能源战略与能源经济 第一章3.ppt
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- 能源战略与能源经济 第一章3 能源 战略 经济 第一章
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1、1.1.能源概论能源概论1.7 1.7 中国电力中国电力1.7.1 1.7.1 中国电力概况中国电力概况1.7.2 1.7.2 中国电力预测中国电力预测1.7.3 1.7.3 煤电煤电1.7.4 1.7.4 气电气电1.7.5 1.7.5 核电核电1.7.6 1.7.6 水电水电1.7.7 1.7.7 风电风电1.7.8 1.7.8 生物质发电生物质发电1.1.能源概论能源概论1.7 1.7 中国电力中国电力1.7.5 1.7.5 核电核电(1)(1)核电站定义核电站定义 它大体上可分为两部分:它大体上可分为两部分:一部分是一部分是利用核能产生蒸汽利用核能产生蒸汽的的核岛核岛,包括核反应堆和一
2、,包括核反应堆和一回路系统;回路系统;另一部分是另一部分是利用蒸汽发电利用蒸汽发电的的常规岛常规岛,包括汽轮发电机系,包括汽轮发电机系统。后一部分与普通火电厂大同小异。统。后一部分与普通火电厂大同小异。原子核反应堆内产生的核能,使堆原子核反应堆内产生的核能,使堆芯发热,高温高压的冷却水在主冷芯发热,高温高压的冷却水在主冷却泵驱动下,流进反应堆堆芯,冷却泵驱动下,流进反应堆堆芯,冷却水温度升高,将堆芯的热量带至却水温度升高,将堆芯的热量带至蒸汽发生器。蒸汽发生器一次侧再蒸汽发生器。蒸汽发生器一次侧再把热量传递给管子外面的二回路循把热量传递给管子外面的二回路循环系统的给水,使给水加热变成高环系统的
3、给水,使给水加热变成高压蒸汽,放热后的一次侧冷却水又压蒸汽,放热后的一次侧冷却水又重新流回堆芯。这样不断地循环往重新流回堆芯。这样不断地循环往复,构成一个密闭的循环回路。回复,构成一个密闭的循环回路。回路中的压力由稳压器进行控制。路中的压力由稳压器进行控制。1.7.5 1.7.5 核电核电(2)(2)核能资源状况核能资源状况 核电站使用的燃料称为核电站使用的燃料称为“核燃料核燃料”。核燃料含有易裂。核燃料含有易裂变物质变物质铀铀-235-235。一一座座100100万千瓦的核电站每年只需要补充万千瓦的核电站每年只需要补充3030吨左右的核燃料吨左右的核燃料,而同样规模的燃煤电厂每年要烧煤,而同
4、样规模的燃煤电厂每年要烧煤300300万吨。万吨。燃烧的煤每天需要约燃烧的煤每天需要约100100节火车皮运输,而同节火车皮运输,而同样规模的核电厂,全年使用的燃料只需要几辆卡车运输。样规模的核电厂,全年使用的燃料只需要几辆卡车运输。地球上的铀资源储量地球上的铀资源储量铀资源铀资源储量储量(Mt)(Mt)开采成本开采成本 80US 80US 80US/kgU/kgU3030磷酸盐矿磷酸盐矿2222海水海水400040001.7.5 1.7.5 核电核电(3)(3)核电优劣势核电优劣势 1)1)核电优势核电优势 运行成本低,美国核电站运行成本运行成本低,美国核电站运行成本平均低于平均低于2 2美
5、分美分/kWh/kWh;核电站核电站寿命通常是寿命通常是4040年,年,可延长至可延长至6060年,高于火电站;年,高于火电站;机组利用小时数明显高于水电站;机组利用小时数明显高于水电站;运行良好的核电站对环境影响很小。运行良好的核电站对环境影响很小。中国发展核电的优势中国发展核电的优势 铀矿资源对铀矿资源对积极推进核电积极推进核电的保证程度:的保证程度:近期有富裕;中期有保证;远期有潜力。近期有富裕;中期有保证;远期有潜力。具有核研究能力和核燃料工业体系;具有核研究能力和核燃料工业体系;2006-20202006-2020掌握了核利用的技术;掌握了核利用的技术;特殊材料和专用设备也基本配套;
