《IEA:核能将在全球能源转型中扮演关键角色》

  • 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:2019-09-09
  • 5月28日,国际能源署(IEA)发布《清洁能源系统中的核电:低碳发电的关键来源》报告 指出,核电在发达经济体中的发展前景不明朗,发电量可能出现急剧下降,这将威胁能源安全和气候目标。核电是当前第二大低碳能源,占全球发电量的10%,然而由于政策、经济和监管因素,发达经济体老化核电厂开始逐步退役。如果政策没有变化,到2025年发达经济体核电装机容量将减少25%,到2040年将减少2/3,这将导致全球增加40亿吨碳排放。报告认为,核电能够为全球能源转型做出重要贡献。针对选择保留核电的国家,IEA为决策者提出了八大战略性建议。报告具体内容如下:

    一、全球核电现状

    1、核电将在全球清洁能源转型中发挥关键作用。2018年核电占全球发电总量的10%。截至2019年5月,全球31个国家共有452座核电反应堆投入运行,总装机容量约为400 GW。核电占发达经济体发电总量的18%,且是其最大的低碳发电来源,过去50年中贡献了一半的低碳电力。然而,由于发达经济体的核电设施逐渐老化退役,新建核电容量逐年减少,核电在全球电力供应中占比逐年下降。尽管风能和太阳能大幅增长,由于核电的衰退,2018年清洁能源在电力供应中占比仅为36%,与20年前水平相同。全球能源系统的转型以电力系统为基础,要实现可持续发展情景目标,清洁电力的发展要比目前快三倍,到2040年,清洁电力占比需从当前的36%增加至85%。核电是低碳电力不可或缺的部分,到2040年核电的发电量需增加80%。此外,核电还有助于维持电网的稳定。

    2、延长核电站运行寿命对能源转型重回正轨至关重要。目前发达经济体核电站的平均运行寿命是35年,欧盟和美国拥有全球最大规模的在运核电站(超过100 GW),其核反应堆的平均运行时间分别为35年和39年,而通常核电站的设计寿命为40年,发达经济体约有1/4的核电机组将在2025年前关闭。政策和监管框架决定了核电机组的命运,如对现有机组延长寿命的许可。此外,经济因素也起到一定作用,延长核电机组寿命所需成本比新建机组要低得多,但较低的批发电价和碳价以及反应堆冷却水的环境监管新规导致的冷却水系统升级,增加了核电站的经济压力,大多数发达经济体的核电站都有提前关闭的风险。

    3、新核电项目投资阻碍过大。新建大型核电项目面临一系列投融资问题,包括前期投资过大、交付周期过长,施工问题、延误和成本超支,以及政策和电力系统结构的变动带来的风险,增加了投资回报的不确定性。

    二、发达经济体核电的经济性

    1、延长核电站运行寿命有助于提高核电的竞争力。在许多情况下,与新建其他低碳发电机组相比,获得监管机构的授权以延长核反应堆运行寿命所需的投资更具备经济性,能够使核电在电力市场具有竞争力。

    2、影响核电收益的主要因素。电力行业的市场状况,尤其是发达经济体的市场状况近年来发生了显著变化,体现在:电力需求增长放缓,近年来大多数发达经济体的用电量基本保持不变甚至出现下降,2010年至2017年间,其电力需求平均每年增长0.3%,不到前十年的三分之一;可再生能源发电量迅速增加(尤其是风力发电和太阳能发电)挤占了市场份额,并压低了批发电价;美国等市场天然气价格的降低对核电经济性也有影响;碳价仍然过低,不足以提振核电的经济性。上述四个因素导致所有拥有核电厂的发达经济体市场的批发电价下降,影响了核电的收益。

