实现100%清洁能源:小型模块化反应堆的价值

核电,通常“规模宏大”:大型结构,大量预算,生产大量电能。在过去,要有大政府才能圆满成功。核能有像美国海军、法国强大的中央集权政府或俄罗斯这样的赞助者,清除任何阻力,并为巨大的预算掏腰包,给所有的电子产品寻找大型市场,是会成功的。[1]

但今后,“小”型核能可能更好。美国核管理委员会(NRC)最近批准纽斯凯尔能源公司(NuScale Power)的小型模块化核反应堆(SMR),就是这类反应堆中的第一个。与大型机组不同,NuScale的反应堆小到足以装到大型货车上沿高速公路运输。NuScale认为,与其为“定制”的大型项目花费大笔资金,不如在工厂里大量生产核反应堆,成本低廉到足以与天然气为燃料的机组竞争。NuScale的第一个客户不是“财大气粗”的政府客户,而是一群西部小城市组成的“犹他州市政电力系统联盟”(UAMPS)。[2]

NuScale说,这种反应堆可以按需要提升、下降功率(更适合与风能和太阳能相配),并以$55/MWh的价格生产无碳电力。能源成本不到新建大型核电机组的一半。

对了,这种机组本应是防止“堆芯熔毁”的。那么,谈到核能,真的“小”就是“美”,一切好到“令人难以置信”了?

虽然现在可再生能源确实很便宜,但大多数能源专家认为,当可再生能源给整个电网供电时,会变得非常昂贵,因为需要建造大量的蓄电池,应对太阳能和风能的“大起大落”。哥伦比亚大学全球能源政策中心的研究学者马特·鲍恩(Matt Bowen)说,有许多研究暗示,单纯依靠可再生能源给国家供电不太昂贵。但最精确的模型,模拟电力系统如何工作的细节,就会证明,保持可再生能源便宜的最好方法是,风停了、乌云遮蔽了太阳时,还有个清洁能源

Bowen说,“在能源领域,确实两大阵营:完全可再生能源阵营和其他阵营”,“我属于后者。”

Bowen提到今年1月美国环境咨询团体“能源与环境经济学”(简称E3)发布的一份报告这个研究发现,对于美国太平洋西北部的电力系统,SMR应成为可再生能源的伙伴,比蓄电池便宜得多。[3]

尽管E3分析的只是特定的地区,但列出的四个“关键资源选择方案”具有代表性,进而使分析结论具有普遍性:在严格限制碳排放条件下,SMR既可提供稳定的零碳排放能力增量,又可避免过多建设可再生能源投资。“SMR是实现100%清洁能源最便宜的选择”。 

实现100%清洁能源:小型模块化反应堆的价值

有限或可变及稳定可用的零排放资源。

目前,SMR仅在“理论”上存在。有很多人在努力确保它们“保持”这种状态。NuScale接到政府的“许可”后,非营利的反核组织“社会责任医生”(Physicians for Social Responsibility)与两个NuScale的批评者,英属哥伦比亚大学的物理学家M.V. Ramana和忧思科学家联盟核能安全主任埃德温·莱曼(Edwin Lyman),共同组织了一次新闻发布会。Ramana说,(犹他州)市议会应该对承诺的预算持怀疑态度。早在2017年,NuScale就曾表示,在美国东南部某个普通地点建造12台机组将耗资约$30亿,现在该公司又说,这12台机组将耗资约$60亿。

Ramana说,“几年前,他们谈的是$65/MWh”,“自那以后,成本几乎翻了一番,但他们声称发电成本不到$55/MWh。我不明白这怎么可能。”

最近的历史表明,我们有充分的理由担心成本螺旋上升:核电项目已经明显地超出预算。有个反税收组织,即犹他州纳税人协会,正在要求各城镇退出联合,还警告说这会带来财政风险。有两个城市已经脱离。

在新闻发布会上,Lyman说这个项目也会带来健康风险。他说,NuScale声称它的反应堆在紧急情况下能够自我降温,不过是一场“公关活动”。NRC一名成员最近暗示,NuScale的安全设计或许在任何情况下不会阻止核反应。Lyman说,虽然这不会导致像切尔诺贝利或福岛那样的灾难,但仍然是个需要解决的严重问题,以便不会在以后造成延误或成本增加。

所有这一切,听起来好像这个微型反应堆实验装置注定要失败。但还有更多的故事。NuScale营销和传播副总裁黛安·休斯(Diane Hughes)说,美国核管理委员会花费几千个小时仔细审查了安全系统设计,最终监管机构和官员们一致认为,问题已处理过了,从而为委员会批准NuScale的设计扫清了道路。

Hughes说,成本实际上并没有增加:$60亿的更高估值只包括客户需要的更多设备。犹他州的城镇要求NuScale给反应堆增加一个蒸汽捕获塔,这样就不会消耗沙漠稀缺的水了。NuScale还与犹他州市政电力系统联盟”(UAMPS)达成协议,让这些城镇有机会仔细审查项目成本估算值。如果电力协会确定电力将会高于$55/MWh,这些城镇可以退出该项目,并从NuScale获得他们支付的任何款项的退款。要把发电成本降到这个水平,能源部需要投入$14亿。[4]

Bowen说,NuScale与犹他州城镇的协议并不是下一代核反应堆“成败”的测验。有一波又一波的先进核能公司提出新的设计方案。“其他人可以首先建造,但必须有第一个,然后就有第二个、第三个、第四个来降低学习成本曲线。”

小型堆并不缺乏潜在的客户。13个州和14家大型公用事业公司已经承诺,要将他们系统的温室气体压缩到0%。这意味着他们将不得不关闭他们拥有的天然气发电机组。到目前为止,这些机组还在与可再生能源匹配,不断地升降功率。NuScale公司的Hughes说,“这不是‘如果’的问题,而是这些公用事业公司需要‘何时’提供可靠的、无碳的基荷电力。”

这样的争论,必然还要继续下去。即使NuScale公司的这个小堆能按照原计划建成,仍然会有不同的见解。[5]发展核电,要根据已有条件和目标做严谨科学的经济模型分析,但最终取决每个国家、甚至每个地区能源转型的“意愿”。[编译:镜清]

参考资料:

1. Nathanael Johnson,Nuclear power’s big new idea is really … small,Grist,Sep 8, 2020

2.  Dave Levitan,First U.S. Small Nuclear Reactor Design Is Approved,SCIENTIFIC AMERICAN,September 9, 202

3. E3,Pacific Northwest Zero Emitting Resources——Study Executive Summary,January 29, 2020

4. Michael McAuliffe,Municipal power group awaits $1.4 billion from DOE for Idaho nuclear plant,S&P Global,13 Aug 2020 

5. beyond nuclear international,Nuclear reactors make climate change worse,September 13, 2020

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