6、特殊材料和专用设备也基本配套;安全指标也达到了国际标准的要求。安全指标也达到了国际标准的要求。火电站的经济寿命是火电站的经济寿命是3030年年,实际使实际使用只有用只有2525年左右年左右,而水电站设计寿而水电站设计寿命在命在5050年以上年以上,国际上水电站有运国际上水电站有运行行8080年的记录年的记录,混凝土的寿命更是混凝土的寿命更是高达高达300300年。年。1.7.5 核电核电(3)核电优劣势核电优劣势 3)核电劣势核电劣势 自主技术不成熟;与火电、水电等成熟发电技术相比,核电尚在发展中。自主技术不成熟;与火电、水电等成熟发电技术相比,核电尚在发展中。投资巨大投资巨大 装机容量造价通
7、常约为装机容量造价通常约为1500美元美元/kW(约合约合12000元元/kW);比火电比火电(5000元元/kW)高一倍多;比水电高一倍多;比水电(600010000元元/kW)贵;比风电贵;比风电(800010000元元/kW)还贵。还贵。建设周期长建设周期长 核电建设周期一般为核电建设周期一般为6070个月个月,火电只有,火电只有2030多个月。多个月。核电站安全性核电站安全性 具有具有潜在的核辐射风险潜在的核辐射风险,且面临着棘手的,且面临着棘手的核废料处理核废料处理问题,倍受争议。问题,倍受争议。1.7.5 1.7.5 核电核电(4)(4)核电战略与规划核电战略与规划 1)1)中国核
8、电发展战略中国核电发展战略从从8080年代的年代的 “适当发展核电适当发展核电”,后来调整为,后来调整为“积极发积极发展核电展核电”。“十五十五”期间改为期间改为“积极推进核电建设积极推进核电建设”;“十一五十一五”期间定位期间定位 2)2)中国核电发展战略规划中国核电发展战略规划 ,逐步实现先进压水堆核电,逐步实现先进压水堆核电站设计、制造、建设和运营自主化。站设计、制造、建设和运营自主化。加强核燃料资源勘查、开采、加工工艺改造;核电关键加强核燃料资源勘查、开采、加工工艺改造;核电关键技术开发;核电人才培养。技术开发;核电人才培养。1.7.5 1.7.5 核电核电(5)(5)中国核电状况中国
9、核电状况 1 1)中国能源结构与世界比较中国能源结构与世界比较 国家或世界国家或世界石油石油天然气天然气煤炭煤炭核电核电水电水电世界世界40.640.624.224.225.025.07.67.62.72.7中国中国23.623.62.52.565.565.50.50.56.96.9美国美国38.038.025.225.224.624.69.09.01.21.2俄罗斯俄罗斯20.820.853.853.818185.15.12.32.3法国法国32.432.417.017.07.37.343.343.3澳大利亚澳大利亚30.530.518.618.630.130.118.618.61.21.2
10、日本日本51.051.013.213.218.018.016.216.21.61.6韩国韩国54.954.99.39.320.920.914.614.60.30.31.7.5 1.7.5 核电核电(5 5)中国核电状况)中国核电状况 2 2)各发电类型寿命、运行小时、造价对比各发电类型寿命、运行小时、造价对比 发电类型发电类型煤电煤电GSCC水电水电风电风电核电核电设计寿命设计寿命(年)(年)302050204060年运行小时年运行小时500035003500250070007000造价造价RMB/KW50004000700060007500/140007500/14000Kh1.001.43
11、1.432.000.7140.714Kl0.7251.000.5730.7250.6210.546折合造价折合造价RMB/KW36255720573687003325/62082924/38981.7.5 1.7.5 核电核电(6)(6)核电安全与清洁核电安全与清洁 1)核电事故两起核电事故两起 三里岛事故(三里岛事故(1979.03.28):起因二回路,起因二回路,人为失误和人为失误和错误干扰错误干扰,造成堆芯熔化,很快得到控制,无一人死亡,造成堆芯熔化,很快得到控制,无一人死亡,对环境影响微不足道。对环境影响微不足道。切尔诺贝利(切尔诺贝利(1986.04.26):极大事故,极大事故,当时
