核能正在发展为更灵活的能源，满足未来能源需求

60多年来，核能作为一种清洁可靠的能源，一直在展示着它的实力。它一天24小时，一周7天，昼夜不停的工作。

但随着可再生能源越来越多地涌入电网，像核能这样的传统基荷能源需要更灵活地运行，根据需要生产热能和电力。这意味着，随着风能和太阳能等可变能源在电网中获得更大的发电份额，未来的基菏电力将会大不相同。

幸运的是，对核能来说，这不应成为问题。

世界各地包括美国在内的某些电力市场上，现有的反应堆可能、而且确实可以灵活运行，而新技术可以将核系统的多功能性扩展到更大的极限。

核能的灵活性

灵活性是能源专家们开始关注的最新流行词。从最广泛的意义上说，这一术语基本上是指一种能源在终端用户需要的时间和地点经济地提供服务的能力。

这种服务可能不仅仅是发电。核能的热能还可直接用于家庭供暖、驱动工业流程和水净化。

为了满足这些未来的能源需求，核能正在发展成为更灵活的能源，可以与化工厂和可再生能源发电场联合运行，创造新的混合能源系统。

这些一站式能源商店可能为核能带来“供选择”的收入来源，并最终降低能源、交通和工业部门的碳排放量。

下图可理解核能变得更加灵活的三种方式。

核能弹性信息综合示意图

运行的灵活性
众所周知，核反应堆能够提供稳定的电力，但也可以改变它们的输出，以满足特定的电网需求。

运行人员可以限制通过涡轮机的蒸汽数量，或使用控制系统，减慢反应堆中的核反应，减少电力输出。

法国多年来一直在这做，以满足每日和季节性的电力需求，而美国西北部和加拿大的反应堆则在每年春季灵活运行，以适应电网新增的水力发电。

虽然以这种方式运行的动力堆，没有技术或安全相关的不良后果，但也有一些限制。在燃料循环接近尾声时，运营商无法灵活地调整输出功率，因降低输出功率需要大量的计划、预测和时间。

在不久的将来，新的反应堆可以提供更大的运行灵活性。一些正在开发的小型模块化反应堆(SMR)核电站将在一个电站内使用多个模块，以便在需要的时候和地点迅速提供电力。每个电源模块也可以独立工作，减少电力输出，或同时生产其他产品。

规模的灵活性

核能的最大发展趋势之一是实际上制造更小的反应堆。SMR和微堆不仅提供的功率范围不同，而且增加了核能部署的灵活性。

预计SMR的实际规模约为传统机组的三分之一，给系统中添加另外的模块，可以产生高达30万千瓦电力。这些简化和紧凑的设计，再加上微堆，将大大减少核电站的占地面积，应急规划区域更小，使它们几乎可以部署在世界任何地方。从偏远的海岛到城市中心，核能可以灵活地满足任何社区的能源需求。

产品的灵活性

随着新型混合能源系统的开发，运营商最终可以利用核能的全部潜力，生产多种产品。美国的某些核电机组已经开始利用热能发电和生产氢气，展示这种能力。可以利用氢气在电网上储能，也是许多化学工业的关键原料，用于生产各种产品，从化肥、塑料到新型合成燃料。

目前用天然气制氢的工艺，称为蒸汽甲烷重整。这个工艺可以使用核电机组的高质量蒸汽脱碳，可通过电解把水分解为氢气和氧气。从核系统中获得的热能还可以用来为社区供暖，提供清洁的饮用水，或为其他能源密集型生产过程如炼油提供动力。

预计先进堆将在更高的温度下运行，并能与可再生能源一起给化工厂和除盐水厂供电。

核创新：清洁能源部长清洁能源未来NICE Future倡议，正在与政府、研究机构、非政府组织和业界建立新的联盟和伙伴关系，通告设计过程，最终探讨潜在的扩展灵活性，集成系统的潜力，利用核能和可再生能源技术，满足广泛的清洁能源需求。

更多了解关于《NICE Future灵活的核活动》以及如何协调使用这些技术，可靠而经济地加速未来清洁能源系统的贡献。

美国能源部核能办公室支持国家实验室的一个综合能源系统规划，专门开展扩大核能作用的研究、开发和部署活动，包括为各行各业、运输和储能提供支持。

参考资料：DOE NE，3 Ways Nuclear is More Flexible Than You Might Think，JUNE 23, 2020