    三、核电衰退的影响

    1、减少核电投资将导致能源转型更为困难。IEA根据各国现有和计划实行的政策(即“新政策情景”)预测,2018至2040年期间,核能发电量年均增速预计为1.5%,其在发电总量中的份额将从10%略微下降到9%。而在可持续发展情景下,核电的作用则更为重要:到2040年,核电发电量年均增速将达到2.8%,其在电力结构中的份额将达到13%。假设除了已经在建项目外,不再新建核电站,也不对现有核反应堆进行投资以延长寿命,发达经济体的核电装机容量将从2018年的282 GW减少到2040年略高于90 GW,下降约三分之二。欧盟的下降最多,超过100 GW,其在运行的126座反应堆有89座将于2030年退役,到2040年,现有的反应堆中将只有15座在运行,其中有4座是当前在建的反应堆。美国几乎所有在运行机组都已延长了20年寿命,但到2040年其核电装机容量也预计减少大约一半。根据新政策情景的目标,核电衰退导致发电量的下降需要化石燃料和可再生能源来补充,到2040年天然气等化石燃料将占发电量净增量的60%,风能和太阳能则占剩余大部分。天然气将成为最大的电力来源,占电力结构的30%。发达经济体由此而增加的用于发电的天然气消耗将占天然气总消耗量的4%。到2040年,二氧化碳累计排放量将增加近40亿吨,使得实现碳排放目标更为困难。为了抵消核电退役机组而新建的发电机组和电网基础设施建设将使投资需求增加近3400亿美元。未来二十年需要新建的光伏和风能发电容量将接近过去二十年的五倍,这需要克服更多非市场障碍,如公众的接受及相关的电网基础设施改造。另外,核电有助于集成波动性可再生能源,核电的衰退将降低电力系统灵活性。

    2、增加可再生能源发电以弥补核电缺口将导致更高成本。如果任由核电衰退,2018年到2040年发达经济体电力部门将需要增加约1.6万亿美元的低碳电力投资,这是由于增加新的可再生能源发电机组比延长现有核电机组寿命的投入更高,扩展输电网络和升级现有电网线路也会导致成本增加。而在运营方面,核电燃料成本很低,运营和维护成本占比也很小,取消核电并不会节省多少运营成本。因此,如果不延长现有核电站寿命或新建核电站,发达经济体的电力供应总成本每年将平均增加近800亿美元。

    四、发展核电的战略性建议

    针对选择保留核电的国家,IEA为决策者提出了八大战略性建议,包括:

    (1)保持核电选择权:尽可能安全地授权现有核电站的寿命延长许可。

    (2)确保核电在电力市场的价值:设计电力市场以确保包括核电厂能够以有竞争力和公平的方式得到财政补贴。

    (3)重视非市场效益:与其他低碳能源建立公平的竞争环境,以确认核电的环境效益和能源安全效益能够得到体现。

    (4)更新安全法规:必要情况下更新安全法规,以确保核电厂的持续安全运行,在技术可行的情况下能够提供辅助服务以提升电网灵活性。

    (5)建立有吸引力的融资框架:建立风险管理和融资框架,以撬动更多企业资金,同时考虑核能项目的风险状况和长期评估。

    (6)支持新核电站的建设:确保许可流程不会导致项目延迟和成本增加,支持新反应堆技术的标准化建设工作,并不断总结经验。

    (7)支持新型反应堆设计:加快新型反应堆设计创新,例如小型模块化反应堆(SMR),此类技术能够降低资本成本,缩短交付周期,提高核电厂运行灵活性,促进风能和太阳能的集成。

