推進山東能源綠色轉型的“核能鎖鑰”

中國經濟導報、中國發展網  許紅波、池毓凱、車路、張建佩、記者尹明波報道  核能作為清潔低碳高效能源，可有效替代煤炭消費，是山東加快實現“碳達峰、碳中和”戰略目標的必由之路。近年來，該省堅持把發展核能作為實現“三個三分之一”能源結構調整目標、助力新舊動能轉換的重要抓手，統籌推進核電項目建設和核能綜合利用。2018年10月，三代核電依托項目海陽核電一期首臺機組建成投運，山東在運核電實現“零突破”；2019年11月，全國首個“國家能源核能供熱商用示范工程”一期項目建成投運；2020年7月，我國擁有自主知識產權的四代核電榮成高溫氣冷堆示范工程全面進入調試階段......一系列成績的取得，標志著山東省正在奮力搶占三代及以上核電技術高地，核能發展實現彎道超車、跨越進位，成為能源綠色低碳轉型的重要支撐。

核能發電安全高效

山東是能源生產和消費大省。長期以來，受能源資源稟賦和偏重產業結構影響，能源領域煤炭消費占比高、煤電裝機占比高的“兩高”問題突出。近年來，山東省大力實施“四增兩減一提升”工程，聚焦可再生能源、核電、外電入魯、天然氣“四大板塊”做加法，不斷為能源結構“降壓減負”。其中，核電作為清潔低碳高效的基荷電源，能夠有效替代煤炭消費，是能源綠色轉型的有效途徑。

“十三五”以來，山東安全高效推進全球首批三代核電依托項目——海陽核電一期工程建設，1、2號機組于2018年10月、2019年1月投入商業運行，在運核電進入“雙核時代”。據了解，海陽核電作為全省首個開工并建成投運的核電項目，是山東單體投資最大清潔能源項目，建設選址位于區域用電負荷的中間地帶，具有顯著中心區位優勢。

“該項目采用先進三代非能動壓水堆核電技術，具有更高安全性和更靈活的負荷跟蹤性等技術優勢。”山東核電公司負責人介紹，“非能動安全系統”指利用自然界物質固有規律,僅依靠重力、流體的自然對流、蒸發、冷凝等自然手段導出堆芯余熱和安全殼的熱量，不需要任何外部能源。這種設計思路，最大程度消除了安全系統對電源和能動部件的依賴性，大大提高了核電機組的安全性和可靠性。

項目投運兩年來，累計發電超過450億千瓦時，有效替代標煤約1350萬噸；1號機組2019年獲得世界核電WANO綜合指數評分滿分100分，排名世界第一；2號機組2020年刷新國內外百萬千瓦級核電機組首次換料大修最短工期紀錄，創新成果近70項，實施技術優化改造200余次，開發專用工具、工藝45項......一系列成果取得，標志著山東在運核電實現從無到有、從有到優的跨越。

“在高效利用核電的同時，我省把核安全作為核電發展的生命線，認真貫徹‘理性、協調、并進’核安全觀，突出‘嚴慎細實’核安全理念，堅持發展與安全并重，加強核電規劃、選址、設計、建造、運行和退役等全生命周期管理和監督，堅持采用最先進技術、最嚴格標準發展核電。”據山東省能源局相關負責人介紹，隨著山東核電公司上榜中國安全生產協會“2020年全國安全文化建設示范企業”名單，核安全理念也越來越得到社會和公眾認可。

圖為海陽核電站。攝影：姜立波

核能供熱全國首創

2021年1月上旬，寒潮來襲，我國中東部地區進入“速凍”模式，北方地區能源供應和居民取暖保障面臨嚴峻考驗。作為國內首個核能商用供熱項目，海陽核能供熱商用示范工程一期項目通過內部挖潛，大幅提升核電機組對外供熱能力，供應熱量同比增加33%，核能供熱新增3個小區，“核級溫暖”充分彰顯，供熱效果持續向好。

海陽核能供熱商用示范工程一期項目是山東省推進北方地區冬季清潔取暖的積極探索和生動實踐。項目利用核能供熱安全穩定清潔可靠特性，實現各類污染物、二氧化碳等零排放，對于有效防治大氣污染、減少環保投資、緩解燃煤運輸壓力，保障北方地區冬季清潔供熱、改善區域生態環境具有重要意義。該項目依托海陽核電一期工程建設，2019年初開工，2019年11月供暖季正式建成投運，率先在全國范圍內實現核能商用供熱，滿足73個小區、4300多戶居民冬季清潔取暖需求。2019-2020供暖季，海陽核能供熱商用示范工程一期項目持續安全穩定運行136天，圓滿完成首個年度供熱任務，供暖季總供熱量約28.7萬吉焦，有效替代標煤1.1萬噸，減排二氧化碳2.7萬噸，生態環保效益顯著。實現居民采暖費用不增加、政府財政負擔不增長、熱力公司收益有增長、核電運行效率有提升等多贏效果，展現良好示范效應。國家能源局授予該項目“國家能源核能供熱商用示范工程”稱號，在海陽召開全國現場觀摩會大力推廣，為全國核能供熱提供“山東經驗”、貢獻“山東智慧”。

