十年动荡：核电和煤电如何努力生存

文章出处：https://www.powermag.com/a-decade-of-turmoil-how-nuclear-and-coal-have-struggled-to-survive/?pagenum=1

作者：Aaron Larson

翻译：Gordon

在过去的10年中，核电和煤电行业都经历了许多试验和考验。从事故到工厂关闭，几乎没有什么值得欢呼的。尽管如此，核能和煤炭发电仍继续为全球数十亿客户提供可靠的基本负荷发电。回顾过去的十年。

核电：承诺与陷阱

2010年代始于“核复兴”时期的电力行业。核电从美国漫长的沉寂中涌现出来.2009年8月Vogtle扩建导致地面破裂，这是美国自从Shearon Harris工厂于1978年获得许可以来，第一个开始的新核电项目。

但是复兴是短暂的。 2011年3月11日，日本东北大地震（发生在有记录的历史中的9.0级地震被称为“日本最强烈的地震”）产生了一系列海啸波，其上升高度高达39米（128英尺），引发了这场地震。这是25年来最严重的核灾难。福岛第一核电站的三台机组过热，每个反应堆的堆芯都熔化到一定程度，然后氢气爆炸将放射性污染物散布到整个区域。这次事故严重破坏了该行业，并在至少一些国家减少对核电的依赖的决定中发挥了作用。

例如，在德国和瑞士，福岛核事故发生后，领导人完全将核电从其发电产品中移出。崩溃发生时，德国有17座正在运行的反应堆。菲利普斯堡2号（Philippsburg 2）是一座1984年投入使用的1,468兆瓦压水堆（PWR），于2019年12月31日永久关闭，目前有6台机组仍在使用。预计所有这些都将在2022年底退休。

同样，尽管时间更长，瑞士也将关闭其所有核电站。 2019年12月20日，瑞士最小的机组-于1972年投入运行的355兆瓦米勒伯格核电站（图1）被关闭，使四个反应堆在运行：贝兹瑙的两个365兆瓦压水堆，一千兆瓦Gösgen的PWR和Leibstadt的1,275 MW沸水反应堆。预计到2045年全部关闭。

日本和法国的立法者也呼吁减少核能的使用。事故发生前，日本有54座在运反应堆。到2012年5月，所有产品都已下线进行安全审查。使设备重新上线的过程令人费解。今天，有9个单位已经恢复使用；另外六个符合新标准，但由于各种原因尚未重新启动； 18个单位仍在审查中或尚未提交重启申请；已有21座反应堆永久退役。

与此同时，法国几十年来一直严重依赖核能，它们定期从电源产生70％至75％的电力。法国有58座在运反应堆，其中1座是弗拉曼维尔3号机组。然而，在2018年11月，法国总统伊曼纽尔·马克龙（Emmanuel Macron）宣布，到2035年将关闭14座反应堆，因为该国旨在将核电的比例削减到50％。

尽管日本显然不愿在福岛大灾难之后重启装置，但法国在核电方面的工作不仅仅是事故。 2016年，法国核电行业发现了关键核电站部件中普遍存在的碳隔离问题，这严重打击了法国电力行业，而Flamanville 3项目已成为灾难。从2007年开始，Flamanville 3经历了无数次延误和重大的成本超支。最新估计表明，该部门要到2022年底才能投入使用。

在美国，页岩气革命以及风能和太阳能发电的增长给许多核电站带来了经济压力。在这十年中，有几个单位关闭，至少部分是由于财务问题，包括Kewaunee，Vermont Yankee，Fort Calhoun，Pilgrim和Three Mile Island。其他地方，包括菲茨帕特里克（FitzPatrick），金纳（Ginna），九英里角（Nine Mile Point），四城市（Quad Cities）和克林顿（Clinton），由于实行了补贴或其他支持性政策措施而幸免，而更多的国家仍面临关闭的威胁，尤其是在俄亥俄州和宾夕法尼亚州。

但是，有希望的理由。先进的反应堆技术和小型模块化反应堆（SMR）可以帮助振兴该行业。 NuScale Power，GE Hitachi Nuclear Energy，Holtec International，Rolls-Royce，China National Nuclear Corp.和Terrestrial Energy等公司都在进行SMR设计，其中一些公司抱有现实的期望，即新设备将在未来十年内投入使用。 （要了解2019年的积极发展，请参阅：“年度六大核电成就”。）

煤电：法规和经济困境

尽管核工业面临着所有困难，但煤炭发电商发现能源形势更加艰难。美国能源信息署（EIA）报告称，在2010年至2019年第一季度之间，美国电力公司宣布至少淘汰546座燃煤发电装置，总发电量约为102GW。 EIA称，根据其每月发电机的初步清单，电厂所有者打算在2025年之前再淘汰17GW的燃煤产能。

尽管有些关闭与经济直接相关，但许多关闭是受到十年来生效的环境法规的刺激。环境保护局（EPA）颁布的最重要的规则是《汞和空气中毒标准》（MATS）。由奥巴马政府于2011年提出并于2012年2月最终确定的MATS规则对汞，砷和重金属的首次排放限值施加了限制，该限值与大于25 MW的发电厂的燃料燃烧有关。美国环保署说，该规则影响了大约1,100个现有的燃煤机组。

由于关闭了这么多工厂，一个人可能会认为剩余的工厂将被迫以更大的产能系数运行以填补缺口，但事实并非如此。容量系数是给定时间段内实际电能输出与该时间段内最大可能电能输出之比。 2010年，美国燃煤电厂的容量系数为67.1％，但在2018年降至53.6％。

天然气发电弥补了大部分差异。不仅天然气发电装置的装机容量从2010年的407GW增加到2018年的470GW以上，而且工厂的产能因素激增。联合循环电厂的产能系数从2010年的44.3％激增至2018年的55.0％，而典型的调峰电厂-燃机机组在此期间的产能系数从7.8％增加到11.9％。通常以基本负荷为单位运行的核电站在该时间段内平均占91.0％（表1）。

通配符：气候变化

然而，电力行业前进的最大挑战可能是气候变化的威胁。随着十年的开始，气候变化受到了广泛的讨论和辩论，但是直到2015年领导人在法国巴黎举行的第21届年度联合国气候变化大会（COP21）会议上才审议了这一主题。真的达到了中心舞台。

有人希望COP21能够达成一项具有法律约束力的全球气候协议，以期将全球变暖控制在2摄氏度以内。包括美国在内的195个国家的代表最终在巴黎会议上达成了划时代的协议，但这很大程度上是自愿的。此外，在2016年当选总统后，特朗普总统兑现了竞选承诺，并宣布美国将退出《巴黎协定》，进一步削弱了达成交易目标的几率。

气候谈判仍在继续。 2019年，领导人在西班牙马德里举行了COP25会议，但没有美国的任何大力支持，似乎几乎没有完成。联合国气候变化执行秘书帕特里夏·埃斯皮诺萨（Patricia Espinosa）在会后发表声明说：“我们需要明确的是，这次会议并未就急需的碳市场指南达成一致，这是该工具包必不可少的一部分。她还指出，尽管有100多个国家表示将在2020年提交加强的气候行动计划，但“没有足够的主要经济体表示它们已做好准备通过改进计划来转移对气候野心的关注。”

尽管如此，就气候变化做出的任何政策决定都肯定会在未来十年内影响煤炭和核能发电。对于煤电而言，结果可能绝对是负面的，而具有无碳特性的核电有望从讨论中受益。 COP26将于2020年11月9日至20日在英国苏格兰格拉斯哥举行。

—Aaron Larson是POWER的执行编辑（@AaronL_Power，@POWERmagazine）。