《MITEI:发展核能是应对气候和能源双重挑战的关键手段》

  • 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:2019-01-03
  • 9月3日,麻省理工学院能源倡议(MITEI)发布了《碳约束世界中核能的未来》报告 指出,核能是一种低排放、高效率的清洁能源,核能安全、高效的开发和利用不仅有利于应对全球气候变化问题,还能够解决日益严峻的能源需求挑战,保障能源安全。因此,在未来的低碳社会中,核能将与其他低碳能源技术一样发挥至关重要的作用。然而,当前由于众多国家对核能的投资减弱,导致全球核能发展处于停滞的状态,为此报告强调要制定相关的政策和措施以刺激更多的投资,加大核能的发展力度,以充分发挥核能促进低碳社会构建的潜能。报告关键要点如下:

    1、成本高昂导致全球核能发展停滞不前

    当前许多发达国家核能投资已经停滞,核能目前仅占全球一次能源生产的5%。出现这一问题的根本原因是成本。近几十年来,其他发电技术成本持续降低,而新建核电站成本过于高昂。

    2、核能将在全球深度脱碳中发挥关键作用,将核能纳入低碳发电技术组合中有利于降低脱碳成本

    电力部门的深度脱碳是全球能源低碳转型的重点发展领域,虽然可以采用多种低碳能源技术组合来实现低碳或零碳发电,但研究显示将核能纳入到低碳发电技术组合的成本更低,且总成本随核能成本下降而降低(图1)。

    图1 不同碳排放限制(gCO2/kWhe)下美国新英格兰地区和中国天津-北京-唐山(TBT)地区的平均系统电力成本(左图,美元/兆瓦)和核电装机容量(右图,峰值需求百分比)

    注:2050年各可用技术的三种组合情景:(a)无核能;(b)包含核能,以名义隔夜资本成本计算(新英格兰地区为5500美元/kWe,TBT为2800美元/kWe);(c)包含核能,以改善隔夜资本成本计算(新英格兰地区为4100美元/kWe,TBT为2100美元/kWe)

    3、减少核电站建设成本的主要措施建议

    •重视利用经过验证的项目/施工管理实践经验,以提高新核电厂的执行和交付成功率。最近美国和欧洲的核电基础设施项目的经验表明,由于缺乏项目的管理和经验导致很多建设项目无法在预定的时间和预算范围内完成交付。因此,需采取如下措施:(1)施工前要先整理出详细项目设计方案;(2)使用经过验证的供应链和熟练劳动力;(3)在设计过程的早期阶段将制造商和建造商纳入设计团队,以确保工厂系统、结构和部件的设计符合相关标准;(4)需任命一名在管理多个独立分包商方面具有成熟专业知识的主要项目经理;(5)合同结构能够确保所有承包商对项目拥有既得利益;(6)创造灵活的监管环境以便及时应对设计和施工中可能出现的意外变化。

    •从高度依赖于场地的复杂现场建设转向标准化工厂制造。设定标准化的核电站建造流程可大幅降低资本成本和缩短新核电厂建设进度。美国和欧洲的核电厂建设效率一直很低,应扩大在工厂的生产,利用制造业的更高生产率以制造复杂的系统、结构和组件。使用一系列交叉技术,包括模块化工厂预制和现场模块化组装建设、先进的混凝土解决方案(例如钢板复合材料、高强度钢筋、超高性能混凝土等)、地震隔离技术和先进的电厂布局技术等,可降低核电厂的建设成本和缩减建设进度。对于不太复杂的系统、结构和部件或在建设效率较高的地方(如亚洲),则可选择传统方法。应将以上建议用于所有反应堆概念和设计中,包括第三代轻水堆、小型模块化反应堆(SMR)和第四代反应堆等,通过设计标准化和建筑方法的创新,可使核电在成本上具备与其他发电技术相当的价格竞争力。

    4、针对核能安全问题的措施建议

    •反应堆的固有和被动安全功能设计。开发具有高化学和物理稳定性、高热容、负反应性反馈和高裂变产物保留率的核材料,以及非能动安全系统。一些第三代轻水堆已经采用了此类设计,并已用于中国、俄罗斯和美国的新建核电站中。被动安全设计可以降低发生严重事故的几率,并在发生事故时减轻场外后果。此类设计使新核电站更易获得许可,并加速其在发达国家和发展中国家的部署。基于轻水反应堆的小型模块化反应堆(如美国NuScale核电公司的小型模块化反应堆)和成熟的第四代反应堆(如高温气冷反应堆、钠冷快堆等)等先进反应堆也具有这些特征,可以用于商业部署。此外,对美国和国际监管环境的评估表明,目前的监管体系足够灵活,可以接受这些先进反应堆设计,对现行监管框架的修改可提高许可审查的效率和效力。

