全国首个核能供暖城市来了!使用受控核裂变热量来“烧开水”

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文 | 韩舒淋

编辑 | 马克

在首期70万平米的核能供暖项目投产两年后,山东海阳在今年将核能供暖面积扩大到450万平米,使得有20万居民的海阳城区成为国内首个实现核能供暖的城市。

11月9日,国家电投发布消息,国家电投“暖核一号”――国家能源核能供热商用示范工程二期450万平方米项目在山东海阳提前6天投运,供暖面积覆盖海阳全城区。11月15日,国家电投发布“暖核一号”为其核能供热(re)品牌“pai”。

国家电投表示,项目投运后,海阳1号核电机组成为【wei】世界上最大的热电联产机组,取代了当地12台燃煤锅炉,每个供暖季预计节约原煤10万吨,减排二氧化碳18万吨、烟尘691吨、氮氧化物1123吨、二氧化硫1188吨,相当于种植阔叶林1000公顷,同时减少向环境排放热量130万吉焦。

该核能供热项目依托于国家电投山东海阳核电站,该核电站采用‘yong’引进的AP1000三代核电技术,一期工程两台机组分别在2018年10月和2019年1月投运,单台机组装机容量125.3万千瓦。海阳核电也是国家电投旗下首个控股投【tou】运的核电站,该厂址规划建设6台核电机组,后续机组尚未获批开工。

核电机组热电联产进行供热与火电机组热电联产的供热原理基本类似,都是「shi」将电站产生的高温蒸汽作为最初热源,然后通过换热站将热量置换进入热力公司的输热管网之中,再运往千家万户。二者的区别在于,核电的热电联产使用受控核裂变热量来“烧开水”产生高温蒸汽,而火电的热电联产是用煤炭来“烧开水”。

核能供热原理图/ 来源: 山东(dong)核电公司

具体而言,核电机组中,核燃料裂变核反应产生的热量通过一回路高温高压的水循环带出,将二回路水加热产生高温水蒸气,推动汽轮机组发电。核能供热的原理是抽取核电机《ji》组二回路高温蒸汽作为最初热源,在电站内的换热首站,用高温蒸汽加热三回路管道中的『de』水,运往 5公里外的热力公司换热站,然后再次通过换热器加热四回路原有热力管网中的水,最后通过小区的换热站进入居民家中,实现对原来该热力站覆盖的区域供热。

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海阳核电厂内换热首站 来源: 山东核电公司

整个热量传输过程中,靠近核反应的一回路水循环和最终进入居民家中的五回路水循环都是封闭循环,彼此隔离

  • ,之间只有通{tong}过换热器进行的热量交换,没有水的交换。因此,给居民加热的用户暖气管道中始终是封闭的没有放射性的水,确保了安全性。

    2019年11月,海阳核电供暖的一期项目落地,成功实现对周围70万平米进行供〖gong〗热。到今年二期项目按此前计划投运,供热面积扩大到450万「wan」平米。目前,项目业主山东核电公司正在进行单台核电机组供暖3000万平米的科研工程,其供暖范围将覆盖到方圆130公里。

    和火电机组热电联产后可以提高能源利用效率类似,核电机组随着供暖范围提高,电厂的综合热效率也逐步提高。国家电投提供的数据显示,70万平米供热项目实施后,全厂热效率由36.69%提高到37.17%,450万平米供热项目投运后,热效率提高到39.94%。如果3000万平米供热项目落地,电厂热「re」效率可以提高到55.9%,是此前的1.5倍。

    今年冬季以来,由于燃煤价 jia[格上涨,供热成本提高,北方多地提高了非居民供热的热价。此外,据《财经》记者了解,部分地区热电联产电厂的 de[趸售给热力公司的热价也有所调整。而海阳核能供暖项目并未受其影响,供暖价格【ge】反而下调。

    在11月13日海阳市举办的新闻发布会上,海阳市副市长张金富介绍,今年海阳供暖费(fei)从原来‘lai’的22元/平米下调到21元/平米,一『yi』是核能供暖不需要使用煤炭,煤炭价格上涨《zhang》与海阳供暖费用不大;二是山东核电公司通过实施核能供暖项目,机组热效率明显提高,较燃煤供热经济性更好,山东核电公司坚持“居民用暖价格不增加、政府财政负担不增长、热力公司利益不受损、核电企业经营做贡献、生态环保效益大提升”的原则推进核能供热项目建设。

    远期来看,山东省能源局局长栾健表示,山东省在“十四五”及未“wei”来一段时期,将着力打造胶东半岛千万千瓦级核电基地,积极推进核能供暖等综合利用,力争2030年在{zai}运装机规模达到1300万千瓦以上,胶东半岛具备条件的地区全部实现核能供暖。而根据国家电投此前的计划 hua[,待海‘hai’阳规划的6台机组和〖he〗荣成等其他山东厂址建设和规划的机组全部投产,胶东半岛供热范围可达2亿平米。

    除国家电投主力开发的海阳外,中核集团正在浙江秦山核电基地推进核能供暖,今冬将开始为当地居民供暖。中核集团发布的信‘xin’息显示,11月11日,中核集团秦山核电核能供暖节能工程示范项目一阶段主管线实现全线贯通,按照进度,在2021年11月底至12月初,秦山核电提供的热能将走进海盐县当地居民。项目将分三阶段,今冬实现对三个生活「huo」小区和老年公寓实现供暖,全部建成后供暖面积达到400万平方米。

    山东《dong》海『hai』阳和浙江秦山都是利用投运的大型核电机组来进行热电联产供热。除了这一技术『shu』路线外,三大‘da’核电公司也都在探索小堆供热方案,主要的两条技术路线是泳池式反应堆和壳式反应堆,都是针对〖dui〗供热专门设计的小型反应堆技术,目前还处在设计应用向工程实验过渡的阶段,落地还需时日。

    和所有核电项目一样,公众接受度也是核能供暖始终面临的挑战。相对而言,在已有核电厂址开发核电供暖,当地居民对核电比较了解,面临的困难较小。而小堆供热的开发,一般需要开辟新厂址,就要面临更多挑战。

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