院士專家齊聚山東海陽(yáng) 支招核能新技術(shù)應(yīng)用
來(lái)源:大眾日?qǐng)?bào)
編者按：5月11日上午，在山東海陽(yáng)核電“水熱同產(chǎn)同送”技術(shù)驗(yàn)證示范工程觀摩研討會(huì)上，中國(guó)工程院院士、業(yè)內(nèi)知名核能專家齊聚一堂，聚焦核能綜合利用支招獻(xiàn)策，提出了許多專業(yè)化、建設(shè)性的寶貴意見(jiàn)及建議?，F(xiàn)集納其精彩觀點(diǎn)，以饗讀者。
本報(bào)通訊員 馬向陽(yáng) 成亞光 蔣宏陽(yáng) 張發(fā)東
本報(bào)記者 左豐岐
提升核能利用效率
拓展淡水資源供應(yīng)
隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)帶來(lái)的人口聚集和社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，生產(chǎn)、生活和生態(tài)用水量持續(xù)增加，導(dǎo)致我國(guó)北方地區(qū)淡水資源愈發(fā)匱乏。在山東等沿海省份，充分利用豐富的海水資源，向海取水，通過(guò)海水淡化拓展水資源是解決該問(wèn)題的重要手段。為同步解決北方沿海城市淡水資源缺乏、清潔取暖等民生問(wèn)題，清華大學(xué)與山東核電有限公司等單位通力合作，共同研發(fā)建設(shè)了海陽(yáng)核電“水熱同產(chǎn)同送”科技示范工程，該工程于5月11日正式投運(yùn)。
海陽(yáng)核電“水熱同產(chǎn)同送”科技示范工程利用核電機(jī)組抽汽和余熱作為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)水熱同產(chǎn)裝置生產(chǎn)出95攝氏度的高溫淡水，再通過(guò)一根管道輸送到用戶端，并在此進(jìn)行水熱分離，熱量進(jìn)入熱力系統(tǒng)，放熱后的淡水進(jìn)入供水系統(tǒng)使用。通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，同步解決城市淡水需求與冬季居民清潔取暖需求。
“水熱同產(chǎn)同送”過(guò)程中，所消耗的熱量與城市供熱所需熱量相同，所以基本實(shí)現(xiàn)“零能耗”產(chǎn)水，并且是熱法制水，產(chǎn)出的水是高品質(zhì)的純凈水，可以滿足居民生活用水、醫(yī)療用水、工業(yè)用水等多種用水需求。同時(shí)，該技術(shù)大幅降低海水淡化成本、裝置成本和運(yùn)行成本，延長(zhǎng)了海水淡化的經(jīng)濟(jì)傳輸距離。
我國(guó)北方地區(qū)東部沿海在丹東到連云港長(zhǎng)達(dá)1500公里的海岸線上，目前已建成裝機(jī)容量約為8000萬(wàn)千瓦的核電和火電，相關(guān)規(guī)劃數(shù)據(jù)顯示，未來(lái)預(yù)計(jì)會(huì)有1億千瓦的核電，若規(guī)模化配套“水熱同產(chǎn)同送”技術(shù)，再加上跨季節(jié)蓄能，每年能夠生產(chǎn)100億噸的高品質(zhì)淡水，同時(shí)為70億平方米—100億平方米的建筑供熱，可同步解決沿海向內(nèi)陸延伸150公里——200公里范圍內(nèi)生產(chǎn)生活用水及冬季供熱供暖需求。這個(gè)范圍覆蓋了包括沈陽(yáng)、大連、唐山、秦皇島以及北京等大中型城市，為北方地區(qū)擺脫長(zhǎng)期受水資源短缺制約，推動(dòng)城市高質(zhì)量發(fā)展、實(shí)現(xiàn)人民對(duì)美好生活的向往提供有力支撐。
海陽(yáng)核電“水熱同產(chǎn)同送”科技示范工程建成投運(yùn)，是我國(guó)核能綜合利用領(lǐng)域科研攻關(guān)的又一次重大突破，充分驗(yàn)證了該技術(shù)在提高能源效率方面的先進(jìn)性和可行性，為提升核能利用效率、拓展淡水資源領(lǐng)域、解決我國(guó)北方城市清潔取暖等民生問(wèn)題提供新方案、開(kāi)辟新路徑，具有重要示范與推廣價(jià)值。
加快核能綜合利用
助力能源綠色轉(zhuǎn)型
聚焦“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，從能源行業(yè)來(lái)看，必須統(tǒng)籌規(guī)劃、多措并舉。要大力發(fā)展風(fēng)能、太陽(yáng)能等綠色低碳能源，著力提高能源利用效能，構(gòu)建“清潔低碳、安全高效”的能源體系。從能源品類看，核能具有能量密度高、清潔低碳等優(yōu)勢(shì)，也是世界眾多發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體長(zhǎng)期以來(lái)的低碳能源選項(xiàng)。在過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)中，核能在低碳電力發(fā)展中占有舉足輕重的地位，降低了全球二氧化碳的排放增速，也在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家“碳達(dá)峰”過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。目前，我國(guó)核能發(fā)電量占全社會(huì)發(fā)電量不到5%，與世界平均水平10%相比，仍存在較大的發(fā)展空間。
