世界核協(xié)會（WNA）2020年6月發(fā)布《核能資產(chǎn)的持久價值》報告。報告介紹了核電廠長期運行（LTO）的優(yōu)勢，指出LTO是能源經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的選擇，分析當(dāng)前核電機(jī)組提前關(guān)停原因，并提出確保核電廠LTO需要開展的工作。

1 在運核電機(jī)組具備長期運行的能力

LTO的目的是將核電廠運行壽期延長至超過原許可證壽期或設(shè)計運行壽期，使其能夠在更長時間內(nèi)以可靠、低成本且低碳排放的方式生產(chǎn)電力，從而實現(xiàn)價值最大化。大多數(shù)在運核電機(jī)組最初的設(shè)計運行壽期為30至40年，但這并非由于技術(shù)限制。如今，在滿足法規(guī)、安全性和經(jīng)濟(jì)性要求后，核電廠延壽已成為一種常見做法。

2019年，一批核電機(jī)組運行期滿50年，這是一個重要的里程碑。印度塔拉普爾（Tarapur）1號機(jī)組率先實現(xiàn)，其次是塔拉普爾2號機(jī)組、瑞士貝茲瑙（Beznau）1號機(jī)組、美國九英里峰（Nine Mile Point）1號機(jī)組和京納（Ginna）機(jī)組。這些機(jī)組將在比最初預(yù)期更長的時間里，繼續(xù)生產(chǎn)清潔可靠的電力。

核電廠LTO已有成功示范的先例。美國擁有全球役齡最長的核電機(jī)組，其中大多數(shù)機(jī)組的運行許可證已在40年期限的基礎(chǔ)上延長20年。盡管年代久遠(yuǎn)，這些電廠的業(yè)績?nèi)匀皇肿吭?，?fù)荷因子超過90%。許多運營商甚至希望再次延壽至80年。2019年12月，佛羅里達(dá)州土耳其角（Turkey Point）成為全球第一座獲準(zhǔn)延壽至80年的核電廠。

談到核電廠老化問題，各國面臨諸多挑戰(zhàn)，并非所有核電技術(shù)都能實現(xiàn)延壽。例如，由于石墨組件壽命有限且無法替換，英國先進(jìn)氣冷堆（AGR）將在未來10年內(nèi)全部關(guān)停，平均運行壽期為40至50年。俄羅斯大功率沸騰管式堆（RBMK）也面臨類似問題，日益老化的石墨裝置降低了機(jī)組運行性能，并將其壽命限制在45年左右。但這類技術(shù)只占世界核電廠的小部分，大多核電機(jī)組數(shù)均采用壓水堆（PWR）、沸水堆（BWR）和加壓重水堆（PHWR）技術(shù)，沒有壽命方面的特殊限制。此外，關(guān)于老化問題的技術(shù)研究也在不斷發(fā)展，甚至有望找到石墨堆延壽的解決方案，并可能具有更高的負(fù)荷因子。

圖1 截至2020年1月，目前反應(yīng)堆的在運時間（資料來源：國際原子能機(jī)構(gòu)PRIS數(shù)據(jù)庫）

1.1 部分核電機(jī)組提前關(guān)停原因

大多數(shù)核電機(jī)組關(guān)停并不是由于設(shè)備老化問題，而是受市場、經(jīng)濟(jì)條件或政府法令影響的結(jié)果。在許多核電廠，何時關(guān)停機(jī)組的決定權(quán)由政府掌握。即使運營商有選擇權(quán)，政府也可通過引入新的稅收政策及市場改革，或者推動監(jiān)管機(jī)構(gòu)制定新的投資標(biāo)準(zhǔn)，迫使核電廠提前關(guān)停。若政府能給予支持，美國多臺機(jī)組應(yīng)能避免提前關(guān)停。事實上，關(guān)于是否建設(shè)以及如何維持并監(jiān)管核電廠，從根本上講仍是一個政治問題。

水力壓裂技術(shù)的成熟，使低價頁巖氣大批出現(xiàn)，導(dǎo)致電力市場價格下降，間接促使美國多臺核電機(jī)組因經(jīng)濟(jì)因素提前關(guān)停，但起決定性作用的仍然是市場結(jié)構(gòu)。由于政府對核電廠征稅，瑞典和西班牙最近也有部分核電廠關(guān)停。

