浅谈提高核电比例对减排温室气体排放的贡献

提高核电比例对减排温室气体排放的贡献张明，朱文斌，刘松华，孙福荣（国电环境保护研究院，江苏南京210031）ContributionofincreasingnuclearpowerrationtoabatingGreenhouseGasemissionZhangming,ZhuWen-bin,LiuSong-hua,SunFu-rong(StatePowerEnvironmentalProtectionResearchInstitute,JiangsuNanjing210031)Abstract:CombiningstatusandplanningofnuclearpowerinChina，throughcomparisonofGreenhouseGasemissionbetweencoalpowerchainandnuclearpowerchain,equivalentcarbondioxidedecrementofvariousnuclearpowerrationin2020wascalculated，subsequentlyeconomicalandenvironmentaleffectwasdiscussed.Keywords:nuclearpower;GreenhouseGas;deletion;environmentaleffect摘要：结合国内核电发展现状及规划，通过比较核电和煤电链温室气体排放指标，量化了2020年我国不同核电装机比例情况下的等效CO2减排量，并论述了其外部经济和环境效益。关键词：核电；温室气体；减排；环境效益1前言温室气体通常指CO2、CH4、N2O、氢氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫等六种气体。温室气体排放量的增加，引起的气候效应已经在全球范围内得到了共识。2007年IPCC（政府间气候变化专门委员会）陆续发布了第四次评估报告，指出过去100年来全球平均气温上升0.74℃、20世纪中全球海平面上升17cm，全球冰川大幅度消融，各地气象异常事件频发均与大气中温室气体含量增加有确定性的联系。中国第一部《气候变化国家评估报告》和《应对气候变化国家方案》也分别于2006年12月和2007年6月编制完成，报告中明确转变经济增长方式，调整经济结构，积极发展可再生能源技术和先进核能技术，以及高效、洁净、低碳排放的煤炭利用技术，优化能源结构，减少能源消费的CO2排放量是应对气候变化的有效战略手段和技术措施。2007年10月，国务院批准了国家发展和改革委员会上报的《核电中长期发展规划》，明确核电发展目标为：在目前在建和运行核电容量1696.8万千万的基础上，新投产核电装机容量约2300万千万，到2020年，核电运行装机容量争取达到4000万千万，核电年发电量达到2600－2800亿千瓦时。装机容量达到全国总装机容量的4%。近期国家有可能将2020年核电装机容量规划上调至7000万千瓦或以上。发电行业作为最大的温室气体排放源，在满足经济增长的电力需求情况下，比较不同能源结构温室气体排放量及其外部环境效益，将对我国的“节能减排”工作具有切实的指导意义。增加全国电力装机中核电比例，除有利于电源结构调整，也有利于减少温室气体排放，具有现实的环境效益和气候效益。2煤电与核电温室气体排放指标对煤电和火电温室气体排放比较，仅考虑发电环节是不充分的。应从燃料的开采、运输、转换、废物处置、电站建设材料折旧等方面全面考虑能源循环链，考虑最终单位电能的全成本，才能客观全面的比较两种发电系统的温室气体排放指标。核电站建设期间，电站本身和相应核设施的建造所用材料在其生产过程中温室气体的排放折合为6.726g等效CO2/kWh。核电产运行期间，其能量来自核裂变，并不产生温室气体，但其附属核设施的运行则涉及温室气体排放6.984g等效CO2/kWh。因此，整个核电燃料链温室气体排放系数约为13.7g等效CO2/kWh。煤电燃料链温室气体排放系数为1302.3g等效CO2/kWh。煤电燃料链温室气体的排放主要集中在发电、煤矿开采、燃料自燃等环节，分别占总排放的78.2%、16.0%和5.2%。表1给出了煤电燃料链和核电燃料链不同阶段的温室气体排放系数。表1煤电燃料链与核电燃料链温室气体排放系数（g等效CO2/kwh）[1]建设运行总计火电1.321301.01302.3核电6.7266.98413.713增加核电装机比例的环境效益2008年，我国电力总装机容量79253万kW，其中火电60132万千瓦，占总装机的75.9%，核电885万kW，占总装机容量的1.1%。根据《核电中长期发展规划（2005－2020）》，2020年我国规划装机容量预计达到9.5亿kW，其中煤电为6亿kW，占63%(电量3万亿kWh，占4.3万亿kWh的70%)；核电4000万kW，占4.2%(电量2600亿kWh，按运行时数6500h，占6%)；其它为水利、燃气及新能源发电。表2给出了在假定2020年装机容量和发电量与长期发展规划吻合的情况下，电力结构调整的环境效益。假定核电装机容量及发电量的增加均是替代的相应火电机组的量，2020年核电装机比例由目前的1.1%提高至4.2%，年可减少等效CO2排放3.35×108t。每提高1000万kW装机，可以提高核电装机比例1.05%，年可以减少等效CO2排放0.84×104t。