山東核電廠址資源豐富，技術(shù)起步較高，具有后發(fā)優(yōu)勢(shì)。在謀劃山東核能發(fā)展時(shí)，要堅(jiān)持發(fā)展與安全并重，采用最先進(jìn)技術(shù)、最嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，積極有序發(fā)展核電。要充分認(rèn)識(shí)到核能發(fā)電只是核能開(kāi)發(fā)利用中的一個(gè)方面，在做好發(fā)電的同時(shí)，要統(tǒng)籌推進(jìn)核能多元化綜合利用，穩(wěn)妥推進(jìn)核能供熱、海水淡化、制氫等產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目發(fā)展，不斷提升核能利用效率。
海陽(yáng)核電“水熱同產(chǎn)同送”項(xiàng)目具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值，為加快推進(jìn)核能綜合利用，助推能源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型起到了良好的引領(lǐng)示范作用。特別是通過(guò)核能發(fā)電、制水、供暖多次梯級(jí)高效利用，大幅度提升了對(duì)核電機(jī)組低品位蒸汽熱量的有效利用，極大提高了核能整體利用效率，為后續(xù)核能綜合利用拓展了新思路，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
發(fā)展“產(chǎn)城結(jié)合”
實(shí)現(xiàn)能源多梯級(jí)高效利用
核電是綠色低碳清潔能源，在確保安全的前提下，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)核能的高效利用，還有很大的發(fā)展空間。近年來(lái)，隨著能源技術(shù)的不斷突破和創(chuàng)新，核能綜合利用日益成為推動(dòng)能源高質(zhì)量發(fā)展的重要引擎，越來(lái)越受到各方的高度關(guān)注和重視，成為今后的能源發(fā)展、結(jié)構(gòu)調(diào)優(yōu)的大趨勢(shì)。海陽(yáng)核電“水熱同產(chǎn)同送”科技示范工程的投運(yùn)，完全符合當(dāng)今全球核能發(fā)展大趨勢(shì)，是一次非常成功的探索與實(shí)踐，起到了很好的引領(lǐng)和示范。
圍繞我國(guó)提出2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和的這個(gè)目標(biāo)，在碳排放體量方面，最大的是工業(yè)，第二是交通，第三是與人民群眾密切相關(guān)的城市居民社會(huì)用能。如何減少碳排放？首先要調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，其次要整合形成智能化、數(shù)字化的綠色交通，最后要打造綠色建筑。在打造綠色建筑方面，一方面要提高建筑節(jié)能防護(hù)水平，減少建筑能耗；另一方面要發(fā)展“產(chǎn)城結(jié)合”，即把工業(yè)、制造業(yè)、能源生產(chǎn)與城市生活緊密結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)能源的多梯級(jí)高效利用。海陽(yáng)核電“水熱同產(chǎn)同送”科技示范工程是一個(gè)很好的現(xiàn)例，為解決大區(qū)域“低碳”甚至“零碳”水熱供給提供了新路徑。
后續(xù)，核電企業(yè)應(yīng)順應(yīng)用能方式和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，深入探索人工智能、數(shù)字經(jīng)濟(jì)在核能綜合利用領(lǐng)域的應(yīng)用，進(jìn)一步推廣海陽(yáng)核電“水熱同產(chǎn)同送”科技示范工程應(yīng)用，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、能源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型作出更大貢獻(xiàn)。
向海要“淡水”
按下海水淡化“快進(jìn)鍵”
淡水資源的匱乏已成為全球性的環(huán)境問(wèn)題，地球上有77億人口，人均每年占有7350立方米的水資源。中國(guó)是世界上13個(gè)貧水國(guó)之一，人均每年只占有2070立方米水資源，在全世界192個(gè)有水統(tǒng)計(jì)的國(guó)家和地區(qū)中排名第127位。此外，中國(guó)水資源分布南北差異大，總體上，北方水少地多，淡水缺乏尤為突出。
