问题

核电真的是必须的吗?随着清洁能源的发展核电业是否会逐渐萎缩?

回答
核电,这个在能源界饱受争议的词汇,其必要性以及未来走向,一直是人们热议的焦点。要回答“核电真的是必须的吗?随着清洁能源的发展核电业是否会逐渐萎缩?”,我们需要深入剖析其优缺点,以及当前全球能源转型的脉络。

核电的“必须性”:在现实与理想之间

要判断核电是否“必须”,首先要明白它能解决什么问题。在当前全球致力于减排、应对气候变化的背景下,核电的核心优势在于其几乎零碳排放。一座运行中的核电站,其发电过程不产生二氧化碳,这对于减少温室气体排放、实现碳中和目标至关重要。

稳定可靠的基载电力: 与太阳能、风能等可再生能源的间歇性不同,核电站可以提供24小时不间断的稳定电力。这意味着它们可以为电网提供可靠的基载电力,确保工业生产、居民用电的持续性,避免因可再生能源波动而导致的电力供应不足。想象一下,如果没有核电,在阴天无风的日子里,我们需要多少才能支撑起一个发达国家所需的电力?

能源安全与独立: 许多国家,尤其是资源匮乏的国家,将核电视为提升能源安全和自主性的重要手段。减少对化石燃料进口的依赖,可以降低地缘政治风险对能源供应的影响。当国际油价动荡,或某些国家出于政治目的限制能源出口时,拥有自己的核电能力就显得尤为宝贵。

高能量密度: 核燃料(如铀)拥有极高的能量密度。一小块铀燃料就能释放出巨大的能量,远超同等质量的煤炭或石油。这意味着核电站占地面积相对较小,且燃料运输和储存的成本和效率都远高于化石燃料。

然而,说核电“必须”也过于绝对。核电并非没有替代品,其“必须性”更多地体现在当前及可见的未来,在实现能源转型和保障能源供应方面,核电提供了一种独特的、难以完全被其他技术取代的解决方案。 尤其是在一些国土面积有限、可再生能源潜力受限的国家,核电的价值更加凸显。

清洁能源的崛起与核电的未来走向

不可否认,随着技术进步,太阳能、风能等可再生能源的成本正在快速下降,效率也在不断提升。储能技术的突破,如大型锂电池、抽水蓄能等,也在一定程度上缓解了可再生能源的间歇性问题。这无疑对核电业构成了巨大的挑战。

成本竞争力: 传统上,核电站的建设成本极高,建设周期长,且存在巨大的不确定性。相比之下,太阳能和风能发电厂的部署速度更快,初始投资相对较低,且随着规模化生产,成本持续下降。这使得许多国家在选择新的发电项目时,更倾向于可再生能源。

公众接受度与安全担忧: 核事故,如切尔诺贝利和福岛核事故,在公众心中留下了深刻的印记,导致许多人对核电的安全性和潜在风险存在担忧。核废料的处理和长期储存问题,也是核电发展绕不开的难题。虽然现代核反应堆的设计安全性已大大提高,但公众的心理障碍依然存在。

替代技术的进步:
大规模储能: 电池储能技术的发展,可以捕捉可再生能源在高峰时段产生的电力,并在低谷时段释放,从而填补核电提供的基载电力。
智能电网: 智能电网的建设,可以更有效地调度和整合分布式可再生能源,提高电网的灵活性和韧性,减少对传统基载电力的依赖。
其他低碳技术: 例如,氢能、地热能等也在发展中,虽然目前尚未成为大规模替代的选项,但其潜力不容忽视。

那么,核电业是否会因此逐渐萎缩?

这是一个复杂的问题,答案并非简单的是或否,而是“在某些地区可能萎缩,但在另一些地区可能依然重要,甚至有新的发展”。

一些国家可能选择退出核电: 德国就是一个典型例子,在福岛事故后,德国宣布逐步淘汰核电,转而大力发展可再生能源。类似的,一些因成本、安全担忧或技术限制的国家,也可能逐步减少核电的比重。

可再生能源的快速发展是趋势: 毋庸置疑,全球能源结构将加速向以可再生能源为主导的方向转型。这是大势所趋,无论核电未来如何。

但核电的“刚需”依然存在:
能源转型期的“桥梁”: 对于许多国家而言,从依赖化石燃料转向完全依赖可再生能源,需要一个过程。核电可以作为过渡时期的“桥梁”,在减少碳排放的同时,提供稳定的电力供应,为可再生能源和储能技术的进一步成熟争取时间。
对稳定基载电力的需求: 即使可再生能源技术再进步,短期内要完全替代核电提供的24/7稳定基载电力,仍然存在挑战。特别是在电网负荷大的地区,或者对电力稳定性要求极高的行业(如数据中心、半导体制造),核电的价值仍然不可忽视。
新技术的发展: 核电领域也在不断进步,例如小型模块化反应堆(SMR)等新型核电技术,有望降低建设成本、缩短建设周期,并提高安全性。这些新技术能否获得突破,将很大程度上影响核电业的未来。
地缘政治和资源因素: 一些国家可能会因为能源安全和地缘政治的考虑,继续大力发展核电,以减少对特定国家的能源依赖。

总结来说:

核电在当前的能源转型中,其非替代性主要体现在其零碳排放、稳定可靠的基载电力特性。它并非“必须”得存在,但却是许多国家在实现能源转型和保障能源安全方面,一个非常重要的、难以轻易被其他技术完全取代的选项。

