《新型電力系統(tǒng)下的核電站發(fā)展趨勢(shì)研究》4800字（論文）

新型電力系統(tǒng)下的核電站發(fā)展趨勢(shì)研究目錄TOC\o"1-2"\h\u10868前言 130358一、新型電力系統(tǒng)的核心內(nèi)涵 120497（一）適應(yīng)大規(guī)模高比例新能源的低碳化電力系統(tǒng) 16575（二）保障能源供需和防范風(fēng)險(xiǎn)的安全性電力系統(tǒng) 219349（三）全國統(tǒng)一電力市場(chǎng)優(yōu)化的高效率電力系統(tǒng) 25840二、新型電力系統(tǒng)下核電站發(fā)展面臨的問題 210955（一）安全性與可靠性問題 21154（二）可持續(xù)性問題 34698（三）經(jīng)濟(jì)性問題 417418三、新型電力系統(tǒng)下核電站的發(fā)展趨勢(shì) 522720（一）持續(xù)提升大型壓水堆核電廠的安全性指標(biāo) 511000（二）進(jìn)一步降低大型壓水堆核電廠的建設(shè)成本 56711（三）減少高放乏燃料產(chǎn)生量 55626（四）加快開發(fā)更先進(jìn)的四代核電技術(shù) 65279四、結(jié)論 66040參考文獻(xiàn) 7摘要：綠色低碳環(huán)保是未來的發(fā)展大趨勢(shì)，世界各國紛紛推出了低碳能源。對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)完成能源的更替，才能實(shí)現(xiàn)碳中和發(fā)展目標(biāo)。本次文章從新型電力系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀方面入手，研究國內(nèi)核電站的應(yīng)用趨勢(shì)，希望可以解決核電站中長期發(fā)展的規(guī)劃問題。關(guān)鍵詞：新型電力系統(tǒng)；核電站；發(fā)展趨勢(shì)前言我國政府根據(jù)能源發(fā)展的局面提出了新型能源戰(zhàn)略的舉措，因此構(gòu)建出新型電力系統(tǒng)非可以完成綠色低碳發(fā)展的目標(biāo)，從核能技術(shù)利用方面入手，研究核電站發(fā)展趨勢(shì)。但核電站非常特殊，安全性及可靠性不容忽視，目前核電站發(fā)展速度較快，一旦投入大規(guī)模應(yīng)用將會(huì)產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)因素。一、新型電力系統(tǒng)的核心內(nèi)涵（一）適應(yīng)大規(guī)模高比例新能源的低碳化電力系統(tǒng)新型電力系統(tǒng)符合低碳發(fā)展的特征，這關(guān)系到能源轉(zhuǎn)型的成敗，所以為了完成清潔低碳能源的生產(chǎn)，新型電力系統(tǒng)將發(fā)揮出這種作用。普通的發(fā)電方式和電網(wǎng)管理模式，無法應(yīng)對(duì)能源的大規(guī)模消耗。開發(fā)出新型電力系統(tǒng)需要解決能源的儲(chǔ)存技術(shù)，在這一方面研究潛力非常大。建議在電力系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用低碳能源，提升新能源的占比。保障能源供需和防范風(fēng)險(xiǎn)的安全性電力系統(tǒng)新型電力系統(tǒng)要確保安全性。在我國的大型電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，普遍使用的是交織旅游混合聯(lián)網(wǎng)這樣的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，并且波動(dòng)性較強(qiáng)。新能源發(fā)電會(huì)逐步的連接到電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，但隨著新能源發(fā)電數(shù)量在劇增，對(duì)電網(wǎng)規(guī)模的需求在增加，在發(fā)電設(shè)備上投入了大量的新型設(shè)備，這轉(zhuǎn)變了普通的電力系統(tǒng)運(yùn)行方式。另一方面受到外部因素的破壞或者敵對(duì)勢(shì)力的攻擊將會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)大面積停電事故，這些都屬于非傳統(tǒng)的安全威脅。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，提前做好理論方面的分析，在控制調(diào)節(jié)等層面上進(jìn)一步的創(chuàng)新才能減少危險(xiǎn)因素，提升運(yùn)行的安全程度。全國統(tǒng)一電力市場(chǎng)優(yōu)化的高效率電力系統(tǒng)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)必須要具備高效率特征。