基荷电厂时代落幕?

可再生能源与核能,常被政客和媒体置于 "二选一" 的境地。但德国能源研究人员指出,在未来以可再生能源为主导的电力系统里,核电站若想站稳脚跟,"附带" 生产氢气或许是必经之路。

德国基督教民主联盟领导人弗里德里希・梅尔茨本周早些时候谈及恢复核电的政治意向时,打了个比方,称核电站 "可不像台灯,能随意开关"。这一比喻看似形象,实则暗藏误导。

从实际情况来看,核电站一旦启动原子燃烧过程,便无法关停。虽说反应堆中的链式反应能暂停,不再发电,但核裂变会持续,直至裂变材料消耗殆尽。

核电站建设成本高昂,主要原因就在于要防范链式反应失控带来的后果。为收回成本,核电站往往需持续运行数十年。一直以来,核电站都是基荷发电厂的典型代表,长期满足着德国大部分电力需求,大型褐煤发电厂也属此类。不过近十年间,情况发生了根本转变,未来或许不再需要基荷发电厂。

这可不是绿色能源爱好者的一家之言,而是来自德国顶尖能源研究人员。在学院项目 "未来能源系统"(Esys)2024 年底发布的报告中明确提到:"通过太阳能、风能与储能、灵活用电及剩余负荷发电厂的协同配合,能够实现可靠且气候友好的电力供应。"

慕尼黑大学的凯伦・皮特尔作为报告共同作者,在发布会上确认,未来将不再有能持续满足电力需求的基荷。

能源行业协会 BDEW 负责人巴斯蒂安・奥尔泽姆也认为,基荷发电厂与未来电力系统不再适配。在 Esys 报告发布时,他提到未来大型发电厂的充分利用小时数会大幅下降。目前预估,每个发电厂机组每年为 3000 至 3500 小时,而这一数字还将进一步缩减至 800 小时,几乎没有空间留给新建的基荷发电厂。

与之相对,剩余电力将由所谓的剩余发电厂接手。在风能、太阳能、储能及消费者达到能力极限时,尤其是在 "黑暗平静期",这些发电厂会作为备用电力投入使用。在能源研究人员看来,灵活的燃气发电厂,比如理论上常见但尚未实际应用的氢燃料发电厂,就可充当这类备用发电厂。

鉴于氢气稀缺,且转化为电能效率较低,Esys 专家们不禁思考,传统基荷发电厂,像备受争议的核电站,能否充当电力储备。

能源研究人员:核电站于私营部门无利可图

实际上,部分欧洲国家正推行核能与可再生能源混合发电模式。法国计划扩大光伏发电与海上风电规模,目标是到 2030 年让可再生能源占比达 40%,同时还打算到 2050 年至少新建六座核电站。

Esys 报告显示,斯洛伐克的核电同样占据重要地位。保加利亚、波兰、罗马尼亚、瑞典、捷克和匈牙利也都有新建核电站的计划。

新建核电站的成本估算差异巨大,这取决于安全标准、劳动力成本,以及是否将核遗留废料处理成本考虑在内。

不过,能源研究人员的论文在两点上立场明确。其一,从私营部门视角出发,建设新核电站并不划算,与可再生能源形成鲜明对比。

报告指出:"以当下的成本参数和经济利率衡量,核电站相较于可再生能源技术,存在显著成本劣势。" 报告还提及,许多光伏电站和风力发电厂,即便没有政府特殊支持,在二氧化碳价格上涨的情况下,已具备经济可行性。

氢气生产或成核能替代方案

其二,核电站若想作为备用电站发挥作用,每年发电时长要尽可能长,最好超 7000 小时。Esys 成员安克・魏德利希认为,氢能领域是未来基荷发电厂融入电力系统并实现经济运行的关键。在发布会现场,这位能源经济学家表示,阳光和风力充沛时,基荷发电厂可用于生产氢气。

利用核电产生的氢,在 氢气颜色理论中被称作 "粉氢"。目前,欧盟将其视为低二氧化碳排放能源,法国在这方面尤为重视。

相比之下,中国更关注核电站的盈利能力。

然而,核氢梦想能否成真,仍充满不确定性,首当其冲的便是成本问题。Esys 在 2024 年初发布的研究显示,2021 年 "粉氢" 成本在每公斤 3.30 至 6.80 欧元区间(25.8-53.3人民币),略低于 "绿氢"(由绿色电力制取),但显著高于 "灰氢" 和 "蓝氢"。"灰氢" 从化石天然气中获取,"蓝氢" 则会捕获二氧化碳。

这些不同来源的氢气,能否与阳光充足地区的氢气竞争,尚存疑问。有消息称,非洲现有太阳能园区,一度电成本仅一到两美分。专家预计,如此一来,氢气价格有望降至每公斤一欧元,极具竞争力。

"粉氢" 还面临另一难题 —— 对水的需求量极大。Esys 研究表明,每生产一公斤氢气,需消耗 414 升水,远超其他制氢工艺。而核电站本身对冷却水需求就高,如今还要电解水,在气候变化背景下,高用水需求无疑是重大风险。

基荷电厂相关报告还着重指出:建设或重启核电站的决策越往后拖,其在电力市场的生存空间就越小。

弗里德里希・梅尔茨上周表态,若担任德国总理,打算先对最后一批退役的德国核电站下达拆除暂停令。他还补充,核电站的重启乃至新建,肯定不会在本立法期内决定或实施。

但倘若电力市场已然关闭,欧盟或许又得大规模拆除 "碍眼的风力涡轮机"(梅尔茨语)。而我们都清楚,树立这一充满意识形态的政治人设颇具风险。(信息来源:sonnenseite等)