南方供暖問題（南方為什么不能集中供暖）

文 | 本刊綜合科技日報、中國氣象報、中國能源報、能源雜志、央視新聞、企業觀察報、秦山核電等報道

國家層面設想、討論了數年之久的核能供暖，真的來了！

近日，國家能源核能供熱商用示范工程二期450萬平方米項目，在山東海陽正式投產，今年冬天，海陽市新老城區全面采用核能供熱，成為全國首座零碳供暖城市。

消息一出，有關核能供熱的一系列問題，引發了社會廣泛熱議：到底什么是核能供暖？跟“核能”相關，安全嗎？為什么會想到用核能供暖，它和傳統供暖相比，有什么好處？什么時候能大規模推廣？有了它，今后南方人是不是也能在冬季實現供暖自由了？困擾南方的供暖經濟性問題，是不是有破題方案了？

一堆問題，有的已有答案，有的還沒定論，我們一起來看看。

核能怎么供暖？

核能供暖，就是用核裂變產生的能量為熱源，通過換熱站進行多級換熱，最后經市政供熱管網將熱量傳遞至最終用戶的城市集中供暖方式。

《核能供暖了解一下》視頻截圖/江蘇核電“核輻社HFS”

核能供暖的邏輯原理，通常是將反應堆堆芯放置在一個常壓水池的深處，利用水層的靜壓力提高堆芯出口水溫以滿足供熱要求。

也就是說，反應堆堆芯是供熱的核心部分，安裝在壓力殼內，堆芯內有核燃料棒。核燃料棒周圍是控制棒，控制棒內裝有碳化硼，可以有效吸收中子，這樣可以控制核裂變，進而控制核反應堆的功率。壓力殼內充滿去離子水，反應堆核裂變產生的能量以壓力殼中的水為媒介，通過熱交換器帶出去，然后通過中間回路、熱網/蒸汽回路等將熱能送往千家萬戶。

圖/企業觀察報“企觀國資”

開頭提及的山東海陽核電站，就是從核能發電機組抽取部分發過電后的蒸汽作為熱源，通過廠內換熱器，換成高溫水，隨后經管網進行多級換熱后，最終抵達用戶終端。

相比傳統的化石能源等其他供暖形式，核能供暖利用核電機組二回路蒸汽作為熱源對外供暖，有著明顯的環保優勢。

一來，核裂變的能量密度極大，與同功率的燒煤鍋爐相比，每年核燃料的運輸量僅約為煤量的十萬分之一。

《核能供暖了解一下》視頻截圖/江蘇核電“核輻社HFS”

二來，只要燃燒化石燃料（煤、石油、天然氣），就會排放二氧化碳，核能供熱可以顯著降低二氧化碳和污染物的大氣排放，改善供熱區的空氣質量。

核能供暖安全嗎？

談“核”色變的人不在少數。“安全嗎，是否存在核輻射？”往往成為人們聽到要開展核能供暖時最關注的問題。

業內人士認為，核能供暖在技術上安全性分兩方面：一是核電特有的核安全問題，二是供熱的穩定性。所以回答這個問題，也可以從這兩方面切入。

首先，需要強調的一個事實是，核能是一種經濟、清潔和安全的能源，在《國際核安全公約》的約束下，核能國家核安全需要達到很高水平。

其次，在日常生活中，人體時刻都在接受輻射，包括拍X光片，使用電視、微波爐，甚至喝的水、吃的米等都會產生輻射。這種天然存在的放射性輻射，科學上稱為本底輻射。核電廠周圍的核輻射比本底輻射還要低，比燃煤的粉塵和煤渣的危害要低得多，因此無需為此擔心害怕。

再者，在技術的進步下，核能可以被轉化為高效、安全的熱能。技術人員常會把核能供熱的工作原理比作時下的網紅食品“自熱小火鍋”——下面是加熱層，上面是食物層，經過物理隔絕，下面作為導熱材料的不可食用部分，僅僅發揮加熱作用，而不會與上面的食材接觸。

國家電投山東核電董事長吳放對核能供暖過程做了具體解讀：主要是從核電機組二回路抽取蒸汽作為熱源，通過廠內換熱首站、廠外供熱企業換熱站進行多級換熱，最后經市政供熱管網將熱量傳遞至最終用戶。

“整個過程中，只發生了蒸汽加熱水和水加熱水兩個步驟”，核電站與供暖用戶間有多道回路進行隔離；每個回路間只有熱量的傳遞，沒有水的交換，更不會有任何放射性進入用戶暖氣管道的可能；熱水也只在小區內封閉循環，與核電廠層層隔離，“沒有任何接觸，十分安全。”吳放說。

