《观点:氢经济的先进核能:展望》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: pengh
  • 发布时间:2021-04-29
  • “加拿大一直处于全球对抗气候变化的最前沿,因为它继续其能源转型,在其能源组合中,水力、核能、风能和太阳能的混合驱动。

     

    预计特鲁多政府的2021年预算将集中在经济复苏的道路上,复苏将包括绿色倡议,以促进加拿大雄心勃勃的环境目标。加拿大长期气候变化战略的关键组成部分之一是发展一个蓬勃发展的氢产业。

     

    就在最近,加拿大政府发布了其氢战略,呼吁国内和全球投资和战略伙伴关系。作为当今世界十大氢生产国之一,加拿大拥有丰富的氢原料资产,并可以依靠强大和多样化的能源部门。在同一周,联邦政府还发布了其SMR行动计划,这是一项全面的战略,概述了联邦政府致力于在全国范围内开发和部署小型模块化反应堆(SMR)的承诺。

     

    毫无疑问,像氢这样的可再生能源在加拿大的脱碳过程中发挥着重要作用,但它的作用与smr相当。事实上,先进的SMR设计将能够以低碳容量生产氢气。

     

    例如,U-Battery的先进SMR是一种热电联产装置,能够为能源密集型行业和需要热量和电力的偏远地区提供离网容量。它的创新设计和模块化还允许增值应用,如海水淡化和氢气生产,使其显著适应更广泛的当地需求。

     

    通过smr的开发和部署,其成本有可能与其他低成本能源生产方法相竞争,氢气生产的成本曲线可以显著降低。最终,作为先进核能开发的一种增值能力,氢生产将使核能与可再生能源之间的直接联系成为可能。

     

    同样重要的是要考虑到,由于管理该部门的严格安全标准,核作业是当今最安全的能源生产方法之一,所有这些标准随后都适用于生产氢气所涉及的smr。核能和氢之间无疑有协同作用,特别是作为加拿大碳减排战略和到2050年实现净零的努力的一部分。

     

    加拿大的政府将气候变化称为我们这一代人最大的长期威胁,但任何挑战都会带来充足的机会。通过加快应对气候变化的行动,同时重建一个更可持续、更有弹性的经济,加拿大将刺激重大的经济机会,为加拿大人创造新的就业机会,同时确保为子孙后代提供更清洁的空气和水。

     

    随着加拿大建设更清洁的社区,迫切需要扩大清洁能源的开发和供应,核能和氢都可以发挥不可或缺的作用。

     

    与城市相比,农村和偏远地区缺乏关键基础设施,就业缺乏活力,受到新冠肺炎大流行的严重冲击。此外,没有连接到北美电网的偏远社区依靠昂贵且排放温室气体的柴油发电。在这两种情况下,一个发达的氢产业可以提供一个可持续的解决方案。像smr一样,氢将使偏远地区从化石燃料生产转向重工业运营、运输和社区基础设施的低碳选择。

     

    SMRs、氢有可能维持加拿大作为全球领导者的地位在可持续能源领域和联邦政府必须保持坚定的致力于开发氢行业和SMRs时刻在减缓气候变化从来没有更多的紧迫感。

     

    SMRs的潜力远不止帮助加拿大实现其气候变化目标。他们可以引领加拿大氢经济的发展,同时为加拿大供应链提供全球出口机会;它们将点燃加拿大的能源转型,同时为所有人实现能源安全、能源公平和环境可持续性。”