此外，還有政治因素導(dǎo)致的關(guān)停。例如德國、韓國因其國內(nèi)的棄核政策關(guān)停了部分機(jī)組。斯洛伐克等中、東歐國家因歐盟入盟要求而關(guān)停老舊機(jī)組。

政策、法規(guī)、維護(hù)成本和市場等因素的共同作用是導(dǎo)致核電機(jī)組關(guān)停的主要原因。2011年3月福島核事故只涉及四臺機(jī)組，但之后日本各地的電力公司一直無法從地方政府獲得重啟核電機(jī)組的許可。新安全標(biāo)準(zhǔn)出臺后，多家公司因成本原因放棄對舊機(jī)組升級改造，導(dǎo)致十余臺機(jī)組選擇關(guān)停。

1.2 LTO的價值

作為低碳戰(zhàn)略的一部分，核電廠LTO不僅能夠降低消費者的能源支出，還有助于保護(hù)環(huán)境。由于電廠層面的經(jīng)濟(jì)、政治原因，核電機(jī)組提前關(guān)停的趨勢已引發(fā)社會各界關(guān)注。越來越多的公民團(tuán)體和國際組織呼吁將核能視為改善氣候變化的優(yōu)先選擇，并向各國政府施壓，要求阻止核電廠過早關(guān)閉。

圖2 2000年至2020年1月，因不同原因關(guān)停的反應(yīng)堆數(shù)量

在大多數(shù)能源市場，如果以平準(zhǔn)化成本（LCOE）計算，LTO是最經(jīng)濟(jì)的選擇，這種狀態(tài)預(yù)計將保持幾十年。在大多數(shù)發(fā)展中國家，新建核能仍然是最便宜的低碳技術(shù)之一。在美國等發(fā)達(dá)國家，建造一座同類型核電廠的成本是延長現(xiàn)有核電廠壽命的兩倍之多（圖3）。此外，核電廠LCOE包含了包括廢物管理在內(nèi)的所有成本。相比之下，化石燃料電廠LCOE未包含相關(guān)碳成本，可再生能源的LCOE未包含電網(wǎng)調(diào)頻等成本，這些成本最終均需由消費者承擔(dān)。

此外，核能遠(yuǎn)不止發(fā)電這一項能力。政府在確定市場框架時是否承認(rèn)并鼓勵以下這些優(yōu)勢，是影響核電未來前景的關(guān)鍵因素之一。

在政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)布《全球升溫1.5℃特別報告》后，社會團(tuán)體和機(jī)構(gòu)緊迫感與日俱增，核能逐漸被認(rèn)為是應(yīng)對氣候變化的關(guān)鍵技術(shù)。國際能源署（IEA）署長法提赫·比羅爾（Fatih Birol）表示：“延長核電廠的壽命不僅是一種經(jīng)濟(jì)有效的解決方案，還能讓我們的氣候目標(biāo)保持活力。這是當(dāng)今最緊迫的政策挑戰(zhàn)。”

淘汰可靠的低碳能源發(fā)電設(shè)施而不是化石燃料電廠的做法無法幫助各國實現(xiàn)減排目標(biāo)。例如，盡管在許多人看來德國是環(huán)境保護(hù)的倡導(dǎo)者，但據(jù)統(tǒng)計，從絕對值來看，德國的二氧化碳排放量位于所有歐洲國家之首。鑒于其核電淘汰政策，德國未來似乎將主要依賴于化石燃料。最近發(fā)布的煤炭淘汰時間表證實了這一情況。根據(jù)時間表，德國將于2038年淘汰煤炭，并在之后保持對天然氣的依賴。

從運營商的角度來看，核電廠LTO也具有重要意義。運營商擁有技術(shù)、經(jīng)驗、必要人力資源以及基礎(chǔ)設(shè)施，LTO取證過程將比建造新核電廠更低價、更容易，而且還延長了建造廢物管理設(shè)施和充實退役資金的時間。當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)也將受益于此。關(guān)停一座核電廠將造成很大程度的社會動蕩，美國佛蒙特州的佛揚基核電廠（Vermont Yankee）2014年退役時，當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)損失達(dá)6000多萬美元，稅收至少損失1200萬美元，大量人員失業(yè)。