如果在总装机容量不变，核电装机达到17%的世界核电装机平均水平，则年可减少等效CO2排放量1.35×105万t。可见，调整电力能源结构，增加核电比例，是有效减排CO2的途径之一。国际上开展全球范围温室气体排放数据收集、分析、计算、评价、建档、信息发布工作的主要机构有EIA、WRI、CDIAC、UNFCCC和IEA等5个机构。上述机构CO2排放量计算方法主要采用IPCC基准方法。据统计，2006年，我国CO2排放水平约为6×109t。按照两个方案的我国总人口、GDP，及采用CGEn模型预测的中国各部门各燃料类别的终端能源消费量，穆海林等[2]给出了2020年我国CO2排放水平高方案为9.39×109t，低方案为8.20×109t，此数据与荷兰研究者提出的在采用不同节能降耗技术下的2020年6-15×109t的预期排放量基本吻合[3]。表2同时给出了在提高核电装机比例的情况下，CO2削减量占预期排放的比例。在达到4.2%装机规划的情况下，等标CO2减排量占总排放量的3.56-4.09%。装机比例每增加1000万kW，等标CO2减排量占总排放量的0.90-1.02%。当达到世界平均水平时，等标CO2减排量将占预期总排放量的14.34-16.46%。表22020年不同核电装机容量阶段等效CO2减排量及减排效益装机比例装机容量（万kW）年发电量(亿kWh)等标CO2减排量（109t）占CO2预计排放比例(%)高方案占CO2预计排放比例(%)低方案1.1％(2008年水平)885684——4.2％400026003.353.564.095.3％500032504.194.465.116.3％600039005.035.366.137.4%700045505.866.247.1517％（世界平均水平）1615010497.513.514.3416.464温室气体减排的外部经济和环境效益经济学上外部成本是在生产或消费中，会对其他人（社会）产生的附带成本。经济主体把外部成本施加于其他人身上，而没有为此付出相应的代价。CO2排放造成全球变暖会引起一系列的环境生态问题，进而导致经济损失，并为全社会所承担，但现有的各种发电技术的成本核算、经济分析中，一般都没有把上述因素所造成的损失和为减少这些损失所需要的投入包括在内。在煤炭链中由CO2造成的外部费用约15.0分/kWh[4]，在不考虑煤电SO2、NO2、固体废弃物所造成的外部费用的情况下，仅考虑CO2外部经济效益，2020年核电装机比例每增加1％，即可节约外部成本约98亿元。核电发电量达到规划的2600亿kWh时，CO2减排所减少的外部成本将达到390亿元。森林是除海洋外最大的碳汇，森林在生长过程中，通过光合作用吸收大气中大量CO2，加以固定和贮存。不同地区的森林固碳能力有所差别，热带地区的森林固碳能力最强，我国森林平均每年每公顷吸收的CO2约为1250－2500t[5]。2020年，当核电装机比例达到规划的4.2%时，CO2减排量相当于13.4-26.8×104ha森林的吸收量（见表3）。装机比例每增加1％，CO2减排量相当于3.36-6.72×104ha森林的吸收量。由此可见，发展核能是降低和减少大气中温室气体浓度的有效途径之一。如果采用植树造林的方法来降低CO2的浓度，为了吸收1%煤电装机产生的CO2，约需要增加3.36-6.72×104ha森林，占整个宁夏省森林面积的8.4-16.8%。表32020年不同核电装机容量阶段等效CO2减排量的外部环境和经济效益装机比例/％年发电量/亿kWh外部经济效益/亿元相当于森林量/104ha相当于我国森林面积（15894.1）4.22600390.013.40-26.800.08-0.155.33250487.516.76-33.520.10-0.196.33900585.020.12-40.240.12-0.237.44550682.523.44-46.880.13-0.2717(世界平均水平)10497.51574.654.00-108.000.31-0.625结论随着国际社会对温室气体排放的日益关注，中国作为发展中国家正通过调整自身能源结构，担负起温室气体减排的重大责任。在我国能源结构中，传统煤电占有主导地位，但煤电链温室气体排放系数远高于核电链，适时增加核电装机比例，对于能源结构调整和温室气体减排都具有至关重要的意义，具有显著的外部经济和环境效益。参考文献：[1]潘自强.马忠海.母涛,等.我国煤电链和核电链健康、环境和气候影响的比较[J].辐射防护，2001，21（3）：130-144.[2]穆海林，宁亚东，近藤康彦，等.中国各地域能源消费及SO2、NOx、CO2排放量估计与预测[J].大连理工大学学报，2002，42（6）：674-679.[3]KroezeC,ValsblomJ,GuptaJ.ThePowersectorinChinaandIndia:greenhousegasemissionsreductionpotentialandscenariosfor1990-2020[J].EnergyPolicy.2004,(32):55-76.[4]温鸿钧.由核电与煤电外部成本比较看核电价格之优势[J].中国核工业，2005（4）：18-21.[5]贺庆棠.森林对地气系统碳素循环的影响[J].北京林业大学学报，1993，15（3）：132-137.作者简介：张明(1978－)，男，山东济南人，工程师，主要从事核电厂环评，电力环境保护等方面的研究。E-mail:[e-mail]