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忠實譯文 | 《2015全球核工業狀態報告摘要》

文 | Mycle Schneider, Antony Froggatt等

譯 | 張雪華,雷奕安

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《全球核工業狀態報告》是全球核工業最重要的年度報告,全面列舉了全球核工業發展的大量數據。2015年度版本7月份就出來了,但是國內很難看到相關信息。10月國內出現過一個節錄的翻譯,內容修剪得厲害。本文忠實地全部翻譯該報告的摘要部分。原文全文鏈接參見:

WNISR 2015 - World Nuclear Industry Status Report

2015全球核工業狀態報告摘要

全球核工業持續萎縮

Mycle Schneider, Antony Froggatt等

張雪華,雷奕安譯

主要結論

  • 50年來日本第一次全年無核電。

  • 全球核電廠開工數由2010 年的15 座跌至2014 年的3 座。

  • 全球共有62 座反應堆在建,比前一年少5 座,其中至少四分之三拖期。14 個有在建核電的國家中,10 個國家所有在建工程拖期多年,5 座機組「在建」時間已經超過30 年。

  • 連續三年,全球核電佔總發電量的比例低於11%。

  • 技術上來說,法國阿海琺公司(AREVA)已經破產。標準普爾將其降為「垃圾」級,2015 年7 月9 日股價跌到歷史最低,為2007年的10%。

  • 世界四大經濟體中的中國、德國、日本,連同巴西、印度、墨西哥、荷蘭及西班牙共八國中,除水電之外的可再生能源發電都超過核電。八國總人口約30億人,超過全球人口45%。

  • 英國含水電在內的可再生能源總發電量已超過核電。

  • 從氣候變化公約京都議定書籤署之年的1997年開始,到2014年,風力發電每年增加6,940億度,太陽能增加1,850 億度,均超過核電增加的1,470 億度。

本報告將提供全面和詳細的核電廠數據,包括運營、發電及建造信息;對正在使用和將使用核能國家的新建工程狀態進行評估;提供核電工程進展分析;另外新增了兩個章節,一章是討論三代反應堆(III+)進度嚴重滯後問題(包括EPR, AP1000, AES-2006),另一章討論所謂「先進型」反應堆的歷史與發展情況。

「福島現狀報告」一章討論災難發生四年之後,福島電廠廠區內及周邊地區的現狀。

「核能與再生能源」一章比較全球在核能、風能與太陽能方面的投資、裝機及發電情況。

附件一列出每一個國家(共30 )的核電廠運行概況,並分別對中國、法國,美國及日本進行了詳細的討論。

1反應堆狀態與核能項目

啟用和關閉:2014 年與2013 年一樣,有5 座反應堆開始運行(中國3 座、阿根廷1座、俄羅斯1 座),1 座關閉(美國的Vermont Yankee)。2015 前半年,中國有4座開始運行,南朝鮮1 座機組開始運行,2座關閉(比利時的Doel-1 和德國Grafenrheinfeld)。

圖1 1990年到2014年間世界核能發電量和佔總發電量的百分比。1996年核電佔比最高,為17.6%,近三年為10.8%。2006年總發電量最高,為2.66萬億度,2014年為2.41萬億度。

2運行與開工數據

核反應堆的運行: 全球運行核電廠的國家有30 個,比去年少一個。共391 座反應堆(比去年增加3 座),總裝機容量337GW(比去年增加5GW)。2014 年日本沒有一座核能機組發電,本報告將日本40 座反應堆列為「長期停機」(LTO)狀態。除日本外,1 座瑞典的反應堆(Oskarshamn-2)也符合「長期停機」標準,其主要業主希望能夠提前關閉。去年《全球核工業狀態報告》中列為「長期停機」的2 座機組已不屬於該分類:1 座南朝鮮反應堆Wolsong-1,於2015 年6 月重啟運行,另1 座印度反應堆Rajasthan-1 將退役。福島第一及第二核電廠的10 座反應堆,被視為永久關閉,因此,不再列為運行核電廠。根據2015 年7 月初的資料,日本2015 年最多可能重啟2 座反應堆(位於鹿兒島的Sendai-1 號和2 號機組)。

