国际能源署报告（上）：核电建设将在本世纪30年代达到新高-全球即时

7月28日，国际能源署(IEA)和中核战略规划研究总院联合举办了国际能源署《Nuclear Power and Secure Energy Transitions》报告的中国发布会暨圆桌讨论会，国际能源署、中国能源研究会、中核集团战略咨询委、中广核集团战略规划部和中核战略规划研究总院的多位领导和专家出席会议并充分交流了观点。

《Nuclear Power and Secure Energy Transitions》(译名《核电与保障能源转型：从今日的挑战到明日的清洁能源体系》)是国际能源署2022年最新发布的报告，着眼于如何利用核能解决当今世界面临的能源和气候两大挑战。2021年，国际能源署发布了《2050年净零排放：全球能源行业路线图》，关注能源结构清洁低碳转型;2022年以来，国际形势风云变幻，核能作为低碳能源的重要性再次受到各国重视，国际能源署也发布此报告聚焦核能。俄乌冲突引发的全球能源供应危机，让各国政府不得不重新审视本国的能源安全战略，愈发重视立足于国内以及多元化的能源供给。对许多国家而言，核能无疑是实现这一目标的最佳选择之一。《Nuclear Power and Secure Energy Transitions》报告深入探讨了核电作为低碳电源，在能源系统向以风能、太阳能等可再生能源为主导的低碳转型中可成为有力补充，从世界核电的发展现状、核能在净零排放中的作用、核能的竞争力以及小型模块化反应堆的作用与发展等四大方面阐述了核电在保障能源转型中的地位与作用，同时对各国尤其是发达国家在核能投资的成本、业绩、安全和废物处理等方面所面临的困难进行了深入研究。

(资料图片仅供参考)

世界核电发展现状

1.核能仍然是清洁电力的主要来源

核能可以助力能源部门更加快速、安全地减少化石燃料的使用。面对当今全球能源危机，减少对进口化石燃料的依赖已成为能源安全的首要任务。气候危机问题也同样严峻。要在本世纪中叶实现温室气体净零排放，就必须迅速彻底实现发电和供热脱碳。

2020年，核电约占全球发电量的10%，是仅次于水电的第二大低排放电源，并且是发达经济体的主要电力来源。虽然风能与太阳能等可再生能源大幅增长，但核电发电量仍超过全球风能与太阳能光伏发电量总和。截至2021年底，全世界有439个核电反应堆在运，遍布32个国家和地区，总装机容量413吉瓦(GW)。

核电为缓解全球二氧化碳排放增长做出了重大贡献。核电使全球每年排放量减少1.5吉吨(Gt)，天然气需求减少1800亿立方米。在1971~2020年间，核电使全球二氧化碳减排约66吉吨。若无核电，在此期间，发电产生的总排放量将增加近20%，与能源有关的总排放量将增加6%，有些国家(如韩国和加拿大)发电排放量将增加约50%。因此发展核电有利于实现净零排放目标。虽然风能和太阳能光伏预计将成为取代化石燃料的主力，但这需要可调度电源作为补充。核电是当今仅次于水电的第二大低排放电源，且具有可调度性和增长潜力，有利于在确保降低排放的同时实现电力系统安全和多元化。

2.发达经济体的市场主导地位日渐式微

发达经济体已失去市场领先地位。尽管发达经济体拥有的核电装机容量占全球总量的近70%，但反应堆正逐渐老化，面临运行许可证到期等延寿问题。美国迄今已对国内93座在运反应堆中的88座发布了延寿计划，40年运行许可证批准延期20年，其中有11座还申请了再延长20年，延长后寿命达到80年。法国为符合安全要求的电厂制定了一项10年滚动延期方案，匈牙利、芬兰、捷克和英国的电厂最近也延长了20年。总体而言，延期方案让到2020年本应关闭的总核电装机容量中的四分之一左右推迟关闭，到2030年这一比例将上升到近40%。这些国家的新核电项目成本高、建设周期长、电力市场和政策环境不景气，相关投资相对停滞，且新项目预算和进度都与预期目标相距甚远。