美國和歐洲的新核電廠建設(shè)項目最近在時間和預(yù)算上都出現(xiàn)了巨大超支，間接提升了LTO的吸引力。然而，由于現(xiàn)有核電廠終將關(guān)停，不能將LTO視作是新建核電廠的替代方案。LTO從根本上說只是一種投資較低的權(quán)宜之計，建設(shè)新核電廠對于核工業(yè)的長期發(fā)展和實現(xiàn)氣候目標(biāo)都不可或缺。LTO應(yīng)為新建項目起到橋梁的作用，并幫助在積累項目經(jīng)驗的同時保持核心行業(yè)競爭力，進(jìn)一步降低未來新建項目成本。

2 確保LTO順利實施的關(guān)鍵要素

LTO的順利實施需確保LTO在具有成本效益的同時，使核電廠保持高性能水平運行，涉及行業(yè)（包括運營商和供應(yīng)鏈）、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和政策制定者。

2.1 運營商

對于核電運營商而言，應(yīng)盡早在項目的設(shè)計初期研究LTO方案。LTO的準(zhǔn)備工作受監(jiān)管完善情況、裝機(jī)規(guī)模等因素以及相關(guān)經(jīng)驗水平等影響，若不及早進(jìn)行準(zhǔn)備工作，可能會增加項目成本和風(fēng)險。

建立核電廠壽命管理體系（PLiM）同樣重要。PLiM的目的是確定電廠整個生命周期內(nèi)所有需求和影響因素，保持高安全性并優(yōu)化電廠性能。PLiM將綜合考慮老化監(jiān)測與經(jīng)濟(jì)規(guī)劃，從而解決設(shè)備老化、維修排序、定期安全審查、教育培訓(xùn)等一系列延壽問題。

作為PLiM的一部分，運營商應(yīng)采用停運和檢修優(yōu)化技術(shù)，盡可能采用改進(jìn)的狀態(tài)檢修方法（comdition-based maintenance），選擇最優(yōu)的長期資產(chǎn)管理計劃。LTO的成功實施還取決于是否有適當(dāng)?shù)脑O(shè)計變更和知識管理方案，這對于維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化核電機(jī)組尤為重要。如果改造升級缺乏完整記錄，將使得升級和更換系統(tǒng)組件的過程更具挑戰(zhàn)性。

LTO升級和取證活動開始前，運營商還應(yīng)對未來幾十年中可能出現(xiàn)的機(jī)會和風(fēng)險進(jìn)行分析預(yù)測。這意味著要將新興技術(shù)考慮在內(nèi)，例如可再生能源、智能電表和電動汽車等。同時還應(yīng)考慮是否需引入負(fù)荷跟蹤或熱電聯(lián)產(chǎn)（如氫氣生產(chǎn)、區(qū)域供熱等）等運行模式，確保經(jīng)濟(jì)可行性。

在LTO取證之前，還需解決部分經(jīng)濟(jì)和法律層面的問題，例如：

● 所有權(quán)：部分在運核電廠的所有權(quán)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多個所有者可能無法就LTO達(dá)成統(tǒng)一意見。若電廠想要在原壽期基礎(chǔ)上繼續(xù)運營，可能需要改變所有權(quán)結(jié)構(gòu)。

● 土地租賃：可能需重新協(xié)商土地使用情況。

● 市場情況：包括能否在新壽期內(nèi)獲得LTO投資的回報，例如長期的購電協(xié)議等。

● 退役和廢物管理資金：因運營期延長及未來廢物量變化的影響，用于退役和廢物管理的資金數(shù)額也應(yīng)調(diào)整。

在LTO全過程中，也需注意人力資源保障。核電廠60年的運行壽期已超過人均工作年限，這就意味著在電廠運營后期，需要注入數(shù)輪新鮮血液以接替經(jīng)驗豐富的老員工。員工的期望在不斷變化，包括更加偏向于靈活的工作條件、數(shù)字化工作模式、以及“自下而上”的管理體系。因此，運營商應(yīng)及時采取措施調(diào)整企業(yè)文化和就業(yè)福利，確保能夠繼續(xù)吸引合格的勞動力。

