2017世界核能產業現狀報告——《全球核能產業發展報告(2017)》
执行摘要与结论
《2017世界核能产业发展报告》(WNISR2017)对核电站的相关数据进行了全面的回顾,包括运营、生产和建设各方面。报告评估了当前核电国家以及潜在的新兴核电国家新建项目的情况。该版WNISR2017包括以股权分析的角度对全球核电行业的财务危机以及最大的核电产业巨头进行的全新评估。福岛现状报告不仅提供了核事故发生6年后核电站内外的最新情况,而且还提供了最新官方以及独立机构的灾难成本评估。重点章节对法国、日本、韩国、英国和美国的核电现状进行了深入的分析。“核能与可再生能源对比”这一章将全球核电投资额、装机容量和发电量的数据与风能和太阳能进行比较。最后,附件1对其他运营核电站的国家逐个进行阐述。
全球核反应堆现状和核电发展计划
新启与关停。2016年有10座核反应堆启动,其中中国有5座,其余5座分别位于印度(Kudankulam-2)、巴基斯坦(Chasnupp-3)、俄罗斯(Novovoronezh-2-1)、韩国(Shin-Kori-3)和美国(Watts Bar-2,历时43年建造)。2016年有两座核反应堆关闭,分别是俄罗斯的(Novovoronezh-3)和美国的(Fort Calhoun-1)。
2017年上半年,世界上有两座核反应堆开始投入运营,分别是中国的(Yangjiang)和巴基斯坦的(Chasnupp-4,中国公司承建)。关闭了韩国(korin-1,运营了40年)和瑞典(oskarshamn-1,运营了近46年)的两座最老的核反应堆。
运营和兴建资料
核反应堆营运现状。目前有31个国家在运营核电站。这些国家总共有403座核反应堆(不包括长期停运的核反应堆),与2016年中期相比,只增加了一台,比2002年的峰值438台减少了35台。在过去的一年里,全球核电总装机容量达到351GW,增加了不到1%,与2000年的水平相当。2006年核电总装机容量的历史峰值为368GW。2016年核电发电量达到2476TWh,比上一年增长了1.4%,但比2006年的历史发电峰值低了近7%。与2015年相同,2016年全球核电发电量增长的35TWh主要是由于中国核电发电量增长的拉动作用(增长23%,达到36.6TWh)。
WNISR2017将33座日本反应堆划分到长期停运(LTO)的类别中,比WNISR2016少了3座,3座中2座为重启(Ikata-3 和 Takahama-4),Monju反应堆被永久关闭。
除上述日本反应堆外,两座法国的反应堆(bugey-5,paluel-2),还有阿根廷(Embalse)、印度(kakrapar-2)、瑞士(Beznau-1)和台湾(chinsha-1)各有一座反应堆符合LTO标准。
所有福岛第一核电站和第二核电站的10座反应堆被认定永久关闭,因此不算在运营中的核电站数量当中。
核电占比。核电所占比重在历经1996年最高峰的17.6%后便持续下降,直至过去5年才保持相对稳定,2016年为10.5%。核能在全球主要商业能源消费的占比维持在4.5%左右,2014年则达到自1984年以来的历史新低。
2016年世界五大核电国家为美国、法国、俄罗斯、中国和韩国(依发电量排序),其核电发电量占全球核电发电总量的70%。中国比去年上升一位。美国和法国的核电发电量占全球核电发电量的48%。
反应堆年龄。若先排除来自中国的新建核电项目,各国在运机组的平均年龄将在2017年中达到29.3年。其中超过一半的机组,也就是234台机组,已运转超过31年,其中有64台机组更是超过了41年。
延长运行期。超过原设计寿命期延长运行一事,不同国家有不同的规定。在美国99座运行反应堆中,有84座已经获得许可延长运行期至60年。而法国只允许延长10年,且安全部门已经明确表示,不能保证所有机组都能通过40年运行期所需深度安全评估。此外,法国核电站延长运行期的提议也与在2025年前将核电占比从目前的3/4降至1/2的法定目标相矛盾。
核电站运转年限预期。如果全球所有运行反应堆皆在运行时间达40年后如期关闭(除去72座已经运行超过40年的反应堆),即使所有在建的反应堆如期完成,到2020年全球核反应堆总数仍将比2016年底减少11座,但装机容量增加4GW,这是因为很多老旧反应堆的输出能力要低于目前在建的绝大多数新反应堆。在接下来的2020年至2030年10年间,将有194台(总装机容量达179GW)机组需要被替换,这个数字几乎是过去10年新建机组数量的4倍。即便所有延期运行申请均获准,到2020年,全球运行反应堆总数也仅能增加5台,装机容量增加16.5GW。到2030年,163台机组将被关闭,由此导致144.5GW的电力缺口将需要通过其他发电方式来弥补。
核电站建设情况。目前有13个国家正在建设核电站,比去年减少了1个。巴西唯一的新建设项目---angra-3,也因高级管理人员受腐败指控而被叫停。
截至2017年7月1日,正在建设的反应堆有53座,比一年前减少了5座,比2013年减少了15座,其中20座在中国。在建反应堆的总装机容量为53.2GW(-8%)。
目前53座在建反应堆的平均建设时间为6.8年,比去年增加了0.6年。这主要是受新开建减少和新增延迟的影响。到2017年年中,计划启动的17座反应堆中,有11座反应堆已经至少被推迟至2018年。