俄罗斯和中国开始占据市场主导地位。2017年后新建的反应堆共有31个，其中17个由俄罗斯设计，10个由中国设计，欧洲和韩国各占2个。俄罗斯在出口市场中占据主导地位，14台机组分别出口土耳其、印度、中国、孟加拉国和伊朗;中国设计的10台机组都由中国建造。但俄乌冲突或影响俄核电出口前景，如芬兰以延误风险增加为由取消了2013年与俄罗斯国家原子能公司签署的建厂合同。

2010年以来，新增核电装机容量67.6吉瓦，其中大部分增量在中国。中国目前在建装机容量为16.1吉瓦，韩国5.6吉瓦，土耳其4.4吉瓦，印度4.2吉瓦，俄罗斯3.8吉瓦，英国3.3吉瓦，其他国家合计16.6吉瓦。

3.核电发展面临的机遇与挑战

一是净零承诺让各国再度关注核电潜能。目前已有70多个国家(能源相关温室气体排放量占全球四分之三)承诺将排放量减至净零，计划投资核电的国家越来越多。例如美国、英国、法国、中国、波兰和印度近期宣布的能源战略中就考虑让核电发挥重要作用。美国在全球积极投资先进反应堆项目;法国2022年宣布计划从2028年开始新建6座大型反应堆，在2050年前可以选择再建造8座，并承诺在2030年前投入10亿欧元开发创新堆。中国计划继续保持目前的核反应堆建造速度，以确保在2060年实现碳中和目标。新当选的韩国总统承诺支持延长现有核电站寿命和重启两个厂区的建设，并计划到2030年利用韩国技术在海外建造10座核电厂。

二是对能源安全的关注为重振核能创造了机会。能源安全问题以及近期能源价格飙升，突显出非化石能源和国内能源结构多元化的重要性。俄乌冲突加剧了全球燃料市场的紧张局面，同时刺激电价上涨。核能可作为风能和太阳能等波动性可再生能源的有力支撑，提供了大规模减少对化石燃料依赖的机会，有助于实现能源结构多元化。比利时和韩国最近减少了逐步淘汰现有核电站的计划，其中韩国电力部门将每年节约50亿~70亿立方的天然气使用量。英国的国家能源安全战略中有8座大型反应堆新建计划。日本加快重启已通过安全核准的核反应堆，由此可以够释放出欧洲或亚洲其他市场急需的液化天然气库存。

三是核电发展面临政策导向及经济性等现实挑战。首先，发达经济体面临建造成本增加和交货期延长的问题。欧洲和美国最近的核电厂建造项目一再拖延，成本严重超支。如美国佐治亚州的沃格特勒核电站3、4号机组，预计成本从4300美元/千瓦增加到近9000美元/千瓦，工期由4年拖延到9年。加大核能投资将取决于风险的管理和分配，包括项目风险、政治风险、监管风险、营运风险以及市场或价格风险等，没有政府的参与很难吸引私营部门融资。其次，对核能保障电力系统安全和低排放作用的补偿力度尚且不足，没有容量机制对可调度基荷作用的支持，使得营运者无法获得可调度容量收入;大多数电力市场也未就核电的低碳属性给予足额补偿，在许多国家，生产和投资税收抵免和上网电价等清洁能源补贴或其他支持机制内未加入核能。最后，部分国家因对核安全与废物管理等方面的关切而对发展核电尚有顾虑。这些都是全球核电未来发展将面临的挑战。

核能在实现净零排放中的作用

1. 核电对全球净零排放不可或缺

报告基于国际能源署2021年发布的《2050年净零排放方案》(Net Zero Emissions by 2050 Scenario)，进一步探讨核能在实现净零排放过程中的作用。该方案中对核电等发电方案的预测基于国际能源署长期能源建模框架内的经济分析，包括每种燃料、每项技术和每个区域的成本预测，以确定到2050年实现所有行业净零排放最具成本效益途径。