電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率關(guān)系著用戶的使用體驗(yàn)，大量的新能源發(fā)電設(shè)備將會(huì)接入電力系統(tǒng)，眾多用戶也會(huì)成為電力的使用者，所以電力系統(tǒng)必須提升資源配置的效率，這對(duì)于資源配置功能來說，面臨的挑戰(zhàn)非常大。建議在全國范圍內(nèi)設(shè)置規(guī)范的新型電力系統(tǒng)管理標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)資源的最大化配置。在市場(chǎng)管理方面可以形成多樣化的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，不同層次的電力市場(chǎng)可以同步運(yùn)行，完全遵循全國規(guī)范性的交易制度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步的完善市場(chǎng)體系。從產(chǎn)品類型上來看，中長期市場(chǎng)要保持平衡，這也是市場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。電力的實(shí)施價(jià)格要充分的利用起來，現(xiàn)貨市場(chǎng)可以利用這種優(yōu)勢(shì)，從而形成多樣化的交易品種，比如輔助服務(wù)、電力資源利用、輸電權(quán)管理等，運(yùn)用這種產(chǎn)品形成開放式的體系。應(yīng)對(duì)新能源結(jié)構(gòu)的變化，配套建設(shè)新的電力市場(chǎng)管理制度，推動(dòng)市場(chǎng)的開放競(jìng)爭(zhēng)。二、新型電力系統(tǒng)下核電站發(fā)展面臨的問題（一）安全性與可靠性問題在新能源應(yīng)用方面，核電站是重要的典型代表，特別是超大型核電站結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，是人類智慧的結(jié)晶，這樣的能源系統(tǒng)利用效率非常高。但是大型核電站的危險(xiǎn)性引發(fā)了人們的擔(dān)憂，大型核電站事故將會(huì)給人們帶來災(zāi)難，所以核電站的運(yùn)行對(duì)安全性要求非常嚴(yán)格，2011年3月份日本的福島核電站出現(xiàn)事故，造成的影響非常深遠(yuǎn)。這一事件對(duì)其他國家的核電站發(fā)展敲響了警鐘，核電站出現(xiàn)事故給當(dāng)?shù)卦斐蔀?zāi)難的同時(shí)還會(huì)引發(fā)經(jīng)濟(jì)損失。處理核災(zāi)難還需要花費(fèi)天價(jià)的成本，不僅如此，還有大量的核廢水等污染物質(zhì)需要妥善解決。日本在處理核電站事故時(shí)采取的措施非常的不負(fù)責(zé)任，導(dǎo)致社會(huì)公眾引發(fā)了對(duì)核電站管理的不滿，信任度極大的下降，正是因?yàn)檫@次事故的影響，世界各國在核電站的建設(shè)上陷入停頓，也有的國家甚至放棄了發(fā)展核電。在核電站管理上，我國的核電站運(yùn)營技術(shù)相對(duì)成熟，但是新建核電站時(shí)，要關(guān)注反應(yīng)堆的技術(shù)升級(jí)和安全性，重視設(shè)備的可靠性，只有取得了重大進(jìn)展，才能夠杜絕核電站事故，并且減少對(duì)環(huán)境的影響。技術(shù)的升級(jí)與進(jìn)步可以提升核電站運(yùn)行的穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)重大災(zāi)難，社會(huì)公眾才會(huì)信任核電站的運(yùn)營?？沙掷m(xù)性問題1.鈾資源可持續(xù)性核電站的運(yùn)營需要使用鈾資源，目前在全球范圍內(nèi)總共有400多座核反應(yīng)堆，這些核電廠使用的燃料為低負(fù)極度的二氧化，但是總體的資源使用效率非常低，基本上在1%左右。根據(jù)國內(nèi)有關(guān)部門的預(yù)測(cè)，2030年，國內(nèi)的核電裝機(jī)容量將會(huì)突破1.2億千瓦，2060年年裝進(jìn)的量將會(huì)突破4億千瓦。因此我國對(duì)鈾礦資源的消耗量會(huì)不斷增長，鈾資源的穩(wěn)定性關(guān)系著核電站的正常發(fā)展。這種因素是限制核電站數(shù)量發(fā)展的重要原因。對(duì)我國的鈾礦資源進(jìn)行分析就能發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)開采價(jià)值較低，所以大量依賴進(jìn)口。以2021年數(shù)據(jù)為例，從國外進(jìn)口的礦物資源有24974噸，提供這些資源的國家主要有烏茲別克斯坦、俄羅斯、加拿大、哈薩克斯坦等，特別是哈薩克斯坦，占據(jù)了66%的進(jìn)口量。從全球范圍內(nèi)來看，經(jīng)濟(jì)性開采價(jià)值較高的國家有澳大利亞、加拿大、哈薩克斯坦等國家。國內(nèi)的資源儲(chǔ)備并不多，這些因素限制了國內(nèi)核電站的擴(kuò)張。