未来20年世界能源供应,特别是清洁能源发电,将大幅增加。电力需求的增长速度是能源需求的两倍,到2030年可能增长76%。核电供应14%的世界电力,在0E C D国家核电提供约24%的电力,在欧盟为34%。核电呈现增长趋势。核电是环境友好的大规模发电方式之一。除水电以外的可再生能源发电成本较高,但有助于提供清洁电力。
一次能源和电力展望国际能源署发布的《世界能源展望2009》概述了全球一次能源需求的情况以及碳减排情景。从1980年到2007年,世界一次能源需求增长了66%,预计到2030年的累计增长率将略低于此(例如40%,年均增长率为1 . 5 % , 从5 0 3 E J增至703 E J)。同期世界电力增长约132%,预计到2030年将累计增长76%(年均增长率为2.5%,从1 6 . 4 2 9 0 万亿千瓦时增至28.9300万亿千瓦时)。亚洲地区的需求增长最为显著,到2030年年均增长4.7%。目前全球约有20亿人没有用上电,解决用电问题是一个高度优先事项。
联合国预测世界人口将从2007年的66亿增至2030年的82亿,同期世界能源需求也将大幅增加。在发展中国家,人口增长和人们生活水平的提高将导致能源需求强劲增长。超过70%的能源需求增幅将主要来自发展中国家,其中中国和印度将领衔增长,在2007年中国已超越美国成为世界上二氧化碳排放最多的国家。
2007年,核电供应约15%的世界电力(其它电源构成比例分别为煤炭42%,石油6%,天然气21%,水电及其他18%)。核电特别适用于大规模、持续的电力需求(例如基荷)。
《世界能源展望》强调了核能有利于满足能源需求,保证供应安全和减少二氧化碳排放量。《世界能源展望2006》曾警告,如果不改变政策,伴随着供应危机,预计到2030年世界能源需求将增加53%,呈现出一种“肮脏、不安全和昂贵的”的不可持续的能源未来。报告表明,由于铀燃料丰富,核电有助于减少对进口天然气的依赖,并具有成本效益的减少二氧化碳排放量。但各国政府需要大力推动私人投资,特别是在开放的电力市场。
据《世界能源展望2009》,在参考情景下,到2030年世界能源投资为25.6万亿美元,在低碳能源情景下,将增加约10.5万亿美元的投资。在低碳能源情景下,核电装机增至8.16亿千瓦(参考情景下为4.75亿千瓦),增长86%,能源需求增加20%(参考情景下为40%),二氧化碳排放量从2007年的288亿吨/年降至264亿吨/年。
《世界能源展望2010》表明,取消化石能源消费补贴(2009年为3120亿美元,主要在非O E C D国家),有助于满足能源安全和环境目标,包括减少二氧化碳和其他排放物。在新政策情景下,从2008年到2035年,世界一次能源需求增长36%,年均增长1.2%。与此相比,之前27年的年均增长率为2%,但仍比低碳情景更高。在新政策情景下,非OECD国家占一次能源需求增长的93%。报告指出,虽然在2000年中国的能源消耗是美国的一半,但在2009年就超越了美国。
在《世界能源展望2010》的新政策情景下,预计到2035年电力需求年均增长2.2%,约为一次能源增速的两倍,其中80%的增长来自非O E C D国家。预计到2035年世界总装机容量将增至约59亿千瓦,增长超过25%。核电装机仅增加3.6亿千瓦,在减碳情景下增幅将更少。可再生电力的支持资金预计比2009年的370亿美元翻番,但其每单位成本将从5.5美分/千瓦时降至2.3美分/千瓦时(未计算接入电网的成本)。
二氧化碳排放量将从2008年的290亿吨/年增至2020年的340亿吨和2035年的350亿吨。
国际原子能机构(I A E A)在2010年9月发布的《2050能源、电力和核电展望》报告中修正了2030年的核电装机预测值。在低增长情景下,核电装机将从目前的3.76亿千瓦增至2030年的5.46亿千瓦,在高增长情景下,到2030年将增至8.03亿千瓦。预计到2050年为5.9亿千瓦至14.15亿千瓦。不断上升的天然气和煤炭成本,加上能源供应安全和环境的制约,将促使核电的增长。
O E CD核能机构(NE A)2008年10月首次发布《核能展望》。核能除了是无碳能源,由于其能量密度高,更易于运输和储存,保证了能源供应安全。在高增长情景下,核电站将被延长运营期限,目前的新增装机计划到2030年将得到落实。预计每年新投产超过5000万千瓦的装机,到2050年核电装机将达到14亿千瓦。
2010年6月,N E A和I E A联合发布《核电技术路线图》,提出的情景是到2050年与能源相关的二氧化碳排放量减少50%。届时将有12亿千瓦的核电装机运行,提供24%的电力(届时全球发电量将从2007年的20万亿千瓦时增至41万亿千瓦时)。核电将成为单一的最大电源。如果新增核电装机顺利投运,到2050年核电能够提供38%的电力,并且价格会降低11%。该路线图认为核电作为一种成熟的技术,无须重大的技术突破就能实现预期的增长。预计到2050年核电需要4万亿美元投资,包括中国的8930亿美元,美国和加拿大的8830亿美元,O E C D太平洋地区(包括日本和韩国)的6150美元,印度的3890亿美元,以及中央计划经济体的3300亿美元。