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    • 编译者:pengh
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    • 穆尔赛德(Moorside)和维尔法纽伊德(Wylfa Newydd)项目都获得了数亿英镑的私营部门开发成本,但由于缺乏政府支持,这两个项目分别被放弃和搁置。除了认识到核能在净零能源结构中必须扮演的角色外,最明显的差距是对一种新的建设融资模式的决定。 核能因其成本而受到诋毁者的贬低。新建核电站的参考价格通常被引用为2016年欣克利角C核电站92.50 MWh的执行价格(如果Sizewell C核电站还没有开发),并与最近的海上风电执行价格39.65 MWh进行比较。然而,这一论点方便地忽略了一个事实:2015年第一轮价差合约(CfD)拍卖中,海上风能的执行价格接近120 MWh。 核能的支持者指出,这样的“时间点”价格报表很少是有洞察力的,分析应该集中在系统总成本上,即权衡投资和每种技术对低碳可靠电力供应的贡献。 照目前的情况来看,2050年英国的核电容量将仅为现在的三分之一,萨默塞特郡的欣克利角C核电站(两个反应堆的发电量为3.2吉瓦)将是英国唯一的核电站。这将灵活的燃气发电都将承受巨大的压力(补充间歇风能和太阳能),这将只提供如果碳捕获和储存已经证明了大规模商业上可行的,是唯一的其他提供者的“公司低碳实力”确定的气候变化委员会(CCC)在其2019年零报告。 人们不愿承认,在2050年的能源组合中,核电为零。但时间紧迫,能够参与其核战略的私营部门合作伙伴正迅速枯竭,RWE、Eon、Centrica、GDF Suez、东芝(Toshiba)以及(可能还有)日立(Hitachi)都放弃了在英国新建核电站的雄心。 这使得法国电力公司(EDF)和中广核(CGN)成为英国唯一有潜力开发大规模(Gen III+)核电的公司。EDF说的机会将其开发能力从Sizewell欣克利点C C在萨福克郡迅速减少,而CGN的持续投资在好多C在埃塞克斯(和所有权的戴维B项目)已经在不利的关注作为华为的一部分政治影响。 核能或许是典型的低碳、基本负载电力的提供者,因为它的发电边际成本很低。 英国的核基础 20世纪90年代末,核能为英国提供了25%的能源,但今天这个数字徘徊在18%左右(c。9瓦的能力)。在此期间,发电结构发生了显著变化,但即使是在过去的几年里,由于长期断电影响了现有的先进气冷反应堆(AGR)机组的可用性,核电产量也出现了下降。这一趋势很可能会持续到它们运营的最后几年。 EDF的7座AGR电站预计将于2030年关闭,其单座压水堆Sizewell B预计将于本世纪40年代关闭。 在《净零排放报告》中,CCC承认了低碳能源(特别是核能)在补充可再生能源发电方面的作用,而不是假设可再生能源将迅速取代所有其他发电形式。 CCC认为,可再生能源将占总能源结构的57%,其中38%将来自核能或具有碳捕获功能的天然气等“固定”能源。 CCC 38%的企业电力份额估计贡献了大约1000万千瓦的核电,大致相当于英国今天的发电能力。这是基于计划用三个更大的核电站(欣克利角C、塞兹韦尔C和布拉德韦尔B)取代现有的核电站,尽管EDF最近宣布了在坎布里亚郡废弃的NuGen核电站附近穆尔赛德部署EPR反应堆的提议。它也可以是大型项目与小型模块化反应堆(SMRs)或先进模块化反应堆(AMRs)的结合,而且事实上,如果天然气的碳捕获能力低于预期,核电的贡献可能超过1000万千瓦。 核能能力贡献的关键决定因素将是碳捕集技术在多大程度上被证明是可行的(允许在“蓝色”制氢中使用天然气),以及其他间歇性高水平解决方案的出现速度有多快(例如合成惰性、长期存储和频率调节技术)。 