摘要：《中國核能行業(yè)智庫叢書（第三卷）》在大力發(fā)展海洋經(jīng)濟背景下，海島核電成為核電廠址新的選擇方向。本文分析了海島核電項目在減少陸地資源占用、提高公眾可接受度、解決核電廠址日益稀缺問題等方面的重要意義，并結合海島核電項目開發(fā)所面臨的困難和前期 研究成果，從用島用海審批、總平面方案、核應急方案、電力送出方案以及項目經(jīng)濟性等方面探索海島核電項目開發(fā)要點，可為后續(xù)開展海島核電研究提供借鑒和參考。
海島核電項目開發(fā)探索與思考
1. 背景
中國是海洋大國，海洋面積相當于陸地面積的三分之一，是重要的“第二疆土”和“藍色糧倉”。
21 世紀，人類進入了大規(guī)模開發(fā)利用海洋時期，黨的十八大、十九大先后做出了建設海洋強國的重大部署。浙江省擁有豐富的海洋資源和海島資源，而常規(guī)能源資源又較為貧乏，因此，在浙江眾多海島上進行核電開發(fā)探索具有十分重要意義。
2003年，習近平總書記主持召開浙江省委十一屆四次全會，做出了“八八戰(zhàn)略”重大決策部署，提出了進一步發(fā)揮浙江的山海資源優(yōu)勢，大力發(fā)展海洋經(jīng)濟。
2010年，浙江省政府委托中國工程院開展浙江沿海及海島綜合開發(fā)戰(zhàn)略研究，提出了充分利用海島相對獨立的區(qū)位優(yōu)勢，發(fā)展核電等對土地空間要求較大的工業(yè)基地，將浙江省建成全國清潔能源示范基地的開發(fā)思路和建議。
在此背景下，2012年，浙江省啟動了海島核電項目的選址和開發(fā)。
2. 海島核電項目開發(fā)意義
隨著我國核電廠址的不斷開發(fā)，濱海基巖核電廠址已基本篩查完畢，再開發(fā)條件優(yōu)良的濱海核電廠址難度越來越大。
內(nèi)陸核電不存在技術上的制約因素，但社會關注度高，短期內(nèi)公眾接受難度大，國家尚未對此做出決策。因此，為滿足未來我國核電發(fā)展需要，國內(nèi)企業(yè)在不斷開發(fā)和儲備新的核電廠址資源。
我國擁有近300萬平方千米海域和32000千米海岸線，其中大陸岸線就有18000千米。
漫長海岸線附近密布眾多的小島，開發(fā)利用海島資源是我國未來發(fā)展的重要選擇，也成為我國核電廠址新的選擇方向。
目前國內(nèi)核電項目中，福建寧德和霞浦項目屬于海島廠址，不過其距離大陸較近，與濱海廠址或半島廠址的特點較為類似。
本文所討論的海島核電廠址，特指距離大陸若干千米以上的孤立島嶼，對進一步拓展核電項目選址空間，解決我國濱海廠址資源稀缺矛盾，更具有代表性和示范意義。
同時，在遠離大陸的孤立島嶼上開發(fā)核電項目，也更有利于提高核電項目公眾接受度，最大限度減少對周圍環(huán)境和公眾的影響，進一步探索和豐富海島資源開發(fā)利用的內(nèi)容和模式，符合我國發(fā)展海洋經(jīng)濟、建設海洋強國的國家戰(zhàn)略。
3. 海島核電項目開發(fā)面臨的挑戰(zhàn)
由于海島與陸域不相連，四周環(huán)海，海島核電廠址需要通過船舶或后期通過建設橋梁、隧道等方式與大陸連接和溝通，這對通道方式、場平施工、電力送出、應急撤離等將帶來一定困難和挑戰(zhàn)，對項目的經(jīng)濟性也將產(chǎn)生較大影響。
同時，由于海島保護相關政策法規(guī)和島嶼面積的限制，在項目審批、集約節(jié)約用地、總平面優(yōu)化布置等方面與沿海核電也存在顯著不同，需要結合海島廠址的地理特征以及擬采用的技術路線特性，深入開展研究論證工作。
