能源战略与能源经济第一章3.ppt

1.能源概论 1.7 中国电力 1.7.1 中国电力概况 1.7.2 中国电力预测 1.7.3 煤电 1.7.4 气电 1.7.5 核电 1.7.6 水电 1.7.7 风电 1.7.8 生物质发电,1.能源概论 1.7 中国电力 1.7.5 核电 (1)核电站定义 核电站是利用原子核内部蕴藏的能量大规模生产电力的新型发电站。 它大体上可分为两部分： 一部分是利用核能产生蒸汽的核岛，包括核反应堆和一回路系统； 另一部分是利用蒸汽发电的常规岛，包括汽轮发电机系统。后一部分与普通火电厂大同小异。,原子核反应堆内产生的核能，使堆芯发热，高温高压的冷却水在主冷却泵驱动下，流进反应堆堆芯，冷却水温度升高，将堆芯的热量带至蒸汽发生器。蒸汽发生器一次侧再把热量传递给管子外面的二回路循环系统的给水，使给水加热变成高压蒸汽，放热后的一次侧冷却水又重新流回堆芯。这样不断地循环往复，构成一个密闭的循环回路。回路中的压力由稳压器进行控制。,1.7.5 核电 (2)核能资源状况 核电站使用的燃料称为“核燃料”。核燃料含有易裂变物质铀-235。一座100万千瓦的核电站每年只需要补充30吨左右的核燃料，而同样规模的燃煤电厂每年要烧煤300万吨。燃烧的煤每天需要约100节火车皮运输，而同样规模的核电厂，全年使用的燃料只需要几辆卡车运输。,地球上的铀资源储量,1.7.5 核电 (3)核电优劣势 1)核电优势 运行成本低，美国核电站运行成本平均低于2美分/kWh； 核电站寿命通常是40年，可延长至60年，高于火电站； 机组利用小时数明显高于水电站； 运行良好的核电站对环境影响很小。 2）中国发展核电的优势 铀矿资源对积极推进核电的保证程度： 近期有富裕；中期有保证；远期有潜力。 具有核研究能力和核燃料工业体系； 2006-2020掌握了核利用的技术； 特殊材料和专用设备也基本配套； 安全指标也达到了国际标准的要求。,火电站的经济寿命是30年,实际使用只有25年左右,而水电站设计寿命在50年以上,国际上水电站有运行80年的记录,混凝土的寿命更是高达300年。,1.7.5 核电 (3)核电优劣势 3) 核电劣势 自主技术不成熟；与火电、水电等成熟发电技术相比，核电尚在发展中。 投资巨大 装机容量造价通常约为1500美元/kW(约合12000元/kW)； 比火电(5000元/kW)高一倍多；比水电(600010000元/kW)贵；比风电(800010000元/kW)还贵。 建设周期长 核电建设周期一般为6070个月，火电只有2030多个月。 核电站安全性 具有潜在的核辐射风险，且面临着棘手的核废料处理问题，倍受争议。,1.7.5 核电 (4)核电战略与规划 1)中国核电发展战略 从80年代的 “适当发展核电”，后来调整为“积极发展核电”。 “十五”期间改为“积极推进核电建设” ；“十一五”期间定位“加速发展核电” 2)中国核电发展战略规划 重点建设百万千瓦级核电站，逐步实现先进压水堆核电站设计、制造、建设和运营自主化。 加强核燃料资源勘查、开采、加工工艺改造；核电关键技术开发；核电人才培养。,1.7.5 核电 (5)中国核电状况 1）中国能源结构与世界比较,1.7.5 核电 （5）中国核电状况 2）各发电类型寿命、运行小时、造价对比,1.7.5 核电 (6)核电安全与清洁 1）核电事故两起 三里岛事故（1979.03.28）： 起因二回路，人为失误和错误干扰，造成堆芯熔化，很快得到控制，无一人死亡，对环境影响微不足道。 切尔诺贝利（1986.04.26）： 极大事故，当时31人死亡，数百人住院治疗，对环境有较大影响，对核能发展是沉重打击。根本原因，二差：石墨沸水堆安全性差；人员素质差。,附：切尔诺贝利（1986.04.26）,位于乌克兰北部的切尔诺贝利风景优美，周围松树和白桦树林茂密，森林内布满河流和各种珍禽异兽，而且人口众多。前苏联1973年开始在这里修建切尔诺贝利核电站，于1977年正式激活。 1986年4月26日凌晨1时许，随着一声震天动地的巨响，火光四起，烈焰冲天，火柱高达30多米。切尔诺贝利核电站4号核反应堆发生爆炸，其厂房屋顶被炸飞、墙壁坍塌，当场死亡2人。 8吨多强辐射物质混合着炙热的石墨残片和核燃料碎片喷涌而出，释放出的辐射量相当于日本广岛原子弹爆炸量的200多倍。