另有專業工程師表示，在核電站換熱首站的熱水出廠前，在線監測和隔離裝置還會進行檢測，回路間采取壓差設計，確保核能供熱安全可靠。

中國電力發展促進會核能分會副會長田力也表示，基于我國核電和反應堆技術基礎，核能供熱技術是可行的，安全也有保障。“不同的堆型技術方案各有特點，設計內容總體符合核安全要求和發展方向，各單位今后將繼續優化設計方案，進一步分析技術可行性和經濟性。”

大亞灣核電站核島全景。圖/新華社發

核能供暖不新鮮，全球有大量先例

事實上，核能供熱在國際上已有不少先例。

早在上世紀60年代，世界上第一座實現民用核能供熱的核電站——瑞典原型核動力反應堆“阿杰斯塔”，實現連續供熱10年。

到了70年代，俄羅斯、保加利亞、瑞士、羅馬尼亞等國研發建造了很多核能供熱系統，作為區域集中供熱或工業供熱熱源，積累了豐富的運行經驗。同時，池式供熱系統發展也拉開了大幕。

之后的80年代，加拿大建成的SLOWPOKE池式核供熱堆為醫院和學校供熱，功率為2MW，堆芯出口溫度為80攝氏度；瑞士也設計了一款深水池式供熱堆。

截至2014年4月，俄羅斯共有10座核電廠，設置了33臺發電機組，總功率達到25242MW，裝機容量處于世界第四位（前三位分別為美國、法國和日本）。近日有報道稱，俄羅斯正在試驗使用“核溫水”，這些水將從漂浮的反應堆中泵入西伯利亞偏遠城鎮居民的家中。

資料顯示，目前全球約有57座商用反應堆發電的同時產生熱水或蒸汽用于區域供熱，主要分布于東歐。這些項目超過1000堆年（注：一個反應堆運行一年為一堆年）的運行經驗，也驗證了核能供熱的安全性與可靠性。

我國在核能供暖領域也早有探索。

位于北京昌平南口鎮的清華大學核研院廠區，也有一座自主研制的功率為2MW（熱）的池式研究堆，蘇聯專家起了個頭就撤回了，在呂應中先生率領下，1960年開始，在平均年齡只有23歲半的清華大學師生自力更生的艱苦努力下，于1964年建成，反應堆代號901，至今安全穩定運行近50年。

池式堆在供暖技術上的一大革命性特點，就是它不用像化石能源熱源一樣必須經歷一個高溫甚至超高溫燃燒的階段。池式堆產生的能量直接將水的溫度定格在100攝氏度左右，而且是幾乎100%的能量利用率。這樣就簡化了能量轉換設備系統的復雜度，減少了能量轉換過程的損失，也大大降低了人身安全風險，改善了工作人員運行環境。

1984年底到1985年初，由于清華大學核能所主要領導的變動，核能所沒能夠在低溫常壓池式堆的技術路線上乘勝前進，而是組織技術路線選擇論證，重打鑼鼓另開張，選擇了有壓力的殼式堆作為主攻方向。

1985年，清華大學核能所開始研發建造5MW殼式低溫供熱堆，殼內工作壓力15個標準大氣壓。經過全所人員集中攻關，于1989年12月，達到滿功率運行，為核能所5萬多平方米建筑面積集中供暖，并連續供暖多個冬季。

從此以后，核能供熱/供暖領域就出現了兩個技術路線：池式堆和殼式堆。常識告訴我們，一個統一標準設計的大型工業產品都不那么容易推廣，更何況有兩個設計標準，又是有潛在風險的核能裝置，雙方又都能說得出來對方的缺點和不足。如此一來，導致業內聲音不一致，力量不統一。

反映到產業落地層面，不同技術路線之爭給用戶帶來困惑，再加上核能項目周期較長、以及投資企業對于投資經濟性、運行安全性的擔心等，在相當長一段時間內，核能供暖的真正啟動和投入都遲遲未能實施。

為什么現在重提核能供暖？

核能供暖再受青睞，是時代在召喚。

業內人士認為，之前推廣核能供暖行動不那么堅決的一個主要原因，是可以燒煤，燃煤鍋爐和熱電廠熱電聯供都可以作為冬季集中供暖的基礎熱源。盡管污染大氣環境，但是以前環境容量足夠大，所以很多人覺得，多排放一些煙塵和二氧化碳好像沒什么。