12、当时3131人死亡,人死亡,数百人住院治疗数百人住院治疗,对环境有较大影响,对核能发展是沉重,对环境有较大影响,对核能发展是沉重打击。打击。根本原因,二差根本原因,二差:石墨沸水堆安全性差;人员素质:石墨沸水堆安全性差;人员素质差。差。位于乌克兰北部的切尔诺贝利风景优美,周围松树和白桦树林茂密,森林内布满河流和各种珍禽异兽,而且人口众多。前苏联1973年开始在这里修建切尔诺贝利核电站,于1977年正式激活。1986年4月26日凌晨1时许,随着一声震天动地的巨响,火光四起,烈焰冲天,火柱高达30多米。切尔诺贝利核电站4号核反应堆发生爆炸,其厂房屋顶被炸飞、墙壁坍塌,当场死亡2人。8吨多强辐射物质
13、混合着炙热的石墨残片和核燃料碎片喷涌而出,释放出的辐射量相当于日本广岛原子弹爆炸量的200多倍。大量的放射性物质外泄,使周围环境的放射剂量高达200伦琴/小时,为允许指针的2万倍。1700多吨石墨成了熊熊大火的燃料,火灾现场温度高达2000以上。救援直升机向4号反应堆投放了5000吨降温和吸收放射性元素的物质,并通过遥控机械为反应堆修筑了厚达几米的绝缘罩。当天,一些较重的放射性物质就随风向西扩散到了波兰。第三天,放射性尘埃扩散到前苏联西部的大片地区,并开始威胁西欧。第四天,斯堪的纳维亚半岛和德国受到影响。10天内,放射性尘埃落到了欧洲大部分地区。最远扩散到美国东海岸。最远扩散到美国东海岸。爆炸
14、最终导致20多万平方公里的土地受到污染,今天的乌克兰、俄罗斯和白俄罗斯受到的核污染最严重。1986年年7月月3日,苏联科学院院长和库尔恰托夫核物理日,苏联科学院院长和库尔恰托夫核物理研究所所长在苏联政治局会议上首次指出:研究所所长在苏联政治局会议上首次指出:核电站核电站“铀铀-石墨大功率压力管式石墨大功率压力管式”反应堆设计上的缺反应堆设计上的缺陷陷是事故产生的主要原因是事故产生的主要原因;工作人员操作失误工作人员操作失误(运行操作人员严重违反安全规程、运行操作人员严重违反安全规程、有关人员缺少必要的安全文化、缺乏必要的核事故应急准有关人员缺少必要的安全文化、缺乏必要的核事故应急准备等备等)是
15、事故发生的诱因是事故发生的诱因(当时工作人员正在进行停电状态当时工作人员正在进行停电状态下重新激活反应堆的实验下重新激活反应堆的实验)。后来前苏联核专家进一步得出的结论是,后来前苏联核专家进一步得出的结论是,反应堆燃料反应堆燃料棒的结构和保护系统不合理是引发事故的直接原因。棒的结构和保护系统不合理是引发事故的直接原因。离核电站仅公里的小镇离核电站仅公里的小镇2020年来成为无人居住的年来成为无人居住的“死城死城”切尔诺贝利核电站公里范围内严格限制人员进入切尔诺贝利核电站公里范围内严格限制人员进入 2006.4.:白俄罗斯一名患病男孩正在看书。核事故对儿童健康造成了无法弥补的伤害:白俄罗斯一名患
16、病男孩正在看书。核事故对儿童健康造成了无法弥补的伤害 2006年年4月月14日,在乌克兰首都基辅以北日,在乌克兰首都基辅以北130公里的切尔诺贝利核电站,公里的切尔诺贝利核电站,20年前发生核泄漏事故年前发生核泄漏事故的的4号发电机组外部为防止核泄漏而修建的混凝土外壳号发电机组外部为防止核泄漏而修建的混凝土外壳-“石棺石棺”的加固工程正在进行的加固工程正在进行“石棺”的加固工程正在进行 2006年年04月月20日新华社专电日新华社专电:全球环境保护的:全球环境保护的“绿色和平绿色和平”组织组织18日说,日说,20年前的苏联切尔诺贝利核电站事故造成年前的苏联切尔诺贝利核电站事故造成致癌死亡人数致
17、癌死亡人数10倍于倍于联合国作出的官方估计,约为联合国作出的官方估计,约为9.3万人左右万人左右。建立在白俄罗斯国家科学院研究成果上的这份报告说,全球共有建立在白俄罗斯国家科学院研究成果上的这份报告说,全球共有20亿人口受切尔诺贝利事故影响,亿人口受切尔诺贝利事故影响,27万人因此患上癌症,其中致死万人因此患上癌症,其中致死9.3万万人。人。1986年年4月月26日,原苏联境内的切尔诺贝利核电站发生爆炸,日,原苏联境内的切尔诺贝利核电站发生爆炸,带有放带有放射性物质的污染物扩散到北欧、西欧,最远扩散到美国东海岸。射性物质的污染物扩散到北欧、西欧,最远扩散到美国东海岸。由由8个联合国下属机构、个
