核 电 的 经 济 性

据铀研究所最新报道:美国核电平均成本自1985年以来首次低于煤电。公共事业数据研究所数据表明,1999年核电平均成本为2.07美分/kWh,而煤电和天然气分别为2.13美分/kWh和3.52美分/kWh。该数据包括燃料费用和运行维修费用,预计2000年天然气发电的成本更高,但由于核电现有容量的发电量增加了4%,核电成本可能会降低。(核情所)

要点
·在经济合作与发展组织成员国中,除了可直接得到低价化石燃料的地区以外,核电与其他发电形式相比在成本上具有竞争性。
·20世纪90年代化石燃料成本的降低冲击了核能在许多OECD国家的成本优势,但目前较高的天然气价格正再次改变着这一情景。
·核电厂的燃料费用在总发电成本中只占较小比例,大约为煤电厂燃料费用的1/3。
·在评估核能的成本竞争性时,要考虑退役和废物处置费用。
煤电厂、天然气电厂和核电厂的发电相对成本因地点不同而差异很大。在诸如中国、美国和澳大利亚这些煤资源丰富并且容易获得的国家,煤目前仍具有经济吸引力,将来可能依旧如此。天然气在许多地区的基荷发电中具有竞争性,尤其是利用联合循环装置,尽管天然气价格的上升已使这种优势降低了许多。
核能发电在许多地区较化石燃料更具有竞争性,尽管基建费用比较高并且需要将所有废物处置和退役费用考虑在内。如果化石燃料也考虑社会、健康和环境费用,核能将具有明显优势。
2001年年中,欧洲发表了一份重点研究煤和核能的不同燃料循环外部费用的报告。报告显示,核电费用约为煤电的1/10。如果考虑外部费用,欧盟煤电价格将翻一番,天然气电价将增加30%。
1991年欧洲委员会与美国能源部合作实施了这项研究计划,它是第一个“估算整个欧盟各种电力生产形式造成的损害”的研究项目。研究中考虑了排放、扩散和最终的影响。对于核能,考虑了事故风险以及尾矿放射学影响。核电平均价格为0.4欧分/kWh,与水电大致相同,煤电在4.0欧分/kWh以上,天然气为1.3~2.3欧分/kWh,只有风能的情况好于核能,为0.1~0.2欧
分/kWh。 燃料费用
从一开始,核能的基本优势就是核电厂的燃料费用比煤、石油和天燃气电厂的低。不过,铀必须加工、富集和制造成燃料元件,因此至少3/4的成本源于富集和制造。核能还必须考虑放射性乏燃料的管理和乏燃料或分离出的废物的最终处置。
2000年年中,得到1 kg二氧化铀反应堆燃料的费用: 这样,3400
GJ的热量发电315,000 kWh,由此得出燃料费用为0.30欧分/kWh。
但是即使包括这些,在OECD国家核电厂的总燃料费用一般约为煤电厂的1/3,为天然气联合循环装置的1/4至1/5。
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核电厂的费用估算通常包括乏燃料管理、电厂退役和最终废物处置。这些费用对于其他电厂通常是外部费用,而对于核电则是内部费用。
退役费用估计为核电厂初始投资费用的9%~15%。但考虑到贴现率时,它们只占投资费用的百分之几,占发电费用的比例更小。在美国,它们为0.1~0.2分/kWh,只是发电成本的5%。
燃料循环的后端,包括乏燃料贮存或在废物处置库中的处置,其费用占每千瓦时总成本的10%,如果乏燃料不经后处理直接处置,则占到的比例更小。在投资180亿美元的美国乏燃料计划中,向核电厂征收的费用为0.1美分/kWh。
法国2002年公布的数字显示下列能源发电成本为:核3.20,天然气3.05~4.26,煤3.81~4.57。由于使用大型标准化电厂,因此核能是有竞争力的。
核发电成本在过去的10年中一直在下降,这是因为燃料、运行和维护的费用在下降,同时所涉电厂已经赢利或至少正在收回成本。通常,核电厂的建设费用大大高于燃煤或燃气电厂,因为核电厂需要使用特殊材料,并且安装先进的安全设施和应急控制设备。这些在核发电费用中所占比例较大,但一旦电厂建成,可变性较小。
过去,建造周期长增加了资金成本。在亚洲,建造时间往往较短,例如1996年和1997年开始运行的新一代1300
MWe日本反应堆只用了4年多一点的时间就完成了建造。
总体说来,OECD研究显示,核电较煤电的优势在下降。这个趋势主要归因于20世纪80年代化石燃料的价格下降,并且容易得到低价的洁净煤或天然气。20世纪90年代,使用低价燃料的天然气联合循环技术常常是欧洲和北美洲的最低成本方案。但这种情况正在发生改变。
未来成本的竞争性