而且，以前集中供暖管網沒有這么多、這么大，一說投資核能供暖，就要配套建設熱網，熱網投資比熱源投資還要高，想想如此麻煩，也就算了。哪個單位的宿舍樓或小區要集中供暖，單獨建設燒煤鍋爐房就可以了。

不過，2013年以來，隨著人民生活水平的提高，對生活環境的要求也愈來愈高，而這個時候，全國大部分地區的環境容量達到了上限，“霧霾”成了新聞輿論中出現頻率最高的一個詞匯。

公開資料顯示，2013年東北三省在10月供暖季，開始出現了大規模嚴重的霧霾天，嚴重到霧霾進入了百科詞條，PM2.5突破了1000μg/m³。治理大氣污染、改善大氣環境、“打贏藍天保衛戰”很快成為各級政府的一項硬任務。

圖/新華社發

近幾年來，隨著世界各國對全球溫室效應的愈加關注，二氧化碳成為溫室氣體中的主要成分，如何控制二氧化碳排放量，減少溫室氣體對地球氣候和生態帶來災難性變化，成為許多國家環境保護和經濟發展的重要目標及任務。

2020年，我國也提出了2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和的宏大目標。

可以想見，未來的能源結構是，燃煤發電/供熱機組到期關停，有些不到期也會被關停。發電機組設計壽命30年，30年彈指一揮間。位于廣東經濟重鎮東莞的曾經領業內之先的沙角A、B、C電廠共十臺機組陸續到期關停，2025年之前全部退役。在碳減排的壓力下，今后電廠申請延壽獲得批準的難度愈來愈大。

北方地區，風電資源豐富，集中式光伏也建設了不少，今年又開始整縣推進屋頂光伏，電是不缺了?？墒堑搅硕?，集中供暖的民生需求成為了影響碳減排、碳中和目標實現的主要障礙。盡管很多城市附近的火電廠已經改造成了熱電聯供機組，但同樣面臨到期關停的命運。

新的熱源在哪里？成為北方所有熱力公司最為關切的問題。核能的出現，給熱力公司帶來了新的希望。

中國核電清潔供暖示范工程籌備組組長陳仁宗日前介紹：“我國冬季供暖面積以年均約10%的增速增長，截至2019年底，全國集中供熱面積已達110億平方米，北方城鎮供暖能耗為1.91億噸標煤，約占建筑總能耗1/4。北方供暖需求增長快，但熱源在減少，需要大力發展包括核能供暖在內的清潔能源供暖。”

國家發改委、國家能源局等10部門于2017年聯合印發的《北方地區冬季清潔取暖規劃（2017-2021）》則明確指出，加強清潔供暖科技創新，研究探索核能供暖，推動現役核電機組向周邊供暖，安全發展低溫泳池堆供暖示范。

山東第一個“吃螃蟹”

核能供暖在山東率先落地，與山東省政府的力推及當地的供暖基礎建設密不可分。

2018年，山東省人民政府發布《山東省冬季清潔取暖規劃（2018-2022）》明確，積極推進核能取暖示范項目研究論證。2019年11月，國家電投依托海陽核電項目開展核能供熱試點，核能供熱首期項目第一階段正式投運。截止目前，海陽核電核能供熱二期工程已基本建成投產。

圖/新華社視頻截圖

從實施效果來看，海陽核能供熱項目實現了“居民用暖價格不增加、政府財政負擔不增長、熱力公司利益不受損、核電企業經營做貢獻、生態環保效益大提升”等多重效果。

從經濟成本來說，專家分析，核能供熱建設初期，投資遠高于同規模燃煤鍋爐，但建成后運行成本遠低于燃煤鍋爐，核能供熱每年核燃料的運輸量約為煤量的十萬分之一，且使用壽命可達60-80年，是燃煤鍋爐的3-4倍。

海陽市海源能源負責人趙新介紹，隨著海陽市核能供暖實現全覆蓋，“紅利期”才剛剛開始。2019年，海源能源將原有的65噸級鍋爐房拆除，改建為核能供暖在熱力公司的換熱首站，看似需要負擔短期改造成本，但是長遠來看，對于經營助益很大。

“以往冬季供暖，特別是遇到極寒天氣時，脫硫設備、鍋爐設備等故障率就會明顯升高。因為要對故障設備進行搶修，工作人員加班幾乎是常態，時常要工作至深夜十一二點，這樣不僅加重了生產成本，更影響了用戶的用熱體驗”，趙新說，使用核能供熱后，不再使用原來的鍋爐及環保設備，以前需要9人一組三班倒的鍋爐房，變成了無人值守的換熱站，只需要進行常規巡視即可。

