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今冬海阳供暖费每平米下调一元，山东省计划让胶东半岛具备条件的地区全部实现核能供暖
图/视觉中国
文 | 《财经》记者 韩舒淋
编辑 | 马克
在首期70万平米的核能供暖项目投产两年后，山东海阳在今年将核能供暖面积扩大到450万平米，使得有20万居民的海阳城区成为国内首个实现核能供暖的城市。
11月9日，国家电投发布消息，国家电投“暖核一号”——国家能源核能供热商用示范工程二期450万平方米项目在山东海阳提前6天投运，供暖面积覆盖海阳全城区。11月15日，国家电投发布“暖核一号”为其核能供热品牌。
国家电投表示，项目投运后，海阳1号核电机组成为世界上最大的热电联产机组，取代了当地12台燃煤锅炉，每个供暖季预计节约原煤10万吨，减排二氧化碳18万吨、烟尘691吨、氮氧化物1123吨、二氧化硫1188吨，相当于种植阔叶林1000公顷，同时减少向环境排放热量130万吉焦。
该核能供热项目依托于国家电投山东海阳核电站，该核电站采用引进的AP1000三代核电技术，一期工程两台机组分别在2018年10月和2019年1月投运，单台机组装机容量125.3万千瓦。海阳核电也是国家电投旗下首个控股投运的核电站，该厂址规划建设6台核电机组，后续机组尚未获批开工。
核电机组热电联产进行供热与火电机组热电联产的供热原理基本类似，都是将电站产生的高温蒸汽作为最初热源，然后通过换热站将热量置换进入热力公司的输热管网之中，再运往千家万户。二者的区别在于，核电的热电联产使用受控核裂变热量来“烧开水”产生高温蒸汽，而火电的热电联产是用煤炭来“烧开水”。
核能供热原理图/ 来源: 山东核电公司
具体而言，核电机组中，核燃料裂变核反应产生的热量通过一回路高温高压的水循环带出，将二回路水加热产生高温水蒸气，推动汽轮机组发电。核能供热的原理是抽取核电机组二回路高温蒸汽作为最初热源，在电站内的换热首站，用高温蒸汽加热三回路管道中的水，运往 5公里外的热力公司换热站，然后再次通过换热器加热四回路原有热力管网中的水，最后通过小区的换热站进入居民家中，实现对原来该热力站覆盖的区域供热。
海阳核电厂内换热首站 来源: 山东核电公司
整个热量传输过程中，靠近核反应的一回路水循环和最终进入居民家中的五回路水循环都是封闭循环，彼此隔离，之间只有通过换热器进行的热量交换，没有水的交换。因此，给居民加热的用户暖气管道中始终是封闭的没有放射性的水，确保了安全性。
2019年11月，海阳核电供暖的一期项目落地，成功实现对周围70万平米进行供热。到今年二期项目按此前计划投运，供热面积扩大到450万平米。目前，项目业主山东核电公司正在进行单台核电机组供暖3000万平米的科研工程，其供暖范围将覆盖到方圆130公里。
和火电机组热电联产后可以提高能源利用效率类似，核电机组随着随着供暖范围提高，电厂的综合热效率也逐步提高。国家电投提供的数据显示，70万平米供热项目实施后，全厂热效率由36.69%提高到37.17%，450万平米供热项目投运后，热效率提高到39.94%。如果3000万平米供热项目落地，电厂热效率可以提高到55.9%，是此前的1.5倍。
今年冬季以来，由于燃煤价格上涨，供热成本提高，北方多地提高了非居民供热的热价。此外，据《财经》记者了解，部分地区热电联产电厂的趸售给热力公司的热价也有所调整。而海阳核能供暖项目并未受其影响，供暖价格反而下调。
在11月13日海阳市举办的新闻发布会上，海阳市副市长张金富介绍，今年海阳供暖费从原来的22元/平米下调到21元/平米，一是核能供暖不需要使用煤炭，煤炭价格上涨与海阳供暖费用不大；二是山东核电公司通过实施核能供暖项目，机组热效率明显提高，较燃煤供热经济性更好，山东核电公司坚持“居民用暖价格不增加、政府财政负担不增长、热力公司利益不受损、核电企业经营做贡献、生态环保效益大提升”的原则推进核能供热项目建设。
