山東海陽(yáng)核電站“暖核一號(hào)”項(xiàng)目輸水管道。

膠東半島南部，山東海陽(yáng)，一座不算大的海濱小城，因“核”站在了聚光燈下。

依托我國(guó)最大核能供熱項(xiàng)目——“暖核一號(hào)”，海陽(yáng)告別了燃煤供暖時(shí)代，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)“零碳”供暖的城市，當(dāng)?shù)?0萬(wàn)居民也因此與核能有了“近距離”接觸。

那么，什么是“暖核一號(hào)”？核能如何實(shí)現(xiàn)安全高效清潔供暖？與傳統(tǒng)供暖模式相比，核能供暖的優(yōu)勢(shì)何在？近日，記者采訪了國(guó)家電力投資集團(tuán)有限公司山東核電有限公司有關(guān)負(fù)責(zé)同志。

山東海陽(yáng)核電站“暖核一號(hào)”項(xiàng)目運(yùn)行工程師正在對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢。

“暖核一號(hào)”三期項(xiàng)目900兆瓦遠(yuǎn)距離跨區(qū)域核能供熱工程施工現(xiàn)場(chǎng)。

從大型核電機(jī)組抽汽供熱

熱電聯(lián)產(chǎn)蹚出核能綜合利用新路

屋外寒風(fēng)瑟瑟，氣溫降至冰點(diǎn)以下。而在海陽(yáng)市亞沙村小區(qū)居民侯女士家中，卻溫暖如春。

山東海陽(yáng)核電站外景。 國(guó)家電投山東核電有限公司供圖

“我家隔壁和樓上樓下都沒(méi)有人住，屋里還是非常暖和，溫度計(jì)顯示室內(nèi)溫度已達(dá)到26攝氏度，和以前燒煤供暖相比，現(xiàn)在溫度更穩(wěn)定?！焙钆磕弥鴾囟扔?jì)說(shuō)。

在海陽(yáng)，與侯女士有著相同感受的，還有不少人。而這也正是“暖核一號(hào)”項(xiàng)目投產(chǎn)給海陽(yáng)市域居民帶來(lái)的切身變化。

記者了解到，“暖核一號(hào)”是由國(guó)家電投開(kāi)發(fā)的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核能零碳供熱技術(shù)，也是我國(guó)首個(gè)核能綜合利用技術(shù)品牌。而今年是海陽(yáng)市區(qū)全域利用這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)核能供暖的第二個(gè)年頭。

張真，山東核電設(shè)計(jì)管理工程師。雖然年輕，卻見(jiàn)證了核能綜合利用創(chuàng)新實(shí)踐的全過(guò)程。

“核能不止于電?！睆堈娓嬖V記者，在多數(shù)人的概念之中，提到核能，最先想到的就是發(fā)電，但實(shí)際上“核能有更多的可能性”，熱電聯(lián)產(chǎn)就是其中之一，“也就是既發(fā)電又供熱?！?/p>

據(jù)他介紹，作為山東省首座開(kāi)工建設(shè)并投產(chǎn)發(fā)電的核電站，海陽(yáng)核電規(guī)劃建設(shè)6臺(tái)百萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組，預(yù)留兩臺(tái)擴(kuò)建余地，總裝機(jī)將超過(guò)1000萬(wàn)千瓦。一期工程兩臺(tái)機(jī)組為國(guó)家三代核電自主化依托項(xiàng)目，分別于2018年10月、2019年1月開(kāi)始并網(wǎng)發(fā)電。

在此之前，國(guó)家電力投資集團(tuán)有限公司核能發(fā)展總工程師，山東核電有限公司黨委書(shū)記、董事長(zhǎng)吳放就提出了核能供熱的構(gòu)想，并帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展大型壓水堆熱電聯(lián)產(chǎn)的研究與實(shí)踐。當(dāng)時(shí)，山東核電制定了“三步走”的戰(zhàn)略：一期園區(qū)級(jí)輔汽供熱模塊（供熱能力30兆瓦），二期縣域級(jí)抽汽供熱模塊（供熱能力200兆瓦），三期區(qū)域級(jí)大規(guī)模抽汽供熱模塊（供熱能力900兆瓦）等多個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化方案。這一套核能供暖技術(shù)，被命名為“暖核一號(hào)”。

據(jù)介紹，其供熱原理是從海陽(yáng)核電機(jī)組中抽取已經(jīng)發(fā)過(guò)部分電的蒸汽作為熱源，在物理隔絕的情況下，進(jìn)行多次熱量交換，最終將溫暖送達(dá)用戶家中。但是這看起來(lái)十分容易的幾步，真正做起來(lái)卻并不容易。

