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我國首個核能商業供熱項目投運

發布時間:2019-11-25來源:中國環境報

供熱是指以熱水或蒸汽作為熱媒,由一個或多個熱源通過熱網向用戶提供生產、生活所需的熱量。供熱的3個基本要素是熱源、熱網和熱用戶。

  

核能作為一種安全、清潔的能源,利用其為區域供熱在我國已有成功實踐。以低溫供熱堆為代表的小型反應堆正逐步走進人們的視野。

  

按照熱源不同分為:

  

●燃煤鍋爐供熱系統

  

●天然氣鍋爐供熱系統

  

●地源熱供熱系統

  

●水源熱泵供熱系統

  

●工業余熱供熱系統

●核能供熱系統

  

●太陽能供熱系統

  

中國環境報綜合報道 山東核電有限公司近日發布消息,經過數日試運行后,山東海陽核能供熱項目一期工程第一階段正式投用。今年12月,山東海陽核電將具備向周邊提供70萬平方米供熱能力,山東核電員工倒班宿舍、海陽市部分居民小區在內的區域將正式用上穩定、清潔的核能供暖。到2021年,海陽核電將具備滿足海陽市內供熱能力。

  

據了解,我國城市集中供熱始于20世紀50年代,改革開放后,隨著城鎮化進程的推進,集中供暖大面積鋪開,特別是2011年以來,我國城市集中供熱事業得到了快速發展,供熱面積和供熱量穩定增長。由于傳統供熱熱源以燃煤為主,具有高能耗、高排放、高投入、低效率的“三高一低”特點。2018年,我國電力行業供熱年消耗2.55億噸標煤,供熱耗煤成為冬季霧霾的重要疊加成因。

  

當前,利用核能開展清潔供暖成為我國調整能源結構等問題的現實選擇。2017年12月出臺的由國家發改委、能源局、原環境保護部等十部門共同制定的《北方地區冬季清潔取暖規劃(2017-2021年)》明確提出,研究探索核能供熱,推動現役核電機組向周邊供熱,安全發展低溫泳池堆供暖示范。

  

今年5月,海陽市政府與山東核電有限公司簽署了全國首個核能商業供熱項目——海陽核電廠核能清潔供熱項目協議。核能供熱項目采取核電廠—市政府—供熱公司模式,政府購買熱量,供熱公司按計量付費。核電廠、政府、供熱公司分段負責管道建設運營,從核電機組二回路抽取蒸汽作為熱源(此熱源沒有放射性),通過核電廠廠內換熱站、豐源熱力換熱站、熱力管網系統,將熱量傳遞至最終用戶。

  

在國家電投清潔能源戰略的引領下,結合第一階段70萬㎡的成功經驗,山東核電正在加快推進以核電熱電聯產方式進行的核能供熱,逐步實現更大區域的供熱能力。據了解,1、2號機組稍加改造后,即可具備3000萬㎡供熱能力。隨著后續機組建成投運,預計最終可提供超過2億㎡供熱能力,供熱半徑達100km,每年可節約標煤約662萬噸。

  

據悉,預計在2030年前,國家電投將依托海陽核電及新核電基地,同時聯合其他清潔能源供熱方式,替代膠東半島所有燃煤鍋爐供熱,打造供熱“零碳”地區、北方地區清潔供熱樣板,為節能減排、打贏藍天保衛戰作出貢獻。

  

相比傳統供熱方式,核能供熱有何優勢?核能供熱的安全性到底如何?中國環境報記者為此專訪了清華大學工程物理系副研究員俞冀陽。

  

中國環境報:核能供熱在我國的發展情況如何?

  

俞冀陽:作為全國首個核能商業供熱項目,海陽核能供熱項目是創造性落實“加快推進北方地區冬季清潔取暖”要求的有力舉措,是推動《北方地區冬季清潔取暖規劃(2017-2021年)》實施的良好實踐,還為核電行業開拓核能綜合利用領域作出了有益的嘗試和探索。

  

目前可實現的核能供熱主要有兩種方式:一種是建一個靠近居民生活區的小型反應堆,對附近的居民進行供熱。另一種是利用現有的大型核電廠,從核電機組二回路抽取蒸汽作為熱源,通過換熱站進行換熱,然后經市政供熱管網將熱量傳遞至最終用戶。目前投入使用的海陽核電供熱項目屬于第二種方式。

  

此外,采用化學熱管遠程核供熱系統正在研發,它利用高溫蒸汽熱源進行可逆反應,在常溫下通過管道送到用戶,在再生裝置中產生逆反應放出化學熱,以供用戶應用。這種方法可將大規模的核熱送到遠處供大片地區使用。

  

中國環境報:核能供熱有何優勢?

  

俞冀陽:核能供熱的優點十分明顯。首先是可以顯著降低二氧化碳和大氣污染物的排放,改善供熱區域的空氣質量。其次,由于核裂變能的能量密度大,核能供熱具有穩定可靠而且可以大規模開發利用的優勢。

  

采用大型核電廠熱電聯供的方式,還可以提高核電廠的綜合效益。核能供熱以清潔高效的供暖方式改善民生、造福地方,具有居民供暖價格不增加、政府財政負擔不增長、熱力公司利益不受損、生態環保效益大、提高核電廠效率、拉動新產業等多個效果,實現企業與地方、環境、公眾的協調發展和多方共贏。

  

中國環境報:核能供熱的安全性如何保障?未來發展會如何?

  

俞冀陽:城市集中供熱所需溫度不高,正在研究開發的低溫供熱堆的壓力只有1~2兆帕,可以輸出100度左右的熱水供城市使用。其反應堆工作參數低,安全性好,是一種有可能建造在城市近郊的供熱方案。但是,由于要建造在人口密集區域,對其安全性就會提出更高的要求。

2017年,中核集團發布了可實現區域供熱的“燕龍”泳池式低溫供熱堆的設計方案。這一方案就是采用安全系數較高的游泳池式堆的設計。所謂游泳池式堆,就是把堆芯設計在一個巨大的水池底部,實現在任何情況下堆芯都可以被水浸泡著,從而實際消除場外重大放射性釋放。

  

這種設計方案,具有固有安全性好,功率大小靈活,無須場外應急準備,可以建造在人口密集區等優點。但是,由于只有供熱季節可以使用,溫度參數太低從而導致在非供熱季節無法發電,使得其經濟效益比較差。而為了保證供熱堆和熱力公司均有獲利,會造成居民的供暖價格比較高。否則就需要大量的財政補貼,增加政府負擔。而且,由于供熱堆靠近居民生活區,存在較大的公眾溝通工作量,因此這種方式的核能供暖并沒有真正實現。

  

而第二種方式的核熱聯供電廠,它和普通熱電聯供的火電廠原理相似,只是用核電廠的高溫蒸汽供熱。核熱電廠反應堆工作參數高,非供熱季節也可以發電,發電和供熱兩不耽誤,綜合經濟效益好。但是核電廠須建在相對遠離居民區的地點,從而使它的供熱范圍受到一定的限制。


目前,世界上有些國家早就已經開展核能供熱,在已運行的核電廠中,有十余座已經實現抽汽供熱方式的熱電聯供。

關鍵詞閱讀: 天然氣鍋爐 核能供熱

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