    为了充分利用核能提供的经济机会和低碳潜力,政府的作用至关重要,报告最后针对如何更好的发展核能为决策者提出了战略性建议:

    •脱碳政策应创造一个公平竞争环境,使所有低碳发电技术能够凭借其自身优势进行良性竞争。取消核能的政策阻碍了对核技术的投资,这可能会增加脱碳成本并减缓气候目标实现的进程。将二氧化碳排放成本计入电价可以更公平地认识到所有气候友好型能源技术的价值,现有和新建核电站都将从中受益。

    •政府应建立反应堆试点,以进行针对监管许可的测试和运营。这些试点应支持企业进行新型反应堆原型测试,政府应提供适当的监督和支持,包括安全协议、基础设施、环境审批和燃料循环服务,并直接参与所有测试。

    •各国政府应从四个方面围绕先进反应堆设计、原型堆测试和商业部署建立资助计划:(1)分担监管许可费用的资金;(2)分担研发费用的资金;(3)为实现具体技术的里程碑式进展提供资金;(4)为核电企业提供专有的信贷资金以奖励企业在核电技术创新和成功示范。

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    • 编译者:shenxiang
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    • 数字化时代,软件和信息技术服务产业进入融和创新、快速迭代的关键期。软件业正在重新定义服务,并在一些因素的催化下带来社会各领域、多维度、深层次的变革。 事实上,得益于国内广阔的市场、大量的消费人群,中国的应用技术领域迅速发展,已经形成了全球性的互联网巨头。但当人们沉迷于工业互联网、 AI 、 大数据 来推动制造业转型升级的时候,很少有人意识到,如果扒开这些领域一层层的外衣,会发现最内核的就是工业软件。 近期“ Matlab 禁令”事件更是拉响了工业软件“卡脖子”的警报,自主可控箭在弦上,也使得整个基础软件领域的发展受到了市场的格外关注。 产业格局:外企垄断基础软件领域工业软件国产化任重道远 工业软件是现代制造业的基础,是联系传统工业生产与现代信息化的纽带。作为智能制造的承载,工业软件对工业流程进行数字化表达,打通各个生产环节,实现工艺与管理的优化。目前全球工业软件市场规模庞大,而2019年我国工业软件产品收入1720亿元,较2018年增长16.45%。2012至2019年,我国工业软件产品收入年复合增长率为20.34%。中国增速持续领先于全球工业软件市场。 但是,从全球来看,我国工业软件市场规模仅为全球的5.5%左右,而我国工业生产总值占全球比重却超过20%,由此不难发现,我国工业软件行业发展程度未能与工业化发展进程相匹配。 据华西证券研报观点认为,这主要系美国长期垄断和封锁IT基础产业的相关技术和标准,导致全球IT基础产业在美国巨头企业打压的缝隙中艰难生存。尤其是在CAD、 EDA 等基础工业软件领域,中美技术、产业配套等方面差距巨大。 根据工业软件的应用层级及产品通用性,工业软件可以划分为设计软件、平台软件、专项软件三类。 其中,设计软件:主要包括CAD( 计算机 辅助设计)、CAE(计算机辅助工程)、CAM(计算机辅助制造)三部分,分别针对 图纸 设计、物理设计、加工设计三大环节。安信证券研报观点认为,CAD软件通用性最强,产品最为成熟;CAE软件最为硬核,产品技术含量最高;CAM与实际生产最为接近,和硬件产品绑定更为深入。 平台软件:主要包括PLM(产品生命周期管理)、MES(制造执行系统)两部分,分别针对产品生命周期管理和产品制造流程管理。安信证券分析师表示,目前国内平台软件有传统制造业巨头、工业设计软件龙头、ERP等管理软件厂商三方参与,呈现出“三足鼎立”的竞争格局。 专项软件:指工业软件中面向具体工业细分领域的专项设计及管理软件。目前,建筑与电子两大领域均存在专项工业软件,分别为BIM(建筑信息化)、EDA(电子设计自动化),主要针对建筑业的信息化、芯片设计等特定工业领域。专项软件本身处于高度非标准化行业,高护城河保障其稳定经营能力,行业性利好则提供长期发展引擎。 