“僅技術(shù)方案，我們當(dāng)時(shí)就設(shè)計(jì)了9種不同的路線。能不能做成，能不能被人接受，這些都是未知數(shù)?！睆堈娓嬖V記者。

2019年冬，“暖核一號(hào)”一期31.5兆瓦工程投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)向周邊70萬(wàn)平方米范圍內(nèi)供熱，是國(guó)內(nèi)首個(gè)核能供熱商用工程。當(dāng)時(shí)，核電廠的員工宿舍區(qū)及施工生活區(qū)率先用上了核能供暖，該工程被國(guó)家能源局命名為“國(guó)家能源核能供熱商用示范工程”。

但張真和同事們并不能“喘口氣”，緊接著，他們就要攻關(guān)“暖核一號(hào)”二期202.5兆瓦工程，涉及近500萬(wàn)平方米。

“和一期工程不同，二期工程要實(shí)現(xiàn)更大范圍的供暖，需要對(duì)高壓缸排汽管道、閥門(mén)、換熱器等一系列實(shí)體設(shè)備進(jìn)行改造，同時(shí)還涉及控制方案的改變。”張真進(jìn)一步解釋說(shuō)，比如，我們一次性要從高壓缸抽汽300多噸，氣壓的驟變勢(shì)必會(huì)影響汽輪機(jī)等一系列設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

因此，到底抽多少、怎么抽，每一個(gè)環(huán)節(jié)都馬虎不得。最終，經(jīng)多方合作，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)攻克了“暖核一號(hào)”一系列關(guān)鍵技術(shù)：填補(bǔ)了百萬(wàn)千瓦級(jí)中壓飽和汽輪機(jī)組抽汽技術(shù)的國(guó)內(nèi)空白；研發(fā)了適用于飽和蒸汽的大口徑抽汽止回閥、快關(guān)調(diào)節(jié)閥等新型閥門(mén)，在核電熱電聯(lián)產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)；開(kāi)發(fā)了反應(yīng)堆熱功率與汽輪發(fā)電機(jī)電功率+對(duì)外供熱功率匹配的運(yùn)行控制策略，在核電熱電聯(lián)產(chǎn)的運(yùn)行控制技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了新的跨越；形成了一套完整的基于核電熱電聯(lián)產(chǎn)的安全和瞬態(tài)評(píng)估體系，在國(guó)內(nèi)大型核電機(jī)組熱電聯(lián)產(chǎn)安全評(píng)估技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了零的突破……

2021年11月，“暖核一號(hào)”二期工程投運(yùn)，讓海陽(yáng)市區(qū)實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)的燃煤取暖向核能清潔供暖的“無(wú)縫切換”，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)“零碳”供暖的城市。海陽(yáng)核電1號(hào)機(jī)組成為世界最大熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，“暖核一號(hào)”成為較早實(shí)現(xiàn)國(guó)家“十四五”規(guī)劃關(guān)于“開(kāi)展山東海陽(yáng)等核能綜合利用示范”要求的項(xiàng)目之一。

據(jù)介紹，今年7月，“暖核一號(hào)”900兆瓦遠(yuǎn)距離跨區(qū)域核能供熱工程正式開(kāi)工，預(yù)計(jì)于2023年投運(yùn)。屆時(shí)，供熱面積可達(dá)煙臺(tái)、威海地區(qū)，可滿足100萬(wàn)人口的取暖需求。

只有熱量傳遞，沒(méi)有介質(zhì)交換

多重回路隔離設(shè)計(jì)讓核能供暖更安全

事實(shí)上，在一開(kāi)始聽(tīng)說(shuō)小區(qū)采暖熱源要從燒煤變成核電站的核能時(shí)，當(dāng)?shù)夭簧倬用褚苍蓄檻]。然而，深入了解之后，他們打消了顧慮。

“核能供暖不是核供暖?！睆堈娓嬖V記者，從核電機(jī)組抽汽提取出來(lái)的熱量只是一個(gè)熱源，要通過(guò)多個(gè)“燒開(kāi)水”的環(huán)節(jié)，才能將熱量通過(guò)市政供熱管網(wǎng)傳遞到用戶端。

他與同事們經(jīng)常用“自熱小火鍋”來(lái)解釋核能供暖的這一工作原理?！白詿嵝』疱仭毕旅媸羌訜釋?，上面是食物層，經(jīng)過(guò)物理隔絕，下面作為發(fā)熱材料的不可食用部分，僅僅發(fā)揮加熱作用，而不會(huì)與上面的食材接觸。

