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核能多元化應用:從綠色電動車到海洋運輸

2017-11-16 10:23:25 中國核工業報

11月初2017核電產業鏈高峰論壇在煙臺召開。齊聚于此的國內核電領域的專家、精英聚焦“核能多元化應用”話題,深入探討,以期打開核能多元化發展之門,進而建設清潔低碳、安全高效的能源體系。

加強產學研用協同創新

大會上,“國家級核電產業技術創新平臺”揭牌成為亮點之一。該平臺是目前國內唯一集核電技術研發與產業化于一體的國家級創新平臺,旨在推動核能多元化利用,建立開放、共享的產業鏈新形態,促進核電安全高效發展,實現核電強國夢。

毋庸置疑,科技創新是引領能源發展的第一動力。科技決定能源的未來,科技創造未來的能源。當前,能源科技創新進入高度活躍期,新型能源技術在以前所未有的速度加快迭代,對世界能源格局和經濟發展都將產生重大而深遠的影響。核電作為重要的清潔能源,在全球能源體系中占據重要地位。推進其科技創新、多元化發展,意義重大。

在論壇開幕式上,國家能源局能源節約和科技裝備司司長王思強指出,核電產業是典型的技術密集型產業,科技創新是引領核電產業發展的第一動力。經過幾代人艱苦卓絕的不懈奮斗,我國已成為世界核電大國,裝機規模保持持續增長,在建裝機規模世界第一。但與世界核電強國相比,與引領能源技術革命的要求相比,我國核電科技創新還有較大的差距。當前,我國核電科技創新正處于可以大有作為的重要戰略機遇期,也面臨著差距進一步拉大的風險,必須加快發展,不斷縮小與世界核電科技強國的差距。

近些年,立足我國能源及核電產業發展需求,國家發改委、國家能源局先后發布了《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030)》《中國制造2025——能源裝備實施方案》《能源技術創新“十三五”規劃》等系列規劃文件,明確了“十三五”乃至中長期我國核電技術創新的主攻方向和重點任務。

事實上,作為戰略性高科技產業,核能領域的科技創新從未停歇。而如今要“構建清潔低碳、安全高效的能源體系”,加強產學研用的協同創新,不斷加大研發投入,持續提升自主創新能力,是核工業發展的老命題,也是推進其前行的新使命。

核能具有巨大潛力

“核能的創新發展要求我們探索和開發核能的多種用途,”中國工程院院士葉奇蓁表示,“其中包括小型模塊化反應堆及其他先進技術。”

葉奇蓁指出,“高度創新的小型模塊化反應堆可以提供新的解決方案,進一步提高靈活性,推廣分布式發電。它們還有助于新興國家順利地增加融資和在當地培養越來越多的核人才,迅速進入核電行業。”而技術和工業基礎的進展和創新進一步提升了小堆的競爭力和吸引力。

另外,核能供熱代替燃煤供熱將是另一個應用發展。當下,環境壓力持續加大,為此中國工程院和相關研究院所正在調查研究核電站熱電聯供的技術實施方案,以及低溫供熱堆的設計和建造,根據供熱地域分散的特點,實現核電站熱電聯供與低溫供熱相結合的解決方案,發揮各自優勢。

葉奇蓁說,“創新發展要求更先進的技術,更優的質量,更環保的產品,更高的效益,這一切都是我們核電事業所要求的。我相信我們一定能做到。”

推動核能在交通運輸領域規模應用

核能的巨大潛力,讓論壇參會者看到了核能未來的更多可能,推進核能多元化應用業已成為大家的共識。作為2017核電產業鏈高峰論壇共識的宣讀者,中國工程院院士鄭健超表示,“在穩步推進核電安全高效發展的同時,積極推進核能與核技術在供熱、制氫、海水淡化、綠色電動車、核動力與常規動力混合驅動的大型運輸艦船、醫療、環保等方面的應用,是新時期落實黨的十九大精神,堅持人與自然和諧共生,推進綠色發展、建設生態文明,美麗中國的必然選擇。”

“未來核能規模應用的主要發展方向,仍然是規模發展核電。”在2017核電產業鏈高峰論壇上,中國工程院院士鄭健超表示,“目前,核能在交通運輸系統的利用還很有限。在新形勢下,需要加快核能利用進入交通運輸領域的步伐,發展‘從礦井到車輪全程清潔低碳’的新型綠色電動車。”

據統計,到2016年,在電力供應板塊中,全球化石能源(煤炭、天然氣、石油)發電量仍占66.7%,清潔低碳能源(核電、可再生能源)發電量占33.3%。而在交通運輸燃料板塊中,化石能源占比超過95%,生物質燃料、電力占比還很小。

鄭健超表示,加快清潔低碳能源,特別是核能的規模利用,才有可能實現我國環境規劃目標和應對全球變暖的《巴黎協定》的目標。他提出,要推動核能在交通運輸領域的規模應用,包括陸地運輸和海洋運輸。

而最為引人矚目的就是陸地運輸。

目前,商業化規模應用的純電動車,是用網電給蓄電池充電,再驅動車輛,全生命周期不是完全清潔低碳的;受蓄電池儲能密度的限制,純電動行駛里程有限。為此,鄭健超提出了核能規模應用于陸地運輸的重要技術路線——推動高溫氣冷堆規模制氫技術、高能密度安全儲氫技術和氫電轉換技術的融合創新,發展“從礦井到車輪全程清潔低碳”的新型綠色電動車。

但是要實現新型綠色電動車這一創新技術,就要破解規模制氫、高密度安全儲氫、高效氫/電轉換系統等關鍵技術。

在制氫方面,鄭健超指出,高溫氣冷堆最具吸引力的應用前景是規模制氫。但要發展可熱裂解水制氫的超高溫氣冷堆,還面臨一些技術瓶頸。

而以燃料電池為基礎的氫電轉換系統是經過長期工程驗證的成熟技術,規模應用的障礙是現有的催化劑昂貴、經濟性有待提高。

事實上,實現氫能驅動電動車商業化的重大關鍵技術是高能量密度安全儲氫。近年來,有機溶劑如雜環(heterocycle)溶解儲氫技術取得了重大進展,實現了常溫、常壓下氫氣的高密度儲存,儲氫能量密度可達壓力儲氫的20倍。用普通汽車油箱儲存這種有機溶劑,電動車行駛里程可達600~900 公里,且安全性高于傳統的汽車燃料。據悉,該技術指標已經超過美國能源部設定的2020年的研究目標。

有專家認為,由于這個領域實現技術突破,全綠色電動車的規模應用已見曙光。預計未來10年內,綠色能源規模制氫、高密度安全儲氫、高效氫/電轉換系統的產業鏈會迅速擴張。

鄭健超呼吁,要實現核能多元化規模應用的目標,需要把全綠色電動車的關鍵技術的融合創新的研究提到重要議事日程。

另外,推進核能在海洋運輸領域的規模應用的重要技術路線,是發展核動力/常規動力混合驅動的艦船系統。

鄭健超表示,核動力的民用艦艇商業化最重要的條件是高度的核安全性。從核安全設計的角度考慮,核動力/常規動力混合動力系統是一個能動安全與非能動安全融合的系統。常規動力可為反應堆的能動安全提供電力;而浸泡在海水中的中小型反應堆,更容易保證非能動安全功能的實現。從概率安全分析的結果判斷,混合動力系統的安全性,可達到甚至超過陸上大型三代反應堆的安全水平。除了用于運輸以外,混合動力艦船可以發展成為安全性很高的海上移動供電平臺。




責任編輯: 江曉蓓

標簽:核能多元化,綠色電動車,海洋運輸