《新型电力系统下的核电站发展趋势研究》4800字（论文）

新型电力系统下的核电站发展趋势研究目录TOC\o"1-2"\h\u10868前言 130358一、新型电力系统的核心内涵 120497（一）适应大规模高比例新能源的低碳化电力系统 16575（二）保障能源供需和防范风险的安全性电力系统 219349（三）全国统一电力市场优化的高效率电力系统 25840二、新型电力系统下核电站发展面临的问题 210955（一）安全性与可靠性问题 21154（二）可持续性问题 34698（三）经济性问题 417418三、新型电力系统下核电站的发展趋势 522720（一）持续提升大型压水堆核电厂的安全性指标 511000（二）进一步降低大型压水堆核电厂的建设成本 56711（三）减少高放乏燃料产生量 55626（四）加快开发更先进的四代核电技术 65279四、结论 66040参考文献 7摘要：绿色低碳环保是未来的发展大趋势，世界各国纷纷推出了低碳能源。对电力系统进行改造升级完成能源的更替，才能实现碳中和发展目标。本次文章从新型电力系统发展现状方面入手，研究国内核电站的应用趋势，希望可以解决核电站中长期发展的规划问题。关键词：新型电力系统；核电站；发展趋势前言我国政府根据能源发展的局面提出了新型能源战略的举措，因此构建出新型电力系统非可以完成绿色低碳发展的目标，从核能技术利用方面入手，研究核电站发展趋势。但核电站非常特殊，安全性及可靠性不容忽视，目前核电站发展速度较快，一旦投入大规模应用将会产生风险因素。一、新型电力系统的核心内涵（一）适应大规模高比例新能源的低碳化电力系统新型电力系统符合低碳发展的特征，这关系到能源转型的成败，所以为了完成清洁低碳能源的生产，新型电力系统将发挥出这种作用。普通的发电方式和电网管理模式，无法应对能源的大规模消耗。开发出新型电力系统需要解决能源的储存技术，在这一方面研究潜力非常大。建议在电力系统当中应用低碳能源，提升新能源的占比。保障能源供需和防范风险的安全性电力系统新型电力系统要确保安全性。在我国的大型电网结构中，普遍使用的是交织旅游混合联网这样的结构过于复杂，并且波动性较强。新能源发电会逐步的连接到电网结构中，但随着新能源发电数量在剧增，对电网规模的需求在增加，在发电设备上投入了大量的新型设备，这转变了普通的电力系统运行方式。另一方面受到外部因素的破坏或者敌对势力的攻击将会导致电网大面积停电事故，这些都属于非传统的安全威胁。构建新型电力系统，提前做好理论方面的分析，在控制调节等层面上进一步的创新才能减少危险因素，提升运行的安全程度。全国统一电力市场优化的高效率电力系统构建新型电力系统必须要具备高效率特征。电力系统的运行效率关系着用户的使用体验，大量的新能源发电设备将会接入电力系统，众多用户也会成为电力的使用者，所以电力系统必须提升资源配置的效率，这对于资源配置功能来说，面临的挑战非常大。建议在全国范围内设置规范的新型电力系统管理标准，对市场进行统一管理，实现资源的最大化配置。在市场管理方面可以形成多样化的市场结构，不同层次的电力市场可以同步运行，完全遵循全国规范性的交易制度和技术标准，进一步的完善市场体系。从产品类型上来看，中长期市场要保持平衡，这也是市场稳定运行的重要基础。电力的实施价格要充分的利用起来，现货市场可以利用这种优势，从而形成多样化的交易品种，比如辅助服务、电力资源利用、输电权管理等，运用这种产品形成开放式的体系。应对新能源结构的变化，配套建设新的电力市场管理制度，推动市场的开放竞争。二、新型电力系统下核电站发展面临的问题（一）安全性与可靠性问题在新能源应用方面，核电站是重要的典型代表，特别是超大型核电站结构非常复杂，是人类智慧的结晶，这样的能源系统利用效率非常高。但是大型核电站的危险性引发了人们的担忧，大型核电站事故将会给人们带来灾难，所以核电站的运行对安全性要求非常严格，2011年3月份日本的福岛核电站出现事故，造成的影响非常深远。