核工業持續萎縮:除掉長期停機反應堆,全球共391 座反應堆在運行,比2002 年最高時的438 座減少了47 座。總裝機容量在2010年達到最高368GW後, 到2014 年下降8%為337 GW,與20年前相當。核電發電量達24,100 億度,比去年增加2.2%,但比2006 年歷史最高值仍低9.4%。

核電佔全球發電量比:過去3 年核電佔全球發電量的比率穩定,2014 年為10.8%。1996 年歷史最高值為17.6%,後維持降低趨勢。這3年核電在全球初級能源中佔比穩定在4.4%,是自1984 年以來的歷史最低值。

2014年,核電排名前「五大國」 (美國、法國、俄羅斯、南朝鮮、中國)的核電佔全球核電三分之二(約69%),其中美國與法國之和約佔全球核電量的一半,而法國占歐盟總核電量的一半。

反應堆年齡:除中國外,沒有太多新建核電廠計劃。全球運行中的核反應堆的平均年齡不斷攀升,2015 年中達到28.8 年,其中一半以上(共199 座反應堆)運行已超30 年,54 座已經超過40 年。美國核反應堆的三分之一,也就是33 座反應堆已運行超過40 年。

核電廠延壽:對於反應堆超過原始設計運行年限後繼續使用(延壽),各國規範不同。美國約有四分之三的反應堆已經獲得延壽許可,將運行年限延長到60 年。而法國則只核准延壽10 年,而且核安全監管當局聲明,不保證所有機組都能通過服役達到40 年後必須接受的徹底安檢;此外,核電廠延壽也與法國政府目前計劃的,在2025年前將核電佔比從四分之三降到一半的政策目標相左。在比利時,2 座反應堆(現在已經增加為3 座)延壽10年的提案已經在國會表決通過,但仍尚未經過核安全監管當局批准;即使該3座反應堆延壽10年,與比利時2025年前完全廢核的政策也不矛盾。

核電廠運行年限預計:如果全球運行中的反應堆都在40 年壽命期後退役,2020 年反應堆數目會比2014 年底減少19 座,總裝機容量增加1.5GW。到2030年,將有188 座機組(178GW)必須替換,這個數字是過去10 年開工核電廠數量的5 倍。如果所有反應堆的延壽申請都被批准並執行,2020年,全球運行反應堆總數也僅增加4個,裝機容量增加21GW。到2030年,為取代退役的反應堆,必須另外增加總裝機容量達154GW的169個新建反應堆。

新建核電廠現狀:與前幾年一樣,目前全球14 國家正在興建核電廠。2015 年7 月止,有62 座反應堆在建,比2014年7月 減少5 座,總裝機容量為59GW,比去年少5GW。新核電計劃中約40%(24 座)在中國。62 座在建機組,從開工到完工平均需要7.6 年。

  • 14個正在建核電廠的國家中,10個國家的工程工期已經滯後至少一年,總計超過四分之三的反應堆(共47個)的工期滯後,餘下的15個反應堆中有9個位於中國,大多是在過去3年內開始動工或逾期未動工的,因此無法預計是否能準時完工。

  • 全球共5座反應堆列為「在建」已超過30 年。其中,美國田納西州的Watts Bar-2 機組是紀錄保持者,1972 年12 月開工;俄羅斯2 座機組(BN-800,Rostov-4)以及斯洛伐克的Mochovce 3 號及4 號兩部機組在建已超過30 年;烏克蘭的Khmelnitski 3 號及4 號機組即將邁入施工30 年,建造時間分別達29 年及28 年,此外,由於烏克蘭已經取消與俄羅斯簽訂的建造協議,該工程無法預計何時完工。

  • 印度2 座機組,Kudankulam 2 號機和一座快中子增殖原型堆(PFBR)被列入「在建」行列,分別已開工13年和11 年。位於芬蘭的Olkiluoto電廠3 號機組,到2015年8 月已經正式開工10 周年,其業主已停止發布啟用日期。