“這里面最關(guān)鍵的就是，只有熱量的傳遞，沒(méi)有介質(zhì)的交換，核能供暖也是如此?！睆堈娼榻B，海陽(yáng)核能供暖的整個(gè)過(guò)程其實(shí)是通過(guò)5個(gè)物理隔離的回路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

記者了解到，一回路完全封閉在反應(yīng)堆廠房里。反應(yīng)堆中，150多組燃料組件經(jīng)核裂變反應(yīng)，釋放出大量的熱量，這部分熱量會(huì)把一回路的高壓水加熱到300多攝氏度。

二回路的水通過(guò)蒸汽發(fā)生器，吸收一回路中高壓高溫水的熱量，變?yōu)轱柡驼羝?，推?dòng)汽輪機(jī)做功發(fā)電。核能供暖就是從核電機(jī)組二回路抽取部分發(fā)過(guò)電的蒸汽作為熱源，通過(guò)廠內(nèi)換熱首站加熱三回路的水。

“這就相當(dāng)于在物理隔絕的情況下，用高溫蒸汽加熱水。”張真解釋說(shuō)，三回路的熱水在廠外供熱企業(yè)換熱站加熱四回路的水，完成“水與水”的熱交換，這樣的操作還可以持續(xù)到五回路甚至更多。最終輸出的水，就成為傳導(dǎo)到居民家中的“供暖水”了。

“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，核能供暖就是通過(guò)水來(lái)傳遞熱量。只有用蒸汽加熱水，或者用熱水加熱冷水兩種模式?！睆堈嬲f(shuō)，核電站與用戶之間設(shè)置了多道回路進(jìn)行物理隔離，每個(gè)回路只有熱量的傳遞，沒(méi)有水的交換，而在用戶端，熱水只在小區(qū)內(nèi)封閉循環(huán)，“十分安全”。

數(shù)據(jù)最具說(shuō)服力。山東核電給記者提供了核輻射防護(hù)工程師此前對(duì)各回路輻射水平的檢測(cè)數(shù)據(jù)：位于核電廠內(nèi)的換熱站，是蒸汽進(jìn)行第一次換熱的地方，測(cè)量?jī)x器顯示輻射劑量約為0.23微希沃特每小時(shí)；在使用核能供熱的核電廠內(nèi)辦公樓，測(cè)量?jī)x器顯示為0.18微希沃特每小時(shí)；熱力公司的核能供熱首站，測(cè)量?jī)x器顯示為0.18微希沃特每小時(shí)；在一戶核電供暖的居民家中，測(cè)量?jī)x器顯示為0.20微希沃特每小時(shí)……

“自然界中，輻射無(wú)處不在。宇宙射線、土壤、巖石等等，都具有一定的放射性，室內(nèi)的瓷磚、大理石等也會(huì)產(chǎn)生輻射，通過(guò)數(shù)據(jù)檢測(cè)，我們能看出核能供熱不會(huì)引入額外的輻射。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球人均每年接受來(lái)自自然的輻射劑量是2400微希沃特，這個(gè)就叫天然本底水平?！睋?jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域?qū)I(yè)人士介紹，不管是天然本底輻射，還是我們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|到的輻射，只要控制在一定量之內(nèi)，都不會(huì)對(duì)我們的健康產(chǎn)生影響。

溫暖一座城，湛藍(lán)一片天

實(shí)現(xiàn)民生環(huán)保經(jīng)濟(jì)等多領(lǐng)域共贏

在采訪時(shí)，海陽(yáng)市民賈女士告訴記者，山東核電在宣傳普及核能供暖時(shí)的一句話讓包括她在內(nèi)的不少居民都很感動(dòng)：溫暖一座城，湛藍(lán)一片天。“第一次感覺(jué)，核能真正和我們老百姓柴米油鹽的生活聯(lián)系在了一起。”賈女士說(shuō)。

據(jù)介紹，“暖核一號(hào)”二期投運(yùn)后，海陽(yáng)市民的供暖費(fèi)由每平方米22元降至21元，感受到了實(shí)實(shí)在在的實(shí)惠。

實(shí)實(shí)在在獲得了經(jīng)濟(jì)上實(shí)惠的，不止是市民。

對(duì)于當(dāng)?shù)責(zé)崃径裕趯?shí)行核能供暖前，他們每年要從河北等地購(gòu)買18萬(wàn)噸原煤，除去買煤的投入，還有運(yùn)輸、脫硫環(huán)保設(shè)備以及大量的電能消耗等?！耙郧?，燒鍋爐配備脫硫設(shè)備，每天電能消耗就要五六千度，而現(xiàn)在每天用電量?jī)H為600度左右，加上節(jié)省的設(shè)備、人工、運(yùn)維等費(fèi)用，可以節(jié)省一大筆開(kāi)銷。”豐源熱力有限公司有關(guān)負(fù)責(zé)同志介紹，曾經(jīng)的鍋爐工人告別了臟亂的工作環(huán)境，銹跡斑斑的工作服已被束之高閣。“工作人員的工作強(qiáng)度小了、工作環(huán)境好了，收入?yún)s一點(diǎn)沒(méi)受影響?！?/p>