18、联合国下属机构、乌克兰乌克兰、白俄罗斯和俄罗斯组成的、白俄罗斯和俄罗斯组成的“切尔切尔诺贝利论坛诺贝利论坛”此前估算,事故造成的死亡人数约为数千人。此前估算,事故造成的死亡人数约为数千人。2)三废处理:以大亚湾为例,远低于国家标准和设计标)三废处理:以大亚湾为例,远低于国家标准和设计标准,准,10km范围内范围内10个监测站长期跟踪,放射性水平无个监测站长期跟踪,放射性水平无任何变化。任何变化。1.7.5 1.7.5 核电核电(6)(6)核电安全与清洁核电安全与清洁 3 3)燃料后处理(两种方案)燃料后处理(两种方案)4)可以实现减排)可以实现减排SOx、NOx、CO2:燃料后处理燃料后处理深
19、埋深埋,如美国尤卡山。,如美国尤卡山。分离、嬗变分离、嬗变,消除长寿命废,消除长寿命废物,实现燃料封闭循环。按物,实现燃料封闭循环。按我国铀资源状况和核能需要我国铀资源状况和核能需要量,应采用第二种。量,应采用第二种。周围居民周围居民受到辐射受到辐射剂量(豪剂量(豪希希/年)年)需要燃料需要燃料(/年)年)采矿面采矿面积(亩积(亩/年)年)二氧化硫二氧化硫排放量排放量(万吨(万吨/年)年)氮氧化物氮氧化物排放量排放量(万吨(万吨/年)年)烟灰烟灰(吨(吨/年)年)二氧化二氧化碳排放碳排放量(万量(万吨吨/年)年)100万万千瓦燃千瓦燃煤发电煤发电厂厂 0.048300万吨万吨煤煤 12102.
20、61.43500600100万万千瓦核千瓦核电站电站 0.01830吨核吨核燃料燃料 304200001.7.5 核电核电(6)(6)核电安全与清洁核电安全与清洁1.7.5 核电核电(7)核电市场核电市场 到到2010年,计划在运核电装机容量年,计划在运核电装机容量1200万万kW;到到2020年,计划在运核电装机容量年,计划在运核电装机容量4000万万kW;计划在建核电装机容量计划在建核电装机容量1800万万kW。2006-2020年的年的15年间:年间:新新开工建设开工建设3842台台1000MW级核电机组;级核电机组;将将投产投产28台核电机组台核电机组(其中,其中,1000MW级级23
21、台);台);总投资超过总投资超过4500亿元,其中设备投资可能达到亿元,其中设备投资可能达到2000亿亿 元,按元,按7080%国产化率计算,约有国产化率计算,约有14001600亿元亿元由国内分享;由国内分享;约合每年约合每年93107亿元亿元。1.7.5 核电核电(7)核电市场核电市场 2)20052020年间中国核电的总装机容量预测年间中国核电的总装机容量预测 厂址厂址机型机型并网日期并网日期供应商供应商20042004年负荷因子年负荷因子CNNCCNNC股份股份秦山一期秦山一期300MW/PWR300MW/PWR1991.12.151991.12.15CNNCCNNC99.78%99.
22、78%100%100%大亚湾大亚湾-1-1900MW/PWR900MW/PWR1993.08.311993.08.31FRAFRA87.24%87.24%33.70%33.70%大亚湾大亚湾-2-2900MW/PWR900MW/PWR1994.02.071994.02.07FRAFRA73.52%73.52%33.70%33.70%秦山二秦山二-1-1600MW/PWR600MW/PWR2002.02.012002.02.01CNNCCNNC82.22%82.22%50%50%岭澳岭澳-1-1984MW/PWR984MW/PWR2002.04.052002.04.05FRAFRA87.76%8
23、7.76%45%45%岭澳岭澳-2-2984MW/PWR984MW/PWR2002.12.152002.12.15FRAFRA79.92%79.92%45%45%秦山三秦山三-1-1720MW/HWR720MW/HWR2002.11.102002.11.10AECLAECL77.28%77.28%51%51%秦山三秦山三-2-2720MW/HWR720MW/HWR2003.06.122003.06.12AECLAECL94.03%94.03%51%51%秦山三秦山三-3-3600MW/PWR600MW/PWR2004.03.112004.03.11CNNCCNNC50%50%1.7.5 1.7
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