收集大量的核電站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，反應(yīng)堆的電機(jī)組壽命有高有低，比如以百萬千瓦輕水堆核反應(yīng)機(jī)組為例，使用壽命只有60年左右，在使用周期內(nèi)可消耗1萬噸天然鈾，需要2萬噸鈾礦資源。根據(jù)這一比例換算，2030年裝機(jī)容量1.2億千瓦就需要消耗240萬噸鈾礦資源?，F(xiàn)階段國內(nèi)的資源對(duì)外依存度就已經(jīng)達(dá)到了85%，所以從長遠(yuǎn)來看資源的安全性得不到保障。假如國內(nèi)核電站的裝機(jī)容量突破2億千瓦，就需要建立起穩(wěn)定的供應(yīng)鏈，才能確保核電站運(yùn)行的穩(wěn)定性。另一方面，我國新建的核電站機(jī)組必須要加快技術(shù)創(chuàng)新，提升資源的使用效率，這樣才可以減少需求量。2.乏燃料后處理及高放廢物處置根據(jù)核電站運(yùn)行的規(guī)律，輕水堆核電站普遍的使用壽命達(dá)到了60到80年左右，不斷的循環(huán)使用之后，反應(yīng)堆內(nèi)部的燃料元件就會(huì)衰退，其中不僅有裂變產(chǎn)物，同時(shí)還有超油鈾核素，這些物質(zhì)必須要妥善處理，百萬千瓦級(jí)的核電站每年可以產(chǎn)生20噸左右的乏燃料。即使是經(jīng)過多次處理和利用其中的放射性廢物，仍然要妥善處置。高放射性防乏燃料的處理工作始終困擾著世界各國，處理過程當(dāng)中要考慮到經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性限制，同時(shí)還要防止危險(xiǎn)因素?cái)U(kuò)散，這也影響了核電站的應(yīng)用。世界上只有美國、俄羅斯、法國、日本、中國等國家擁有核電站技術(shù)，但是在高放射性廢物的處理方面，各國始終拿不出有效的應(yīng)對(duì)策略。如果單純的考慮到技術(shù)可行性及經(jīng)濟(jì)性，采用地質(zhì)處理方式能夠達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。另外法國美國及俄羅斯開始研究閉式核燃料循環(huán)技術(shù)，這樣可以減少廢物的產(chǎn)生。我國政府在1980年就已經(jīng)提出了閉式循環(huán)的核燃料發(fā)展策略，但是這種技術(shù)處理方式對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求非常高，并且要花費(fèi)大量的資金用于場(chǎng)地建設(shè)，所以商業(yè)化應(yīng)用的難度非常高。2021年國內(nèi)的核電廠乏燃料，每年的產(chǎn)量達(dá)到了1100噸，累積量達(dá)到了7800噸。根據(jù)相關(guān)部門的推測(cè)，2035年產(chǎn)量將會(huì)達(dá)到2000噸，累積量會(huì)達(dá)到34600噸。由此可以看出核電站乏燃料處理技術(shù)的升級(jí)是迫在眉睫的，但是在核電站的地址選擇、技術(shù)路線選擇上仍然存在限制性因素，要考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，所以后續(xù)的處理工廠建設(shè)仍然面臨較多變動(dòng)因素。發(fā)射性污染物質(zhì)的處置和公眾健康環(huán)境安全有著直接聯(lián)系，短期內(nèi)如果得不到合理的解決，將會(huì)導(dǎo)致放射性廢物不斷累積。經(jīng)濟(jì)性問題超大型核電站的建設(shè)工作相對(duì)復(fù)雜，在設(shè)計(jì)、建設(shè)、維護(hù)等方面都要考慮到經(jīng)濟(jì)性問題。技術(shù)要求只是一方面，核電站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)非常高，國家必須具備強(qiáng)大的工業(yè)體系才能完成建設(shè)，另一方面國家要具備經(jīng)濟(jì)實(shí)力才能支撐整個(gè)核電站的建設(shè)工作，資金風(fēng)險(xiǎn)因素也是影響核電站發(fā)展的重要原因。當(dāng)前核電站的運(yùn)營成本和普通的化石能源并不相同，核燃料的費(fèi)用成本占據(jù)的比例并不高，所以價(jià)格波動(dòng)的敏感度較小。但主要的成本在于開發(fā)成本非常高，根據(jù)資料顯示同樣功率級(jí)規(guī)模的核電站，往往在早期的投資就達(dá)到了火力發(fā)電廠的三倍以上。以大型壓水堆核電站為例，這種核電站是多個(gè)國家共同發(fā)展的方向，在開展商業(yè)化建設(shè)及運(yùn)營方面安全監(jiān)督工作是最為嚴(yán)格的，安全監(jiān)管部門也會(huì)對(duì)核電站的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管。實(shí)際上大型核電站的建設(shè)工作對(duì)于施工質(zhì)量要求非常高，在設(shè)計(jì)采購，建造調(diào)試等方面，最近出了嚴(yán)苛的管理標(biāo)準(zhǔn)。正是由于特殊的管理體系，導(dǎo)致大型核電廠造價(jià)成本非常高。