文章内容 | 清华大学能源环境经济研究所

电力系统是能源领域重要的二氧化碳排放来源，持续推进其低碳转型，已成为全球应对气候变化的关键措施。在“双碳”目标下，我国虽已大规模推广非化石能源发电技术，但仍面临三大突出挑战：一是燃煤电厂提前退役可能引发的资产搁浅风险;二是电网安全稳定运行所必需的可调度电源存在供给缺口;三是煤电退役给当地就业、经济发展等带来的公正转型挑战。针对这些问题，清华大学能源环境经济研究所所长张希良教授团队聚焦“核电替代煤电(煤改核，C2N)”技术路线，系统评估其对电力系统低碳转型的影响，相关研究成果近日在Engineering发表。

以往研究多从项目或区域层面证实，利用退役煤电厂址改建核电(特别是小型模块化反应堆，SMR)，即煤改核技术方案，在实现零碳排放同时，具有较高的经济吸引力。然而，仍缺乏从全国统一规划视角，对我国规模化推进煤改核技术开展系统评估。为此，研究团队结合地理信息系统(GIS)，评估了煤改核可用厂址容量上限，并改进了中国可再生能源电力规划及运行模型(REPO模型)，通过细化核电技术表征、增设煤改核相关约束，量化评价了“双碳”目标下煤改核方案的技术可行性与经济可行性。

图1 考虑核电替代煤电的电力系统规划运行模型框架

研究核心发现如下：

第一，能源低碳转型为核电带来巨大增长空间，煤改核可进一步扩大未来核电装机规模。在“双碳”目标及内陆核电政策逐步开放的背景下，若不实施煤改核，至2060年我国核电装机容量预计可达4亿千瓦，发电量占比约18%;若在适宜退役煤电厂址上推进煤改核，则核电装机规模可再提升13%~23%，发电量占比增加2至4个百分点，同时将可再生能源弃电率控制在7%以下，有力支持新型电力系统构建。

图2 发电量结构变化趋势对比

(注：Base—无煤改核;LRP、SRP—逐步推进煤改核)

第二，煤改核有助于优化核电区域布局，拓展零碳电力覆盖范围。基于现有煤电厂址调研和筛选，煤改核有望在2060年将核电布局扩展至全国28个省市自治区，较不采用煤改核增加9个省市自治区，为西北等传统煤电集中区域提供部署小型模块化核反应堆这一零碳电源的机会。

图3 分地区核电装机规模对比

第三，煤改核具备经济性，能够降低电力系统总成本。通过发展小型模块化核反应堆替代退役煤电，在2030至2060年期间累计可为电力系统节约成本0.44万亿~1.39万亿元，约占同期电力系统总成本0.22%~0.69%。成本节约主要来自两方面：一是复用现有煤电厂址及配套设施，降低核电新建投资;二是以灵活调节的小型模块化核反应堆替代化石能源发电，提升系统运行效率、降低运行成本。

图4 电力系统总成本对比

基于上述研究结论，团队提出四项政策建议：一是加强我国现有核电厂址资源的保护与储备，确保其在低碳转型进程中得到有效利用;二是适时启动煤改核试点建设，并将其纳入电力规划;三是鼓励扩大先进核电技术关键零部件制造产能，支撑其规模化发展;四是持续支持先进核电技术研发，提升其经济性与运行灵活性，推动煤改核与电力系统转型需求精准对接。

该研究为我国相关决策与行业实践提供了重要参考，也为全球面临类似低碳转型挑战的国家提供了有益借鉴：通过推进先进核电技术以煤改核模式参与能源转型，可积极构建清洁低碳、安全充裕、经济高效的新型电力系统。

论文《核电替代煤电的电力系统转型影响研究》(Role of Coal-to-Nuclear Conversion in China’s Electricity System Decarbonization)共同第一作者为研究所李岱巍、张鸿宇博士，通讯作者为张希良教授。研究得到国家自然科学基金(项目编号：72140005、72374122)及清华大学中国碳中和促进项目的资助。

新研究揭示核电替代煤电将助推电力系统低碳转型