  • 2005年以來完工的40 座核反應堆中(分屬9 國),除了阿根廷的1座機組外,其餘39座都在亞洲或東歐,工期4到36年不等,平均9.4年。

圖2 1954年到2014年間世界核反應堆數及裝機容量。柱圖為運行的反應堆數,黃線為裝機容量。自1989年以來,世界在運反應堆數目變化不大,2011年後有較大下降。

3新建工程的問題

開工:2014年,有三個新反應堆分別在阿根廷、白俄羅斯、阿拉伯聯合大公國(UAE)開工。與過去相比,2010年有15座反應堆動工,其中中國就佔了10座,而2013年全球有10座開工。2014 年中國沒有新的核電廠開工,但在2015 年上半年有兩座破土動工,這是到目前為止全球在2015年唯一開工的國家。歷史數據顯示,全球核電廠動工數量的最高值是1976年的44座;在2011年1月1號到2015年7月1號間,全球共有26個在建核電廠開始混凝土澆築,比1970年代一年的開工數還少。

項目取消: 1977年到2015年之間,全世界共有18個國家92座反應堆項目(占所有建設項目的八分之一)在不同階段被擱置或取消。

新核電國項目延期: 只有2 個新進核電國家(白俄羅斯與阿聯酋)實際在建反應堆。過去一年,孟加拉國、埃及、約旦、波蘭、沙烏地阿拉伯、土耳其、越南等有意興建核電廠的國家中,都出現了核電項目延期。

4第三代反應堆的拖期

切爾諾貝利事故至今的29年內,沒有任何一座新一代,即所謂三代加(Gen. III+)反應堆正式運行發電。芬蘭和法國的三代加反應堆,施工進度已經落後目標許多年。18 座三代加反應堆中(8 座西屋公司的AP1000、6 座俄羅斯Rosatom的AES-2006、4 座法國AREVA 的EPR),16 座進度落後2~9 年。進度落後原因很多,包括設計問題、技術工人短缺、質量控制問題、供貨商問題、電力公司或設備供應上的計劃問題、財務問題等。

三代加反應堆的製造並未標準化,即使引進模塊化設計,似乎也只是把質量問題從建設工地轉移到了模塊生產廠。一些法國壓力容器鍛件中發現了嚴重缺陷,這些缺陷足以危及整個EPR產業。

5先進反應堆發展現狀

小型模塊化反應堆(Small Modular Reactors, SMR)概念已經出現幾十年了,前後共討論過超過12種設計方案。美國政府從1990年代起,就開始資助SMR的研究。但美國核安全委員會至今未收到任何SMR設計的申請。

俄羅斯的浮式反應堆,是一種可移動的反應堆,2002 年獲得許可;2 座反應堆於2007 年開始建造,部分因財務問題,進度一再延遲。

南朝鮮一個叫「系統集成模塊式先進反應堆(SMART)」的SMR設計已經發展了20年, 該設計2012年得到了核安全監管局的許可,但迄今為止,沒有任何訂單。

在中國,一個叫「高溫氣冷反應堆」的SMR正在建設。

南非的「球床模塊式反應堆」(Pebble Bed Modular Reactor)在很長一段時間內,被認為是世界上最先進的SMR項目,因為無法吸引任何私人投資或客戶,在耗費約10 億美元的政府資金之後,於2010 年放棄;到放棄那一刻,堆的設計根本沒有完成。

印度自1990年代開始研究「先進型重水堆」(Advanced Heavy Water Reactor, AHWR),至今沒有任何建堆計劃。

阿根廷於2014年2月開始建造一個以壓水堆為原型的小型反應堆。這個被稱為「CAREM(先進小型核電站)」的國內設計從1980年代就開始了,根據報導,每千瓦電力的成本為17,000 美元,創下全球在建反應堆的最高紀錄。

儘管有政府的高額資助,美國的小型模塊反應堆在市場上的表現離宣傳差很遠,因為小型堆一開始就比缺乏競爭力的大型高價反應堆還要昂貴。至於假想中的學習曲線可以降低成本這一點,從來沒有在核電業中得到證實,同時小型模塊反應堆還面對來自能效提升和可再生能源技術的激烈競爭,由於實現批量生產,後者已經在經濟規模上領先模塊型反應堆幾十年。

