勞斯萊斯(Rolls-Royce)首席技術(shù)官保羅•斯坦因(Paul Stein)近日表示，勞斯萊斯在英國的小型模塊堆(SMR)開發(fā)已基本完成可行性驗(yàn)證階段，預(yù)計(jì)今年5月將集中精力爭取投資。
斯坦因表示，勞斯萊斯的SMR技術(shù)將在2024年接受英國監(jiān)管機(jī)構(gòu)的通用設(shè)計(jì)評(píng)估(GDA)程序，并將在5年后投入電網(wǎng)使用。
在威斯敏斯特能源論壇(Westminster Energy Forum)網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)上，斯坦因?qū)εc會(huì)代表發(fā)表講話時(shí)強(qiáng)調(diào)，勞斯萊斯領(lǐng)導(dǎo)了英國SMR項(xiàng)目，其他參與方還包括艾西斯騰(Assystem)、阿特金斯(Atkins)、BAM Nuttall、雅克布(Jacobs)、Laing O'Rourke、國家核實(shí)驗(yàn)室、核先進(jìn)制造研究中心和TWI。
1、進(jìn)度表
斯坦因說：“第一階段即將結(jié)束。目前是‘可行性和可投資’階段，我們與英國政府合作，把SMR從紙面創(chuàng)意變成可投資的設(shè)計(jì)。第二階段是英國政府、財(cái)團(tuán)的聯(lián)合投資，而且非常重要的是，第三方股權(quán)也可以加入進(jìn)來，我相信我們的方法，我們的設(shè)計(jì)。第二階段將于今年5月左右進(jìn)行，預(yù)計(jì)2024年左右完成GDA，2030年左右完成第一個(gè)SMR的并網(wǎng)發(fā)電。”
他說，“這是一個(gè)‘現(xiàn)實(shí)性且風(fēng)險(xiǎn)較低的計(jì)劃’，主要還是建造方法和已經(jīng)‘標(biāo)準(zhǔn)化’的壓水堆的使用。而且作為英國的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，不應(yīng)僅僅用來幫助英國實(shí)現(xiàn)2050凈零排放目標(biāo)，這也是一個(gè)巨大的出口機(jī)會(huì)。”
“這個(gè)設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵因素是數(shù)字孿生的使用，”斯坦因說，“因此，從一開始，我們就研究了一種混合許可模式——最初由英國財(cái)團(tuán)建設(shè)所有電站，但隨著我們獲得外國投資，而且這些投資逐漸占相當(dāng)大的分量，零件就可以出口，其他零件也可由那些獲得許可證的國家制造。”
“目前全世界每年使用4萬億美元的化石燃料——煤、天然氣和石油。所有這些最終都必須由可再生能源替換下來，我們核工業(yè)有機(jī)會(huì)通過SMR技術(shù)加入進(jìn)來。”
2、應(yīng)用
斯坦因說，一臺(tái)英國SMR就能為類似利茲城(Leeds)大小的城市供電，到2040年，全球SMR的電網(wǎng)容量需求將超過79 GWe。
他還介紹了英國SMR不僅可以用于電網(wǎng)供電，還可以用在各種能源系統(tǒng)的脫碳應(yīng)用，包括航空燃料。
他說：“SMR的優(yōu)點(diǎn)之一——成為了脫碳領(lǐng)域其他構(gòu)成(如氫氣和合成燃料)中的低成本能源。”
一家英國SMR工廠可以每天生產(chǎn)170噸氫氣或280噸純零合成燃料。
勞斯萊斯認(rèn)為，SMR還能生產(chǎn)合成煤油，作為Jet A航空燃油的替代品，價(jià)格大約是化石燃料煤油的兩倍。
“這其實(shí)沒那么糟糕，”他說，“到2050年，全球航空業(yè)需要5億噸Jet A航空燃油，因此，除了氫氣和電網(wǎng)電力之外，還有一個(gè)龐大的工業(yè)正在自行發(fā)展。到2040年，全球市場的合成燃料年產(chǎn)量將超過5億噸。”
一個(gè)英國SMR和相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施可以供熱/供冷謝菲爾德(Sheffield)大小的城市，預(yù)計(jì)到2040年，全球區(qū)域供熱/供冷年需求將超過10000 TWh。