政策支持技术变革构建完善的产业发展生态 在新一轮科技革命来临的当下,各国竞争的焦点已经放在底层技术领域,通过重新搭建新技术、新业态的基础框架,来避免未来被“卡脖子”的局面。 事实上,自2009年起,以美国为代表的发达国家逐步提出新工业化相关战略,以摆脱“工业空心化”现象,并实现产业升级。其中,效率提升、降低人力需求是其核心目标的一部分,而工业软件是落实以上目标的重要工具。 对于中国来说,近年来,国家政府发布了多项政策支持基础软件领域的发展。其中,2020年3月份,工信部就明确表示,要开始启动国家软件重大工程,集中力量解决关键软件卡脖子的问题,着力推动工业技术软件化,支持高端工业软件的发展。8月4日,国务院发布了《新时期促进 集成电路 产业和软件产业高质量发展的若干政策》,要求聚焦基础软件、工业软件、应用软件的关键核心技术研发。 根据产业调研发现,现阶段工业软件中多个产品呈现出研发投入高、盈利周期长、行业需求分化的特性。不同技术或工业发展阶段,工业软件的需求导向也不尽相同。当前,云计算、物联网、 5G 等底层技术日趋成熟,因此我国工业软件可以遵循和国外工业软件不同的发展路径,着眼于用新技术解决产业链研发、制造协同的效率问题,挖掘工业软件增量价值。 此外,平安证券研报观点则认为,对于我国工业软件的发展,除了国家产业政策支持之外,Matlab的从小到大,从教学工具最终发展成为国际性的商业软件的经历,也值得国内市场借鉴。如果国内能够充分将产学研以及资金的力量结合起来,借助国内较好的政策和应用环境,把国产化的工业软件通过课堂、实验室和重大工程应用等方式推广开来,只要有人用,生态就能够建立起来,后续的优化升级就有希望,进入上升螺旋之后,这个行业就会有广阔的发展空间。 软件业上市公司业绩短期承压加大研发蓄力筑未来 从二级市场来看,基础软件和工业软件均归属于申万行业分类中的软件开发和IT服务细分行业。据金融界上市公司研究院ICT工作室统计,截至2020年9月2日,A股共计有198家软件开发和IT服务上市公司,总市值达到3.14万亿元。 据中报披露,上半年,上述198家上市公司共计实现营业收入2306.49亿元,同比减少1.53%;实现归母净利84.99亿元,同比减少48.8%。从数量来看,5成上市公司实现营业收入同比增长,52%的上市公司实现归母净利同比下滑。 研发投入是取得重大技术突破的基础。2020年上半年,198家软件开发和IT服务上市公司共计投入研发210.64亿元,同比增长6.48%,研发投入均值为1.06亿元。疫情影响之下,部分企业在业绩下滑的背景下,仍然坚持加大研发投入,实属不易。 从上市公司来看,华大九天是目前国内规模最大、技术最强的EDA龙头,可以提供全流程数模混合信号芯片设计系统、SoC后端设计分析及优化解决方案、平板(FPD)全流程设计系统、IP以及面向晶圆制造企业的相关服务。 广联达是BIM(建筑信息化)领域最具竞争力的行业龙头,其BIM+技术管理系统是集图纸管理、方案管理及BIM应用为一体的施工技术策划和执行管理系统。2020年上半年,广联达实现营业收入15.79亿元,同比增长17.16%;实现归母净利1.3亿元,同比增长45.21%。 中望软件是国内二维、三维CAD解决方案主导者,是国内同时掌握二三维CAD、CAM、CAE核心技术及产品开发能力的工业软件企业。其拥有广州、武汉、上海、北京及美国佛罗里达五大研发中心,产品销售至全球90多个国家和地区。 宝信软件是中国钢铁信息化领域龙头企业,能全面提供工业互联网、云计算、数据中心( IDC )、大数据、智能装备等相关产品和服务,产品与服务业绩遍及钢铁、交通、医药、有色、化工、装备制造、金融、公共服务、水利水务等多个行业。2020年上半年,宝信软件实现营业收入34.15亿元,同比增长21.24%;实现归母净利6.59亿元,同比增长67.73%。 后疫情时代,科技竞争进一步加剧的背景下,面向未来的讨论,将变的至关重要。据悉,由金融界主办的“软件和信息服务业:创新驱动高质量发展”专题研讨会将于9月3日在北京召开,这是金融界聚焦“新基建、5G与数字化实践”的系列活动之一。在此次研讨会中,将就相关话题进行务实高效交流。
  • 《IEA:供应灵活性是全球天然气贸易发展和供应安全的关键》