核电对整个电力系统的可靠性和充裕性做出重要贡献。大多数国家的核电厂可用性系数通常在90%以上。由于绝大多数核电装机容量都取决于系统的充裕性，因此核电对系统可靠性和充裕性的贡献通常远远大于在总发电装机容量中的份额。2021~2050年期间，净零排放方案中核电在总可调度电力装机容量中所占的份额(衡量其对系统充裕性的贡献)稳定在8%左右。长期以来，可调度电力来源一直是确保系统充裕性的主要手段。目前，化石燃料占可调度装机容量的绝大部分，但到2030年，净零排放方案下的化石燃料占比将减少四分之一，之后会急剧下降。长期以来，水电和核电一直是低排放可调度装机容量的主要组成部分。未来各种形式的储能也将大规模扩展，电池、氢气和氨气在燃煤和燃气发电厂的新兴市场中将扮演越来越重要的角色，采用利用与封存(CCUS)技术的化石燃料也将成为系统充裕性作出贡献方面。

核电有助于满足净零排放方案中迅速增长的电力系统灵活性需求。随着波动性可再生能源在发电中所占份额的增加，电力系统的灵活性——系统以可靠且经济高效的方式管理供需可变性和不确定性的能力——正日益成为电力安全的核心。为了确保电力系统的瞬时稳定性以及长期供电安全，在不同的时间段(每分钟、每小时和每个季节)，电力系统都需要保持灵活性。根据净零排放方案，2020~2050年，在全球电力系统中，每小时的灵活性需求将平均增长3倍——是总电力需求的2倍。在发达经济体中，每小时灵活性的份额将从目前的约2%上升至2050年的5%。在法国，核电满足了大部分发电需求，灵活性纳入到了反应堆的设计中，使得一些发电厂可以在短时间内快速增加和减少产量，以负荷跟踪的模式运行，从而保证电力供应和需求保持一致。核电对系统灵活性的支持可以通过创新进一步提升。包括小型模块堆在内的先进技术有可能促使核反应堆更易改变其输出，转而产生热和氢而非电力，或者在发电的同时产生热和氢。各方正通过清洁能源部长级会议等渠道作出努力，让决策者和规划者了解灵活性更高的核电所产生的潜在成本效益。

减少核电会增加实现净零排放目标的难度且成本更高。净零排放方案中悲观核电情景讨论了不加快核电建设和延长寿命的影响。在这种情况下，总发电量中的核电占比将从2020年的10%下降到2050年的3%。由此形成的缺口将由太阳能和风能填补，这会促进前沿领域大比例采用波动性可再生能源。储能以及采取碳捕集、CCUS技术的化石燃料电厂需求将会随之增加。此情景将导致降碳总成本提高，清洁能源供应链面临额外压力，天然气和煤炭市场价格增加等后果。到2050年，累计投资将需增加5000多亿美元，消费者电费增加近6000亿美元，包括电力技术的额外投资成本、支持额外可再生能源的电网扩建成本以及煤炭和天然气的额外燃料成本。每减少1吉瓦的核电装机容量，就需要从其他来源额外增加3.5吉瓦的容量，并对发电技术和电网基础设施等造成更大压力。

2. 新核电建设在本世纪30年代将达到新高

净零排放方案预测全球核电装机容量到2050年几乎翻番，从2022年初的413吉瓦增加到2050年812吉瓦，新建核电厂超过正逐步退役的现有核电厂数量。其中发达经济体核电增长态势强劲，新兴市场和发展中经济体的核电装机容量增长更快，约占全球增长量的90%;中国在核电装机容量上全球领先，预计将在2030年前超过美国和欧盟，到2050年拥有全球三分之一的核电设施。

