世界核電發展趨勢走向分析

□王 茜 李林蔚 高 彬 閆麗蓉

由于新冠病毒疫情對能源行業的影響，世界電力需求在近一個世紀以來，出現了最大降幅，核能受到的影響相對較小。世界權威機構的預測數據表明，世界核電發展趨勢總體上都是積極的，未來世界核電的裝機容量會有顯著增長，到2050年世界核電裝機容量比日前增長一倍以上。未來的核電發展主要集中在亞洲和東歐地區。

一、近年來世界核電發電量小幅增長，核發電量占比呈下降趨勢

世界核發電量占比在1996年達到17.5%的最大值，之后一直下降，2019年為10.35%。核電占比下滑的主要原因之一是新建投運核電機組相對較少。

圖1 1990～2019年核電發電量及占比情況

截至2020年底，世界在運機組442臺，總裝機容量超過392,454MWe，分布在32個國家，累計共有18,735堆·年的運行經驗。壓水堆、沸水堆和重水堆是三種主要的堆型，數量分別為302、64和48，占總數的68.33%、14.48%和10.86%。

2019年，世界核發電約占總發電量的10.35%。其中，有19個國家的核電占比超過了10%的全球平均水平。除了荷蘭、日本，具有核電機組的發達國家的核電占比都超過了全球平均水平，發展中國家的核電占比相對較小。日本福島核事故后，核電站停運數量較多，所以核電占量較低。

圖2 2019年世界各國核電占比情況注：數據來自IAEA，統計數據為2019年情況

二、近年全球核電新開工機組增長幅度不大，但是發展核電的區域不斷增加

截至2020年底，世界在建核電機組53臺，分布在19個國家或地區，總裝機容量56,393MWe。在建反應堆大部分為壓水堆，數量占到80.77%。中東、中亞等地區已經成為新的核電建設主要區域。未來全球核電建設的重點應在發展中國家，尤其是中國和印度，發達國家趨于維持現有核電水平。

圖3 世界各國在建核電機組凈裝機容量與臺數情況注：數據來自IAEA，統計截至2020年年底，柱狀圖上方數字為機組數量

圖4 世界在建機組各堆型數量占比情況注：數據來自IAEA，統計截至2020年年底

三、機組老齡化是在運機組面臨的重要問題，機組延壽或退役是世界核電未來發展的一個重要趨勢，尤其是發達國家

目前，世界在運的核電機組多數是二代技術，通常設計壽命為40年，運行年齡超過30年、35年、40年和45年的機組分別有297臺、218臺、105臺和53臺，分別占在運機組的67.04%、49.21%、23.7%和11.96%。為了降低費用、保障電力安全，美國、法國、俄羅斯、加拿大等多個國家正在制定機組延壽計劃，將二代機組延壽至50年、60年，乃至更長的壽期。

表1 世界核電機組壽命超過30年的情況

四、世界重要核電組織預測核電仍將持續增長，各組織對核電預測增長幅度有所不同

世界各重要能源機構預測核電將繼續增長。國際原子能機構(IAEA)于2020年9月在2020年版年度報告《直至2050年能源、電力和核電預測》中指出，2019年，世界核電裝機容量為392GWe，預測到2050年世界核電裝機容量將為363GWe(低值情景)至715GWe(高值情景)。與2019年相比，在高值情景中，核電裝機容量到2030年將增加約20%，到2050年將增加約80%；在低值情景中，核電裝機容量到2040年預計降幅達10%，隨后小幅上漲，到2050年下降約7%。

世界核協會于2019年發布的《沉默的巨人——清潔能源系統對核能的需求》報告認為，2050年世界核電裝機容量將達到10億千瓦，比當前增長163.85%。

OECD-NEA和IEA于2015年聯合預測，預計到2030年世界核電裝機容量將達到5.43億千瓦，比當前增長43.76%，到2050年世界核電將達到9.3億千瓦，比當前增長146.22%。

五、第三代核電技術已成為當前核電產業發展的主流技術，將在整個21世紀都很有商業發展前景

第三代核電技術將是未來核電行業發展的主要商用核電技術。考慮到未來20～30年世界新開工建設的核電技術將以第三代核電技術為主，以及第三代核電技術設計壽命為60年，并且在設計壽期末極有可能再延壽10～20年，因此可以推斷出第三代核電技術將在整個21世紀都很有商業發展前景。

目前，已經實現商業部署的三代核電技術有AP1000、EPR、VVER、APR1400、華龍一號和ABWR等6種堆/機型。其中，建成的機組19臺，在建的機組37臺，中止建設的機組2臺。

2020年，第三代核電技術持續快速發展，共有4臺新機組并網，總裝機容量為452.1萬千瓦，分別是我國福清5號機組、白俄羅斯1號機組、阿聯酋巴拉卡1號機組、俄羅斯列寧格勒二期2號機組。此外，有4臺三代核電機組開工建設，分別是我國的漳州核電站的2號機組、太平嶺核電站的2號機組、蒼南三澳核電站1號機組和土耳其阿庫尤核電站的2號機組。

