2021年冬天,国家电投山东核电开创了世界核能应用历史上的“先河”。11 月 9 日,我国首个核能供热商用工程“暖核一号”450 万平米供热项目在山东省海阳市投运并覆盖整个城区,全国首座“零碳”供暖城市就此诞生。同时,在国家“十四五”规划的开局之年就实现了规划中明确提出的“开展山东海阳等核能综合利用示范”的目标。
(图说:“暖核一号”投运,温暖一座城,湛蓝一片天,少交一块钱。山东核电供图)
零碳 惠民 环保 一个都不能少
2019 年,山东核电建成投运的我国首个核能供热商用工程 “暖核一号”70 万平米供热项目,被国家能源局命名为“国家能源核能供热商用示范工程”。该项目经独立的第三方评价机构审验后,给出的评价是:“清洁、安全、稳定、高效,具有大规模推广应用价值”。
2021年11月16日,在北京的国家电投总部,山东核电董事长吴放在接受采访时用一串简洁的数据告诉我们什么是“清洁、安全、稳定、高效,具有大规模推广应用价值”。
“零碳”供暖工程投运后,海阳市居民取暖价格每平米下调了 1 元钱,是货真价实的惠民工程。“零碳”供暖工程取代了当地 12 台燃煤锅炉,每个供暖季可节约原煤 10 万吨、减排二氧化碳 18 万吨,全厂热效率从 36.69% 提高到 39.94%,每年可减少向环境排放热量 130 万吉焦,有效改善了区域大气环境和海洋生态环境,是名副其实的环保工程。
用吴放的话说:“核能供热实现了当地民众、地方政府、热力公司、核电企业以及生态环保的多方共赢。”
余热利用再造百万千瓦级核电机组
毕业于清华大学的吴放曾就读于工程物理系核能与热能利用专业、核能与新能源技术研究院能源动力专业,是一位研究型企业管理者,擅长能源技术管理、企业管理、核能技术研发和运营。
据吴放介绍,山东核电 1、2 号机组自商运以来,始终保持安全稳定运行,已累计发电约 606 亿千瓦时,为构建清洁低碳、安全高效的能源体系做出了积极贡献。
(山东核电供图)
在确保核电机组安全稳定运行前提下,山东核电从 2018 年开始就结合电厂余热利用、热效率提高和地方清洁取暖、绿色发展的实际需求,提出“现实可行、兼顾长远,由易到难、分步实施,地方协同、产业配套,生态优先、绿色发展”的核能综合利用原则,确定了“一次规划、分步实施”方案,创造性地落实习近平总书记关于“加快推进北方地区冬季清洁取暖”重要指示精神,在国内率先开展大型压水堆热电联产研究与实践,积极开展科研攻关,建立起“海阳核电核能综合利用”的创新品牌,为我国核能产业发展开辟了新跑道,探索出新的路径。
据吴放介绍,全国首座“零碳”供暖城市诞生后,山东核电正在推进单台核电机组 3000 万平米大规模供热科研工程,供热范围可覆盖方圆 130 公里区域。项目投运后,电厂热效率将提升至 55.9%,是原来的1.5 倍。若海阳核电两台机组同时开展 3000 万平米供热,能源贡献力相当于再造一个百万千瓦级核电机组。
(图说:海阳核电一期工程1、2号机组已累计发电超600亿度。山东核电供图。)
首个核能综合利用技术品牌具有完全自主知识产权
“暖核一号”是由国家电投自主开发的具有完全自主知识产权的核能零碳供热技术,是我国首个核能综合利用技术品牌。该技术依托海阳核电三代非能动百万千瓦级核电机组,由国家电投山东核电牵头,联合国内多家设计研究院所、设备制造单位自主研发形成,实现了大型核电机组的热电联产,具有安全、经济、清洁、高效的特点,能够适应多种应用场景。
据吴放介绍,“暖核一号”以核电机组常规岛汽轮机中间级抽汽为主要技术特征,填补了百万千瓦级中压饱和汽轮机组抽汽技术的国内空白。研发了适用于饱和蒸汽的大口径抽汽止回阀、快关调节阀等新型阀门,在核电热电联产关键设备上实现了国内首创。开发了反应堆热功率与汽轮发电机电功率+对外供热功率匹配的运行控制策略,在核电热电联产的运行控制技术上实现了新的跨越。形成了一套完整的基于核电热电联产的安全和瞬态评估体系,在国内大型核电机组热电联产安全评估技术上实现了零的突破。
“暖核一号”固化了一系列完整的技术,包括大型核电机组抽汽供热安全评估技术、常规岛重要系统和设备瞬态分析技术、汽轮机抽汽供热改造技术、核能供热厂区供热换热技术、热电联产机组控制技术、核能供热联合调试技术、核能供热厂内外联合运营技术等,形成了一系列标准化的模块和方案。
“暖核一号”拥有“园区级”(供热面积约100万㎡)辅汽供热模块、“县域级”(供热面积约500万㎡)抽汽供热模块、“区域级”(供热面积3000万㎡及以上)大规模抽汽供热模块等多个技术标准化方案,可满足不同供热应用需求。以海阳核能供暖为样板,“暖核一号”可向全国核电机组的热电联产进行复制推广。
“暖核一号”开创了“核电厂+政府平台+供热公司”的核能供热商业新模式。由核能清洁热源置换传统热源,兼容原有商业模式,在长距离大规模供热中,增加“长输管网公司”,实现当地民众、地方政府、热力公司、核电企业的多方共赢。
“暖核一号”让核能利用以“暖”的方式走入寻常百姓家,以“惠”的方式让民众用得经济、用得环保,用得放心、用得安心、用得舒心,打破了“核”的神秘感,增进了“核”的亲密感,增加了公众对核能的了解度和接受度。
作为核能综合利用的重大创新成果,“暖核一号”有效落实了国家“十四五”规划所提出的“开展山东海阳等核能综合利用示范”,《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中关于“积极稳妥推进核电余热供暖”的决策部署,代表了我国核能综合利用技术的先进水平。
在双碳目标背景下,“暖核一号”以零碳方式一体化满足了社会用电、用暖需求,为我国核电热电联产提供了示范样板,为能源供给侧变革和高质量发展探索了一条新路径。