美国能源信息署(E I A)在《2010年度国际能源展望》中修正了核电发展的预期值。预计到2030年和2035年核电装机分别为5.58亿千瓦和5.93亿千瓦。在参考情景下,到2035年中国增加6600万千瓦装机,印度增加2300万千瓦,俄罗斯增加2005万千瓦,美国增加1200万千瓦。预计到2030年和2035年核电发电量分别为4.2万亿千瓦时和4.51万亿千瓦时。
世界核能协会发布《核能世纪展望》,该报告对2100年前各国的核电增长前景进行了预测。对于每个国家,预测采用了乐观和悲观两种情景,把每个国家两种情景下的数值分别累加起来,即得到高和低两个边界值。2030年的边界值为6.02亿千瓦和13.39亿千瓦。
法国电力公司(E D F)在2008年公布了其到2020年的核电预测值。预计到2020年新增1.4亿千瓦装机,退役1000万千瓦装机,核电累计装机达到4.8亿千瓦。在新增的1.4亿千瓦装机中,约30%在中国,15%在印度,15%在亚洲其他地区,欧洲、美洲和俄罗斯各占约12%。
可再生电源结构可再生电力由风能、太阳能、潮汐能、波浪能、水能、地热能和生物质能发电等构成。除了水电拥有丰富的资源,其它可再生能源在技术上和经济上都不适于大规模发电。
虽然受限于本身的间歇性,未来数年可再生能源的使用仍将增加。可再生能源的经济性也仍然是一个问题。可再生能源将最适宜于小规模、间歇性的电力需求。OECD国家约2%的电力来自除水能以外的可再生能源,预计到2015年将增至4%。
如果不使用核电,将不得不依赖化石能源,特别是煤炭,来满足基荷需求。
电动汽车的影响未来电动汽车的广泛使用,包括纯电动汽车和插电式混合动力汽车,将温和地增加电力需求,可能增加15% (按照千瓦时计算)。但是,这一增长将主要发生在夜间,即低谷需求,所以不会要求电力系统增加满足峰荷需求的装机。车辆夜间充电将大大增加满足基荷需求的装机,这将由核电或煤电来承担。在一个典型的电力系统中,这可能增加50-60%至70-80%的基荷装机。
这将对电力成本产生重大影响。基荷电力比腰荷和峰荷电力更便宜,因此平均电力成本会比目前更低。而基荷装机的增长,加上对二氧化碳排放量的限制,将潜在的大幅度增加核电的使用。因此,整个电力供应的成本将更低,也更清洁,同时大量的交通运输化石燃料的排放也将避免。
核电增长的驱动力第一代核电站的建设是为了减轻燃煤电厂造成的城市烟雾污染。核电也被作为一种经济的基荷电源,减少对进口化石能源的依赖。今天核电建设的驱动力包括:日益增加的能源需求全球人口增加和工业增长将导致到2030年电力消费翻番。同时,电力增加了许多新用途,包括储存新鲜淡水建造高密度海水淡化厂,储氢满足交通运输需要。
气候变化全球变暖和气候变化已使决策者、媒体和公众认识到,必须减少化石能源的使用,转而使用低排放的能源,而核能是目前唯一可取代化石能源的大规模发展的能源。
能源供应安全越来越多的国家开始重视能源供应安全问题,不能再依赖进口的石油和天然气。丰富的铀资源使核电具有吸引力。
经济性化石能源不断提高的价格使得核电具有了经济性。研究表明,核能是目前可用的最具成本效益的基荷电源。此外,政府为减排提供了各种激励措施,核电的经济效益将进一步增加。
长期的价格优势铀资源比起化石燃料具有长期优势,因为增加的燃料价格对最终电力生产成本的影响很小。在开放市场,这种燃料价格波动的缺乏弹性能够稳定电价。
随着核工业从单个国家的小项目走向全球合作的模式,新电站的建设成本将降低成本,进一步增加了核电的竞争力。
目前大多数核反应堆需要5年建设期,4年发展期,3年达到预期目标。在开工前需要花费几年通过核准。
在20世纪80年代,218台核反应堆投运,平均每17天有一台机组投运。这包括美国的47台,法国的42台和日本的18台。这些机组的平均功率为923.5兆瓦。随着中国和印度核电的快速发展,加上到2015年世界能源需求比上世纪80年代翻番,预计全球每5天就有一台1000兆瓦的核电机组投运。
温室气体目前全球核电每年减少约25亿吨二氧化碳排放。
联合国政府间气候变化委员会(I P C C)于2007年发布关于气候变化缓解措施的报告表示,限制气温上升3℃以内,目前将需要增加非碳发电34%(核电和水电),到2030年将提高到48%-53%。考虑到2030年整体电力需求的翻番,预计核电比例将从目前的16%增至18%(水电约为12%-17%)。
如果可再生能源不能够如预期增长,其他非碳能源将需要发挥更大的作用。因此,到2030年核电比例可能超过30%,约10万亿千瓦时。
核电将在减少温室气体排放方面发挥关键作用。
每22吨铀的使用可减少100万吨的二氧化碳排放(相对于煤炭)。
节省自然资源核电除了减少化石能源的使用,还可以减少淡水的使用。燃煤电厂往往建在煤矿附近,需要使用大量的淡水用于蒸发冷却。而核电站选址没有类似的考虑,较常建设在海岸线附近,不需要蒸发冷却而可以使用海水。在澳大利亚,将燃煤电厂转换为核电站的举措能节省足以供应四百万人口城市的淡水。
2004~2010年世界核能消费量核能消费最多的地区是在欧洲和欧亚(43.6%)和北美洲(34.2%)。中国核能消费(2.7%)居世界第9位,次于美国(30.7%)、法国(15.5%)、日本(10.6%)、俄罗斯联邦(6.2%)、韩国(5.3%)、乌克兰(3.2%)、加拿大(3.2%)。如果按人均计算,中国就更低了。