為了在分布式、脫碳的能源行業中贏得一席之地并降低成本，SMR必須讓投資者和消費者從心里接納。

1、新能源發展經驗

玲瓏1號SMR已經在中國建設中

核工業界希望小型模塊化反應堆(SMR)能夠成為能源系統的主力軍，生產制造時可以直接打包，以模塊形式交付，這些模塊可以在現場快速方便地組裝，并為鄰近客戶或整個電網提供熱量或電力。

理論上，使用一種快速大量推出的小型模塊化技術，可以提高供應鏈效率，為業主和投資者建立運營經驗，并推動技術沿著“成本曲線”下降。

風力渦輪機、太陽能光伏發電和各種電池的不斷推出，在不到20年的時間里，這些新的能源形式從幾百臺上升到能源行業的支柱，這一過程在能源行業已經變得很普遍。

事實上，政府間氣候變化專門委員會(IPCC)在其3月份的報告中指出，2010年至2019年間，太陽能光伏的單位成本“持續下降”了85%，風能下降了55%，鋰離子電池下降了85%。

這一階段部署是太陽能光伏開始發展時的10倍。

核能SMR能走同樣的路線嗎?還是該行業目前的設計方法限制了其在成本曲線上追隨其他清潔能源技術的機會?

成功通過成本曲線的技術有幾個相同的特點。

它們(最初)很小;使用了一種熟悉的技術;已經大量推出;他們可以被安置在各種各樣的地點;第一批項目的經驗很快被吸收;這些數據讓第三方金融家有信心投資后續項目。

例如，鋰離子電池正在以千兆瓦的規模推出，但最大的裝置，安裝在非常像集裝箱的設施中，包含熟悉的小型電池陣列。

在將其作為一個大陣列進行運營、將其與電網集成、開發其所能提供的服務市場(作為電網響應形式，而不是基本負荷電力)以及建模和管理最佳運營機制方面，都需要創新。

現在，隨著電力系統運營商重視他們所能提供的服務，出現了“市場吸引力”。

2、設計種類繁多

Holtec SMR-160設計效果圖

SMR仍處于“市場推動”階段。

國際原子能機構(IAEA)表示，目前全球已經有80多個SMR設計，但其先進反應堆信息系統(ARIS)列出了48個處于設計階段的SMR類反應堆設計。

事實上，其中近十幾個實際上不在IAEA自己的SMR定義范圍內，該定義將反應堆額定功率的上限定為300 MWe，而300 MWe的設置，也意味著一些更古老的常規設計，如印度的PHWR，被列入IAEA的SMR清單。

IAEA的ARIS清單在設計的早期或后期有七種不同類型的技術，每一類的設計都有所不同。

有十幾種是輕水反應堆，可能被認為最接近目前構成大多數工作反應堆的壓水堆和沸水堆。七種基于鉛冷卻劑，九種基于鈉冷卻劑，五種基于鉛鉍冷卻劑，六種氦氣冷卻劑，五種以氟化物和石墨為基礎的。二者將石墨慢化劑與熔鹽冷卻劑結合在一起。

通過復制來降低成本需要“邊做邊學”，即建造反應堆。

這需要解決幾個問題：一個理解良好的設計，最好是有運營記錄，以及一個讓供應鏈有信心投資的電廠。

SMR行業在這一過程中取得了哪些進展?

3、許可

六模塊VOYGR-6工廠圖(圖源：UAMPS)

許多其他類型的發電都沒有遇到，而SMR遇到的障礙，就是核許可證。

這既需要技術許可證，也需要場地許可證，這是每項技術都必須通過的瓶頸。

NuScale的VOYGR SMR設計的核心剖面圖

第一個這樣做的是NuScale，該公司于今年1月獲得了美國核管理委員會(NRC)對六模塊VOYGR變體的設計批準。

然而，該技術的設計批準并不一定意味著它可以安裝在選定的地點。

NRC會對NuScale的批準，允許公用事業公司或其他運營商參考該設計，但運營商仍需申請聯合許可證，才能在美國任何地方將其作為核電站進行建設和運營。

BWRX-300電廠圖(圖源：GE日立)

下一個獲得設計批準的可能是GE日立的BWRX-300，它“利用了GE日立美國NRC認證的ESBWR的設計和許可基礎”，于2020年進入美國NRC許可程序。

BWRX-300已經完成了加拿大核安全委員會(CNSC)供應商設計審查程序的第一階段和第二階段，并于2022年12月GE日立宣布已將其提交給英國通用設計評估(GDA)。

英國核監管辦公室(ONR)去年也接受了英國勞斯萊斯(Rolls Royce)SMR公司的一個新反應堆的GDA。

該公司將該反應堆描述為SMR，盡管在440 MWe，大大高于IAEA滿足該定義的上限。

這三種設計都是基于已經部署，并有運行記錄的眾所周知的核技術。

盡管SMR版本有許多不同之處，但這些設計可能具有大規模推出所需要求。

4、處于領先地位

在為潛在SMR選址方面取得了哪些進展?