表2 第三代核電技術部署情況

六、核能正在轉向多用途方向發展，小堆是核能多用途的主要承擔者

核能除了發電外，核能的熱應用將會逐漸成熟，如工業應用、核能制氫、制造淡化，以及其他新化學工藝的應用。由于小堆布置靈活，綜合應用能力容易實現，將是核能多用途應用的主要承擔者。

小型模塊化反應堆(小堆)由于其多用途、模塊化等特點，近年引起世界廣泛關注。根據IAEA統計，世界小堆研發至少有50種型號，以美俄兩國研發的型號居多。目前，俄羅斯已經建成4臺小堆，分別是裝載兩臺KLT-40S小堆的“羅蒙諾索夫”號浮動核電站，已經為楚科奇地區供電供熱；裝載兩臺RITM-200小堆“北極”號破冰船順利完成首航。還有5臺小堆工程在建，其中我國的高溫氣冷堆核電示范工程，已完成雙堆調試，2021年建成投產。各國大力推進小堆開發認證工作，2020年8月，紐斯凱爾動力公司小型模塊堆設計獲美國核管會批準，這是美國核管會對紐斯凱爾小堆堆設計認證申請的第六階段審查(最后階段)，并發布了最終安全評估報告。

七、各國持續對先進核電技術研發進行投入

第四代核能系統中以鈉冷快堆和高溫氣冷堆技術最為成熟。俄羅斯已經建成具備第四代核能系統特征的BN-600、BN-800鈉冷快堆。中國正在建設的霞浦60萬千瓦的示范快堆，以及正式開工建設的2號機組也具備第四代核能特征。

全球聚變堆技術研發取得一系列重要技術進展。國際熱核聚變實驗堆(ITER)正式進入設備組裝階段。ITER項目于2006年誕生，35個合作國家包括歐盟成員國(加上英國和瑞士)、中國、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國。ITER計劃用4.5年完成安裝，到2025年進行第一次等離子體放電，最終驗證核聚變商業化應用的可行性。

八、各國對核電發展政策不同，但整體而言都是促進核電發展

(一)歐盟。歐盟將核能作為歐盟解決碳排方案的一部分，希望各成員國利用核能，趕在2050年之前實現碳中和。2020年6月，歐洲核工業組織(European Nuclear Industry)呼吁政策的一致性和明確信號以促進新核電廠投資和交付政策，呼吁制定相關政策，以允許建設大型反應堆和小型堆、維護現有反應堆，并允許現有核電廠保持長期運行。

(二)美國。美國的核電機組數、核電裝機容量和發電量目前位居全球第一。核能在美國能源中有著不可替代的地位和具有較高的戰略地位，美國政府明確重振和保持美國核能大國地位。2020年4月，美國能源部發布了《恢復美國核能競爭優勢：保證國家安全戰略》報告，提出要振興壯大核燃料循環前段與核工業，增強核出口競爭力，重構全球核工業領導地位。

(三)俄羅斯。俄羅斯核能發展政策穩定，支持本國核電發展，提高本國核電發電比例，并大力推動核電技術出口，搶占全球核電市場。2020年5月，世界上唯一的浮動核電站(FNPP)——羅蒙諾索夫核電站(Akademik Lomonosov)在俄羅斯北極城市佩韋克開始商運。

(四)法國。法國核電仍在能源供應中發揮重要作用。根據法國政府推出的2028年法國能源轉型行動時間表，在核能方面，法國政府確認在2035年以前關閉14座核反應堆，法國預定在2035年以前把法國電力生產中的核電比例從目前的70%多降到50%。但是核電在法國能源供應的重要地位不可取代。

(五)日本。日本對核能發展持積極態度。2021年初，日本經濟產業省(METI)發布《綠色增長戰略》，提出核能發展目標：到2030年爭取成為小型模塊化反應堆(SMR)全球主要供應商，到2050年將相關業務拓展到全球主要的市場地區(包括亞洲、非洲、東歐等)；到2050年將利用高溫氣冷堆過程熱制氫的成本降至12日元/立方米；在2040～2050年間開展聚變示范堆建造和運行。

(六)韓國。韓國未來核電在電力結構中的占比逐步下降。2020年12月29日，韓國能源部發布《2020～2034年電力供應長期基本規劃》，該國計劃到2034年將核電總裝機容量從2020年的23.3GWe減少至19.4GWe。根據規劃，隨著韓國逐步棄核，到2030年，核電在韓國電力結構中的占比將從目前的18.2%下降至11.8%，并在2034年下降至10.1%。

(七)英國。英國政府將核電確定為實現零碳排放目標一種方式。英國發布能源白皮書《為零碳未來提供動力》，英國認為核電是英國實現凈零目標的重要潛在力量，明確核能為清潔能源的地位。英國《能源白皮書》特別提到“核能也是清潔能源”，英國政府愿意投資核電廠的興建，以及開發新的核電技術。