淺談提高核電比例對(duì)減排溫室氣體排放的貢獻(xiàn)

1、提高核電比例對(duì)減排溫室氣體排放的貢獻(xiàn)張明，朱文斌，劉松華，孫福榮（國(guó)電環(huán)境保護(hù)研究院，江蘇 南京 210031 ）Contribution of increasing nuclear power ration to abating Greenhouse Gas emissionZhang ming, Zhu Wen-bin, Liu Song-hua, Sun Fu-rong(State Power Environmental Protection Research Institute,JiangsuNanjing 210031)Abstract: Combining status and p

2、lanning of nuclear power in China，through comparison of Greenhouse Gas emission between coal power chain and nuclear power chain, equivalent carbon dioxide decrement of various nuclear power ration in 2020 was calculated，subsequently economical and environmental effect was discussed.Key words: nucle

3、ar power; Greenhouse Gas; deletion; environmental effect摘要：結(jié)合國(guó)內(nèi)核電發(fā)展現(xiàn)狀及規(guī)劃，通過(guò)比較核電和煤電鏈溫室氣體排放指標(biāo)，量化了2020年我國(guó)不同核電裝機(jī)比例情況下的等效CO2減排量，并論述了其外部經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。關(guān)鍵詞：核電；溫室氣體；減排；環(huán)境效益1 前言溫室氣體通常指CO2、CH4、N2O、氫氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫等六種氣體。溫室氣體排放量的增加，引起的氣候效應(yīng)已經(jīng)在全球范圍內(nèi)得到了共識(shí)。2007年IPCC（政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)）陸續(xù)發(fā)布了第四次評(píng)估報(bào)告，指出過(guò)去100年來(lái)全球平均氣溫上升0.74、20世紀(jì)中全球海

4、平面上升17cm，全球冰川大幅度消融，各地氣象異常事件頻發(fā)均與大氣中溫室氣體含量增加有確定性的聯(lián)系。中國(guó)第一部氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告和應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家方案也分別于2006年12月和2007年6月編制完成，報(bào)告中明確轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，積極發(fā)展可再生能源技術(shù)和先進(jìn)核能技術(shù)，以及高效、潔凈、低碳排放的煤炭利用技術(shù)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，減少能源消費(fèi)的CO2排放量是應(yīng)對(duì)氣候變化的有效戰(zhàn)略手段和技術(shù)措施。2007年10月，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)上報(bào)的核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，明確核電發(fā)展目標(biāo)為：在目前在建和運(yùn)行核電容量1696.8萬(wàn)千萬(wàn)的基礎(chǔ)上，新投產(chǎn)核電裝機(jī)容量約2300萬(wàn)千萬(wàn)，到2020年，

5、核電運(yùn)行裝機(jī)容量爭(zhēng)取達(dá)到4000萬(wàn)千萬(wàn)，核電年發(fā)電量達(dá)到26002800億千瓦時(shí)。裝機(jī)容量達(dá)到全國(guó)總裝機(jī)容量的4%。近期國(guó)家有可能將2020年核電裝機(jī)容量規(guī)劃上調(diào)至7000萬(wàn)千瓦或以上。發(fā)電行業(yè)作為最大的溫室氣體排放源，在滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的電力需求情況下，比較不同能源結(jié)構(gòu)溫室氣體排放量及其外部環(huán)境效益，將對(duì)我國(guó)的“節(jié)能減排”工作具有切實(shí)的指導(dǎo)意義。增加全國(guó)電力裝機(jī)中核電比例，除有利于電源結(jié)構(gòu)調(diào)整，也有利于減少溫室氣體排放，具有現(xiàn)實(shí)的環(huán)境效益和氣候效益。2煤電與核電溫室氣體排放指標(biāo)對(duì)煤電和火電溫室氣體排放比較，僅考慮發(fā)電環(huán)節(jié)是不充分的。應(yīng)從燃料的開(kāi)采、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)換、廢物處置、電站建設(shè)材料折舊等方面全面

