近期能源價格的波動已經表明全球能源系統向碳中和過渡存在風險,但碳中和已經成為當前全球的長期課題。
隨著脫碳的任務日益緊迫,不少國家似乎傾向于支持加速建設核電站。拜登政府最近發布了“凈零路徑”,稱現有的核能發電仍在運行,并可能在2030-2040年實現增長,英國的預算則包括了一筆高達17億英鎊的政府直接資金,以支持大型核電站建設。
那么,核電是碳中和的解決方案嗎?摩根士丹利對這個問題進行了研究,表示雖然核電可實現零排放,但由于核電項目周期長、成本高、潛在社會和環境問題嚴重,發展核電仍然是一項有爭議的話題。
現在可以期待的是,未來三十年核電容量將翻一番,技術進步和小型反應堆也能夠解決許多難題。
電容量大 碳排放比太陽能還低
核能是一種無碳能源,可能在全球能源系統脫碳的過程中具有重要意義,目前歐盟等國正在考慮把核電納入綠色能源。
核能的相對容量系數高,高達90%,在發電方面比太陽能和風能更具優勢,更適合作為基本負荷電源。在碳排放方面,證據表明,核電的生命周期溫室氣體排放與風能相似,但低于太陽能,與煤炭相比,其碳排放量幾乎相當于0。

成本高企 項目周期長
核電系統在設計和建設過程的通常遠比一般的發電項目更加紛繁復雜,也正是因為這個因素,核電系統無論在建設預算還是在運行風險方面,都面臨尷尬的局面。
在主要經濟體中,核電比太陽能和陸上風能更貴。尤其在歐洲,核電站的成本幾乎是太陽能和陸上風能的3倍。
即便將儲電成本納入可再生能源平準化度電成本(LCOE)中考慮,核電仍然不具成本優勢。

如果將核電站運行壽期延長至超過原許可證壽期或設計運行壽期,就能夠在更長時間內以可靠、低成本且低碳排放的方式生產電力。但現狀是要想使核能成為重要的解決方案,還需建立大量的新產能,將耗費巨大的資金。
值得一提的是,預計未來 30 年中,可再生能源和儲能的LCOE有可能將下降超過50%,而核電成本卻不會顯著降低。

除了資金成本,在時間成本方面,核電也不如太陽能和風電。從獲得許可到建成投入運營,核電站項目的總持續時間可能長達 15 年,有時甚至更長。太陽能發電項目只需要6年,風能只需要4年時間。
社會和環境風險巨大
如果僅僅只是成本高企,那么政策制定者和公眾將核電納入綠色能源的顧慮可能小些,但其安全隱患越來越引發關注和擔憂。
切爾諾貝利、福島核電站爆炸就是有力的證據。尤其是福島核電站事故引發了全球對舊反應堆安全的顧慮,就在事故發生前1個月,該核電站獲得將其運行壽命延長到40年的許可,而核電站的平均壽命為25年。目前全球約45%的核電站運行年齡在31-40歲之間。

除此以外,在儲存有毒物質和耗水方面,核電也增加了環境的負擔。
摩根士丹利稱,從ESG(Environment、Social Responsibility、Corporate Governance)的角度來看,核電站可能不那么受歡迎。
投資者顧慮
最后一個問題是投資者是否愿意為核能發電投資,摩根士丹利最近的 AlphaWise 調查發現,19%的受訪者對其資金采取了“核排除政策”。

分地區來看,歐洲超過29%的投資者不愿意投資核電站。當然,歐盟能否將核能納入其綠色能源也可能對投資者情緒產生影響。
核能發電與天然氣加CCS發電相比如何?
除了太陽能和風能,天然氣加碳捕獲與封存(carbon capture and storage, CCS)是低碳發電的另一種選擇。
從國際能源署目前的研究結果來看,由于地域的不同,很難將天然氣加CCS發電與核電的成本作比較。
一項發表在學術刊物《Nature Energy》的研究成果表明核電排放的碳量更低,與這種發電方式相比更勝一籌。

對核電站有哪些預期?
摩根士丹利預計,2020年至2030年全球核電裝機容量將增加約20%。
今年早些時候,國際能源署發布的“凈零路徑”預計,未來30年核電容量將翻一番,到2050年達到812GW。
在該路徑下,2050年核能供應將占總能源供應的11%,而2020年為5%。英國石油公司預計到2050年核能將占全球7%的能源消耗,現在為4%。

除了發電的增加,在技術層面,核能發電技術可能在未來有所突破。目前,核電站基本采用已經相當成熟的核裂變發電,但核聚變具有顯著優勢。核聚變不僅不會產生難以消除的核廢料,無核事故風險。然而,局限于目前的技術,核聚變發電仍未實現。
可喜的是目前的研究已經取得一定結果,政府也實施了相應的配套政策支持該技術的研究。據報道,今年8月,美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室國家首次觸發了“點火”,在無限聚變能源的道路上邁出了一大步。
除此之外,小型模塊化反應堆 (SMR) 的成功商業化將提供比傳統核反應堆更多的好處,比如降低前期資本支出、縮短項目周期、減少火力發電廠數量、提高安全系數等等。
英國、加拿大等國已經出臺了相應的支持政策。其中,英國在今年10月份宣布一項價值1.2英鎊的投資用于包括SMR在內的“新核電”項目。