圖為海陽核能供熱項目廠內換熱首站。供圖：山東省能源局

2020年11月，山東全面啟動示范工程二期建設，項目建成后可滿足海陽城區450萬平方米居民取暖，實現核能供熱“全覆蓋”，打造全國首個“零碳”核能供熱示范城市。未來，山東將依托核電項目建設，進一步擴大核能供熱范圍，為全省乃至全國推廣清潔取暖、壓減煤炭消費、實現“碳達峰”“碳中和”戰略目標貢獻“核能力量”。

示范工程國際領先

近日，落戶山東的國家科技重大專項——榮成石島灣高溫氣冷堆示范工程，順利完成兩臺反應堆加熱除濕，反應堆回路溫度均穩定在250攝氏度，壓力均穩定在7兆帕，達到機組正常運行狀態參數指標。這標志著高溫氣冷堆示范工程通過冷試考核之后，具備全面開展雙堆熱態功能試驗（以下簡稱“熱試”）條件，工程進展取得重大突破。

榮成石島灣高溫氣冷堆示范工程，采用我國自主知識產權的第四代先進核電技術，是全球首臺模塊化、球床式高溫氣冷堆核電機組，承擔著安全性更好、用途更廣、發電效率更高的新一代核電技術研究和工程實踐的重任，對山東乃至全國掌握第四代先進核電技術，實現核電設計、建造等技術水平從“跟跑”“并跑”到“領跑”全球，具有劃時代意義。

示范工程于2012年開工建設，全力攻克了前期研發與試驗驗證難度大、技術設計未固化、新技術新材料新工藝新設備大量應用、設備制造復雜等系列難題。2015年，示范工程完成核島、常規島主體結構施工；2016年，完成世界上尺寸最大、重量最重的反應堆壓力容器吊裝；2019年，完成首臺蒸汽發生器吊裝；2020年7月，具備進入全面調試階段條件；2020年11月，順利完成雙堆冷試；2020年12月，具備全面開展熱試條件。據介紹，熱試是核電工程建設中承上啟下的重大節點，目的是模擬核電機組正常運行工況條件下，驗證機組系統、設備的功能和性能指標是否滿足設計規定，被稱為反應堆裝料前的“模擬考”“總彩排”。按照設計要求，熱試分為抽真空除濕、加熱除濕、功能試驗三個階段，工期約2個月，主要包括主氦風機熱態性能試驗、燃料裝卸系統熱態性能試驗、控制棒及其驅動機構熱態性能試驗、氦凈化系統熱態性能試驗、吸收球系統熱態性能試驗等。

高溫氣冷堆各項調試順利推進的同時，1月16日，首批7.8萬余個球形核燃料元件，順利運抵榮成高溫氣冷堆示范工程現場，經過安全有序起吊、檢測后全部接收入庫。作為示范工程反應堆的“能量源泉”，將為后續并網發電提供燃料動力。

球形燃料元件是高溫氣冷堆固有安全性的最重要基礎，是“買不來、要不來、討不來”的關鍵核心技術。高質量球形核燃料元件實現量產，在世界范圍內屬于首次，是國家科技重大專項最為重要的創新成果之一，標志著我國已具備持續向高溫氣冷堆電站供應核燃料元件的能力，意味著我國先進核燃料元件研制技術走在世界前列，為我國從“核大國”邁向“核強國”提供強力支撐。

圖為高溫氣冷堆全貌。供圖：山東省能源局

山東將繼續匯聚各方力量，遵循“嚴慎細實”核安全理念，按照“安全第一、質量第一”原則，安全有序開展熱試相關工作，為下一階段反應堆裝料、機組帶“核”調試及運行奠定堅實基礎，為世界首座球床模塊式高溫氣冷堆從設計到工程實踐積累寶貴經驗。

智慧核能引領未來

作為國家創新驅動發展戰略的重要組成部分，核能科技創新是構建安全高效、清潔低碳現代能源體系的重要引擎。山東省高度重視科技創新在核電領域引領作用，積極推進核電企業推廣應用云平臺、大數據等新技術，全力打造具有山東特色的核能“智慧工地”，探索“核能綜合利用+智慧能源”跨界融合。