英国政府在宣布其计划如何实现可再生能源目标方面也拖拖拉拉,比如到2030年实现4000万千瓦的海上风力发电目标。如果不能及时提高可再生能源的产能,将给核能带来更大的压力。 核工业协会(NIA)最近宣布,在Sizewell C、Horizon在安格尔西岛的ABWR Wylfa项目和格洛斯特郡的Oldbury项目,以及中广核的HPR1000 Bradwell B项目的大力支持下,它将在2050年保持核能在清洁电力中的40%的份额。 NIA还提出了一个重要的smr和amr的建设计划,强调这些可以在现有的站点上共存,从而产生联合许可和运营成本协同效应。总的来说,这将提供超过30GW的发电能力。 能源系统弹射器6月发布了一份报告,核为零,认为最初承诺的计划10 gw额外的大规模能力(除了欣克利点C)将低或没有后悔的决定,提供建设继续减少时间和成本符合其造型。 这保留了加速英国轻水SMRs和第四代技术(AMRs)的推出的选择,通过在未来的发展路线进行评估。该研究发现,完全排除新核电的情况下,该系统将面临巨大的压力,以及相关的巨大成本和土地使用影响。 确保所需的核电成本削减取决于对项目计划的承诺,而不是单个不相连的项目。尽管这与该行业的包容性做法背道而驰,但这表明,必须从目前由核管理办公室(Office for Nuclear Regulation)批准的各种类型的反应堆中挑选出获胜者。 核能的资本成本 目前,资金成本占核电项目总成本的一半到三分之二,远远超过实际建设成本(对核电项目的交付情况进行了非常严重的风险调整)。 NIA声称,每减少1亿1千英镑的建设成本(约占总成本的5-7%),将使项目成本减少2-3千英镑,而资本成本仅减少1%,将节省8-9千英镑。预计节约成本取决于施工方法和融资模式,但核工业相信~ 60英镑兆瓦时是可以实现的下一波的植物,减少到大约40英镑/兆瓦时的后续单位和LCOE范围低至30英镑兆瓦时可能与完整的政府资助,上升到60英镑MWh监管资产基础(RAB)模型。 自政府于2019年7月启动RAB咨询以来的停顿表明,RAB并不是交付新建核电的完美融资模式。 国家审计署对欣克利角C项目CfD的批评之一是对风险配置的态度。RAB模型将关键项目风险分配给政府(例如,超过一定门槛的建设成本、监管和政治风险、不可保险风险以及对债务市场的破坏),从而鼓励更广泛的基金在更低风险(也更便宜)的基础上提供资金。 RAB模型还有一个更吸引人的支付模式。cfd支持的项目只有在成功调试时才会收到收入支付。这意味着前期开发和建设成本必须完全由开发商及其投资者提供。 RAB模型被认为更便宜,因为它可以更早地付款给开发商,通常与项目的实际建设相一致。这极大地降低了资本成本(因为较低成本的债务应该有更多的可获得),而且收入允许提前偿还债务,限制复利的影响以及与股票回报延迟相关的成本。 欣克利角C可能是英国开发的最后一个常规核电站。新工厂(无论大小)的设计将利用反应堆的“余热”,将其用于家庭和商业空间、水加热和工业过程的高效区域供暖方案。由于英国约20%的温室气体排放与住宅供暖有关,核能为当地的脱碳供暖系统提供热量的潜力是显而易见的。 新建核电站还可能将电力储存项目和电解槽(用于氢的生产)放在核电站或核电站附近,以利用常规发电概况、土地可用性和电网连接。这将使它们更多地融入当地能源系统,而不是成为遥远的局外人。 没有政府的承诺,就没有动力去刺激私营部门对新产能的投资,或者继续寻找降低资本成本的方法。
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    • 来源专题:可再生能源
    • 编译者:pengh
    • 发布时间:2020-05-18