4. 海島核電項目開發(fā)探索
4.1 用島用海審批
隨著國民經(jīng)濟進入高質量發(fā)展階段，國家對生態(tài)環(huán)境特別是海洋生態(tài)環(huán)境的要求日益提高，相關政策法規(guī)頻繁出臺，因此，海島廠址涉及的有關海島保護利用、生態(tài)紅線、海洋功能、海洋環(huán)境功能等規(guī)劃是否滿足政策法規(guī)的要求，是項目開發(fā)建設的前提。
其中，海島核電項目除了滿足海域使用相關要求以外，相較于濱海廠址而言，最需要引起高度關注的是海島特別是無居民海島使用管理的相關政策法規(guī)，這也是海島廠址所獨有的問題。
國家高度重視海島的保護，《中華人民共和國海島保護法》（2010 年 3 月 1 日） 第三條規(guī)定：“國家對海島實行科學規(guī)劃、保護優(yōu)先、合理開發(fā)、永續(xù)利用的原則”；第三十條規(guī)定：“海島保護規(guī)劃確定的可利用無居民海島的開發(fā)利用活動，就當遵循可利用無居民海島保護和利用規(guī)劃，采取嚴格的生態(tài)保護措施，避免造成海島及其周邊海域生態(tài)系統(tǒng)破壞，確需填海連島以及其他嚴重改變海島自然地形、地貌的，由國務院審批”。
2018年9月，浙江省印發(fā)《浙江省海島保護規(guī)劃》，對省內(nèi)的有居民海島和無居民海島實行分區(qū)保護、分類管理，其中無居民海島分為國家權益海島、自然保護區(qū)內(nèi)海島、海洋特別保護區(qū)內(nèi)海島、其他重要保護海島、保留類海島和限制開發(fā)類海島等6個三級類。
用于核電項目開發(fā)的海島需滿足該保護規(guī)劃的要求，并在此基礎上，按照《無居民海島開發(fā)利用審批辦法》（2016年12月）的規(guī)定，完成無居民海島開發(fā)利用方案及申請書，上報國家審批。
4.2 總平面方案
由于海島往往大小不一、形狀各異，施工建設場地面積有限，并且在海域使用、海島保護等方面有嚴格、明確的法規(guī)要求，因此在海島核電項目規(guī)劃過程中需結合核電廠工藝特點，合理布置各子項，盡量減少島內(nèi)建構筑物，減小用島及圍填海面積，減少占用海島和島礁的數(shù)量，滿足相關用島要求。
同時，作為海島廠址的特點，需考慮在島內(nèi)設置就地隱蔽所，作為主應急撤離方式的補充，以滿足核應急方案多樣性的要求。此外，還需考慮進場道路跨海大橋登陸點的接入展線，結合大橋通航凈空高度和坡度的要求，預留足夠的距離和島內(nèi)用地面積。
由于島嶼廠址位于離岸海域內(nèi)，易受到臺風浪等極端天氣影響，對工程建設提出一定挑戰(zhàn)。
因此，海島核電廠址總平面布置方案的設計基準洪水水位，應充分考慮安全裕度，以此確定海島廠址的場平標高；同時，需充分結合地形、地質條件，盡可能減少土石方開挖、回填工程量以及其他工程量，以降低工程造價和縮短建設工期，并盡量實現(xiàn)土石方就地平衡。此外，還需盡可能多地保留海島自然岸線，在滿足海島保護指標要求的同時，盡量提高岸線及邊坡護岸的穩(wěn)定性。