这一事件对其他国家的核电站发展敲响了警钟，核电站出现事故给当地造成灾难的同时还会引发经济损失。处理核灾难还需要花费天价的成本，不仅如此，还有大量的核废水等污染物质需要妥善解决。日本在处理核电站事故时采取的措施非常的不负责任，导致社会公众引发了对核电站管理的不满，信任度极大的下降，正是因为这次事故的影响，世界各国在核电站的建设上陷入停顿，也有的国家甚至放弃了发展核电。在核电站管理上，我国的核电站运营技术相对成熟，但是新建核电站时，要关注反应堆的技术升级和安全性，重视设备的可靠性，只有取得了重大进展，才能够杜绝核电站事故，并且减少对环境的影响。技术的升级与进步可以提升核电站运行的稳定性，防止出现重大灾难，社会公众才会信任核电站的运营。可持续性问题1.铀资源可持续性核电站的运营需要使用铀资源，目前在全球范围内总共有400多座核反应堆，这些核电厂使用的燃料为低负极度的二氧化，但是总体的资源使用效率非常低，基本上在1%左右。根据国内有关部门的预测，2030年，国内的核电装机容量将会突破1.2亿千瓦，2060年年装进的量将会突破4亿千瓦。因此我国对铀矿资源的消耗量会不断增长，铀资源的稳定性关系着核电站的正常发展。这种因素是限制核电站数量发展的重要原因。对我国的铀矿资源进行分析就能发现经济开采价值较低，所以大量依赖进口。以2021年数据为例，从国外进口的矿物资源有24974吨，提供这些资源的国家主要有乌兹别克斯坦、俄罗斯、加拿大、哈萨克斯坦等，特别是哈萨克斯坦，占据了66%的进口量。从全球范围内来看，经济性开采价值较高的国家有澳大利亚、加拿大、哈萨克斯坦等国家。国内的资源储备并不多，这些因素限制了国内核电站的扩张。收集大量的核电站运行数据进行分析，反应堆的电机组寿命有高有低，比如以百万千瓦轻水堆核反应机组为例，使用寿命只有60年左右，在使用周期内可消耗1万吨天然铀，需要2万吨铀矿资源。根据这一比例换算，2030年装机容量1.2亿千瓦就需要消耗240万吨铀矿资源。现阶段国内的资源对外依存度就已经达到了85%，所以从长远来看资源的安全性得不到保障。假如国内核电站的装机容量突破2亿千瓦，就需要建立起稳定的供应链，才能确保核电站运行的稳定性。另一方面，我国新建的核电站机组必须要加快技术创新，提升资源的使用效率，这样才可以减少需求量。2.乏燃料后处理及高放废物处置根据核电站运行的规律，轻水堆核电站普遍的使用寿命达到了60到80年左右，不断的循环使用之后，反应堆内部的燃料元件就会衰退，其中不仅有裂变产物，同时还有超油铀核素，这些物质必须要妥善处理，百万千瓦级的核电站每年可以产生20吨左右的乏燃料。即使是经过多次处理和利用其中的放射性废物，仍然要妥善处置。高放射性防乏燃料的处理工作始终困扰着世界各国，处理过程当中要考虑到经济性和技术性限制，同时还要防止危险因素扩散，这也影响了核电站的应用。世界上只有美国、俄罗斯、法国、日本、中国等国家拥有核电站技术，但是在高放射性废物的处理方面，各国始终拿不出有效的应对策略。如果单纯的考虑到技术可行性及经济性，采用地质处理方式能够达到这一标准。另外法国美国及俄罗斯开始研究闭式核燃料循环技术，这样可以减少废物的产生。我国政府在1980年就已经提出了闭式循环的核燃料发展策略，但是这种技术处理方式对技术标准要求非常高，并且要花费大量的资金用于场地建设，所以商业化应用的难度非常高。2021年国内的核电厂乏燃料，每年的产量达到了1100吨，累积量达到了7800吨。根据相关部门的推测，2035年产量将会达到2000吨，累积量会达到34600吨。由此可以看出核电站乏燃料处理技术的升级是迫在眉睫的，但是在核电站的地址选择、技术路线选择上仍然存在限制性因素，要考虑到经济实用性，所以后续的处理工厂建设仍然面临较多变动因素。