    • 美国20%的电力来自核能。这种能源经常遭到诋毁,它不产生碳排放,而且与其他任何发电站相比,它的容量系数最高,在92%的时间里产生能源。 对探索核制氢的可能性和益处的支持不断增加,兴趣也越来越大。利用核电站产生的电和热可以生产低成本的高温电解氢(HTE)。这些电解系统利用核电站产生的热量和蒸汽,比传统电解需要的电力少得多。 美国能源部核氢计划 核制氢并不是最近才发展起来的。美国能源部(DOE)的核能办公室在2003年建立了核氢计划(NHI),以建立一个创新的混合能源系统,以改进制氢技术。 核能办公室也在进行热化学水分解循环(TC)研究,通过长期技术生产氢。TC利用核能或太阳能的余热通过水分解生产氢,温室气体排放量低至零。 NHI的另一项举措是反应器/制氢过程接口,该接口指导爱达荷州国家实验室(INL)的高温生产工厂的开发。该项目于2004年开始实施,根据美国能源部的氢计划制定了界面进展,以观察大规模生产,并确定必须解决哪些技术障碍,以确保氢的大规模生产,同时运行成本低于HTE。到目前为止,已经取得的一些成果包括:识别出与1000°C以下的温度兼容的金属和合金;建立核制氢系统测试的就绪评估系统;以及对暴露在高温下的材料进行腐蚀测试,以确定其电阻。这些激动人心的发现为潜在的大规模氢生产带来了乐观的结果。 美国能源部先进反应堆开发项目 2019年9月,美国能源部拨款1520万美元,用于美国先进核技术项目,该项目隶属于核能先进反应堆开发项目办公室(Office of nuclear Energy advanced Reactor Development Project)。随着更廉价的天然气和可再生能源充斥电力市场,政府指定了三条途径为提高核电部门的长期竞争力提供资金。 其中一个途径涉及到FirstEnergy Solutions (FES)、Xcel Energy和Arizona Public Service (APS)三家核电站的制氢。通过能源部的资助,示威将在FES在俄亥俄州的Davis-Besse工厂、APS在亚利桑那州的Palo Verde工厂和明尼苏达州的Xcel核电站举行。这些项目旨在提高核能生产的氢气产量,生产供国内使用和出口到国际市场的“绿色”产品。 其中一个项目,LWR(轻水反应堆)集成能源系统接口技术开发和示范项目,将在俄亥俄州奥克港的戴维斯-贝斯核电站引入一个电解装置。 根据国会女议员Marcy Kaptur (OH-09),代表的地区和众议院拨款委员会主席能源和水资源开发、美国能源部资助将提供“…一个重要的角色在提高认定的生产能力可用能源的方式更经济的可持续发展,有更多的工业用途,并使认定经济长期竞争力。” 美国能源部H2@Scale项目 除了核能办公室,能源部的能源效率和可再生能源办公室(EERE)也在通过H2@Scale项目推进核能制氢。H2@Scale促进氢生产、运输、储存和利用的研究和开发项目,以增加能源部门的收入机会。该计划作为一个框架,通过政府共同资助的项目,加速可应用的氢技术的早期研究、开发和示范,使实验室和工业共同工作。 H2@Scale旗下的一个项目涉及FCHEA成员Nel Hydrogen U.S.及其与Exelon公用事业公司的合作。这一合作计划将展示一座核电站的制氢设施,以便在有组织的电力市场和内部氢供应中发挥积极作用。 核氢的国际发展 在美国之外,国际原子能机构(IAEA)开发了氢经济评估计划(HEEP),作为氢生产的评估软件工具。该软件评估了四个最重要的制氢过程:高温和低温电解、包括S-I过程在内的热化学过程、常规电解和蒸汽重整,用于评估利用核能进行大规模制氢的经济性。 国际上对核能制氢的兴趣也在增长。法国电力公司(EDF)有意在英国利用核电站大规模生产氢气。这家法国公司正寻求利用核能发电为电解装置提供动力,以生产氢气,以满足日益增长的氢气需求。通过EDF-led制氢到Heysham (H2H)财团,EDF展示了在英国兰开夏郡核电站通过电解设备生产清洁氢的技术可行性。 对核制氢的研究加强了全世界建立清洁能源途径以生产既经济有效又环境安全的氢的努力。