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1、20】4年國外核動力第2期開發(fā)系列一體化輕水小型模塊化反應(yīng)堆的平準(zhǔn)化成本估算AhmedAbdulla．InesLAzevedol美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)工程與公共政策系摘要：核：【：業(yè)正在開發(fā)一代輸出電功率為300Mw的小型模塊化反應(yīng)堆(SMR)。為了控制成本，供應(yīng)商承諾工廠制造、縮短工期、強化模塊化建造。其目標(biāo)是減少電廠初期基建投資的規(guī)模，以適應(yīng)適度規(guī)模的電網(wǎng)，并在不能部署大型電廠的地方進(jìn)行部署。人們對于將SMR納入減少電力行業(yè)排放的一系列技術(shù)中越來越感必趣，且分析師們急切希望評估其經(jīng)濟性。通過采用對一個10001VIWe電廠和2
2、個一體化輕水SMR設(shè)計成本的最新專家評估，計算了4種情形的電力平準(zhǔn)化成本值。其中，對于大型電廠的平均平準(zhǔn)化成本估算范圍為56~120$／MW·h。對于一個45MW的SMR，平準(zhǔn)化成本平均估算范圍為77~240$／(MWIh)，而對于一個225Mw機組，該范圍則為65～120$／(MW．h)。按照2Ol2年的美元價，將這些數(shù)值與文獻(xiàn)中的其他估算值進(jìn)行了對比。關(guān)鍵詞：小型模塊化反應(yīng)堆；電力平準(zhǔn)化成本；核電經(jīng)濟學(xué)1引言1．1背景信息在福島核事故之前，核電就面臨著挑戰(zhàn)，日本核事故則激化了對核電技術(shù)的廣泛爭論。這些爭論點可分為：反應(yīng)堆運
3、行安全性、乏燃料儲存管理、武器擴散的可能燃料轉(zhuǎn)移和較高的基建成本。為了不同程度解決這些問題，尤其是高資金成本，目前正在開發(fā)新一代電功率輸出達(dá)到300Mw的商用小型模塊化反應(yīng)堆(SMR)。相比較而言，2O世紀(jì)60年代核工業(yè)復(fù)興時工業(yè)界青睞的千兆瓦規(guī)模輕水反應(yīng)堆(LWR)?至今仍然占據(jù)主導(dǎo)地位【2J。過去的幾年中，對把SMR整合到減少電力行業(yè)碳排放的系列能源組合中逐漸顯現(xiàn)出興趣。公共事業(yè)單位、能源分析家和政策制定者均想了解其費用。而進(jìn)行其成本估算會面臨著i大挑戰(zhàn)。首先，核成本估算的歷史數(shù)據(jù)較為薄弱。第2節(jié)將介紹行業(yè)評估經(jīng)濟可行性的
4、一些指標(biāo)。其次，SMR包含許多不同規(guī)模，并采用多項技術(shù)的多區(qū)域部署和多用途反應(yīng)堆。因此，將其成本一概而論為“近似SMR成本”不恰當(dāng)。相反需要討論的是特定反應(yīng)堆設(shè)計及相關(guān)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的費用，如第3節(jié)所述。第三，鑒于這些反應(yīng)堆的詳細(xì)設(shè)計尚未完成，且商用部署日期仍未確定，現(xiàn)有估算其可能成本的方法并不恰當(dāng)或不完整；在第4節(jié)將專門介紹。第5節(jié)中，通過采用最近公布的1000MW的LWR以及2個一體化輕水SMR設(shè)計的可能成本估算(源于明確了上述限制【4】的研究)，計算了4個提議電廠配置的一系列電力平準(zhǔn)化成本(LCOE)值，對現(xiàn)有SMR成本估
5、算進(jìn)行補充。46㈩_llI47表1大型核電廠的最近LCOE估算編號估算年份來源美元價年份LCOE／$·(MW·h1I2oo3MITIlllI2oo2425722oo4UChicago11212oo447～7l32o0l9MITlitI2o0784420l1LazardIjj2Ol077～l13一2Ol2EIAII2O1O1O7～ll9620l2UUtahl2O1288異的指標(biāo)。1。3SMR的不同規(guī)模和技術(shù)據(jù)國際原子能機構(gòu)(IAEA)的定義，小型反應(yīng)堆是產(chǎn)能小于300MW的反應(yīng)堆。8個IAEA成員國正致力于開發(fā)小型反應(yīng)堆：阿根廷
6、、巴西、中國、法國、13本、俄羅斯、韓國和美國。該機構(gòu)確定了世界范圍內(nèi)正在開發(fā)的25個中小型反應(yīng)堆設(shè)計【】。最大的區(qū)別是輕水SMR和非輕水SMR。全世界現(xiàn)有核電廠機組群大多采用LWR：全球436個核反應(yīng)堆中有356個(80％)為輕水堆I2】。由于這種技術(shù)的主導(dǎo)地位，供應(yīng)商、運營商和監(jiān)管機構(gòu)具有豐富的LWR經(jīng)驗。當(dāng)供應(yīng)商對于開發(fā)更小的機組感興趣時，既定選擇依靠該技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，充分利用經(jīng)驗，同時減輕客戶和監(jiān)管機構(gòu)的顧慮。這些設(shè)計能為近期至中期部署提供更多候選。傳統(tǒng)輕水SMR是當(dāng)前運行的百萬千瓦規(guī)模反應(yīng)堆的縮小版，而一體化輕水SMR
7、在單一壓力容器中集成了核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的部件，最顯著的是堆芯、蒸汽發(fā)生器以及穩(wěn)壓器，減少了許多核級管道。圖1比較了傳統(tǒng)輕水反應(yīng)堆和一體化輕水反應(yīng)堆的蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)。圖l傳統(tǒng)輕水反應(yīng)堆和一體化輕水反應(yīng)堆的蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的比較圖l對1150MW的第三代西屋AP1000反應(yīng)堆(左)與225MW西屋一體化SMR(右)的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行了比較。在一體化輕水SMR中，NSSS集成到一個模塊中【。供應(yīng)商聲稱，這些一體化輕水SMR可以在高水平質(zhì)量控制下進(jìn)行工廠流水線制造，在制成后可通過公路、鐵路或駁船運到現(xiàn)場。其他優(yōu)點則是縮短工期、強化模塊化建造
8、，從而可能控制部署成本。由于尺寸更小，公共事業(yè)公司能夠以更低的成本購買核電，滿足其需求的電力增長；且投資的絕對成本會更低，從而為不能“孤注一擲”購買核電廠的公共事業(yè)單位和機構(gòu)開放了市場I】刖。最后，由于一體化輕水SMR尺寸較小，在選址方面允許新的方法，例如：可與許多模塊共址【