大量的放射性物质外泄，使周围环境的放射剂量高达200伦琴/小时，为允许指针的2万倍。1700多吨石墨成了熊熊大火的燃料，火灾现场温度高达2000以上。救援直升机向4号反应堆投放了5000吨降温和吸收放射性元素的物质，并通过遥控机械为反应堆修筑了厚达几米的绝缘罩。 当天，一些较重的放射性物质就随风向西扩散到了波兰。第三天，放射性尘埃扩散到前苏联西部的大片地区，并开始威胁西欧。第四天，斯堪的纳维亚半岛和德国受到影响。10天内，放射性尘埃落到了欧洲大部分地区。最远扩散到美国东海岸。 爆炸最终导致20多万平方公里的土地受到污染，今天的乌克兰、俄罗斯和白俄罗斯受到的核污染最严重。,事故原因：,1986年7月3日，苏联科学院院长和库尔恰托夫核物理研究所所长在苏联政治局会议上首次指出： 核电站“铀-石墨大功率压力管式”反应堆设计上的缺陷是事故产生的主要原因; 工作人员操作失误(运行操作人员严重违反安全规程、有关人员缺少必要的安全文化、缺乏必要的核事故应急准备等)是事故发生的诱因(当时工作人员正在进行停电状态下重新激活反应堆的实验)。 后来前苏联核专家进一步得出的结论是，反应堆燃料棒的结构和保护系统不合理是引发事故的直接原因。,离核电站仅公里的小镇20年来成为无人居住的“死城”,切尔诺贝利核电站公里范围内严格限制人员进入,2006.4.：白俄罗斯一名患病男孩正在看书。核事故对儿童健康造成了无法弥补的伤害,2006年4月14日，在乌克兰首都基辅以北130公里的切尔诺贝利核电站，20年前发生核泄漏事故 的4号发电机组外部为防止核泄漏而修建的混凝土外壳-“石棺”的加固工程正在进行,“石棺”的加固工程正在进行,后果：,2006年04月20日新华社专电 ：全球环境保护的“绿色和平”组织18日说，20年前的苏联切尔诺贝利核电站事故造成致癌死亡人数10倍于联合国作出的官方估计，约为9.3万人左右。 建立在白俄罗斯国家科学院研究成果上的这份报告说，全球共有20亿人口受切尔诺贝利事故影响，27万人因此患上癌症，其中致死9.3万人。 1986年4月26日，原苏联境内的切尔诺贝利核电站发生爆炸，带有放射性物质的污染物扩散到北欧、西欧，最远扩散到美国东海岸。 由8个联合国下属机构、乌克兰、白俄罗斯和俄罗斯组成的“切尔诺贝利论坛”此前估算，事故造成的死亡人数约为数千人。,2）三废处理：以大亚湾为例，远低于国家标准和设计标准，10km范围内10个监测站长期跟踪，放射性水平无任何变化。,1.7.5 核电 (6)核电安全与清洁 3）燃料后处理（两种方案） 4）可以实现减排SOx、NOx、CO2：,燃料后处理,深埋，如美国尤卡山。,分离、嬗变，消除长寿命废物，实现燃料封闭循环。按我国铀资源状况和核能需要量，应采用第二种。,5）核电站与火电厂对环境影响的比较,1.7.5 核电 (6)核电安全与清洁,1.7.5 核电 (7)核电市场 1)需求与投资 到2010年，计划在运核电装机容量1200万kW； 到2020年，计划在运核电装机容量4000万kW； 计划在建核电装机容量1800万kW。 2006-2020年的15年间： 新开工建设3842台1000MW级核电机组； 将投产28台核电机组(其中，1000MW级23台）； 总投资超过4500亿元，其中设备投资可能达到2000亿 元，按7080%国产化率计算，约有14001600亿元由国内分享；约合每年93107亿元。,1.7.5 核电 (7)核电市场 2)20052020年间中国核电的总装机容量预测,1.7.5 核电 (7)核电市场 3)我国正在运行的核电厂概况,1.7.5 核电 (7)核电市场 4)我国在建、启建核电机组,CNNC 中国核工业总公司； CNEC 中国核工程集团公司,1.7.5 核电 (7)核电市场 5)我国未来拟建的核电项目,1.7.5 核电 (8)核电设备 1）核电设备构成 核电设备：主要包括核岛设备、常规岛设备 主要包括核反应堆压力容器、堆内构件、控制棒驱动机构、蒸汽发生器、主泵、主管道、安注箱、和稳压器等。 主要包括汽轮机、发电机、除氧器、凝汽器、汽水分离再热器、高低压加热器、主给水泵、燃料转运装置、凝结水泵、主变压器和循环水泵等。 不同类型核电站所包括的具体设备略有不同。