對(duì)于海陽(yáng)核電站而言，能源效率及資源利用率也得到極大提升。據(jù)介紹，“暖核一號(hào)”一期項(xiàng)目投運(yùn)后，全廠熱效率由36.69%提升至37.17%；二期項(xiàng)目投運(yùn)后，熱效率提高至39.94%；三期工程投運(yùn)后機(jī)組熱效率將提升到55.9%，是原來(lái)的1.5倍。若海陽(yáng)核電兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)開(kāi)展900兆瓦核能供熱，相當(dāng)于用不到5%的投資，增加了一臺(tái)百萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組。

談到核能供暖的經(jīng)濟(jì)賬，吳放認(rèn)為，“長(zhǎng)期來(lái)看，核能供暖會(huì)比燃燒化石燃料更實(shí)惠?！?/p>

在他看來(lái)，基于最近兩年的煤炭?jī)r(jià)格加上一定距離的傳輸成本，使用核能供暖的價(jià)格略低于燃煤供暖。但未來(lái)化石能源的價(jià)格可能會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)量、儲(chǔ)量、碳排放市場(chǎng)化等原因不斷上漲，而使用核能近似于一次性投資，費(fèi)用主要花在建設(shè)時(shí)期。投產(chǎn)后，核燃料的價(jià)格占成本的比重較小。因此，核能發(fā)電、供熱的成本比較穩(wěn)定。

不過(guò)，比經(jīng)濟(jì)賬更為亮眼的，則是環(huán)保賬。

山東核電數(shù)據(jù)顯示，截至目前，“暖核一號(hào)”項(xiàng)目已經(jīng)完成的三個(gè)供暖季，累計(jì)對(duì)外提供清潔熱量258.2萬(wàn)吉焦，減少原煤消耗23萬(wàn)噸，減排二氧化碳42萬(wàn)噸。其中，去年11月至今年4月，“暖核一號(hào)”二期工程投運(yùn)后的首個(gè)供暖季持續(xù)穩(wěn)定供熱143天，減少原煤消耗約18萬(wàn)噸，減排二氧化碳33萬(wàn)噸、氮氧化物2021噸、二氧化硫2138噸、煙塵1243噸。與核能供熱之前相比，供暖季空氣中的PM2.5下降了16%，天氣優(yōu)良率上升了17%；減少向環(huán)境排放熱量150萬(wàn)吉焦，區(qū)域海洋生態(tài)環(huán)境提升明顯。

安全、經(jīng)濟(jì)、清潔、高效……海陽(yáng)核能供熱邁出了我國(guó)核能綜合利用的第一步。據(jù)了解，作為我國(guó)最大的核能供熱項(xiàng)目，“暖核一號(hào)”的供熱能力占目前全國(guó)核能供熱總能力的九成以上。

除山東海陽(yáng)外，我國(guó)東北地區(qū)首個(gè)核能供暖項(xiàng)目——紅沿河核電站核能供暖示范項(xiàng)目今年11月也正式投運(yùn)供熱，可覆蓋遼寧省大連市瓦房店市紅沿河鎮(zhèn)，惠及當(dāng)?shù)亟鼉扇f(wàn)居民。去年，秦山核電與浙江海鹽共同建設(shè)核能供熱示范工程，開(kāi)創(chuàng)我國(guó)南方核能供熱先河，當(dāng)?shù)匚覈?guó)首個(gè)核能工業(yè)供熱項(xiàng)目也于最近投用。

“用零碳的暖，溫暖了千家萬(wàn)戶，守護(hù)了碧海藍(lán)天，讓群眾生活更加幸福，讓環(huán)境更加舒適美好，也為核能發(fā)展打開(kāi)了一扇創(chuàng)新之門(mén)?！眳欠耪f(shuō)。

創(chuàng)新發(fā)展永無(wú)止境。據(jù)介紹，除正在建設(shè)中的“暖核一號(hào)”三期900兆瓦核能供熱項(xiàng)目外，山東核電還建成了世界首個(gè)“水熱同產(chǎn)同傳”科技示范工程，在世界范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了“零碳”供熱的同時(shí)“零能耗”淡化海水，成為我國(guó)在核能綜合利用領(lǐng)域科研攻關(guān)的創(chuàng)新成果。