    • 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:2019-01-25
    • 10月22日,国际能源署(IEA)发布了《2018年天然气安全审查》报告 ,指出全球天然气市场正被以中国为首的新兴液化天然气(LNG)买家和美国产量及出口量增长重塑,这一转变带来了安全方面的挑战。报告对当前天然气市场的安全问题和教训进行了深入分析,强调供应灵活性仍然是确保全球天然气贸易发展和安全的关键先决条件,特别关注短期LNG产能及运输船的可用性。报告要点如下: (1)去年冬天的天然气短缺事件经验和教训 去年冬天中国天然气需求猛增导致供应短缺(图1),促使政府立即采取紧急措施,并从2018年初开始制定一系列政策和投资决策以加强供应安全,包括几份新供应合同的签署和正在进行的天然气供应谈判,以及建设新的天然气管道、再气化终端和地下储存设施等基础设施。中国政府发布了几项新的政策指导方针,用于天然气中期目标和优先部署,以“赢得蓝天之战”。 图1 2016年1月-2018年7月中国天然气需求量的变化态势(单位:十亿立方米) 同样在去年冬天,欧洲发生了几起寒流和计划外的供应减少,但供应灵活性使托运方能够提供替代供应来源或使用替代路线,终端用户没有受到影响。一些欧盟成员国使用了欧盟天然气供应安全监管于2017年更新实施的危机管理措施。这体现了欧洲天然气综合系统的弹性,突出了实施协调政策的重要性、天然气网络整合的作用以及运营商之间的合作。 (2)合约灵活性使实现LNG中游贸易成为可能 LNG灵活性不断向全球市场发展,近期趋势是目的地灵活的新项目长期合同份额越来越大,提高了中游灵活性。近期LNG项目的长期买家将其采购的LNG转售给第三方,并开发二级市场供应给小型买家和新买家。2017年签订的定期合同显示成交量较小的短期合同增长强劲,固定目的地的短期合同数量也有所反弹。这一变化表明了二级市场的发展,二级市场卖家通过灵活的长期资源组合中获得供应量以满足新买家的短期、小批量需求。这种一级/二级LNG市场发展和现有的传统背靠背合同一起,通过目的地灵活的长期合同得以实现,这些合同为组合投资者的采购提供了支柱。 (3)LNG市场发生变化,但传统合约在中期内仍将存在 尽管灵活的LNG合同时间更短,而且目的地更加灵活,但仍保留了大量的固定目的地合同。现有的灵活合同将占2021年以后合同数量的一半以上,然而当前无合约的LNG数量是未来五年的两倍多(表1)。由于美国LNG的发展,天然气指数越来越普遍用于新合约。然而,石油指数仍是决定出口价格的主要组成部分,对于进口甚至更为重要,尤其是在亚洲和太平洋地区。原油市场收紧的风险和LNG供应的季节性紧张为LNG定价增加了压力。石油指数将继续影响全球液化天然气市场的灵活性和流动性发展。 表1 2014之前,2015-2017年间天然气签订合同变化情况 (4)LNG的及时性是应对突增短期供应需求的关键 由于LNG在满足成熟和新兴天然气市场供应需求和进口国数量方面发挥越来越大的作用,过去十年间,LNG应对突发的新增供应需求的及时性和准备情况成为一个日益严重的问题,特别是对于主要依靠LNG来提供产量和灵活性的国家或地区。虽然全球和灵活LNG市场的发展有助于改善天然气供应安全,但LNG运输或更改目的地花费的时间限制了其有效应对计划外供应。因此,应将现货和灵活的LNG视为缓解供应短缺工具的一部分,此外还有中游供应网络集成/管线包装能力和存储容量,以及下游电力部门的燃料转换能力和需求响应措施。已有部分天然气市场具备上述大部分能力,但新兴天然气市场仍处于天然气基础设施和监管框架的早期开发阶段,这些市场在关注上游供应安全的同时,应注意下游能力的发展,并实施相关法规促进国内灵活市场的创建。 (5)LNG市场转变影响航运需求,可能导致市场紧张 由于对灵活供应和短期合同需求不断增加,LNG运输船队正受到LNG市场变化的影响。这些变化挑战了传统的LNG运输业务模式,预计中期船队发展、可用性及对航运价格水平和波动性的潜在影响将更加不确定。液化项目发展浪潮从2010年代前五年的投资决策开始,使新船交付能力迅速提升,在2018年达到高峰后下降(图2)。LNG运输船队没有进一步增长,在数量和交付灵活性方面都对未来的贸易发展构成了限制。缺乏对LNG运输船队的投资可能对市场发展和供应安全构成威胁,将比LNG液化能力不足的情况更早出现。 图2 2013-2023年LNG运输船增加数量和利用率变化态势(2018年以后为预测值)