為深入研究推廣信息化、智能化、大數據、區塊鏈等新技術在核電工程建設管理中的應用，山東積極推進國核示范電站公司率先啟動“智慧工地”監管中心探索和建設。2021年1月，“智慧工地”監管中心投用儀式，以視頻形式在北京、上海、榮成三地同步舉行，這一國家科技重大專項初步實現“智慧工地”數據可視化，向智慧核電建設邁出堅實一步。

據“智慧工地”監管中心有關負責同志介紹，該中心利用大數據技術，將人員管理、施工監控、吊鉤可視化、塔吊防碰撞、AI圖像識別、VR安全教育、質量防造假記錄、環境監測、車輛測速、安全預警、全廠廣播、地理信息等系統進行集中展示和分析，實現當前階段工作面視頻監控全覆蓋、人員定位全覆蓋、特種設備管理全覆蓋，構建起安全質量全覆蓋防護網，打造示范項目智慧化名片，為創建示范標桿工程裝上智慧化引擎。

圖為“智慧工地”監管中心。供圖：山東省能源局

為順應能源結構和用能方式變革，山東核電公司在全國率先啟動首個“核能綜合利用+智慧能源”樣板工程籌備和建設。該工程主要為海陽核電專家村服務，實現公司員工宿舍區電、熱、冷、水等多能互補和綜合管控，確保能源利用安全性、環保性和經濟性等效益最大化，提升用戶體驗感和舒適度。工程方案主要包括三個方面：一是利用已有海水淡化以及核能供熱設施，通過“水熱同傳”技術，同步輸送淡化水和熱能，在宿舍區內實現水熱分離和消納。二是將核能供熱與儲熱、儲冷技術相結合，提高環保效益、降低用能成本，為膠東半島大規模核能供熱+清潔能源存儲探索新模式、新思路。三是新增光伏、電儲能、智慧路燈等設備和系統，通過“綜合智慧能源診斷&規劃設計平臺”和“綜合智慧能源管控一體化平臺”，實現水熱同傳、儲能、光伏互補一體化管控、智能調度。

“水熱同傳”創新示范項目已于2020年11月投運，在實現供暖面積1萬平米的同時，每日可提供飲用水180噸，比傳統分傳技術節省投資約50%，實現供水、供熱跨界整合，提升能源效率，為同步緩解城市清潔取暖和水資源制約發展問題提供新借鑒。

據悉，“十四五”期間，山東將依托優良的廠址資源和工業基礎，持續深化與核電央企的戰略合作，充分發揮央企的資金、技術、人才等資源優勢，推動核能項目建設和核能綜合利用，搶占先進核電技術高地、提升高端裝備制造能力，推動核能高質量發展。

——新聞鏈接：“十三五”以來山東核能發展成就

→2016年

7月，海陽核電1號機組完成冷態功能試驗。

→2017年

6月，榮成高溫氣冷堆示范工程220kV倒送電一次成功。

12月，海陽核電2號機組完成冷態功能試驗。

→2018年

8月，海陽核電1號機組實現首次并網。

10月，海陽核電1號機組投入商業運行，山東在運核電裝機實現“零突破”。

→2019年

1月，海陽核電2號機組投入商業運行，海陽核電一期工程全面建成投產，正式進入“雙核時代”。

4月，海陽核電一期兩臺機組累計發電量突破100億千瓦時。

8月，榮成高溫氣冷堆示范工程核島大件設備全部吊裝到位。

10月，海陽核電1號機組商運一周年，機組10項運行指標達到世界先進水平。

11月，海陽核電核能供熱工程一期項目建成投運，被國家能源局授予“國家能源核能供熱商用示范工程”稱號。

→2020年

2月，海陽核電1號機組獲得2019年世界核電WANO綜合指數評分滿分（100分），排名世界第一。

3月，國家能源核能供熱商用示范工程一期項目圓滿完成首個供暖季供熱任務，安全穩定運行136天。

4月，海陽核電一期工程2臺機組完成首次換料大修，先后刷新國內外百萬千瓦級核電機組首修工期紀錄。

7月，榮成高溫氣冷堆示范工程全面進入調試階段。

10月，中國·山東核能（裝備）產業發展推介會在威海榮成市召開，中國（煙臺）核能安全暨核電產業鏈高峰論壇在煙臺市開幕。

10月，榮成高溫氣冷堆示范工程完成冷態功能試驗。

11月，全國“零碳”供暖城市創建暨國家能源核能供熱商用示范工程二期全面開工建設。

12月，榮成高溫氣冷堆示范工程全面開展熱態功能試驗。