在海水淡化方面，一個(gè)英國SMR海水淡化廠每年能生產(chǎn)5億立方米飲用水，預(yù)計(jì)到2040年，全球飲用水需求將超過每年1萬億立方米。
他強(qiáng)調(diào)，英國SMR是“一個(gè)發(fā)電站設(shè)計(jì)，而不是一個(gè)核反應(yīng)堆”，它的可用性系數(shù)大于90%，并提高了三代以上堆型的安全保障水平。
當(dāng)被問及2050年的預(yù)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模時(shí)，斯坦因說：“只要更換電網(wǎng)電力，2050年的發(fā)電量就在10到16個(gè)單位之間。生產(chǎn)的氫氣主要用于交通、公共汽車和家庭取暖。我們在英國推出了大型航空燃油計(jì)劃，這個(gè)市場本身就有幾十臺(tái)的需求。其他市場雖然還不太清晰，但我認(rèn)為比電網(wǎng)的市場更大一些。”
3、成本
每臺(tái)英國SMR成本為18億英鎊(資本支出)，60年內(nèi)耗資40~60英鎊/MWh。
斯坦因說：“把價(jià)格降到18億英鎊，就可以吸引私人投資建設(shè)和運(yùn)營一座反應(yīng)堆。因此，我們相信，核電可以以一種國家、企業(yè)之外的另一種方式迅速發(fā)展。”
“英國SMR通過廣泛反思制造和建造方法，廣泛使用數(shù)字孿生技術(shù)，同時(shí)保持物理包完全相同，尋找到了一種解決核電成本的新方法。其中就包括我們熟悉且喜愛的壓水堆。”
他接著說：“所有的設(shè)計(jì)理念都是為了最大限度地降低能源成本，以合理的成本價(jià)格供應(yīng)電網(wǎng)，在反應(yīng)堆60年的壽命期內(nèi)，我們相信價(jià)格會(huì)保持在40英鎊/ MWh(約56美元/ MWh)。建設(shè)一座440 MWh的發(fā)電站需要18億英鎊。”
“但我們現(xiàn)在已經(jīng)找到了另一種方法，可以從中獲得470 MW的電力。這座電站的一切都是為了降低成本，所以就是要把反應(yīng)堆物理公式‘凍結(jié)’，然后看看設(shè)計(jì)的方方面面，搞清楚如何降低成本。成本是核電的歷史挑戰(zhàn)。”
核電站價(jià)值的90%是在工廠環(huán)境下交付的。這就是說，核島、主要混凝土組件和其他“主要部件”都是現(xiàn)場預(yù)制和組裝的。
“發(fā)電站運(yùn)營商的融資成本要低得多。我們說的是一個(gè)18億英鎊的發(fā)電站，從下訂單到在電網(wǎng)上銷售電力大約需要四年時(shí)間?？s短這一周期改變了核電的模式，實(shí)際上使SMR非常有吸引力。”
除了財(cái)團(tuán)成員，勞斯萊斯最近還與美國電力公司Exelon簽署了一份諒解備忘錄。
“Exelon將負(fù)責(zé)管理發(fā)電站，并充當(dāng)我們與融資伙伴之間的聯(lián)絡(luò)人，”斯坦因說，公司還與其他核電站運(yùn)營商合作，“尤其是在國外”。
4、創(chuàng)新
英國SMR的設(shè)計(jì)特點(diǎn)包括一個(gè)抗震筏，斯坦因說這是SMR安裝的標(biāo)準(zhǔn)。
“它是由我們的一個(gè)土木工程合作伙伴設(shè)計(jì)的，由一個(gè)大約1.5英畝大小的混凝土筏組成，位于一個(gè)抗震支座上，一個(gè)卵石床支座，為反應(yīng)堆提供抗震性能，這些電站的每一個(gè)裝置都有同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的抗震筏。”
斯坦因強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的另一個(gè)創(chuàng)新部分是場地天棚。
“在整個(gè)1.5英畝的土地上建造的，即使在下雨、下雪、惡劣天氣期間，也能使項(xiàng)目繼續(xù)進(jìn)行，從而通過在施工時(shí)間上給予更多的確定性來降低資金成本。”。
“在核島以外，絕大多數(shù)部件都是壓水堆蒸汽發(fā)生器和電網(wǎng)之間蒸汽循環(huán)的現(xiàn)成部件。”
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