6、考慮能源循環(huán)鏈，考慮最終單位電能的全成本，才能客觀(guān)全面的比較兩種發(fā)電系統(tǒng)的溫室氣體排放指標(biāo)。核電站建設(shè)期間，電站本身和相應(yīng)核設(shè)施的建造所用材料在其生產(chǎn)過(guò)程中溫室氣體的排放折合為6.726g等效CO2/kWh。核電產(chǎn)運(yùn)行期間，其能量來(lái)自核裂變，并不產(chǎn)生溫室氣體，但其附屬核設(shè)施的運(yùn)行則涉及溫室氣體排放6.984g等效CO2/kWh。因此，整個(gè)核電燃料鏈溫室氣體排放系數(shù)約為13.7g等效CO2/kWh。煤電燃料鏈溫室氣體排放系數(shù)為1302.3g等效CO2/kWh。煤電燃料鏈溫室氣體的排放主要集中在發(fā)電、煤礦開(kāi)采、燃料自燃等環(huán)節(jié)，分別占總排放的78.2%、16.0%和5.2%。表1給出了煤電燃料鏈和核

7、電燃料鏈不同階段的溫室氣體排放系數(shù)。表1 煤電燃料鏈與核電燃料鏈溫室氣體排放系數(shù)（g等效CO2/kwh）1建設(shè)運(yùn)行總計(jì)火 電1.321301.01302.3核 電6.7266.98413.713 增加核電裝機(jī)比例的環(huán)境效益2008年，我國(guó)電力總裝機(jī)容量79253萬(wàn)kW，其中火電60132萬(wàn)千瓦，占總裝機(jī)的75.9%，核電885萬(wàn)kW，占總裝機(jī)容量的1.1%。根據(jù)核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（20052020），2020年我國(guó)規(guī)劃裝機(jī)容量預(yù)計(jì)達(dá)到9.5億kW，其中煤電為6億kW，占63% (電量3萬(wàn)億kWh，占4.3萬(wàn)億kWh的70%)；核電4000萬(wàn)kW，占4.2% (電量2600億kWh，按運(yùn)行時(shí)數(shù)6

8、500h，占6%)；其它為水利、燃?xì)饧靶履茉窗l(fā)電。表2給出了在假定2020年裝機(jī)容量和發(fā)電量與長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃吻合的情況下，電力結(jié)構(gòu)調(diào)整的環(huán)境效益。假定核電裝機(jī)容量及發(fā)電量的增加均是替代的相應(yīng)火電機(jī)組的量，2020年核電裝機(jī)比例由目前的1.1%提高至4.2%，年可減少等效CO2排放3.35108t。每提高1000萬(wàn)kW裝機(jī)，可以提高核電裝機(jī)比例1.05%，年可以減少等效CO2排放0.84104t。如果在總裝機(jī)容量不變，核電裝機(jī)達(dá)到17%的世界核電裝機(jī)平均水平，則年可減少等效CO2排放量1.35105萬(wàn)t?？梢?jiàn)，調(diào)整電力能源結(jié)構(gòu)，增加核電比例，是有效減排CO2的途徑之一。國(guó)際上開(kāi)展全球范圍溫室氣體排

9、放數(shù)據(jù)收集、分析、計(jì)算、評(píng)價(jià)、建檔、信息發(fā)布工作的主要機(jī)構(gòu)有EIA、WRI、CDIAC、UNFCCC和IEA等5個(gè)機(jī)構(gòu)。上述機(jī)構(gòu)CO2排放量計(jì)算方法主要采用IPCC基準(zhǔn)方法。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006年，我國(guó)CO2排放水平約為6109t。按照兩個(gè)方案的我國(guó)總?cè)丝?、GDP，及采用CGEn模型預(yù)測(cè)的中國(guó)各部門(mén)各燃料類(lèi)別的終端能源消費(fèi)量，穆海林等2給出了2020年我國(guó)CO2排放水平高方案為9.39109t，低方案為8.20109t，此數(shù)據(jù)與荷蘭研究者提出的在采用不同節(jié)能降耗技術(shù)下的2020年6-15109t的預(yù)期排放量基本吻合3。表2同時(shí)給出了在提高核電裝機(jī)比例的情況下，CO2削減量占預(yù)期排放的比例。在達(dá)到4

10、.2%裝機(jī)規(guī)劃的情況下，等標(biāo)CO2減排量占總排放量的3.56-4.09%。裝機(jī)比例每增加1000萬(wàn)kW，等標(biāo)CO2減排量占總排放量的0.90-1.02%。當(dāng)達(dá)到世界平均水平時(shí)，等標(biāo)CO2減排量將占預(yù)期總排放量的14.34-16.46%。表2 2020年不同核電裝機(jī)容量階段等效CO2減排量及減排效益裝機(jī)比例裝機(jī)容量（萬(wàn)kW）年發(fā)電量(億kWh)等標(biāo)CO2減排量（109t）占CO2預(yù)計(jì)排放比例(%)高方案占CO2預(yù)計(jì)排放比例(%)低方案1.1(2008年水平)8856844.2400026003.353.564.095.3500032504.194.465.116.3600039005.035.3