2.2 供應(yīng)鏈

維持健康的供應(yīng)鏈?zhǔn)荓TO面臨的更棘手挑戰(zhàn)。核電設(shè)施壽命長，部件更換頻率低，訂單數(shù)量相對較少，使得供應(yīng)商不得不權(quán)衡是否有必要保持昂貴的核電認(rèn)證，這將導(dǎo)致合格供應(yīng)商較少，成本更高。因此，運營商和供應(yīng)商需共同努力，保障消耗性部件在整個運營壽期內(nèi)均能有效供應(yīng)。

為不斷提升安全性與經(jīng)濟(jì)性，核能領(lǐng)域具有強(qiáng)烈的創(chuàng)新動力。但對于LTO而言，創(chuàng)新往往意味著淘汰，技術(shù)革新可能使得核電廠無法從供應(yīng)鏈中獲得老舊設(shè)備。而且，核工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通常禁止直接使用行業(yè)外的現(xiàn)成產(chǎn)品（OTS），同時要求將各種冗余系統(tǒng)作為縱深防御的一部分進(jìn)行維護(hù)，這意味著必須將舊系統(tǒng)作為新系統(tǒng)的備份或替代品，一個經(jīng)典的例子就是目前還有很多核電廠仍在使用手搖電話。此外，從LTO的角度來看，創(chuàng)新還包含著協(xié)調(diào)國際規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并實施“商業(yè)級認(rèn)證流程”，使更多普通商業(yè)級產(chǎn)品有資格在核電部門中使用。

新技術(shù)也可發(fā)揮重要作用。實現(xiàn)LTO的關(guān)鍵技術(shù)包括：

● 數(shù)字化/數(shù)字孿生技術(shù)有助于進(jìn)行設(shè)計變更和知識管理活動。

● 增材制造技術(shù)確保特殊組件在供應(yīng)商停止供應(yīng)后的可用性。

● 自動化和傳感器技術(shù)將促進(jìn)系統(tǒng)健康監(jiān)測和維護(hù)，延長關(guān)鍵部件的使用壽命。

● 人工智能技術(shù)有助于改進(jìn)項目進(jìn)度規(guī)劃，從而降低停堆和改造期間的成本、時間和風(fēng)險。

● 機(jī)器人技術(shù)在難以靠近和高輻射的環(huán)境中應(yīng)用越來越廣，并可遠(yuǎn)程執(zhí)行維修任務(wù)。

● 新型燃料設(shè)計可提高安全性，降低事故風(fēng)險和影響，同時促進(jìn)運營靈活性和功率的提升。

2.3 政府、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和利益相關(guān)方

政府應(yīng)繼續(xù)積極支持核能，確保政策連續(xù)性。對于政府來說，僅允許LTO是不夠的，還需要積極進(jìn)行投資，即：

● 加大基礎(chǔ)教育投入，確保擁有熟練的工人隊伍。

● 制定產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略，維持供應(yīng)鏈健康。

● 改革市場結(jié)構(gòu)，重視核能的非電力應(yīng)用。

● 在部分國家，LTO必須有公眾參與，因此當(dāng)?shù)卣畱?yīng)確保這一過程的透明度，并向利益相關(guān)方提供基于事實的信息，除安全和環(huán)境風(fēng)險外，還應(yīng)包含社會、經(jīng)濟(jì)效益的內(nèi)容。

由于企業(yè)和金融機(jī)構(gòu)需將政策風(fēng)險考慮在內(nèi)，因此任何形式的棄核政策都會擾亂核電廠LTO的進(jìn)程，并導(dǎo)致成本增加，使得國家氣候目標(biāo)更加難以實現(xiàn)。

