东北核能暖气太强了

  说到集中供暖，北方的小伙伴可能再熟悉不过了。在他们的记忆里，许多年前，很多家属院都有自己的燃煤热水锅炉，给小区供暖。后来，国家为了节能环保，开始推行集中供暖，利用集中热源通过热网向周边地区的企业、居民提供生产和生活用热。

  说到核电，许多小伙伴或许也不会太陌生。俯瞰我国像一张弓的大陆海岸线，分布于沿海八个省区的 18 个核电基地串珠成链，筑起了我国从核电大国向核电强国迈进的坚实底气。

  2022 年 11 月 1 日，作为东北地区首个核能供暖项目，辽宁红沿河核电站核能供暖示范项目正式投运供热，为当地近两万居民提供冬季取暖保障。

  红沿河核电站是东北地区首座核电站，也是目前东北最大电力能源投资项目，共建设 6 台核电机组，总装机约 671.3 万千瓦，是目前国内在运装机容量最大的核电站。

  红沿河核电站核能供暖示范项目规划供热面积 24.24 万平方米，利用红沿河核电站汽轮机抽汽作为热源，替代红沿河镇原有的 12 个燃煤锅炉房，新建一次管网近 10 公里、二次管网 5.7 公里，换热站 4 座。

  该项目投产后具有非常明显的环保效益，每年能够大大减少标煤消耗 5726 吨，减排二氧化碳 1.41 万吨、二氧化硫 60 余吨、灰渣 2621 吨。

  你也许会有“刘姥姥初入赛博坦”的感觉，进而衍生出“核能还能用来供热？”“会不会暖气里面的水辐射超标？”等疑问甚至担忧。

  毕竟在很多北方人的记忆里，热源一般为热电联产的热电厂、燃煤或燃气供热锅炉、工业余热等，和核电是八竿子打不着的。

  然而，核能供暖并不是一项新技术。20 世纪 60 年代，瑞典原型核动力反应堆 Agesta 建成投运，变成全球上第一个民用核能供热的核电站。

  此后，多国开始利用核能供暖，目前全球在运的 400 余台核电机组中，有约十分之一已实现热电联供。

  近年来，我国城市供热行业规模稳步增长。据住建部、国家统计局数据显示，2012-2021 年，我国城市供热总量从 29.54 亿吉焦增长至近 42 亿吉焦，年化增长率 3.98%。

  其中，蒸汽供热总量从 5.16 亿吉焦增至 6.49 亿吉焦，年化增长率 2.57%；热水供热总量从 24.38 亿吉焦增至 35.48 亿吉焦，年化增长率 4.26%。

  随着我国城市化进程的快速推进，全国集中供热面积和热力管道里程也在逐年增长。根据我们国家住建部相关统计数据，至 2021 年末，我国集中供热面积已达到 106.03 亿平方米，近十年来年均增长 8.28%。

  其中，山东和辽宁供热面积均已超过 10 亿平方米；我国集中热力管网长度也已达到了 42.6 万公里（2020 年），较 2012 年增长 1.66 倍。

  早期，我国北方地区供暖主要是采用分布式供暖方式，主要热源是小型燃煤锅炉，能源消耗高，供暖效率低，同时也没有一点后处理装置，污染比较严重。

  为满足节能减排、绿色环保要求，国家开始大力推动集中式供暖，用热电联产与大型供暖锅炉作为热源，逐步淘汰小型燃煤锅炉。

  我们都知道，燃煤锅炉参数越高，效率就越高。热电联产能轻松实现燃煤电站能量梯级利用，能源利用率更高，可以明显降低能源消耗，不过也只能覆盖到热电厂周边一些范围的区域。

  对那些附近没热电厂的区域，则采取建设大型供暖锅炉的方式来进行供热，把本来散烧的煤炭集中起来，参数高了、跑冒滴漏少了，自然能效也就上去了。因此，我国集中供暖依靠的一次能源也主要是煤炭。

  随着老百姓生活水平的提高，对供热的需求也会逐步增加，我国城市供热市场仍会维持较快的速度增长，有研究机构预测我国五年内供热总量或将超过 50 亿吉焦。

  这就意味着，大概还有8 亿吉焦的增长空间。那么，这 8 亿吉焦的增长靠什么顶上呢？

  尽管煤是我国第一大一次能源，当下我们离不开煤炭、煤电，但是长远来看，要实现碳中和，煤炭势必会有一个减量的过程。

  根据中央相关文件，在煤炭消费方面，我国将加快煤炭减量步伐，“十四五”时期严控煤炭消费增长，“十五五”时期逐步减少，逐步减少直至禁止煤炭散烧。

  煤电方面，将统筹煤电发展和保供调峰，严控新增煤电项目，新建机组煤耗标准达到国际领先水平，有序淘汰煤电落后产能，加快现役机组节能升级和灵活性改造，积极地推进供热改造，推动煤电向基础保障性和系统调节性电源并重转型。

