山東省核能供熱全國(guó)首創(chuàng)，示范工程國(guó)際領(lǐng)先
2021-02-24
核能作為清潔低碳高效能源，可有效替代煤炭消費(fèi)，是我省加快實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的必由之路。近年來(lái)，我省堅(jiān)持把發(fā)展核能作為實(shí)現(xiàn)“三個(gè)三分之一”能源結(jié)構(gòu)調(diào)整目標(biāo)、助力新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的重要抓手，統(tǒng)籌推進(jìn)核電項(xiàng)目建設(shè)和核能綜合利用。
2018年10月，三代核電依托項(xiàng)目海陽(yáng)核電一期首臺(tái)機(jī)組建成投運(yùn)，我省在運(yùn)核電實(shí)現(xiàn)“零突破”；2019年11月，全國(guó)首個(gè)“國(guó)家能源核能供熱商用示范工程”一期項(xiàng)目建成投運(yùn)；2020年7月，我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的四代核電榮成高溫氣冷堆示范工程全面進(jìn)入調(diào)試階段……
一系列成績(jī)的取得，標(biāo)志著我省正在奮力搶占三代及以上核電技術(shù)高地，核能發(fā)展實(shí)現(xiàn)彎道超車、跨越進(jìn)位，成為能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要支撐。
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核能發(fā)電安全高效
山東是能源生產(chǎn)和消費(fèi)大省。長(zhǎng)期以來(lái)，受能源資源稟賦和偏重產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)影響，能源領(lǐng)域煤炭消費(fèi)占比高、煤電裝機(jī)占比高的“兩高”問(wèn)題突出。近年來(lái)，我省大力實(shí)施“四增兩減一提升”工程，聚焦可再生能源、核電、外電入魯、天然氣“四大板塊”做加法，不斷為能源結(jié)構(gòu)“降壓減負(fù)”。其中，核電作為清潔低碳高效的基荷電源，能夠有效替代煤炭消費(fèi)，是能源綠色轉(zhuǎn)型的有效途徑。
“十三五”以來(lái)，我省安全高效推進(jìn)全球首批三代核電依托項(xiàng)目——海陽(yáng)核電一期工程建設(shè)，1、2號(hào)機(jī)組分別于2018年10月、2019年1月投入商業(yè)運(yùn)行，在運(yùn)核電進(jìn)入“雙核時(shí)代”。據(jù)了解，海陽(yáng)核電作為全省首個(gè)開(kāi)工并建成投運(yùn)的核電項(xiàng)目，是山東單體投資最大清潔能源項(xiàng)目，建設(shè)選址位于區(qū)域用電負(fù)荷的中間地帶，具有顯著中心區(qū)位優(yōu)勢(shì)。
“該項(xiàng)目采用先進(jìn)三代非能動(dòng)壓水堆核電技術(shù)，具有更高安全性和更靈活的負(fù)荷跟蹤性等技術(shù)優(yōu)勢(shì)?！鄙綎|核電公司負(fù)責(zé)人介紹，“非能動(dòng)安全系統(tǒng)”指利用自然界物質(zhì)固有規(guī)律，僅依靠重力、流體的自然對(duì)流、蒸發(fā)、冷凝等自然手段導(dǎo)出堆芯余熱和安全殼的熱量，不需要任何外部能源。這種設(shè)計(jì)思路，最大程度消除了安全系統(tǒng)對(duì)電源和能動(dòng)部件的依賴性，大大提高了核電機(jī)組的安全性和可靠性。
項(xiàng)目投運(yùn)兩年來(lái)，累計(jì)發(fā)電超過(guò)450億千瓦時(shí)，有效替代標(biāo)煤約1350萬(wàn)噸；1號(hào)機(jī)組2019年獲得世界核電WANO綜合指數(shù)評(píng)分滿分100分，排名世界第一；2號(hào)機(jī)組2020年刷新國(guó)內(nèi)外百萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組首次換料大修最短工期紀(jì)錄，創(chuàng)新成果近70項(xiàng)，實(shí)施技術(shù)優(yōu)化改造200余次，開(kāi)發(fā)專用工具、工藝45項(xiàng)……一系列成果取得，標(biāo)志著山東在運(yùn)核電實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有、從有到優(yōu)的跨越。