随着世界各地新一轮核电厂建设浪潮的开始，核能工业在净零排放方案下将进入一个新的增长时期。从2021~2050年，全球将新增640吉瓦的核电装机容量。到本世纪30年代，平均每年将有超过27吉瓦的容量投入使用，超过20世纪80年代上一波建设浪潮的平均水平。中国在新核电建设方面仍将处于全球领先地位。截至2021年，中国连续9年每年新增的核电装机容量位列世界第一，而且预计这一趋势将持续下去。到2040年，中国在净零排放方案下平均每年将新建9吉瓦的核电装机容量，占世界总容量的40%，而其他新兴市场和发展中经济体加起来每年将新增8吉瓦的容量。

核能行业的重心向中国及其他新兴市场和发展中经济体的转移，对核电技术和贸易具有重要意义。中国目前的核电发展主要集中在大型反应堆和国内设计上，包括成功商运的“华龙一号”。此外，中国也在开发高温气冷堆，以此取代燃煤电厂和热电厂，实现核能热电联产。发达经济体对核能的新推动是基于新的国内设计，包括欧洲的欧洲压水堆以及欧洲和美国的小型模块堆。中国以外的新兴市场和发展中经济体在核电建设方面的迅速扩张依赖于从中国、欧洲和美国引入核电技术，引发了技术提供者间的竞争。在新兴市场和发展中经济体，能源的可负担性仍将至关重要，这为先进反应堆设计的开发商提供了强大动力，以缩短建造时间并最大限度地降低成本。

3.核电投资与成本

根据净零排放方案，到2030年核电年投资将增加两倍。2021~2050年间，净零排放方案中的核投资重点逐渐从新兴市场和发展中经济体转移至发达经济体。在发达经济体中，平均每年投资近500亿美元，约占全球总额的一半，这几乎是21世纪10年代平均水平的4倍。相对于在全球装机容量中的所占份额而言，这些国家的投资需求较高，这是因为建筑成本较高，需要通过大量投资来延长现有反应堆的寿命，并且需要通过建造新的反应堆来抵消退役的反应堆。后一个因素也解释了发达经济体的投资倾向于后几十年的原因。到2050年，中国平均每年需要在核电上花费近200亿美元，几乎是21世纪10年代平均水平的两倍。其他新兴市场及发展中经济体的投资平均每年增加两倍，达到约250亿美元。与发达经济体相比，到2035年，这些国家更需要投资。

新核反应堆的成本在不同地区差异巨大。新核反应堆的建造成本是决定竞争性可调度发电来源相对投资的一个重要因素，在全世界范围内差异巨大。净零排放方案中假设了中国和印度能够以最低成本(低于3000美元/千瓦)建造新的核电厂，且项目在5~7年内完成。这意味着新建一个装机容量为1.1吉瓦的大型反应堆将耗资约30亿美元(以2020年美元计)。在欧盟和美国，预计这一成本将大幅提高，但在未来30年内，将逐步下降至4500美元/千瓦左右。若要降低这些成本，就需要核工业按时、按预算交付项目。通过采用一些经过验证的方法可以降低后续投资的成本，包括在设计完成后再开始施工、后续机组采用相同设计以保证“同类第n个机组”的效率，以及在同一地点建造多个机组。也可以在选址过程中进行创新，从而缩短漫长的施工前阶段。

核电建设必须克服投资方面的经济障碍。除了公众接受度等非经济障碍外，核工业还必须克服投资方面的几个经济障碍，以实现净零排放方案中所述的净零目标。相对于其他低排放能源成本是主要的经济障碍。以平准化度电成本进行衡量，太阳能光伏已经成为大多数市场中最便宜的新能源，远低于新核电项目的成本。但相对于其他发电技术，核电的竞争力取决于其产量的价值及其生产成本。例如，在系统需求最高的时候，可用电力来源的能力有助于提高其能源价值，这可以通过在竞争市场中获得的产量平均批发价格来衡量。同时，在不需要高产量的情况下，充裕的产量会降低能源价值。系统中特定技术的能源价值取决于需求模式、发电资源结构、燃料和二氧化碳价格以及其他系统特定要素。随着波动性可再生能源份额的增加，相对于系统平均值，核电的能源价值在这些市场中保持稳定或有所增加，有利于增强可调度性。