為解決水資源短缺問(wèn)題，一方面要建設(shè)國(guó)家水網(wǎng)，把西南國(guó)際河流這些各大水系都串聯(lián)起來(lái)，豐枯調(diào)節(jié)，余缺互補(bǔ)，形成國(guó)家“四橫三縱”的總體水網(wǎng)構(gòu)架。另一方面，各地方要因地制宜，基于區(qū)域地理環(huán)境和資源分布特點(diǎn)，多渠道拓展水資源。尤其是我國(guó)沿海缺水地區(qū)，要將海水淡化作為解決缺水問(wèn)題的重要途徑之一。
海陽(yáng)核電“水熱同產(chǎn)同送”科技示范工程將傳統(tǒng)單獨(dú)產(chǎn)熱供熱、單獨(dú)制水供水兩套系統(tǒng)合二為一，實(shí)現(xiàn)了在“零碳”供熱的同時(shí)，“零能耗”制水，對(duì)于緩解清潔供暖與水資源緊缺等尖銳民生問(wèn)題，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
水熱同產(chǎn)，充分利用了核電機(jī)組抽汽熱量以及原本排入大海的機(jī)組余熱，通過(guò)多級(jí)閃蒸、多效蒸餾等工藝，生產(chǎn)出95℃高品質(zhì)高溫淡水，在有效提升能源利用效率的同時(shí)，減小了溫排水導(dǎo)致的熱污染。水熱同送，創(chuàng)新使用一根水熱同傳管線替代常規(guī)三根（2熱1水）管線，提高了能源及設(shè)施利用率，節(jié)約了國(guó)土資源特別是城市土地資源，可有效降低投資和運(yùn)營(yíng)成本，延長(zhǎng)海水淡化的經(jīng)濟(jì)傳輸距離，把高品質(zhì)淡水輸送至膠東半島等缺水地區(qū)，減少沿海缺水地區(qū)對(duì)引黃、引長(zhǎng)的依賴。通過(guò)水熱分離產(chǎn)生的淡水，電導(dǎo)率小于2微西門子每厘米，水質(zhì)純凈，可滿足居民生活用水、醫(yī)療用水、工業(yè)用水等多種用途需求；熱量進(jìn)入城市熱力管網(wǎng)系統(tǒng)，滿足建筑供熱取暖需求。
從“碳達(dá)峰、碳中和”的角度來(lái)講，海陽(yáng)核電“水熱同產(chǎn)同送”技術(shù)示范工程是生態(tài)優(yōu)先、高質(zhì)量發(fā)展的一個(gè)縮影與范例，為全國(guó)沿海缺水地區(qū)按下了海水淡化“快進(jìn)鍵”。
共享技術(shù)優(yōu)勢(shì)
破解缺水難題
目前，水資源緊缺已成為我國(guó)北方地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要制約因素，比如京津冀地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，水資源需求量持續(xù)增加，短缺矛盾日益突出。
解決水資源短缺有多種途徑，如跨區(qū)域長(zhǎng)距離調(diào)水、生產(chǎn)生活節(jié)水、循環(huán)利用水、海水淡化等。每種途徑都存在相應(yīng)的制約因素，比如跨區(qū)域長(zhǎng)距離調(diào)水存在成本高、水質(zhì)難控制、枯水期水量不足等問(wèn)題，影響供水穩(wěn)定性，因此必須因地制宜，綜合施策。
對(duì)于山東等沿海地區(qū)來(lái)說(shuō)，“水熱同產(chǎn)同送”技術(shù)具有多方面優(yōu)勢(shì)。一是海水資源豐富，不受原料供應(yīng)和自然條件影響，獲取成本小、供應(yīng)穩(wěn)定；二是可以從增量上緩解水資源短缺問(wèn)題。三是淡化水水質(zhì)純凈，可作為高端用水，比如醫(yī)藥用水、高端飲用水、高端工業(yè)用水等。四是重復(fù)使用核能發(fā)電余熱，實(shí)現(xiàn)制水、供熱同步進(jìn)行，相當(dāng)于在當(dāng)前“零碳”供熱的基礎(chǔ)上，不增加能耗，實(shí)現(xiàn)“零能耗”制水，有效提升了核能綜合利用效率。
此外，我國(guó)北方地區(qū)冬季取暖主要以燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和區(qū)域鍋爐為主，每年消耗超過(guò)4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，大規(guī)模、高強(qiáng)度煤炭消費(fèi)導(dǎo)致污染物和溫室氣體排放長(zhǎng)期居高不下。為提高冬季取暖供熱清潔化水平，改善大氣環(huán)境質(zhì)量和滿足用戶清潔供熱取暖需求，在加快煤炭等傳統(tǒng)能源清潔化利用的同時(shí)，迫切需要推進(jìn)可再生能源、核能等清潔能源替代燃煤。
總體來(lái)看，“水熱同產(chǎn)同送”技術(shù)具有系統(tǒng)性、戰(zhàn)略性、長(zhǎng)遠(yuǎn)性，巧妙為清潔供熱、水資源短缺兩個(gè)問(wèn)題同時(shí)提供了經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的解決方案。海陽(yáng)核電“水熱同產(chǎn)同送”科技示范工程為后續(xù)向青煙威地區(qū)長(zhǎng)距離供熱、輸水做好了技術(shù)驗(yàn)證和經(jīng)驗(yàn)積累，也為我國(guó)京津冀等北方地區(qū)破解缺水難題提供了一個(gè)示范樣板，發(fā)展?jié)摿Υ螅磥?lái)前景廣闊。