6經濟與財務

阿海琺財務災難:法國國營核電公司阿海琺技術上已經破產,4 年累計虧損80 億歐元,年營業額83 億歐元,但其債務卻高達58 億歐元。2015 年7 月9 日,阿海琺公司股價暴跌至歷史新低,與2007 年的股價最高值相比,跌去90%。預計法國國營電力公司(EDF) 將接手阿海琺的反應堆建造和維修子公司阿海琺核電(AREVA NP)的大部分股權,並開放外資入股,這一行為可能帶來嚴重問題,增大法國電力公司的風險。

英國Hinkley Point C 核電廠和政府補貼: 2014 年12 月,英國利用差價合約模式,在上網電價上,為新的Hinkley Point C反應堆提供長期優厚的補貼,經過調查,歐盟委員會同意了這一補貼方案。然而,奧地利政府對歐盟的決定不滿,已經正式向歐洲法院提出申訴,盧森堡政府隨後宣布加入,另有10 家能源公司也分別提出了申訴。據報道,英國財政部很擔心這一項目,原因是項目需要的投資尚未落實。

運行成本增加: 一些國家(包括比利時、法國、德國、瑞典和美國)歷史上僅隨通貨膨脹調整的低運行成本近來出現快速增加,導致反應堆的平均運行成本幾乎與售電所得相當,甚至高於售電收入。核電廠運營方被迫採取一些措施,如世界上最大核電運營商,法國國家電力公司EDF,要求大幅提高電價以覆蓋其運行成本。德國運營商E.ON 決定提前六個月關閉一座快到法定壽命的核反應堆。瑞典因為售電收入比預期低,而投資比預期大,十座機組至少有四座機組將提前關閉。美國的電力公司正在和政府部門談判,爭取政府支持一些缺乏市場競爭力的反應堆的運行。比利時的Electrabel公司(GDF-Suez)還無法確定是不是能重啟兩座壓力容器出現嚴重問題的核反應堆。

7福島現狀報告

因東日本大地震引發的福島核電廠事故(福島事故,此報告中也稱3/11事件)發生在2011年3月11日。該事故及後面發生的一系列事件已經過去四年多了,本章分析今天福島事故現場及周邊地區仍然面對的重大困難。

事故現場:現在,反應堆建築物內,輻射劑量仍然非常高(每小時數西弗),不可能靠人處理。各種類型的機器人困在反應堆廠房內,不得不廢棄在那裡,使問題更複雜。日本計劃在2020 年財務年度的上半年,將1、2 號機中熔化的核燃料清除,2021 年下半年清除3 號機組,完整的退役工作計劃於2021 年12 月開始,預計需要30 至40 年才能完成。這一時間表能否按期執行?尚無法回答。

現在仍須持續注入大量的水(約每天300 立方米),以冷卻核燃料殘渣。為了減少放射性污染水的存儲量,運營方東京電力公司(TEPCO)安裝了放射性去除系統,並將部分去除放射性的水(而不是淡水)重複注入反應堆以冷卻核燃料殘渣。不過,因為技術問題和人為錯誤,水的放射性去除系統運行率很低。

此外,反應堆地下室已經充滿了高放射污染水,由於地下水的持續滲入,導致受污染的水量持續增加,每天需要增加300?400噸污染水存儲能力,等於每2.5天就需要增加一個1000立方米儲水罐。廠內污染水儲量已經達到80萬立方米,相當於320 座奧林匹克標準游泳池。日方正在準備開建地下水旁路系統和凍土隔離牆,可是凍土牆最初的幾次實驗結果令人失望。

  • 1號機組:2015 年5 月開始拆除建築物頂蓋,這是事故後為了減少輻射物飄散到環境中而專門加裝的。只有待頂蓋拆除之後,才能移除乏燃料池上方的殘存結構以取出乏燃料。

  • 2號機組:由於輻射強度仍然很高,退役工作仍然停留在準備階段。

  • 3號機組:乏燃料池中的建築物殘渣已經移除,並正在準備取出乏燃料棒。

  • 4號機組:2014年12月,從冷卻池中取出了乏燃料棒,這是一個重要的里程碑。4號反應堆乏燃料存量是另外三個反應堆乏燃料的總和,如果乏燃料起火將引起非常嚴重的後果。