在整個核電廠運營期間，監(jiān)管機(jī)構(gòu)的組織架構(gòu)和人員的變化都將影響LTO的實施，因此，監(jiān)管機(jī)構(gòu)也需要制定一個長期方案。同時，監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)具備足夠的法律權(quán)威、技術(shù)和管理能力以及人力和財政資源，確?，F(xiàn)有的監(jiān)管框架應(yīng)與需要明確界定的LTO的要求相一致。此外，監(jiān)管機(jī)構(gòu)還應(yīng)加強(qiáng)國際合作，共享類似電廠的運營歷史并從其他項目中吸取經(jīng)驗，促進(jìn)LTO的順利實施。

除運營商、政府和監(jiān)管機(jī)構(gòu)之間的關(guān)系外，其他利益相關(guān)方（如當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)）的認(rèn)同和參與也是LTO的重要組成部分。某些過去的參與和溝通方法現(xiàn)在可能已經(jīng)失效，因此需重新評估現(xiàn)有利益相關(guān)方的參與和溝通工作，確定其在LTO的目標(biāo)和特定挑戰(zhàn)方面的有效性。

3 小結(jié)

核電廠LTO已得到成功示范，現(xiàn)已成為標(biāo)準(zhǔn)化的工作模式。當(dāng)今全球在運的絕大多數(shù)核電機(jī)組在技術(shù)上能夠運行60年甚至更長時間，80年正成為新的基準(zhǔn)。LTO意味著現(xiàn)有核電廠可以繼續(xù)大量生產(chǎn)可靠、低碳電力，大幅增加了這些發(fā)電資產(chǎn)的價值。

最近有多臺核電機(jī)組因政治而非技術(shù)因素提前關(guān)停，大多歸因于經(jīng)濟(jì)原因的關(guān)停也受到政治影響。例如，在2011年3月福島事故后，日本電力公司無法滿足監(jiān)管機(jī)構(gòu)提出的昂貴重啟條件。其他因經(jīng)濟(jì)關(guān)停的電廠也并非缺乏競爭力，而是受到市場失靈的影響。如果各國認(rèn)真研判世界低碳發(fā)展形勢并保留這些核電廠帶來的眾多益處，那么出于政治和經(jīng)濟(jì)因素關(guān)停核電機(jī)組的情況將大大減少。

雖然LTO是一個緊迫的全球優(yōu)先事項，但它不應(yīng)阻止現(xiàn)有的核電國家建設(shè)新核電機(jī)組。核電廠最終都將退役，LTO可以通過保留其關(guān)鍵技術(shù)能力，為未來新建核電廠奠定基礎(chǔ)。LTO和新建核電方案應(yīng)同時開展，共同實現(xiàn)減排目標(biāo)。

業(yè)界、政府和監(jiān)管機(jī)構(gòu)迫切需要采取行動，最大限度地提高現(xiàn)有核電廠的產(chǎn)能。運營商應(yīng)：

● 在初期階段就引入電廠壽命管理和設(shè)計變更管理計劃。

● 在取證及現(xiàn)代化改造之前，對政治、經(jīng)濟(jì)、社會、技術(shù)、法律和環(huán)境方面可能存在的威脅和機(jī)會進(jìn)行評估。

● 加強(qiáng)企業(yè)文化建設(shè)，加大電廠現(xiàn)代化改造方面投入，確保具備必要的內(nèi)外部人力資源。

此外，在核電廠越來越長的運行過程中，運營商和供應(yīng)商還應(yīng)確保其部件可正常使用。LTO意義上的創(chuàng)新應(yīng)包括協(xié)調(diào)國際規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并實施“商業(yè)級認(rèn)證流程”。數(shù)字化、增材制造、機(jī)器人技術(shù)、人工智能、自動化和先進(jìn)核燃料等新技術(shù)也將發(fā)揮關(guān)鍵作用。

各國政府不僅應(yīng)允許核電廠的LTO，還需積極支持核能，并確保相關(guān)政策的連續(xù)性。作為工業(yè)戰(zhàn)略的一部分，政府還應(yīng)為必要的基礎(chǔ)架構(gòu)建設(shè)提供教育培訓(xùn)資源，并承認(rèn)核電的優(yōu)勢，重新規(guī)劃能源市場，以認(rèn)識到核能帶來的諸多好處。在此幫助下，現(xiàn)有核電廠將在節(jié)能減排及發(fā)電方面發(fā)揮出比預(yù)想更大的價值。