根據(jù)《關于規(guī)范和加強生態(tài)用海審查的意見 ( 征求意見稿 )》（2016年9月） 的要求，核電項目排水口設置應當體現(xiàn)“離岸深水”的原則，盡量減少溫排水用海面積，降低溫排水、低放射性廢液對周邊養(yǎng)殖等開發(fā)活動及海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響。由于海島位于海中，水深條件好，采取“離島即排”的排水方式，可天然地滿足“離岸深水”原則，具有較好的可批性和經(jīng)濟性。
但是，如果海島周邊水文條件復雜， 存在往復流、旋轉流和余流等多種形式海流，又可能造成溫升面積偏大。為此，需進行充分的方案比選和數(shù)模物模驗證，以最終確定符合生態(tài)用海要求且經(jīng)濟性良好的取排水方案。
4.3 核應急方案
由于海島特殊的地理位置，相比于濱海核電廠址，海島核電項目在核應急時會面臨特殊問題，但也有獨特優(yōu)勢。
海島應急的困難主要是事故情況下因島嶼與大陸的交通問題，核電廠相關工作人員的撤離和應急救援存在一定的困難，對于道路的設計具有更高的可靠性要求。
而海島應急的優(yōu)勢則在于：周圍社會環(huán)境情況簡單，廠址周邊多為海域，事故條件下需要采取應急撤離行動的居民數(shù)量較少，只需適當考慮規(guī)劃限制區(qū)周邊及區(qū)外人員和船只的應急問題，以及核電廠工作人員和施工人員的應急撤離或隱蔽的問題。
因此，海島應急工作相對目標明確，應急撤離的人口數(shù)量和應急工作量相對較少。
關于海島廠址應急計劃區(qū)的測算，通過專業(yè)方法計算條件概率，結果表明，針對特定核電堆型源項，機組發(fā)生一次堆芯熔化事故時，距離反應堆3km以外各處的有效劑量當量高于0.05Sv（即撤離行動水平）的平均概率最大值，和距離反應堆7km處的有效劑量當量高于 0.01Sv的概率（即隱蔽行動水平）的平均概率最大值，均遠小于用于判斷應急計劃區(qū)大小可接受的條件概率值。
因此，該堆型的核電廠址煙羽應急計劃區(qū)可取簡化場外應急方案的范圍，即內(nèi)區(qū)3km、外區(qū)7km 是合理可行的。而海島廠址距離大陸約4km，應急計劃區(qū)內(nèi)區(qū)均為海域和島嶼，這是海島廠址在核應急方面的一個重要優(yōu)勢。
為此，海島核電項目核應急方案中，主要考慮的是電廠相關人員的撤離，需要確保事故情況下撤離的橋梁或者隧道的可用性，同時注意為應急計劃區(qū)外區(qū)（取 半徑7km）范圍內(nèi)大陸側居民的應急撤離留出通道。同時，考慮通過就地隱蔽所、輪船、直升機等多樣性的輔助手段作為主應急撤離方式的補充，可滿足現(xiàn)行法規(guī)核應急要求。
4.4 電力送出方案
由于海島核電廠址特點，其送出線路分為海上段和陸上段兩部分，其中，陸上送電技術已較為成熟，與濱海廠址類似，無論1000千伏還是500千伏電壓等級的送出方案，均可采用架空線技術滿足項目需求。海上送電線路則受廠址與大陸距離、整體工程方案以及經(jīng)濟性等諸多因素影響，是海島核電項目電力送出方案研究重點。
針對1000千伏電壓等級送出方案，目前國內(nèi)已投產(chǎn)的特高壓送電線路均采用架空線技術。針對500千伏電壓等級送出方案，考慮到海島廠址距離大陸直線距離較短，可通過修建進出廠道路大橋連接至大陸，按照目前較為成熟的海上送電方案，有海底方案、隨橋電纜方案及大跨越架空方案。
從技術經(jīng)濟角度出發(fā)，海底電纜方案輸送容量低，運行可靠性較差，造價最高，且對海洋廊道資源需求大，因此不推薦海底電纜方案。