远期来看，山东省能源局局长栾健表示，山东省在“十四五”及未来一段时期，将着力打造胶东半岛千万千瓦级核电基地，积极推进核能供暖等综合利用，力争2030年在运装机规模达到1300万千瓦以上，胶东半岛具备条件的地区全部实现核能供暖。而根据国家电投此前的计划，待海阳规划的6台机组和荣成等其他山东厂址建设和规划的机组全部投产，胶东半岛供热范围可达2亿平米。
除国家电投主力开发的海阳外，中核集团正在浙江秦山核电基地推进核能供暖，今冬将开始为当地居民供暖。中核集团发布的信息显示，11月11日，中核集团秦山核电核能供暖节能工程示范项目一阶段主管线实现全线贯通，按照进度，在2021年11月底至12月初，秦山核电提供的热能将走进海盐县当地居民。项目将分三阶段，今冬实现对三个生活小区和老年公寓实现供暖，全部建成后供暖面积达到400万平方米。
山东海阳和浙江秦山都是利用投运的大型核电机组来进行热电联产供热。除了这一技术路线外，三大核电公司也都在探索小堆供热方案，主要的两条技术路线是泳池式反应堆和壳式反应堆，都是针对供热专门设计的小型反应堆技术，目前还处在设计应用向工程实验过渡的阶段，落地还需时日。
和所有核电项目一样，公众接受度也是核能供暖始终面临的挑战。相对而言，在已有核电厂址开发核电供暖，当地居民对核电比较了解，面临的困难较小。而小堆供热的开发，一般需要开辟新厂址，就要面临更多挑战。
2、热电联产和火电区别，热电联产与小火电
要推动能源生产和消费革命，控制能源消费总量，加强节能降耗，支持节能低碳产业和新能源、可再生能源发展。热电联产是国内外公认的节能减排有效措施，我国“十一五”和“十二五”节能规划中，均将热电联产列为重点工程。改革开放以来，我国热电联产事业得到了迅速发展，对促进国民经济和社会发展起了重要作用，截止2013年底，我国热电联产年供热量324128万吉焦;6MW及以上热电联产装机已达25182万千瓦，占同容量火电装机容量的29.12%，占全国发电机组总容量的20.3%，位居世界第一。
一、热电联产与“小火电”概念混淆严重阻碍热电行业健康发展
但是，在热电联产发展过程中也遇到许多问题，例如价格形成机制不合理;机型和规模选择缺乏科学的、因地制宜的原则;替代分散小锅炉推进速度缓慢，相关支持政策不明确;政府管理职责不清、行业管理体系仍不完善等。特别需要指出的是目前还存在着热电联产与“小火电”概念界定模糊等问题，导致将两者混为一谈，严重阻碍着热电行业的健康发展。由于各地对热电联产的节能原理并不了解，因此往往将机组发电容量大小作为界定热电联产机组与“小火电”的标准，认为机组发电容量小就是“小火电”。例如：有的地方政府部门和金融机构误解了国务院(国发[2007]2号)文件和国家发改委(发改价格[2007]703号)文件精神，混淆了热电联产与小火电的概念，把单机20万千瓦以下的热电联产机组统统列入“小火电”，作为“关停”、“限期退出”对象，造成很大的副面影响。相关调研充分说明误解关停小火电的政策对热电联产的冲击之大;混淆热电联产与小火电概念的影响之深;执行政策一刀切的危害之烈。
二、热电联产的节能原理
当动力设备只用来供应一种能量(电能或热能)时，这种能量生产称为单一能量生产，如凝汽式发电厂只供应电能，供热锅炉房只供应蒸汽及热水;又如由凝汽式发电厂的锅炉直接供应蒸汽至热用户，虽同时供应两种能量，但其生产过程仍属两种能量的分别能量生产。若采用背压式汽轮机，同时又用其发汽供热，这种的动力设备就成为一种简单的，纯的联合能量生产。
