将为国家节约1.25亿吨煤炭，减排二氧化碳4.37亿吨，相当于1790万亩森林减排，约等于天津市面积森林的减排量。 （二）自主研发全球领先的三代核电技术“华龙一号”，助力零碳科技创新自立自强 20世纪90年代，我国开始致力于大型压水堆核电技术研发，在前期核动力研发基础上，充分消化吸收世界先进核电设计理念，按照全球最高安全标准要求，自主研发了我国具有完整自主知识产权的三代核电技术“华龙一号”，国内4台、海外2台“华龙一号”示范工程顺利建设，“华龙一号”的世界首台机组福清5号机组已经实现并网发电，这标志着我国成功进入了世界核电技术领先行列。我国始终坚持核电技术自立自强，30年砥砺前行磨一剑，铸就零碳大国重器，将为我国零碳能源发展贡献“核之力”。 （三）加速推进核能新应用，助力拓宽零碳新空间 在国家科技重大专项支持下，有序推进高温气冷堆示范工程建设，以工程示范带动高温气冷堆产业化、规模化、多元化发展。积极响应打赢“蓝天保卫战”的要求，在核能供热应用取得新突破。充分挖掘核能的价值，在制氢、水下能源网等领域的探索应用取得新进展。 （四）积极向全球推广核能，助力全球气候变化治理 近30年来，我国积极向世界推广中国核电技术，目前已经成功向巴基斯坦出口C1-C5、K2-K3共7台核电机组。目前，核电是巴基斯坦各类型电站中运行最稳定、可利用率最高的基荷能源，根据巴2017—2018财年官方数据公布，2018年巴实际发电量占全国发电量的7.3%，为该国零碳能源发展作出了重要贡献。同时，我国积极推进与阿根廷、保加利亚、沙特、约旦、巴西、阿联酋等“一带一路”沿线及周边新兴国家洽谈接触，以核能出口为抓手参与全球气候治理的“中国模式”正逐步兴起。 碳达峰、碳中和的时代要求 气候变暖已被国际公认为人类面临的重大威胁之一。根据世界气象组织最新发布数据显示，2011—2020年是工业革命以来最热的10年，尤其2020年是最热的一年。科学界认为，二氧化碳排放是造成全球气候变暖的根源。气候变暖后，会引发大型甚至超大型台风、飓风、海啸等自然灾害；会造成内陆地区大面积干旱，从而带来粮食减产，直接影响国家稳定；会造成冰川融化，淹没城市，给人类带来重大灾难等。 新冠肺炎疫情后实现“绿色经济复苏”已成为世界共识。习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上指出：“这场疫情启示我们，人类需要一场自我革命，加快形成绿色发展方式和生活方式，建设生态文明和美丽地球。”为呼应1.5摄氏度温度控制目标，越来越多的国家和城市提出2050年实现碳中和，例如，欧盟出台《欧洲绿色新政》，提出到2050年实现碳中和，经济复苏投资30%用于应对气候变化；美国总统拜登执政后立即返回《巴黎协定》，提出4年绿色投资2万亿美元，2050年实现碳中和；东京、首尔、纽约等大城市也提出了2050年实现碳中和的目标。 我国将努力践行碳达峰、碳中和的庄严国际承诺。习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上同时提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到达峰，努力争取2060年前实现碳中和。”党的十九届五中全会审议通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》明确提出：“到2035年，广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降，生态环境根本好转，美丽中国建设目标基本实现。”中国作为负责任的大国，将积极践行国际承诺，深入推进能源革命，优化能源结构，转变能源生产与消费方式，努力实现碳达峰、碳中和。 加快发展核能，助力实现碳达峰、碳中和 一是制定我国2030、2060年核能发展战略。未来20年，是我国核能从大向强迈进的关键期，建议政府部门研究制定《中国核能发展战略（2021—2030—2060年）》，统领我国核能发展的路线方针和政策规划，确保核能对实现碳达峰、碳中和做出积极稳定贡献，助力我国减排承诺落到实处。 二是推动“华龙一号”批量化发展。通过国内外6台示范工程建设，我国已完全掌握“华龙一号”的设计、建造、调试全套经验，当前已经具备批量化建设条件。建议按照6—8台/年节奏核准，确保核电发展连续性，稳定承担碳达峰、碳中和任务。刚过去的冬季，我国南方地区又遇寒潮，湖南等内陆省份负荷增大，限电问题突出，建议在“十四五”期间启动“华龙一号”的内陆核电建设，解决湖南等地基荷电源缺口问题。 三是将核电纳入碳交易体系。随着我国碳达峰、碳中和战略深入推进，碳交易体系将逐步完善，碳交易市场将更加活跃。目前，风、光等零碳能源已纳入碳交易体系。核电属于优质零碳能源，对碳减排具有重要贡献，建议将核电纳入我国碳交易体系，丰富碳交易产品品种，彰显各类能源公平性。 四是制定支持核能“走出去”政策。我国自主三代核电正处于向国际市场发展的关键时期，建议政府主导建立我国三代核电“走出去”的国家联队模式，举国合力支持核电“走出去”，形成以“华龙一号”技术为龙头，整个核电产业链联合参与的合作共赢格局，并在外交、投融资、政府担保等方面对核能“走出去”给予重点支持。
    159浏览量
    原文链接