OECD预期新的核电厂投资费用不会上升,因为先进的反应堆设计已实现标准化。
核电将来的竞争力将主要取决于煤电厂可能增加的追加费用。满足减少二氧化硫和温室气体排放物的目标的实际费用将如何归结到化石燃料电厂中仍不确定。
总体说来,在目前的监管措施下,OECD预期,核能经济上仍然可与化石燃料发电相竞争,但在可直接获取低成本化石燃料的地区除外。例如,在澳大利亚,燃煤电厂靠近煤矿和主要的居民点,大量的天然气可长期并低价地获得。
最近的OECD对比研究表明,在5%贴现率下,考虑核能的13个国家中,有7个在2010年更喜欢选择新的基荷容量。在10%贴现率下,只有法国、俄罗斯和中国能够保持核电的优势。
欧洲电力工业1997年的一项研究比较了在2005年投入运行的核、煤和天然气基荷电厂的发电成本。在5%贴现率下,核电为3.46美分/kWh,是除最低价格的天然气情景外的所有情景中最低的。不过,在10%贴现率下,核能为5.07美分/kWh,是除高价格的天然气情景外的所有情景中费用最高的。
1999年,西门子公司公布了一份联合循环天然气电厂与包括欧洲压水反应堆和SWR-1000沸水反应堆在内的各种新设计电厂的经济性比较分析。在德国,分别为1750
MWe和1000 MWe的EPR和SWR-1000沸水堆的基建费用都是1250欧元/kW,而1550 MWe
EPR的基建费用为1375欧元/kW,1350
MWe的先进沸水堆的基建费用为1500欧元/kW。
对于发电成本,在法国/德国系列建造的1550 MWe
EPR和SWR-1000均可与天然气联合循环竞争,为2.6欧分/kWh。但是,在折旧完毕后,它们的成本将降到约1.5欧分/kWh,而天然气为2.5欧分/kWh。
正在德国运行的新一代Konvoi电厂的发电成本为3.0欧分/kWh,其中包括整个基建费用,在完全折旧后降至1.5欧分/kWh。西门子的图表显示,PWR燃耗在1974~1998年期间提高了50%,从30
MWD/kgU增加到45 MWD/kgU;而在同一时期,沸水堆燃耗从23 MWD /kgU增加到40
MWD /kgU,并且燃料的物理可靠性加强。
2000年年中,芬兰发表的一份详细的能源经济性研究表明,核能将是成本最低的新发电能源方案。这项研究比较了核能、煤、天然气气轮机联合循环和泥煤。核能的基建费用比其他的高得多——1749欧元/kW,包括初始燃料负荷,大约是天然气电厂成本3倍。但是它的燃料费用低得多,因此当容量因子超过64%时,它是最便宜的能源方案。
2001年4月的数字显示,在91%容量因子、5%利率和40年寿期的情况下,核能成本为2.40欧分/kWh,煤为3.18欧分/kWh,天然气为3.21欧分/kWh。
2000年,芬兰的研究还量化了燃料价格对电费的敏感性。燃料价格翻一番,核能电费上升约9%,煤上升31%,天然气上升66%。这些结果同OECD1992年的报告相似。自这项研究以来,天然气价格已经显著上升。
2003年,法国能源秘书处公布了新电厂的最新数字。EPR基建成本为1650~1700欧元/kW,而天然气复合循环装置为500~550欧元/kW,煤电厂为1200~1400欧元/kW。EPR发电成本为2.74欧分/kWh,比天然气具有竞争性。基建费用占核能电价的60%,但是在天然气方面只占20%。虽然这些数字基于电厂40年寿期,但是EPR设计寿命为60年。
电厂选择很可能取决于一国的国际收支平衡状况。核电是资金密集型能源。因此,如果像日本或法国这样的国家必须在进口大量燃料或在国内花费许多资本之间作出抉择时,简单的成本与广泛的经济考虑相比可能就变得不那么重要了。
2005~2010年一些国家的发电成本预测铀的有利因素
铀是一种高度集中的能源,可容易和廉价地运输。需求量远低于煤或石油。1
kg天然铀产生的能量相当于煤的20,000倍。因此,它本质上是一非常轻便的商品。
核电的燃料费用占总的发电费用很小,因此即使燃料价格大幅上升,影响仍较小。例如,2002年U3O8价格翻一番,轻水反应堆的燃料费用增加30%,电价增加约7%。
后处理和混合氧化物
对于核燃料而言,如果对乏燃料进行后处理,回收的钚和铀可用于制造混合氧化物燃料,提取更多能量。虽然相关费用很大,但是MOX燃料具有不需要富集,尤其是最终仅产生少量的高放废物等优点。

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