如此一來，節省了電費、維修保養費、環保支出以及人力成本，有效降低了生產成本。以一個供熱季為例，海源能源在環保、用電、人工等方面的成本節省可達300萬元。相關統計數據還顯示，海陽核電供熱項目實施以后，海源能源全廠熱效率由36.69%提升為39.94%。

圖/新華社視頻截圖

目前，山東海陽核電正與哈電汽輪機聯合推進單臺核電機組供熱3000萬平方米的科研工程。項目完成后，供熱范圍可覆蓋方圓130公里區域，實現青島、煙臺等遠距離城市供熱。3000萬平方米供熱項目投運后，熱效率將提升到55.9%，是原來的1.5倍。若海陽核電兩臺機組同時開展3000萬平方米供熱，能源貢獻力相當于再造一個百萬千瓦級核電機組。

值得一提的是，國家電投“海陽核能供熱”案例作為中國唯一的案例入選了2021年《世界核電廠運行實績報告》，向全世界展示了中國核能綜合利用的創新成果和低碳發展的良好形象，充分展現了中國核電多元化發展的成就。

圖/新華社視頻截圖

據《科技日報》報道，山東省能源局局長欒健透露，山東省將在“十四五”及未來一段時期，著力打造膠東半島千萬千瓦級核電基地，同步推進核能供暖等綜合利用，力爭到2030年，在運裝機規模達到1300萬千瓦以上，膠東半島具備條件的地區全部實現核能供暖。

此外，海陽核能供熱項目在商業上、技術上、經濟上的探索及效益，為黑龍江、吉林、遼寧等地小型模塊化供熱堆、大型熱電聯產核電項目提供了借鑒。

國家能源局副局長余兵表示，要將核能供暖作為構建北方地區清潔高效、多元供暖體系的一種全新選擇。

南方人民也有望實現“供暖自由”了

北方人冬季供暖體系多了新選擇，還在艷陽里瑟瑟發抖的南方人怎么辦？

“冷冷冷！要靠暖氣‘續命’！”隨著每年一輪又一輪的冷空氣“包郵”南下，人們對供暖的需求越來越強烈?？粗狈饺嗣裨谂瘹饫锍灾?，南方人民紛紛表示，“我們也想供暖??！”

長期以來，南方城市集中供暖受到四大條件的制約：一是能源保障和環境保護壓力大；二是供暖期短、熱負荷小、負荷波動大；三是沒有成熟的專業化供暖平臺公司，供暖設施建設和運維能力不足；四是沒有系統的集中供熱管網及設施，工程建設規模大、周期長、一次投資高。

但如今，核能供暖出現了，南方人民實現“供暖自由”或將指日可待——公開報道顯示，作為中國大陸首座核電站的所在地，浙江省嘉興市海鹽縣已經開展核能供暖節能工程，成為江南核能供暖的示范窗口。

根據官方資料，這個項目是通過秦山核電基地機組熱電聯產技術改造，利用核電機組冬季剩余熱功率實現對海鹽縣主城區及澉浦鎮集中供暖。

海鹽縣核電產業發展服務局東側的秦山大道路段施工現場。圖/秦山核電

秦山核電總經理、黨委副書記鄒正宇說：“在冬天的時候，反應堆的功率稍微有一點點的余量，我們可以利用這部分的反應堆余量，在不影響發電的情況下給居民供熱。我們也想充分利用它的低碳、清潔的優勢，給江南的居民能夠帶來核電的溫暖。”

鄒正宇算了這樣一筆賬：由于南方冬季多采用電取暖，如果產生1度電需要3度熱量，那么直接用這3度熱量供暖，相當于提升了300%的效率。經過測算，該核能供暖項目，相對于燃煤火電機組每年可減少燃用標煤約2.46萬噸，相應地每年減排二氧化硫1817噸、氮氧化物908噸、二氧化碳5.9萬噸，具有明顯的環境效益。

這項核能供暖節能工程正在按照“統籌規劃，分步實施”的原則開展建設，項目共分為三個階段，力爭到今年年底，實現海鹽城區三個生活區45.9萬平方米和海鹽縣老年公寓0.5萬平方米的核能集中供暖；到2025年，核能供暖面積達到400萬平方米，基本覆蓋海鹽縣主城區并拓展至秦山街道和澉浦鎮。