“在高效利用核電的同時(shí)，我省把核安全作為核電發(fā)展的生命線，認(rèn)真貫徹‘理性、協(xié)調(diào)、并進(jìn)’核安全觀，突出‘嚴(yán)慎細(xì)實(shí)’核安全理念，堅(jiān)持發(fā)展與安全并重，加強(qiáng)核電規(guī)劃、選址、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行和退役等全生命周期管理和監(jiān)督，堅(jiān)持采用最先進(jìn)技術(shù)、最嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展核電?！睋?jù)省能源局相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，隨著山東核電公司上榜中國(guó)安全生產(chǎn)協(xié)會(huì)“2020年全國(guó)安全文化建設(shè)示范企業(yè)”名單，核安全理念也越來(lái)越得到社會(huì)和公眾認(rèn)可。
核能供熱全國(guó)首創(chuàng)
2021年1月上旬，寒潮來(lái)襲，我國(guó)中東部地區(qū)進(jìn)入“速凍”模式，北方地區(qū)能源供應(yīng)和居民取暖保障面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。作為國(guó)內(nèi)首個(gè)核能商用供熱項(xiàng)目，海陽(yáng)核能供熱商用示范工程一期項(xiàng)目通過(guò)內(nèi)部挖潛，大幅提升核電機(jī)組對(duì)外供熱能力，供應(yīng)熱量同比增加33%，核能供熱新增3個(gè)小區(qū)，“核級(jí)溫暖”充分彰顯，供熱效果持續(xù)向好。
海陽(yáng)核能供熱商用示范工程一期項(xiàng)目是我省推進(jìn)北方地區(qū)冬季清潔取暖的積極探索和生動(dòng)實(shí)踐。該項(xiàng)目利用核能供熱安全穩(wěn)定清潔可靠特性，實(shí)現(xiàn)各類污染物、二氧化碳等零排放，對(duì)于有效防治大氣污染、減少環(huán)保投資、緩解燃煤運(yùn)輸壓力，保障北方地區(qū)冬季清潔供熱、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境具有重要意義。
該項(xiàng)目依托海陽(yáng)核電一期工程建設(shè)，2019年初開(kāi)工，2019年11月供暖季正式建成投運(yùn)，率先在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)核能商用供熱，滿足73個(gè)小區(qū)4300多戶居民冬季清潔取暖需求。
2019—2020供暖季，海陽(yáng)核能供熱商用示范工程一期項(xiàng)目持續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行136天，圓滿完成首個(gè)年度供熱任務(wù)，供暖季總供熱量約28.7萬(wàn)吉焦，有效替代標(biāo)煤1.1萬(wàn)噸，減排二氧化碳2.7萬(wàn)噸，生態(tài)環(huán)保效益顯著。
實(shí)現(xiàn)居民采暖費(fèi)用不增加、政府財(cái)政負(fù)擔(dān)不增長(zhǎng)、熱力公司收益有增長(zhǎng)、核電運(yùn)行效率有提升等多贏效果，展現(xiàn)良好示范效應(yīng)。國(guó)家能源局授予該項(xiàng)目“國(guó)家能源核能供熱商用示范工程”稱號(hào)，在海陽(yáng)召開(kāi)全國(guó)現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)大力推廣，為全國(guó)核能供熱提供“山東經(jīng)驗(yàn)”、貢獻(xiàn)“山東智慧”。
2020年11月，我省全面啟動(dòng)示范工程二期建設(shè)，項(xiàng)目建成后可滿足海陽(yáng)城區(qū)450萬(wàn)平方米居民取暖，實(shí)現(xiàn)核能供熱“全覆蓋”，打造全國(guó)首個(gè)“零碳”核能供熱示范城市。未來(lái)，我省將依托核電項(xiàng)目建設(shè)，進(jìn)一步擴(kuò)大核能供熱范圍，為我省乃至全國(guó)推廣清潔取暖、壓減煤炭消費(fèi)、實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)貢獻(xiàn)“核能力量”。
示范工程國(guó)際領(lǐng)先