大型核裝置必然更受場地特征的影響，SMR的關鍵要求是“復制”。

這意味著該電廠場地應該能夠承載多個機組，或者應該有大量潛在的站點可用。

NuScale

NuScale在許可過程中取得的進展，使其在提高潛在買家興趣方面處于有利地位。

該公司正在出售其77MWe NuScale工廠，有3個、6個或12個機組版本，品牌為“VOYGRTM”，并正在與猶他州聯合市政電力系統公司(UAMPS)合作，為位于愛達荷州國家實驗室的六模塊工廠申請聯合許可證。

該申請將于明年提交給NRC，目標是在2029年和2030年啟動機組。

盡管成本增加，UAMPS聯合體最近重新批準了該項目。

UAMPS表示，一項新的預算計劃“將把SMR項目納入一項積極的2023年工作計劃，重點是完成2024年1月提交給NRC的建造和運營申請的準備工作”。

新簽署的協議，斗山能源公司將開始為NuScale SMR 制造主要設備。

今年，它還將采購長周期材料——NuScale Power已經向斗山能源公司下了上部反應堆壓力容器訂單——并將制定更詳細的施工估算。

NuScale已經與另外兩家公用事業公司簽署了協議，這可能會為更多的部署打開大門。

此外，NuScale Power還與其他國家的潛在業主留有大量諒解備忘錄。

羅馬尼亞的RoPower核電公司，于12月與NuScale Power簽署了前端工程和設計(FEED)工作合同。

RoPower授予NuScale的FEED工作的第一階段，確定將部署在Doicesti發電站的VOYGR-6的具體投入。重要的是，Doicesti以前不是一個核電站，而是擁有小型燃煤發電機組。

NuScale Power和波蘭KGHM 簽署了一項最終協議，最早將于2029年在波蘭部署第一座NuScale VOYGR SMR 電廠。

同樣，在波蘭，NuScale簽訂了協議，在過去沒有核設施的地點部署VOYGR時，NuScale將提供“支持”。

KGHM已經開始與國家原子能機構(NAEA)進行討論，并與NuScale簽署了早期工作協議。

NuScale還有歐洲與保加利亞、烏克蘭和捷克的諒解備忘錄。

在歐洲以外，NuScale在約旦和哈薩克斯坦也有類似的協議。當然，所有這些都要求反應堆獲得許可。

GE日立

GE日立BWRX-300工廠圖(圖源：GE日立)

GE日立核能公司的BWRX-300 SMR也確保了潛在客戶的安全。

去年，當安大略省發電公司(OPG)選擇其在達林頓部署時，該公司獲得了第一個站點。

OPG的目標是在2028年完成該場地的第一個商業建設。

值得注意的是，GE日立已與SNC-Lavalin和Aecon就該項目簽署了項目交付協議。

CNSC的設計驗收將為薩斯喀徹溫省選擇BWRX-300進行潛在部署的SaskPower的第二次部署提供領先優勢，盡管這是在20世紀30年代中期。

今年，GE日立還宣布，田納西河谷管理局(TVA)已開始規劃并初步許可在其位于田納西州的Clinch River現場部署BWRX-300。

將在安大略省達林頓核電站建造BWRX-300核電站

波蘭啟動了監管審批程序，奧倫合成綠色能源公司(OSGE)及其合作伙伴已向波蘭國家原子能機構提交了對BWRX-300進行評估的申請。

OSGE表示，它希望在本世紀末部署“至少10座”BWRX-300，其中第一座投入使用。此外，費米能源公司宣布已選擇BWRX-300在愛沙尼亞進行潛在部署。

勞斯萊斯

勞斯萊斯SMR工廠及剖面圖(圖源：勞斯萊斯)