周邊的問題: 據政府統計,到2015年1月,從福島縣撤離的人數約12萬(2013年6月最高峰曾達16.4萬),約3200人因撤離而死,原因如健康狀況惡化或自殺(這些都算作「與地震相關的死亡」),死者中有1800人來自福島縣,超過總死亡總數的一半。即使撤銷強制撤離命令,許多已撤離的民眾已經不願重返家園。

放射性垃圾: 據官方估計,到2014 年底,撤離地區內外,因除污而產生的放射性垃圾超過15.7 萬噸。

福島事故的經濟代價: 日本政府還沒有提供全面的事故成本估算。即使不考慮對食物出口及觀光旅遊等的間接影響,僅各種分類支出總和已達1 千億美元,其中約60%用於賠償。

9核能與可再生能源

電力行業正處於深刻的變革之中。新技術與政策的進展有利於分散式系統和可再生能源。一般現有的電力公司沒有這類能源系統,而核工業與核電企業對這些進展並不感冒,甚至把它們視作潛在威脅。

投資: 經過兩年的衰退,2014 年全球可再生能源的投資增加到2700 億美元(增加17%),與2011 年2780 億美元的歷史紀錄相當,是2004 年總投資額的4 倍。僅中國的投資就超過了830 億美元(佔全球總投資額的31%),風力和太陽能各占約一半,是其核能投資額的九倍(約91億美元)。全球對新核電廠的投資,比可再生能源低一個數量級。

裝機容量: 全球新增發電裝機量約一半(49%)來自可再生能源(不含大型水電),其中風力發電49 GW(高於2013 年增加的34 GW),太陽能46GW(高於2013 年增加的40 GW)。中國風力發電加速發展,增加23 GW,高於2013 年增加的16GW,相當於2014 年全球增加量的45%。風力發電裝機總量達115 GW,超過2015 年100GW 的發展目標。中國也增加了3 GW 的核電裝機,佔全球核電增加量的65%。

2000 年以來,全球風力發電裝機增加355GW,太陽能增加179 GW,分別是核能發電20 GW 的18 倍和9 倍。如果考慮目前有41 座37 GW 的反應堆處於長期停機狀態,則實際運行中的核電裝機量在這期間下降了17 GW。

發電: 平均來看,相同的裝機容量,核能機組的發電量約是可再生能源發電量的兩倍(不含大型水電)。但是從實際發電量來看,巴西、中國、德國、印度、日本、墨西哥、荷蘭和西班牙(這個名單含世界四大經濟體中的三個)各國的可再生能源(不含大型水電)的發電量均高於核電,這八個國家的人口超過30 億,佔全球45%。與前兩年類似,中國在2014年,僅風力發電(1580 億度)就大於核電(1240 億度)。2014 年,英國含水電在內的可再生能源發電,幾十年來首次超過核電。美國從2001 年起,可再生能源平均年增長率為5%,2014 年全美有13%的電力來自可再生能源,而2007 年為8.5%。

2014 年全球太陽能發電量年增長率超過38%,風能超過10%,核能僅為2.2%。與簽訂氣候變化的京都議定書時的1997 年相比,2014 年全球的風力發電增加了6940 億度,光電增加1850 億度,無論風電還是光電均超過核能增加的1470 億度。歐盟的數據表明,核能地位正在迅速下降:1997-2014年間,風力發電增加了2420 億度,太陽能增加980億度,而核電減少了470 億度。總之,數據並不支持核電發展比現代可再生能源快的說法,甚至連接近都算不上。現代可再生能源雖然機組容量小,出力時間短,但是施工期短、容易生產安裝、能夠快速大規模發展等優勢足以彌補上述缺點。

圖3 2000年到2014年間世界風電,光電,及核電裝機量變化情況。藍色為風電,紅色為核電,綠色為光電。單位為百萬千瓦。

原載雷奕安科學網博客,《知識分子》獲授權刊載。

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