2021碳達峰碳中和煙臺論壇10月19日在煙臺開幕,當天下午舉行的主論壇期間,中國工程院院士、清華大學教授江億表示,綜合利用核能,實現熱電水三聯供,將對滿足山東半島電力、熱力和淡水供應發揮重大作用。
山東用電、用熱需求旺盛。一方面,其火電裝機容量居全國首位。2019年,山東省煤炭消費總量4.3億噸,發電消耗一半燃煤,而且熱電機組裝機容量占火電裝機容量的比例超過85%,20萬千瓦以下小熱電機組占比超過30%,發電煤耗高、效率偏低,每年消耗約8300萬噸燃煤。另一方面,山東省集中供熱總面積達20.5億平方米。青島、煙臺等城市供熱以燃煤鍋爐和小熱電為主,能耗高、污染大,碳排放量也大。加上大量燃煤小熱電同時為工業生產供熱,非電燃煤中約70%用于各類小鍋爐,為民用采暖和工業生產過程提供熱量。
水資源短缺也是山東面臨的一大問題,該問題不解決,無法實現可持續發展。
面對低碳轉型要求,用什么來替代化石能源消費?如何滿足大量用電和用熱需求?如何應對水資源匱乏問題?核能的全面開發綜合利用可同時解決以上三大問題,即利用核能水熱電三聯產技術,以全面電氣化后的電力替代燃煤、燃氣、燃油,以零碳熱源滿足冬季建筑供熱和工業生產的熱量需求,以足夠的淡水資源確保安全可靠供水。
核電機組運行會產生大量余熱,充分利用余熱,可進行海水淡化并制備淡熱水,再通過單管“水熱同送”系統送到城市周邊;通過“水熱分離”裝置分離出熱量和常溫淡水,由此實現供水、供熱。目前,已建成的海陽核電小型示范項目運行效果良好。
在供熱、供水基礎上,再增加一套跨季節儲熱裝置,實現系統全年連續運行,性能會更佳。水熱聯產等裝置屬于高投資項目,一旦建成期望長期運行,而核電裝置不希望季節性轉換,最好也是連續運行。通過跨季節蓄熱裝置,可實現連續制水、連續產熱。春夏秋季熱量換到儲熱裝置,連續供應常溫熱水,冬季由系統和儲熱裝置共同供熱,繼續供應常溫熱水。
測算顯示,“1000MW機組+跨季節儲熱”全年連續運行8000小時,能夠發電70億kWh,輸出熱量4500萬GJ,為1.5億平方米建筑供熱,并產生淡水1.5億噸/年。若有30臺這樣的機組,可滿足山東半島35億平方米建筑供熱、供應45億噸淡水,提供50%的電力供應。跨季節儲熱不僅使水熱聯產裝置、水熱同送系統實現全年連續運行,還能使核電通過改變抽氣量而改變發電量,從而具有一定的靈活性,由此不再需要供熱調峰熱源,完全根據天氣決定供熱側熱量,提高了供熱可靠性。
綜合利用核能,實現熱電水三聯供,將對滿足山東半島電力、熱力和淡水供應發揮重大作用,是實現山東半島零碳能源和可持續淡水供應的重大舉措。而要滿足山東半島熱、電、水需求,需要有0.3億千瓦裝機的核電。為此,建議在“十四五”期間做好整體規劃,為今后二十年的建設和改造提出“一張藍圖”,可先完成1-2個熱電水三聯供示范工程,到2045年,伴隨著核電項目陸續完成,分期分片完成配套工程。