大跨越架空方案與隨橋電纜方案均具備可行性，但從投資角度看，在不考慮大陸開關站及大橋費用時，隨橋電纜比大跨越架空方案節(jié)省投資50%以上。
綜合來看 , 考慮到核電項目的安全性和多樣性及當?shù)剌旊娨?guī)劃，電力送出方案宜500千伏和1000千伏兩個電壓等級可選，并保留兩個不同的海上電力送出通道。
4.5 經(jīng)濟性
海島核電項目由于增加了跨海大橋、海上電力送出通道等工程內(nèi)容，投資成本增加，海島核電項目的經(jīng)濟性一直為業(yè)界各方所關注。
需要結合各專項研究成果及工程技術方案，開展經(jīng)濟性分析與研究。
由于增加了跨海大橋和電力送出通道投資費用，項目經(jīng)濟性面臨一定挑戰(zhàn)，但由于所增投資為一次性投入，如果規(guī)劃裝機較多、容量較大，將有利于分攤建設成本，再考慮到海島項目在征地補償?shù)确矫尜M用相對較少，經(jīng)測算，海島核電項目單位投資（建成價）與濱海核電機組基本相當，甚至更優(yōu)。
5. 對海島核電項目開發(fā)前景的思考
我國擁有豐富的海島資源，隨著東南沿海地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展和陸地資源的日益緊缺，以及橋梁、電力、港口、海工等基礎建造技術的不斷提高，在滿足國家有關海島保護與開發(fā)政策法規(guī)要求的前提下，海島核電廠址開發(fā)的綜合性優(yōu)勢將越來越明顯，也必將成為未來核電項目開發(fā)的一個重要方向。
由于海島面積大小不一、形狀各異，與大陸或附近島群的距離也各不相同，未來還可根據(jù)不同島嶼的特點和保護要求，綜合考慮海島小堆、核能綜合利用、儲能等技術的應用，以及核能與海洋波浪能、風能等不同能源的結合，不斷拓展海島資源利用、海洋經(jīng)濟開發(fā)的內(nèi)涵。
6. 結語
海島核電項目開發(fā)符合我國發(fā)展海洋經(jīng)濟、建設海洋強國國家戰(zhàn)略，有利于進一步拓展核電項目選址空間，解決濱海廠址資源稀缺矛盾，并最大限度減少對周圍環(huán)境和公眾的影響。
海島核電項目開發(fā)，需高度關注海洋、海島方面等相關政策法規(guī)，在符合規(guī)劃的前提下按要求上報國家審批，并結合海島保護利用、海域使用等相關指標要求， 優(yōu)化項目總平面布置方案和取排水方案，以滿足生態(tài)用島用海要求。
在核應急方面，由于海島廠址應急計劃區(qū)內(nèi)多為海域和島嶼，可簡化場外應急方案，但應在提供橋梁或隧道等撤離通道的同時，考慮就地隱蔽所、輪船、直升機等多樣性的輔助手段作為主應急撤離方式的補充。
從核電項目安全性、多樣性以及當?shù)剌旊娨?guī)劃等方面考慮，海上電力送出方案宜采用 500千伏和1000千伏兩個電壓等級可選， 并保留兩個不同的海上電力送出通道，包括隨橋電纜和大跨越架空方案。
在考慮多機組、大容量條件下，海島核電項目經(jīng)濟效益良好，且具有獨特的優(yōu)勢，可作為我國未來核電發(fā)展的一個重要方向。
第一作者 方明豹
國核浙能核能有限公司總經(jīng)理助理，博士，高級工程師，長期從事核電項目開發(fā)、工業(yè)領域儀控系統(tǒng)開發(fā)與應用等工作。近年來，在海島核電項目可行性研究、重大技術方案論證、用島用海適應分析、空間規(guī)劃體系調(diào)適、環(huán)境安全評價等方面擔任負責人，組織完成了幾十個海島核電相關專題的研究工作。