“核能供暖在江南地區尚屬首例，從拓展核能綜合開發利用和倡導居民零碳生活方式兩個方面，本項目均能起到示范作用。”海鹽縣發改局局長王祖利說。

“我們今后也可以輸送到30到50公里之外，也就是說海鹽附近的幾個縣城包括嘉興地區應該也是可以供上的，當然這個難度還是存在的。”秦山核電站方面相關負責人表示。

新的能源賽道出現了？

有業內人士認為，隨著我國降碳和清潔取暖進程加快，新的能源賽道出現了，核能供暖正迎來全新發展“窗口期”。

支撐這個觀點的一個事實是，目前已有核電企業在河北、貴州、山東、吉林、黑龍江、青海、甘肅、遼寧、內蒙古、陜西等省區開展了廠址普查、初可、可研和前期對接等工作，以期推動核能供熱實現產業化發展。

不過，也有專家指出，核能供熱要想實現產業化推廣，還有許多安全技術性及經濟性難點亟待克服。

據《中國氣象報》報道，從安全技術角度來說，主要有以下四大方面的困難：

一是，確保核能供暖的安全性需要開展大量工作；

二是，內陸地區核電發展因為缺少冷卻水而運行稍有困難、前景黯淡；

三是，核反應堆需要建在無人居住的海邊，或者周圍一定范圍內沒有人煙的區域，建設如此長的導熱設施，熱量在傳導過程中的耗損有多大，目前還沒有研究結論。

四是，熱能是核能的副產物，目前人類只能通過熱轉換的方法提取能量，其能量并不是直接成為供暖的動力；核能主要用于發電，而供熱只是發電過程中的部分產物，有多大的轉換量目前科學界并沒有一致的定論。

從產業經濟角度來看，目前，核能供熱可實現的方式主要有兩種：一種是在城市中或近郊建低參數的低溫核供熱堆，這類小堆更為靈活，但仍面臨經濟壓力；另一種是基于現有的大型核電廠，利用核電站的抽汽向熱網供熱，抽汽溫度和壓力根據熱網需求、輸熱管線的長短決定。

《中國能源報》報道，田力認為，小型堆方面，根據設計單位提供的初步投資估算和財務分析，一座40萬千瓦熱功率的池式堆廠界內總投資為16.3億元，建設周期約2—3年，投產后每年運行成本約11800萬元，其中燃料成本4000萬元。

田力進一步分析，池式堆的設計運行壽命可達60年，按照折舊年限30年、供暖期150天、滿負荷運轉前提下初步計算，熱源部分包括燃料、設備折舊和人工在內的不含利潤的純運營成本不超過25元/吉焦，單純燃料成本不超過10元/GJ。相比之下，燃煤鍋爐約30元/GJ，燃氣鍋爐約110元/GJ。“若由相同規模燃煤鍋爐供熱，年消耗煤炭約40萬噸，以5500大卡動力煤500元/噸的價格為參考，供熱期150天/年計算，燃煤費用高達2億元。”

對于大堆供熱的經濟性，一位核電設計單位人士表示，大型堆長距離大溫差供熱短期難以實現盈利，60公里以上供熱成本超過40元/吉焦，按目前熱價盈利較難。“超遠距離輸送蒸汽，35公里以上距離會存在到戶溫度不足問題，而且汽水接力供熱需考慮汽、熱負荷的季節性不同步問題。”

除此之外，核設施的退役處理，也不容忽視。因為種類繁多，加上規模大小、場址條件、運行狀況等有別，不同核設施的退役方式大不相同，需要區別對待。

在國際上，已有3種退役策略被廣泛采用，即立即拆除、延緩拆除、封固埋藏。

其中，“立即拆除”是在核設施永久關閉后，盡可能快地除去和處理核設施內的放射性物質，原場址可以有限制或無限制利用。

“延緩拆除”是在核設施關閉后先做部分和簡易的去污、拆除工作，在保證安全的條件下對核設施進行長期貯存，讓放射性核素衰變，然后拆除。對大型反應堆退役，延緩拆除往往是優選的策略。

“封固埋藏”是把核設施整體或它的主要部分，處置在它現在的位置或核設施邊界范圍內的地下。

無論是哪種退役處理，都需要付出不小的經濟代價。如何以更低消耗妥善安置核設施，是企業、產業乃至政府都需要慎重考慮的問題。

業內專家認為，核能供暖市場是一項復雜的系統性工作，涉及供給側和需求側的市場、技術和經濟的分析研究。深入細致做好核能供熱市場及適配性分析研究，對于優化區域能源結構、區域清潔供暖及零碳供熱有重要作用。“目前核電企業也在呼吁，希望政策能給予核能供暖價格更多支持。”