,核岛设备,常规岛设备,1.7.5 核电 （8）核电设备 2）核电设备中各设备的费用构成 各种费用占核电站投资的比例 不同核电设备占设备总投资的比例,1.7.5 核电 （9）核电技术 1）“代”的概念和技术特点 1G：50-60年代原型堆，绝大部分已退役。 2G：70年代后商用堆，有13000多堆年的运行经验，发 展成熟，经 济性和安全性得到验证，并不断改进 。 3G：一般指符合美国“用户要求文件(URD)”或“欧洲用户要求文件EUR”的先进核电反应堆 。性能进一步提高，堆熔概率10-5，释放概率10-6，故障时无需主动控制和干预。已有3G：BWR，System80+,AP1000,EPR。 4G：统一考虑先进反应堆和先进燃料循环技术。燃料利用率提高，废弃物最少化。2002年在巴黎订下6种堆型：超临界堆，高温气冷堆和4种快堆（熔盐、钠冷、铅冷和气冷）,1.7.5 核电 （9）核电技术 2）中国核电的技术路线 短时间内要上大量核电，2G+能满足要求，积极上3G，引进加开发，2015年后项目3G为主。 中国铀资源缺乏，加强4G和燃料后处理研发，尤其是快堆，可实现燃料循环和核能可持续发展。2030后4G开始商运。,1.7.5 核电 （9）核电技术 3）中国核电站技术使用的情况 目前中国核电机组共有11台（除连云港的两台机组在建外，其余九台已经建成）。装机容量为910万千瓦。下表为中国核电站技术使用的情况。,中国核电站技术使用情况一览,1.7.5 核电 （10）核电站介绍,秦山核电站 秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站，地处浙江省海盐县。由中国核工业集团公司100%控股，秦山核电公司负责运行管理。,大亚湾核电站 法国法马通公司第二代 大亚湾核电站是我国大陆第一座百万千瓦级大型商用核电站，拥有两台98.4万千瓦的压水堆核电机组，1982年12月国务院批准建设，1987年8月主体工程开工，1994年5月建成投入商业运行。由广东核电合营有限公司负责建设和经营。中国核工业集团公司占股比45%。,岭澳核电站 （法国法马通公司第二代） 岭澳核电站一期是中广核集团按照国务院确定的“以核养核，滚动发展”方针，继大亚湾核电站投产后，在广东地区兴建的第二座大型商用核电站。由岭澳核电有限公司建设与经营。中国核工业集团公司占股比45%。拥有两台装机容量99万千瓦的压水堆核电机组，主体工程1997年5月开工，2003年1月建成投入商业运行，2004年7月16日通过国家竣工验收。,田湾核电站 是中俄两国间迄今最大的技术经济合作项目，也是我国“九五”计划开工的重点核电建设工程之一，由中国核工业集团公司控股建设。厂址位于江苏省连云港市连云区田湾，一期工程建设2台单机容量106万千瓦的俄罗斯AES-91型压水堆核电机组，设计寿命40年，年平均负荷因子不低于80，年发电量达140亿千瓦时。,1.能源概论 1.7 中国电力 1.7.1 中国电力概况 1.7.2 中国电力预测 1.7.3 煤电 1.7.4 气电 1.7.5 核电 1.7.6 水电 1.7.7 风电 1.7.8 生物质发电,1.7.6 水电,（1）水力发电特点,（2）我国水电资源概况,我国的水能资源丰富，理论蕴藏量6.76亿千瓦，技术可开发容量4.93亿千瓦,经济可开发容量3.78亿千瓦，居世界第一位。 但是，与发达国家相比，我国的水力资源开发利用程度并不高，开发率仅24左右，大大低于发达国家5070的开发利用水平。 2004年我国水电产量达到了3065.2亿千瓦时，比2003年上升18.2%，同时，水电装机容量也突破一千亿大关。 大部分水电企业经营状况良好。其中中国长江三峡工程开发总公司、二滩水电开发有限责任公司等国有大企业的效益堪佳。,（3）我国水电发展前景,我国电力工业“十五”计划及2015年远景规划提出：要重点开发黄河上游、长江中上游及其干支流、红水河、澜沧江中下游和吴江等流域，实施流域梯级滚动开发。 随着“西电东送”项目的正式启动，将加快开发西部水力资源，这将是对我国水电开发的极大促进。未来在水电开发过程中，长距离输电的技术和经济性将是水电开发速度和规模的决定性因素之一。,我国“十一五”期间大型水电站项目表,（3）小水电,小水电从容量角度来说处于所有水电站的末端，它一般是指容量5万千瓦以下的水电站。 2003年世界水能大会估计