    (8)维护人力资本:保障和发展核电人力资本及项目管理能力。

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  • 《全球能源转型中对核能的迫切需求:能源与环境》

    • 来源专题:可再生能源
    • 编译者:pengh
    • 发布时间:2020-09-29
    • IEA的《2020年能源技术展望》(Energy Technology Perspectives 2020)分析了800多种不同的技术选择,以评估在确保能源体系弹性和安全的同时,如何才能在2070年前实现零排放。   “尽管COVID-19危机造成了困难,但最近的一些事态发展使我们有理由越来越乐观地认为,世界有能力加速清洁能源转型,并实现其能源和气候目标。不过,主要问题仍然存在。国际能源署的这份新报告不仅显示了挑战的规模,而且为克服它提供了至关重要的指导,”国际能源署执行主任Fatih Birol在今天宣布报告发布时表示。   报告称,随着全球碳排放达到令人难以接受的高水平,需要对能源体系进行结构性改革,以实现全球共同气候目标所呼吁的排放量快速而持久的下降。报告发现,仅仅是电力部门向清洁能源转型,也只能让世界实现净零排放的三分之一。报告说,要完成这一过程,就需要更多地关注交通、工业和建筑行业,这些行业目前约占能源系统二氧化碳排放的55%。   报告称,在政府政策的推动下,全球能源体系的碳足迹在历史上“一波三折”地减少。例如,核反应堆的建设在20世纪60年代和70年代激增,但此后放缓。   报告称,如今,更多地使用清洁电力是脱碳的核心。根据国际能源署的可持续发展设想,电力在最终能源需求中的占比将从目前的五分之一上升到2070年的近50%,为累计二氧化碳减排贡献了近五分之一。30000 TWh电力需求扩大,这意味着每年2070看到电力需求相当于墨西哥和英国的当前年度需求被添加到世界电力系统相结合,推动更多的使用太阳能、风能和其他可再生能源,以及核能。   核能的价值   明天解决高层小组建设更强大和更清洁的核能在世界核协会的战略eForum 2020昨天,Varro说,冠状病毒大流行引发了“前所未有的经济和社会冲击”,由于对流动性的限制和限制经济活动,对能源消耗的影响。由于严重的经济衰退和社会限制,能源使用和二氧化碳排放量都出现了前所未有的减少,减少了约26亿吨。   “但这不是什么值得庆祝的事情,”他说。“减排取得了不可接受的社会和经济成本和我们的分析还表明,除非政府接受挑战,把清洁能源的核心经济复苏的努力,如果世界经济复苏没有重大的结构性变化,那么它几乎可以肯定的是,二氧化碳排放量将反弹,很可能超过2019年历史的高峰。”   仍然气候变化是“完全没有”,他说,国际能源机构的可持续发展的场景——巴黎的数学表示协议表明,到2025年全球二氧化碳排放量将比现在要低,继续降低全球经济在不关闭。   瓦罗表示,电力部门是这一转型的“核心”,是“迄今为止”最大的二氧化碳排放部门,但它也是一个拥有大量可扩展的低碳替代品的部门。他表示,通过电动汽车或热泵供暖实现的经济电气化,可以成为其他行业去碳化的“一个非常有力的工具”。   “因此,公平地说,电力是对抗气候变化的决定性战场,”他说。   他指出,在可持续发展的轨道上,低碳发电的年平均增长率与日本的电力消耗大致相当,而世界每年需要达到日本电力系统完全依靠清洁能源的水平。 “是绝对清楚,风能和太阳能将发挥重要作用,是非常重要的,我们讨论的主要作用和核能的未来应该承认的技术革命展开在风能和太阳能技术和独特的,他们很可能扮演的角色,”他说。“在国际能源署,我们认为,保持包括核能在内的多样化低碳技术组合具有明显的价值,而这绝不是与风能和太阳能相对抗的。事实上,我们非常认为核能是电力系统的一个非常有用的补充,这个电力系统拥有大量的可再生能源。但我们也需要认识到,虽然我们需要大力发展低碳发电,但就核电而言,不能排除现有低碳发电出现重大损失的可能性。”   他指出,由于冠状病毒危机的影响,批发电力和天然气市场已经达到创纪录的低点,这对任何设施都构成了“重大挑战”,包括从批发市场获得收入的核电站。   他说:“很多时候,这些批发市场的设计没有为核电站等设施的电力安全贡献提供公平的报酬,而且很多时候,各国没有制定能够反映核能低碳价值的碳价格。”   他表示,国际能源署估计,今年由于核电站“在其最佳技术寿命结束前”过早退役,全球新安装的风能和太阳能发电量的一半左右将被损失。   他说:“每生产2台风力发电机和2块太阳能电池板,都只是简单地用另一种低碳发电方式取代了一种低碳发电方式,而对脱碳没有任何帮助。我们可以做得更好,”他说。“所以,我们已经建议各国政府,他们的首要任务应该是,对任何满足安全和运行规则的核电站应该延长,应该运行到最佳寿命。”   投资在核   他说,对新的核电能力进行投资的需求也很明显。   “事实上,从宏观经济的观点也许冠状病毒危机的最重要的影响是,而不是渐进的货币环境正常化利率逐步联盟,全球主要央行反应是大规模货币刺激导致零甚至是负利率。从核能的角度来看,这是非常重要的因为也许最重要的障碍是非常大的初始资本投资,这个障碍在零利率或负利率环境中更容易解决。   “这是一个政府可以利用的机会。公平地说,私营部门对第三代100亿美元、历时10年的建设项目的投资兴趣有限。那些实际上已经成为国有能源公司的保护,但是我们看到私人部门投资者兴趣风险资本和研发投资先进的核技术,但政府又有非常重要的作用,在促进基础科学,也在促进和帮助早期部署。”   他表示,国际能源机构的分析“清楚地表明”,核能发挥着重要作用,并使能源转型“更具成本效益和能源安全性”。他补充道:“然而,我们不应该盲目,我们应该认识到,无论是行业还是政府,都有一些重大挑战需要克服。”