发射性污染物质的处置和公众健康环境安全有着直接联系，短期内如果得不到合理的解决，将会导致放射性废物不断累积。经济性问题超大型核电站的建设工作相对复杂，在设计、建设、维护等方面都要考虑到经济性问题。技术要求只是一方面，核电站技术标准非常高，国家必须具备强大的工业体系才能完成建设，另一方面国家要具备经济实力才能支撑整个核电站的建设工作，资金风险因素也是影响核电站发展的重要原因。当前核电站的运营成本和普通的化石能源并不相同，核燃料的费用成本占据的比例并不高，所以价格波动的敏感度较小。但主要的成本在于开发成本非常高，根据资料显示同样功率级规模的核电站，往往在早期的投资就达到了火力发电厂的三倍以上。以大型压水堆核电站为例，这种核电站是多个国家共同发展的方向，在开展商业化建设及运营方面安全监督工作是最为严格的，安全监管部门也会对核电站的运行进行实时监管。实际上大型核电站的建设工作对于施工质量要求非常高，在设计采购，建造调试等方面，最近出了严苛的管理标准。正是由于特殊的管理体系，导致大型核电厂造价成本非常高。比如华龙传一号第3代核电机组为例，造价成本远远超过了第2代，每一台的机组制造成本有200亿。介绍大型核电站需要的投资数额是天文数字，还需要6年左右的建设周期，并且建设期间新产生的技术还会存在着安全评估的风险。另一方面社会在不断进步，公众的信任问题也会产生阻碍因素，相对于火力发电厂和水力发电厂，大型核电站的建设项目想要获得投资回报，需要花费更长的时间，所以风险也更高。根据以上信息，国内的核电机组需要提升建造工艺，缩短周期，减少污染物质的排放，提升资源的利用效率，才能获得更多的竞争力。三、新型电力系统下核电站的发展趋势（一）持续提升大型压水堆核电厂的安全性指标大型压水堆核电厂要将安全指标提升起来，减少放射性物质的排放风险，降低堆芯融化的概率，将风险因素降到最低，只有减少对社会的威胁，才能获得公众的信任。国内运行的第3代核电机组使用了多样化的安全防范措施。华龙一号就是能动与非能动的安全管理系统，可以大大的减少堆芯损坏的概率。按照这样的管理标准，新建造的大型核电站安全性及可靠性都得到了强化。进一步降低大型压水堆核电厂的建设成本减少核电站的建设成本，才能提升核电站运行的经济性，相对于清洁类型的能源，核电站的建设成本下降以后才能产生竞争力，可以应用模块化建造技术加快了建设的效率。同时机组的设备可以进行技术改造，提升使用效率和寿命，这也能够改善核电站的经济性。我国“华龙一号”目前的利用率达到了90%，同时根据设计理论可以应用60年。另一方面大型核电站的建设与设计使用的标准化的管理模式，大量的集中采购有效的压缩了建设成本。减少高放乏燃料产生量高放射性缺乏燃料每年都在大量增长，这种物质的寿命很长，采取合理的后期处理方式才是解决问题的最佳方案。采取技术优化改进堆芯设计，运用先进的系统管理方案，可以提升燃料的更换周期，第3代核电机组可以达到18个月更换周期，同时也能够提升运行的稳定性，减少放射性物质的含量。优化设计方案开发出气体保护元件。制定出科学的废物处理方式。（四）加快开发更先进的四代核电技术加快技术的升级换代，使用第4代核电技术可提升安全性和经济性。提升核燃料的循环使用效率，可有效减少废物的产生。四、结论世界各国普遍关注新型电视系统的研发，我国政府可以在核电技术方面进行创新，关注核电的安全性、资源利用效率，分析市场的变化特征，为国内核电事业的发展带来新的方向。（1）根据我国制定出的碳中和发展规划，2030年实现碳达峰，因此要使用成熟的技术路线，同时也要关注经济性和安全性，迎合群众的安全需求。（2）为了实现我国的可持续发展战略，可以运用第4代核电站技术，形成经济高效的运营模式，在核电站安全管理上采取创新型的管理，这样才能够满足国内核电站发展的需求，同时也能够解决资源贫乏的问题。在燃料处置等方面做好技术攻关解决重大问题。参考文献[1]王茜,李林蔚,高彬,闫丽