近日，落戶山東的國(guó)家科技重大專項(xiàng)——榮成石島灣高溫氣冷堆示范工程，順利完成兩臺(tái)反應(yīng)堆加熱除濕，反應(yīng)堆回路溫度均穩(wěn)定在250攝氏度，壓力均穩(wěn)定在7兆帕，達(dá)到機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)指標(biāo)。這標(biāo)志著高溫氣冷堆示范工程通過(guò)冷試考核之后，具備全面開(kāi)展雙堆熱態(tài)功能試驗(yàn)（以下簡(jiǎn)稱“熱試”）條件，工程進(jìn)展取得重大突破。
榮成石島灣高溫氣冷堆示范工程，采用我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第四代先進(jìn)核電技術(shù)，是全球首臺(tái)模塊化、球床式高溫氣冷堆核電機(jī)組，承擔(dān)著安全性更好、用途更廣、發(fā)電效率更高的新一代核電技術(shù)研究和工程實(shí)踐的重任，對(duì)我省乃至全國(guó)掌握第四代先進(jìn)核電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)核電設(shè)計(jì)、建造等技術(shù)水平從“跟跑”“并跑”到“領(lǐng)跑”全球，具有劃時(shí)代意義。
該示范工程2012年開(kāi)工建設(shè)，全力攻克了前期研發(fā)與試驗(yàn)驗(yàn)證難度大、技術(shù)設(shè)計(jì)未固化、新技術(shù)新材料新工藝新設(shè)備大量應(yīng)用、設(shè)備制造復(fù)雜等系列難題。2015年，完成核島、常規(guī)島主體結(jié)構(gòu)施工；2016年，完成世界上尺寸最大、重量最重的反應(yīng)堆壓力容器吊裝；2019年，完成首臺(tái)蒸汽發(fā)生器吊裝；2020年7月，具備進(jìn)入全面調(diào)試階段條件；2020年11月，順利完成雙堆冷試；2020年12月，具備全面開(kāi)展熱試條件。
據(jù)介紹，熱試是核電工程建設(shè)中承上啟下的重大節(jié)點(diǎn)，目的是模擬核電機(jī)組正常運(yùn)行工況條件下，驗(yàn)證機(jī)組系統(tǒng)、設(shè)備的功能和性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)規(guī)定，被稱為反應(yīng)堆裝料前的“模擬考”“總彩排”。
按照設(shè)計(jì)要求，熱試分為抽真空除濕、加熱除濕、功能試驗(yàn)三個(gè)階段，工期約2個(gè)月，主要包括主氦風(fēng)機(jī)熱態(tài)性能試驗(yàn)、燃料裝卸系統(tǒng)熱態(tài)性能試驗(yàn)、控制棒及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱態(tài)性能試驗(yàn)、氦凈化系統(tǒng)熱態(tài)性能試驗(yàn)、吸收球系統(tǒng)熱態(tài)性能試驗(yàn)等。
高溫氣冷堆各項(xiàng)調(diào)試順利推進(jìn)的同時(shí)，2021年1月16日，首批7.8萬(wàn)余個(gè)球形核燃料元件，順利運(yùn)抵我省榮成高溫氣冷堆示范工程現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)過(guò)安全有序起吊、檢測(cè)后全部接收入庫(kù)。作為示范工程反應(yīng)堆的“能量源泉”，將為后續(xù)并網(wǎng)發(fā)電提供燃料動(dòng)力。
球形燃料元件是高溫氣冷堆固有安全性的最重要基礎(chǔ)，是“買不來(lái)、要不來(lái)、討不來(lái)”的關(guān)鍵核心技術(shù)。高質(zhì)量球形核燃料元件實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，在世界范圍內(nèi)屬于首次，是國(guó)家科技重大專項(xiàng)最為重要的創(chuàng)新成果之一，標(biāo)志著我國(guó)已具備持續(xù)向高溫氣冷堆電站供應(yīng)核燃料元件的能力，意味著我國(guó)先進(jìn)核燃料元件研制技術(shù)走在世界前列，為我國(guó)從“核大國(guó)”邁向“核強(qiáng)國(guó)”提供強(qiáng)力支撐。
我省將繼續(xù)匯聚各方力量，遵循“嚴(yán)慎細(xì)實(shí)”核安全理念，按照“安全第一、質(zhì)量第一”原則，安全有序開(kāi)展熱試相關(guān)工作，為下一階段反應(yīng)堆裝料、機(jī)組帶“核”調(diào)試及運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為世界首座球床模塊式高溫氣冷堆從設(shè)計(jì)到工程實(shí)踐積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。
智慧核能引領(lǐng)未來(lái)