随着清洁能源的发展,尤其是在可再生能源成本持续下降、储能技术不断突破的背景下,核电业的整体规模可能会受到挤压,部分国家会选择逐步淘汰核电。 然而,它不太可能“逐渐萎缩”到消失的程度。

原因在于: 确保能源供应的稳定性和安全性,以及实现深度脱碳目标,仍然是各国政府面临的巨大挑战。在短中期内,核电在满足这些需求方面,仍然具有不可替代的优势。
核电的未来将更加多元化: 发展重心可能从大型传统核电站,转向更安全、更灵活、成本更可控的新型核电技术,例如SMR。同时,核电将更多地与可再生能源协同配合,共同构建低碳、可靠的能源体系。

最终,核电的命运将取决于技术进步、经济性、公众接受度、政策导向以及各国在能源安全和气候变化方面的具体需求。它不会一夜消失,但其地位和作用,将随着清洁能源的崛起而发生深刻的调整和演变。

网友意见

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开学来就是做实验值夜班,做自己的课题研究,上知乎少了,今天一看,好几百的问题累积也真是醉了。首先要礼貌性的谢邀一下

@Yui Yoshioka

这位题主问题比较多,一个个来。

1、核电的成本相对火电水电都没有什么优势

这个问题,我想请你看一幅图:

图片来源:国际核电成本分析及建安成本探讨,米森,2011中国核工业论坛

基于传统火电的资源依赖性,其成本效益与核电相比不具备优势。同时考虑到对于气候的影响,现在开工的传统火电站屈指可数。

至于水电,从几十年前的大建水电,到现在的水电审批异常严格,主要还是出自对于生态因素的考量。至于看得见的成本,移民拆迁安置费用若折算在水电成本里面,我不认为其电价会对核电有任何优势。


2、核电的乏燃料后续很难处理,也是一大成本,而且有可能危害环境

这个问题我是赞同的。乏燃料后处理成本开支很大。我这有一篇专栏可以参考,

【核技术-乏燃料后处理】 - 能源研究展望 - 知乎专栏

但是,我认为乏燃料后处理的成本还是主要源于现阶段技术水平的不成熟,从中长期来看,技术的突破只是时间问题。

3、随着其他清洁能源的发展,成本的下降,核电的竞争力会进一步减弱

这里首先有一个问题,其他清洁能源的发展速度未见得能赶上核电技术的发展速度。想必题主其他清洁能源主要指的是光伏和风电,风电了解不多,而且其发电场所也有不小限制,决定了其电能的输运需要高压甚至特高压传输以降低能量损耗,所以我不想细细去谈论他

主要说一说光伏,从能量密度和能量转换效率来考量,我个人不看好光伏。有两个身边的例子,和大家分享一下

第一例,所里有一位老师曾经做过光伏并网的课题,他的实验室屋顶(面积大概有200平方米)就全覆盖着光伏板,我曾经问过为何不继续这方面的课题研究了,他说大概十月份的大晴天下(合肥的十月),一天只能发十度电左右,能量密度太低,无法并网。

第二例,国内很多光伏材料实验室的研究经费已经远不如前几年那么充沛。我室友博士课题就因为这个只能转向其他的研究以求毕业。

我们知道,国内光伏目前处于低谷,追其缘由,我认为可以从以下几点来看:

第一,原材料高纯度多晶硅进口依存度高,显著的提高了光伏产业的成本,这点不展开谈,网上数据很多;

第二,具体到成本,还是数据说话,从现阶段的各种发电成本来看,光伏发电成本仅低于生物质能发电成本,高于新能源中的风能与核能,约为传统的化石能源发电成本的2~4倍。此外,火力发电的年运行时间可高达5000h,风力发电也可达到2000h,而光伏发电平均却只有1300h。即使光伏发电的上网电价达到1元/kwh左右,也远高于火力发电与风力发电的上网电价,上网电价问题成为制约集中式光伏电站发展的重要因素。正是基于其成本,光伏产业对于政策的依赖程度很大。

4、很多地方上想发展核电实则是因为有政府补贴

这个问题我不赞同。我是湖南人,众所周知湖南有三个核电选址,益阳桃花江,常德桃源,岳阳还有一个。每年湖南省的领导都会进京跑核电路条。我不认为是简单为了国家对于核电的一点点补贴,我不认为一个省的一把手的格局和眼界会这么小。或许从地域经济上的考量会更多,桃花江核电的建成肯定会对长株潭城市带的发展带来强劲动力,而常德或者岳阳核电的投产则会成为延洞庭湖经济带的发动机。在我看来,一个省的区域经济发展带来的政绩,应该远远高于一点政策性的电价补贴,甚至也远远高于中国内陆第一座核电站的虚名。

5、极小概率事件,但确实一旦出事就是大事

这个问题我也赞同。同问题二,我认为这也是在一定技术水平限制下的中短期尖锐矛盾,而我们核工程人的存在则正是为了解决这类问题。目前在开发的第四代反应堆主要针对的就是乏燃料和核安全两大突出问题,具体技术问题还是参考我的专栏吧,有一些介绍,比如这篇

【前沿-反应堆设计】钍基熔盐堆设计 - 能源研究展望 - 知乎专栏

有很多东西想分享,时间问题没有来得及展开去谈,见谅。

以上。

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