勞斯萊斯尚未在其本土市場為其SMR找到一個場地。

它認為，該反應堆將引起所謂“工業集群”的興趣，英國特別關注這些領域的脫碳。

政府為工業集群提供的資金已用于發展碳捕獲和儲存(CCS)或氫氣生產，而不是開放新的核設施。

新的核選項目前僅限于英格蘭和威爾士的特定地點(蘇格蘭暫停新的核項目)，這是20年前政府決定重啟核建設時確定的。

最終確定的地點是以前的核設施。目前正在進行的規劃法改革，應該會擴大這一范圍，但目前，工業用地需要政府的特別許可。

然而，勞斯萊斯也在波蘭找到了愿意合作的伙伴。國有工業企業是工業發展署股份公司的子公司，已選擇勞斯萊斯SMR作為中央氫能集群，計劃每年生產50000噸低碳氫氣。

它想要最多三臺機組，勞斯萊斯SMR表示，這可能為“在整個2030年代用SMR取代波蘭南部超過8 GW的燃煤發電廠的機會”打開大門。

5、用戶優先

X-Energy的Xe-100高溫氣冷反應堆可能部署在陶氏化學工廠

NuScale、GE日立和勞斯萊斯已首先尋求設計批準，并隨著反應堆的進展建立了客戶數量。但X-Energy可能會合作進行這一過程。

X-Energy是美國能源部(DOE)先進反應堆示范計劃(ARDP)的一部分，在ARDP工作的整個生命周期內，將從DOE獲得12億美元的成本分攤資金。

現在，該公司已與美國化工集團陶氏公司簽署了一項聯合開發協議(JDA)，將X-Energy的Xe-100高溫氣冷反應堆用于工藝熱和電力。

X-energy的Xe-100 (圖源: X-energy)

JDA的范圍包括準備和向NRC提交施工許可證申請。據說X-energy正準備向NRC提交許可證申請。

他們計劃在陶氏工業基地建造X-Energy的第一個機組，這是該公司在路易斯安那州和得克薩斯州墨西哥灣沿岸擁有的幾個機組之一。預計今年年底將選定一個地點。

陶氏化學本身就代表著一個部署機會——在31個國家運營制造基地，Xe-100可用于脫碳運營。

它可能會與X-Energy聯手，將該技術許可給其他工業客戶以及電力公司。

X-Energy此前曾與華盛頓州西北能源公司和格蘭特縣進行過討論，這兩家現在將進行后續機組建設。

6、能否做到?

顯然，波蘭市場將是該行業的一個開端。

這也帶來了自身的風險：由于波蘭的一些歐盟成員國反對任何類型的核能，并將對此表示反對，歐洲新的和現有的核能市場變得更加困難。

同樣，歐盟成員國希望看到波蘭能夠關閉其煤炭行業，清理其整個能源行業，這可能有利于SMR。

那么競爭推出的大量其他技術呢?

他們的機會很可能是在大規模部署領先的期權創造了市場“吸引力”之后出現的。

如果投資者和公眾熟悉工業場地上使用的小型反應堆模型，那么它可以降低部署的風險，并可以向愿意接受風險的投資者展示新技術。

同樣，對電池市場也具有指導意義。

鋰離子電池的大規模部署發展了交付和安裝的供應鏈，以及為投資者創造回報的技能。

現在“市場吸引力”已經存在，人們的注意力轉向了下一項技術。

彭博社新能源財經最近的一項分析稱，“由于產量低和供應鏈不發達，如今鈉離子電池比鋰離子電池更貴。

但BNEF看到了材料節約和能量密度提高的潛力，這將為鈉離子電池提供一條可行的途徑，使其成本達到目前磷酸鐵鋰的一半”。

核工業正在努力部署SMR，但有兩三個版本顯示出了其他資產類別成功的特點。

這項技術相對熟悉，而小規模意味著他們每次將在10臺內部署。問題將是，是否可以增加到數百或數千，以獲得復制的真正優勢。

這可能會讓有前景的設計半途而廢，但這是所有資產類別都熟悉的經驗，因為復制導致的成本下降超過了紙面上看起來更經濟的技術。

7、一次性部署?

CAREM-25建設現場(圖源：CNEA)

世界各地在建的一些SMR基于熟悉的輕水型設計，但在國內市場之外的“系列建造”中顯然無法復制。

阿根廷的CAREM是一種小型壓水堆，額定功率為32 MW，旨在利用當地的核供應鏈——約70%的組件將來自阿根廷公司。

2021，阿根廷政府宣布努力在三年內完成該反應堆，盡管該項目已經醞釀多年，可以追溯到20世紀80年代中期。為福爾摩沙規劃的一個潛在的后續項目與100 MWe的額定功率不同。

昌江核電站安全殼廠房內的反應堆坑(圖源：CNNC)

中國昌江玲瓏1號項目也是一個小型壓水堆，額定功率為152 MWe，2016年，它是第一個通過IAEA安全審查的SMR。第一批混凝土于2019年年中澆筑，據報道，去年年底設備安裝已經開始。

中國和俄羅斯都為其SMR指定了后續電廠地點。中國計劃在白山建造兩臺200 MW的機組，俄羅斯將哈薩克斯坦的庫爾恰托夫確定為兩臺300 MWe機組的預期場地。

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