作為國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，核能科技創(chuàng)新是構(gòu)建安全高效、清潔低碳現(xiàn)代能源體系的重要引擎。我省高度重視科技創(chuàng)新在核電領(lǐng)域引領(lǐng)作用，積極推進(jìn)核電企業(yè)推廣應(yīng)用云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，全力打造具有山東特色的核能“智慧工地”，探索“核能綜合利用+智慧能源”跨界融合。
為深入研究推廣信息化、智能化、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等新技術(shù)在核電工程建設(shè)管理中的應(yīng)用，我省積極推進(jìn)國(guó)核示范電站公司率先啟動(dòng)“智慧工地”監(jiān)管中心探索和建設(shè)。2021年1月，“智慧工地”監(jiān)管中心投用儀式，以視頻形式在北京、上海、榮成三地同步舉行，這一國(guó)家科技重大專項(xiàng)初步實(shí)現(xiàn)“智慧工地”數(shù)據(jù)可視化，向智慧核電建設(shè)邁出堅(jiān)實(shí)一步。
據(jù)“智慧工地”監(jiān)管中心有關(guān)負(fù)責(zé)同志介紹，該中心利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，將人員管理、施工監(jiān)控、吊鉤可視化、塔吊防碰撞、AI圖像識(shí)別、VR安全教育、質(zhì)量防造假記錄、環(huán)境監(jiān)測(cè)、車輛測(cè)速、安全預(yù)警、全廠廣播、地理信息等系統(tǒng)進(jìn)行集中展示和分析，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前階段工作面視頻監(jiān)控全覆蓋、人員定位全覆蓋、特種設(shè)備管理全覆蓋，構(gòu)建起安全質(zhì)量全覆蓋防護(hù)網(wǎng)，打造示范項(xiàng)目智慧化名片，為創(chuàng)建示范標(biāo)桿工程裝上智慧化引擎。
為順應(yīng)能源結(jié)構(gòu)和用能方式變革，山東核電公司在全國(guó)率先啟動(dòng)首個(gè)“核能綜合利用+智慧能源”樣板工程籌備和建設(shè)。該工程主要為海陽(yáng)核電專家村服務(wù)，實(shí)現(xiàn)公司員工宿舍區(qū)電、熱、冷、水等多能互補(bǔ)和綜合管控，確保能源利用安全性、環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性等效益最大化，提升用戶體驗(yàn)感和舒適度。
工程方案主要包括三個(gè)方面：一是利用已有海水淡化以及核能供熱設(shè)施，通過(guò)“水熱同傳”技術(shù)，同步輸送淡化水和熱能，在宿舍區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)水熱分離和消納。二是將核能供熱與儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷技術(shù)相結(jié)合，提高環(huán)保效益、降低用能成本，為膠東半島大規(guī)模核能供熱+清潔能源存儲(chǔ)探索新模式、新思路。
三是新增光伏、電儲(chǔ)能、智慧路燈等設(shè)備和系統(tǒng)，通過(guò)“綜合智慧能源診斷&規(guī)劃設(shè)計(jì)平臺(tái)”和“綜合智慧能源管控一體化平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)水熱同傳、儲(chǔ)能、光伏互補(bǔ)一體化管控、智能調(diào)度。
目前，“水熱同傳”創(chuàng)新示范項(xiàng)目已于2020年11月投運(yùn)，在實(shí)現(xiàn)供暖面積1萬(wàn)平米的同時(shí)，每日可提供飲用水180噸，比傳統(tǒng)分傳技術(shù)節(jié)省投資約50%，實(shí)現(xiàn)供水、供熱跨界整合，提升能源效率，為同步緩解城市清潔取暖和水資源制約發(fā)展問(wèn)題提供新借鑒。
“十四五”期間，我省將依托優(yōu)良的廠址資源和良好的工業(yè)基礎(chǔ)，持續(xù)深化與核電央企的戰(zhàn)略合作，充分發(fā)揮央企的資金、技術(shù)、人才等資源優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)核能項(xiàng)目建設(shè)和核能綜合利用，搶占先進(jìn)核電技術(shù)高地、提升高端裝備制造能力，推動(dòng)核能高質(zhì)量發(fā)展。