当采用的动力设备同时送出电能和热能两种能量，而且供热是全部或部分利用热 变为功过程中所不可避免的冷源损失的热量来进行的，这种能量生产过程即称为联合能量生产，这种的发电厂称为热电厂。
简言之，“热电联产”就是锅炉蒸汽经抽凝式汽轮机或背压式汽轮机，发电后供热的运行过程，是一台汽轮发电机组生产电和热二种能量，并向用户供应电和热两种能量。装有背压式汽轮机和抽凝式汽轮机的发电厂称为热电厂。
热电分产虽然工艺流程相对热电联产简单，但是存在难以克服的技术障碍，影响了节能减排和能源的合理利用，主要有：一是凝汽式发电难以避免大量的冷端损失和汽轮机熵增损失;二是燃煤工业锅炉能耗高，污染大，用能极不合理;三是热电分产不符合能质匹配、能源梯级利用的原则。热电联产非常有效地克服了热电分产难以解决的问题，是合理、高效、清洁利用能源的重要技术措施。
三、提高热电比是提高热电联产机组效率的根本途径。
热电比的计算公式：
热电比=供热量/(供电量×3600千焦/千瓦时)×100%
对于抽凝机组来说，热电比越大，说明抽汽发电量(热电联产部分)部分的比重越大;凝汽发电部分比重(热电分产部分)越小，冷端损失越少。反之，冷端损失越大。
对于背压机组来说，冷端损失近乎为零，在同样的进排(抽)汽参数下，热电比最高。但是对于不同的进排汽参数的供热机组是不能单纯用热电比来衡量的。机组容量越大发电量越多，则热电比降低(从以上的热电比公式可以看出)。反之，机组容量越小发电量也越少，则热电比越大。因此提高热电比的途径是增加热电厂的年供热量，可提高全厂的年均热效率。
四、严格区分热电联产与“小火电”要注意四个误区
一是单纯地比较大火电机组与热电联产机组的供电煤耗，并不科学。可能有的热电机组的供电煤耗会比大火电略高一些，但是以供热为主的热电厂，供热量很大，供电量很小，如果供热节煤量远远大于供电的多耗煤，应该说它仍是节能的，更不用说热电联产在环保和能源梯级利用方面的巨大作用。
二是单纯地衡量机组效率与能耗并不全面。单就中小抽凝机组效率(背压机组效率比大火电好得多)与大型供热机组(30万千瓦以上)比，可能效率会低一些，但是从整个能量利用系统(或者说能源终端综合利用效率)来分析，应该说可以根据当地热负荷的需求，因地制宜的匹配相应规模的机组。
三是要以发展的观点看中小热电联产机组。随着我国材料工业和装备工业的快速发展，随着热电企业在节能减排领域中的经验积累，热电行业已经出了许多新生事物，只要政策鼓励，机制有活力，中小热电完全可以把供电煤耗也降到大火电以下。2012年浙江绍兴市25个公用热电站，总装机96.4万千瓦，但供电煤耗降到了254克/千瓦时，远低于单机30万千瓦大机组平均319.63克/千瓦时。
四是建大型供热机组的合理性，发电部分要与超超临界和超临界的凝汽机组比较。因为为了满足3×30万千瓦机组的供热需要，一般只要2×3万千瓦(一抽一背)就足够了。供热煤耗，30万千瓦机组与3万千瓦机组几乎一样。
供热效率=锅炉效率×管道效率
2×3万千瓦供热机组配2×300吨/小时锅炉，效率与2×30万千瓦供热机组配2×1000吨/小时的锅炉，效率几乎一样，至多差1~2个百分点，因此它们的供热能耗几乎是一样的，但它们的供电煤耗差距就大了。
在同样满足供热需求的前提下，对供热供电的大系统(能源终端利用率)来说，供热机组越小，反而效率越高，越节能，这与单台机组的效率来衡量是完全不一样的。
综上所述，只要我们在实际工作中一切从客观实际出发，坚持科学发展观，坚持公正、真实和效率的原则，严格区分热电联产与“小火电”的区别，在热电同仁的共同努力下，一定能够促进我国热电联产事业的健康发展。
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