中国首个核能商业供热项目投运
栏目:行业新闻 发布时间:2019-11-25

供热是指以热水或蒸汽作为热媒,由一个或多个热源通过热网向用户提供生产、生活所需的热量。供热的3个基本要素是热源、热网和热用户。

核能作为一种安全、清洁的能源,利用其为区域供热在我国已有成功实践。以低温供热堆为代表的小型反应堆正逐步走进人们的视野。

中国环境报综合报道 山东核电有限公司近日发布消息,经过数日试运行后,山东海阳核能供热项目一期工程第一阶段正式投用。今年12月,山东海阳核电将具备向周边提供70万平方米供热能力,山东核电员工倒班宿舍、海阳市部分居民小区在内的区域将正式用上稳定、清洁的核能供暖。到2021年,海阳核电将具备满足海阳市内供热能力。

据了解,我国城市集中供热始于20世纪50年代,改革开放后,随着城镇化进程的推进,集中供暖大面积铺开,特别是2011年以来,我国城市集中供热事业得到了快速发展,供热面积和供热量稳定增长。由于传统供热热源以燃煤为主,具有高能耗、高排放、高投入、低效率的“三高一低”特点。2018年,我国电力行业供热年消耗2.55亿吨标煤,供热耗煤成为冬季雾霾的重要叠加成因。

当前,利用核能开展清洁供暖成为我国调整能源结构等问题的现实选择。2017年12月出台的由国家发改委、能源局、原环境保护部等十部门共同制定的《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021年)》明确提出,研究探索核能供热,推动现役核电机组向周边供热,安全发展低温泳池堆供暖示范。

今年5月,海阳市政府与山东核电有限公司签署了全国首个核能商业供热项目——海阳核电厂核能清洁供热项目协议。核能供热项目采取核电厂—市政府—供热公司模式,政府购买热量,供热公司按计量付费。核电厂、政府、供热公司分段负责管道建设运营,从核电机组二回路抽取蒸汽作为热源(此热源没有放射性),通过核电厂厂内换热站、丰源热力换热站、热力管网系统,将热量传递至最终用户。

在国家电投清洁能源战略的引领下,结合第一阶段70万㎡的成功经验,山东核电正在加快推进以核电热电联产方式进行的核能供热,逐步实现更大区域的供热能力。据了解,1、2号机组稍加改造后,即可具备3000万㎡供热能力。随着后续机组建成投运,预计最终可提供超过2亿㎡供热能力,供热半径达100km,每年可节约标煤约662万吨。

据悉,预计在2030年前,国家电投将依托海阳核电及新核电基地,同时联合其他清洁能源供热方式,替代胶东半岛所有燃煤锅炉供热,打造供热“零碳”地区、北方地区清洁供热样板,为节能减排、打赢蓝天保卫战作出贡献。

相比传统供热方式,核能供热有何优势?核能供热的安全性到底如何?中国环境报记者为此专访了清华大学工程物理系副研究员俞冀阳。

中国环境报:核能供热在我国的发展情况如何?

俞冀阳:作为全国首个核能商业供热项目,海阳核能供热项目是创造性落实“加快推进北方地区冬季清洁取暖”要求的有力举措,是推动《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021年)》实施的良好实践,还为核电行业开拓核能综合利用领域作出了有益的尝试和探索。

目前可实现的核能供热主要有两种方式:一种是建一个靠近居民生活区的小型反应堆,对附近的居民进行供热。另一种是利用现有的大型核电厂,从核电机组二回路抽取蒸汽作为热源,通过换热站进行换热,然后经市政供热管网将热量传递至最终用户。目前投入使用的海阳核电供热项目属于第二种方式。

此外,采用化学热管远程核供热系统正在研发,它利用高温蒸汽热源进行可逆反应,在常温下通过管道送到用户,在再生装置中产生逆反应放出化学热,以供用户应用。这种方法可将大规模的核热送到远处供大片地区使用。

中国环境报:核能供热有何优势?

俞冀阳:核能供热的优点十分明显。首先是可以显著降低二氧化碳和大气污染物的排放,改善供热区域的空气质量。其次,由于核裂变能的能量密度大,核能供热具有稳定可靠而且可以大规模开发利用的优势。

采用大型核电厂热电联供的方式,还可以提高核电厂的综合效益。核能供热以清洁高效的供暖方式改善民生、造福地方,具有居民供暖价格不增加、政府财政负担不增长、热力公司利益不受损、生态环保效益大、提高核电厂效率、拉动新产业等多个效果,实现企业与地方、环境、公众的协调发展和多方共赢。

中国环境报:核能供热的安全性如何保障?未来发展会如何?

俞冀阳:城市集中供热所需温度不高,正在研究开发的低温供热堆的压力只有1~2兆帕,可以输出100度左右的热水供城市使用。其反应堆工作参数低,安全性好,是一种有可能建造在城市近郊的供热方案。但是,由于要建造在人口密集区域,对其安全性就会提出更高的要求。

2017年,中核集团发布了可实现区域供热的“燕龙”泳池式低温供热堆的设计方案。这一方案就是采用安全系数较高的游泳池式堆的设计。所谓游泳池式堆,就是把堆芯设计在一个巨大的水池底部,实现在任何情况下堆芯都可以被水浸泡着,从而实际消除场外重大放射性释放。

这种设计方案,具有固有安全性好,功率大小灵活,无须场外应急准备,可以建造在人口密集区等优点。但是,由于只有供热季节可以使用,温度参数太低从而导致在非供热季节无法发电,使得其经济效益比较差。而为了保证供热堆和热力公司均有获利,会造成居民的供暖价格比较高。否则就需要大量的财政补贴,增加政府负担。而且,由于供热堆靠近居民生活区,存在较大的公众沟通工作量,因此这种方式的核能供暖并没有真正实现。

而第二种方式的核热联供电厂,它和普通热电联供的火电厂原理相似,只是用核电厂的高温蒸汽供热。核热电厂反应堆工作参数高,非供热季节也可以发电,发电和供热两不耽误,综合经济效益好。但是核电厂须建在相对远离居民区的地点,从而使它的供热范围受到一定的限制。

目前,世界上有些国家早就已经开展核能供热,在已运行的核电厂中,有十余座已经实现抽汽供热方式的热电联供。