11、66.137.4%700045505.866.247.1517（世界平均水平）1615010497.513.514.3416.464 溫室氣體減排的外部經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益經(jīng)濟(jì)學(xué)上外部成本是在生產(chǎn)或消費(fèi)中，會(huì)對(duì)其他人（社會(huì)）產(chǎn)生的附帶成本。經(jīng)濟(jì)主體把外部成本施加于其他人身上，而沒(méi)有為此付出相應(yīng)的代價(jià)。CO2排放造成全球變暖會(huì)引起一系列的環(huán)境生態(tài)問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失，并為全社會(huì)所承擔(dān)，但現(xiàn)有的各種發(fā)電技術(shù)的成本核算、經(jīng)濟(jì)分析中，一般都沒(méi)有把上述因素所造成的損失和為減少這些損失所需要的投入包括在內(nèi)。在煤炭鏈中由CO2造成的外部費(fèi)用約15.0分/kWh4，在不考慮煤電SO2、NO2、固體廢棄物所造成的外

12、部費(fèi)用的情況下，僅考慮CO2外部經(jīng)濟(jì)效益，2020年核電裝機(jī)比例每增加1，即可節(jié)約外部成本約98億元。核電發(fā)電量達(dá)到規(guī)劃的2600億kWh時(shí)，CO2減排所減少的外部成本將達(dá)到390億元。森林是除海洋外最大的碳匯，森林在生長(zhǎng)過(guò)程中，通過(guò)光合作用吸收大氣中大量CO2，加以固定和貯存。不同地區(qū)的森林固碳能力有所差別，熱帶地區(qū)的森林固碳能力最強(qiáng)，我國(guó)森林平均每年每公頃吸收的CO2約為12502500t5。2020年，當(dāng)核電裝機(jī)比例達(dá)到規(guī)劃的4.2%時(shí)，CO2減排量相當(dāng)于13.4-26.8104ha森林的吸收量（見(jiàn)表3）。裝機(jī)比例每增加1，CO2減排量相當(dāng)于3.36-6.72104ha森林的吸收量。由此

13、可見(jiàn)，發(fā)展核能是降低和減少大氣中溫室氣體濃度的有效途徑之一。如果采用植樹(shù)造林的方法來(lái)降低CO2的濃度，為了吸收1%煤電裝機(jī)產(chǎn)生的CO2，約需要增加3.36-6.72104ha森林，占整個(gè)寧夏省森林面積的8.4-16.8%。表3 2020年不同核電裝機(jī)容量階段等效CO2減排量的外部環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益裝機(jī)比例/年發(fā)電量/億kWh外部經(jīng)濟(jì)效益/億元相當(dāng)于森林量/104ha相當(dāng)于我國(guó)森林面積（15894.1）4.22600390.013.40-26.800.08-0.155.33250487.516.76-33.520.10-0.196.33900585.020.12-40.240.12-0.237.44

14、550682.523.44-46.880.13-0.2717(世界平均水平)10497.51574.654.00-108.000.31-0.625 結(jié)論隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)溫室氣體排放的日益關(guān)注，中國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家正通過(guò)調(diào)整自身能源結(jié)構(gòu)，擔(dān)負(fù)起溫室氣體減排的重大責(zé)任。在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中，傳統(tǒng)煤電占有主導(dǎo)地位，但煤電鏈溫室氣體排放系數(shù)遠(yuǎn)高于核電鏈，適時(shí)增加核電裝機(jī)比例，對(duì)于能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和溫室氣體減排都具有至關(guān)重要的意義，具有顯著的外部經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。參考文獻(xiàn)：1潘自強(qiáng).馬忠海.母濤,等.我國(guó)煤電鏈和核電鏈健康、環(huán)境和氣候影響的比較J.輻射防護(hù)，2001，21（3）：130-144.2 穆海林，寧亞?wèn)|，近藤康彥，等.中國(guó)各地域能源消費(fèi)及SO2、NOx、CO2排放量估計(jì)與預(yù)測(cè)J.大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，42（6）：674-679.3Kroeze C, Valsblom J, Gupta J. The Power sector in China and India: greenhouse gas emissions reduction p