  因此，未来新增供暖中，优先级最靠前的可能是利用周围燃煤电站的供热改造，让煤电机组在发电的同时，可以为周边工业公司和居民提供热能，最大限度推动能量梯级利用。

  天然气作为较清洁低碳的化石能源，确实是个好东西，利用灵活、热值高、污染少。也成了欧洲清洁低碳转型的重要支撑能源。但此次俄乌冲突带来的欧洲天然气乱象，也让我们更深入地认识到“饭碗握在自己手里”的重要性。

  当前，我国天然气对外依存度已经到了 45%，如果新增的供暖需求一股脑都用燃气发电或天然气能源站来供应的话，气从哪里来就会成为一个很紧迫的问题。一旦对外依存度过高，就很容易被人卡脖子，尤其是天然气应用基本上涉及到我国生产生活的各个方面。

  关于冬季供暖能源问题，根据去年 1 月 8 日召开的国常会，“要坚持宜煤则煤、宜电则电、宜气则气，持续做好群众取暖特别是北方地区取暖用能保障”。

  也就是说，要尽量做好清洁低碳、成本可承受、资源可获得之间的平衡。生物质清洁供暖、地热供暖、低品位余热供暖、核电余热供暖都可以占得一席之地。

  核能具有高效率和持久性强的特点。目前人类利用核能的途径包括两条：核裂变和核聚变。

  核裂变已达到实用阶段，军事领域造出了，能源领域建造了众多核电站。而核聚变虽然在军事领域已造出了氢弹，但能源领域还处于科技攻关阶段，尚且还没有取得商业化成功。

  所以当前，核能发电主要是利用铀-235 的核裂变链式反应释出大量的热能，利用这些热能将水变成水蒸气，再利用水蒸气推动汽轮机带动发电机发电。

  乍一看，似乎和煤电厂很类似，主要不同之处在于“锅炉”不一样：煤电厂的锅炉就是燃煤锅炉，而核电厂的“锅炉”是核反应堆，专业的术语叫“核岛”，是指安全壳及其内部全部的设备或系统。

  这个“安全壳”由预应力钢筋混凝土构成，还可以在预应力钢筋混凝土安全壳内增加一层钢制安全壳，这样就甚至能承受商用飞机的高速撞击。

  堆芯是核岛中的核心，主要由燃料组件及控制棒驱动系统组成。核裂变链式反应会放出海量的热量，这些热量会被堆芯中的水所吸收，通过一回路流经蒸汽发生器，将热量交换给二回路中的水。

  二回路以后的流程与煤电厂是一样的，二回路中的水受热转化为一定参数的蒸汽，驱动汽轮机运转，带动发电机发电。

  在这个过程中，一回路二回路的水是完全隔绝开的。为了安全起见，堆芯放置在钢制能承受压力的容器中，能承受压力的容器、一回路管道、主泵及蒸汽发生器都放置在安全壳中。

  而核能供热，主要是从核电机组二回路抽取蒸汽作为热源，通过厂内换热首站、厂外换热站进行多级换热，最后经市政供热管网将热量传递至最终用户。其原理和煤电厂供热一样，都是余热利用。

  核电站与供热用户间有多道回路进行隔离，每个回路间只有热量的传递，没有水的交换，所以居民大可不用担心辐射。

  在世界范围内，核能供暖已经有了广泛应用。从国内外核能供热实践看，核能供热的安全性、可靠性也得到了证明。

  即便是在我国，红沿河核能供暖也不是我国在这样的领域的首次尝试。此前，山东海阳和浙江海盐均已迈入“核能供暖时代”。

  如 2019 年 11 月投运的如山东海阳核电厂的“暖核一号”供热项目，让海阳市成为了全国首个“零碳”供热城市，实现了当地民众、地方政府、热力公司、核电企业和生态环保的多方共赢。

  尽管核电不是可再次生产的能源，但和风电、光伏这些新能源比，核能在稳定性上具备较大优势。随国家先立后破推动“双碳”工作，核电作为清洁能源近年来受到慢慢的变多的重视。

  当前，我国在运核电机组装机位居世界第三，共计 53 台、5553 万千瓦（美国在运 9471.8 万千瓦，位列第一；法国在运 6137 万千瓦，位列第二）。

  我国在建机组装机容量全球第一，共计 23 台、2419 万千瓦，至 2025 年，投运核电装机将达到 7000 万千瓦左右，超过法国成为全世界核电装机第二大国（当前法国在建机组仅有 163 万千瓦左右）。

  不过，当前我国核电渗透率仍存在提升空间。目前，核电发电量占我国总发电量的比重不足 5%，尽管呈现逐年增加的趋势，但仍低于新能源的占比，也明显低于许多发达国家的水平。

  国家能源局在《2022 年能源工作指导意见》中提出，组织实施《核能集中供热及综合利用试点方案》，推进核能综合利用。而核能供热就属于核电的综合利用的范畴内。

  按照规划，到 2025 年，我国核电运行装机容量要达到 7000 万千瓦左右。届时，也将由更多城市感受到来自核能的温暖。

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