比如華龍傳一號(hào)第3代核電機(jī)組為例，造價(jià)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了第2代，每一臺(tái)的機(jī)組制造成本有200億。介紹大型核電站需要的投資數(shù)額是天文數(shù)字，還需要6年左右的建設(shè)周期，并且建設(shè)期間新產(chǎn)生的技術(shù)還會(huì)存在著安全評(píng)估的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面社會(huì)在不斷進(jìn)步，公眾的信任問題也會(huì)產(chǎn)生阻礙因素，相對(duì)于火力發(fā)電廠和水力發(fā)電廠，大型核電站的建設(shè)項(xiàng)目想要獲得投資回報(bào)，需要花費(fèi)更長的時(shí)間，所以風(fēng)險(xiǎn)也更高。根據(jù)以上信息，國內(nèi)的核電機(jī)組需要提升建造工藝，縮短周期，減少污染物質(zhì)的排放，提升資源的利用效率，才能獲得更多的競(jìng)爭(zhēng)力。三、新型電力系統(tǒng)下核電站的發(fā)展趨勢(shì)（一）持續(xù)提升大型壓水堆核電廠的安全性指標(biāo)大型壓水堆核電廠要將安全指標(biāo)提升起來，減少放射性物質(zhì)的排放風(fēng)險(xiǎn)，降低堆芯融化的概率，將風(fēng)險(xiǎn)因素降到最低，只有減少對(duì)社會(huì)的威脅，才能獲得公眾的信任。國內(nèi)運(yùn)行的第3代核電機(jī)組使用了多樣化的安全防范措施。華龍一號(hào)就是能動(dòng)與非能動(dòng)的安全管理系統(tǒng)，可以大大的減少堆芯損壞的概率。按照這樣的管理標(biāo)準(zhǔn)，新建造的大型核電站安全性及可靠性都得到了強(qiáng)化。進(jìn)一步降低大型壓水堆核電廠的建設(shè)成本減少核電站的建設(shè)成本，才能提升核電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，相對(duì)于清潔類型的能源，核電站的建設(shè)成本下降以后才能產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)力，可以應(yīng)用模塊化建造技術(shù)加快了建設(shè)的效率。同時(shí)機(jī)組的設(shè)備可以進(jìn)行技術(shù)改造，提升使用效率和壽命，這也能夠改善核電站的經(jīng)濟(jì)性。我國“華龍一號(hào)”目前的利用率達(dá)到了90%，同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)理論可以應(yīng)用60年。另一方面大型核電站的建設(shè)與設(shè)計(jì)使用的標(biāo)準(zhǔn)化的管理模式，大量的集中采購有效的壓縮了建設(shè)成本。減少高放乏燃料產(chǎn)生量高放射性缺乏燃料每年都在大量增長，這種物質(zhì)的壽命很長，采取合理的后期處理方式才是解決問題的最佳方案。采取技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)堆芯設(shè)計(jì)，運(yùn)用先進(jìn)的系統(tǒng)管理方案，可以提升燃料的更換周期，第3代核電機(jī)組可以達(dá)到18個(gè)月更換周期，同時(shí)也能夠提升運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少放射性物質(zhì)的含量。優(yōu)化設(shè)計(jì)方案開發(fā)出氣體保護(hù)元件。制定出科學(xué)的廢物處理方式。（四）加快開發(fā)更先進(jìn)的四代核電技術(shù)加快技術(shù)的升級(jí)換代，使用第4代核電技術(shù)可提升安全性和經(jīng)濟(jì)性。提升核燃料的循環(huán)使用效率，可有效減少廢物的產(chǎn)生。四、結(jié)論世界各國普遍關(guān)注新型電視系統(tǒng)的研發(fā)，我國政府可以在核電技術(shù)方面進(jìn)行創(chuàng)新，關(guān)注核電的安全性、資源利用效率，分析市場(chǎng)的變化特征，為國內(nèi)核電事業(yè)的發(fā)展帶來新的方向。（1）根據(jù)我國制定出的碳中和發(fā)展規(guī)劃，2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，因此要使用成熟的技術(shù)路線，同時(shí)也要關(guān)注經(jīng)濟(jì)性和安全性，迎合群眾的安全需求。（2）為了實(shí)現(xiàn)我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，可以運(yùn)用第4代核電站技術(shù)，形成經(jīng)濟(jì)高效的運(yùn)營模式，在核電站安全管理上采取創(chuàng)新型的管理，這樣才能夠滿足國內(nèi)核電站發(fā)展的需求，同時(shí)也能夠解決資源貧乏的問題。在燃料處置等方面做好技術(shù)攻關(guān)解決重大問題。參考文獻(xiàn)[1]王茜,李林蔚,高彬,閆麗