13个在建反应堆的国家中,有8个国家都发生了延期,大部分都要延期一年甚至更长时间。超过2/3(37个)的建设项目存在进度滞后的情况。其余在建的16个项目中(其中9个在中国),大部分都是在过去的3年里开始建造的,或者还没有到开工日期,因此很难评判它们的进度是否正常。
据报道,在WNISR2016发布的全球37座建设进度滞后的核反应堆中,在过去的一年时间里,有19座反应堆的进度进一步滞后。
有三座反应堆的建设时间超过30年:分别是斯洛伐克的mochov3和Mochovce-4以及俄罗斯的rostov-4。
有两座反应堆被列入 “在建项目”已超过十年,分别是印度的原型快中子增殖反应堆(PFBR)和芬兰的olkiluoto-3。与此同时,日本的Shimane-3和法国的Flamanville-3 的建设时间也将于2017年年底前达到10年。
从2007年到现在的过去10年中,在10个国家中最近的51座核反应堆的平均建设周期为10.1年,其分布从4年到43年不等。
开工与新建问题
新开工。2016年共有3座核反应堆开工建设,其中中国有2座,巴基斯坦有1座(由中国公司承建)。相比之下,2010年有15台机组动工,其中仅中国就有10台。2017年上半年,仅印度有一座开工建设。历史上,世界核反应堆建设高峰是在1976年(44座)。
取消兴建。1977年到2017年7月1日,在17个国家中总共有至少91个兴建计划(占所有计划的1/8)在不同推进阶段被停止或暂缓。
新计划延迟/取消。白俄罗斯和阿联酋是所有首次兴建核电站的国家中仅有的两个在实际进行反应堆建设的国家。白俄罗斯的Ostrovets项目进度一度停顿,当时反应堆压力容器在安装中落下而不得不更换。阿联酋则宣布,由于本国缺乏有经验的和有执照的专业人员,不得不将四座反应堆中第一座的启动时间推迟至2018年。
过去一年,在孟加拉国、埃及、约旦、波兰、沙特阿拉伯、土耳其等新兴核电发展国家,都出现了核电计划进一步延期的现象。由于电力需求放缓、对安全以及建造成本的上升的担忧,越南放弃了其新建核电站的计划。
核电财务:艰难的市场环境
历史核电巨头东芝—西屋公司的破产。在美国建设项目V.C. Summer和Vogtle出现技术问题、工程延期以及大规模成本超支之后,日本东芝集团于2017年3月对其美国子公司西屋电气公司申请破产保护。其结果是,美国的两座V. C. Summer反应堆的建设被叫停。
阿海珐财务崩盘(另一个新事件)。法国国家控股的综合核电公司阿海珐(AREVA)在经历了六年累计高达123亿美元的亏损之后,宣布技术性破产了。法国政府已经向其提供53亿美元的紧急救助,并继续采取分拆策略。法国电力公司EDF接管了其核电建设和服务子公司AREVA-NP。救助计划已得到欧盟委员会的批准。阿海珐已从2017年8月起被巴黎股票市场摘牌。这家陷入困境的公司还在艰难应对一场大规模的质量控制丑闻,这次丑闻导致法国的12座反应堆暂时关闭。成千上万的档案必须被检查是否存在违规或伪造情况。安全隐患仍有待评估。
困境中的核电业。很多传统的基于核电和化石燃料的电力公司持续与低批发电价、客户群萎缩、电力消耗下降、债务负担沉重、设备老化带来的生产成本上升,以及特别是来自可再生能源的激烈竞争。
欧洲方面,英国的Centrica 公司、法国的EDF与Engie公司、德国的E.ON与RWE公司,在过去的一年信用等级均遭调降。与它们过去10年的股市峰值相比,2017年7月初上述公司都损失了大部分的股票市值:RWE(-82%)、E.ON(-87%)、EDF(-89%)、Engie(-75%)。
亚洲方面,日本东京电力公司在福岛核事故后实际上已国有化,截至2017年7月初,其股票市值仍较2007年2月的峰值水平低了89%。东芝集团受其美国子公司西屋电气公司破产的影响,其股价再次缩至2007年峰值水平的1/4。2014年12月在香港上市的中国中广核公司,在过去一年半里,该公司股价仍未从2015年6月的峰值60%的跌幅中恢复过来。韩国KEPCO公司是唯一一家在2016年达到其峰值股价的核电公司,在过去的一年里,由于关税削减、运营费用增加以及四座反应堆的临时关闭,该公司的市值已缩水37%。此外,韩国新总统的当选也加剧了局势的恶化。
德国的优势。德国的私营公司RWE和E.ON在战略上做出了一分为二的选择,这是由德国较低的电力和商品价格、不断加剧的市场竞争和国家能源转型等原因造成的。他们将自己的发电和交易活动从电网运营和可再生资源中分离出来,试图减少他们对商品价格波动的风险敞口,同时提供新的增长机会和价值创造。在此之后,德国政府成立了一个独立委员会(KFK)来审查这一过程。因此,德国政府设立了一个专门的核废料基金来支付未来核废料的存储成本,将风险从运营商转移给政府。
低利率环境。金融危机之后的低成本债务带来的积极效应对核电运营商有其他影响。在许多情况下,核电生产者也是电力网络的运营商,监管机构对允许的回报率进行了下调,以避免过度的收益。此外,低利率意味着核运营商今天不得不为未来的预期成本留出更多的资金,增加所需经费总额。
行业的发展
排放权交易系统(ETS)价格接近历史低位,而欧盟采取新措施,通过减少补贴供应来提高中期的价格。世界范围内正在将新的交易系统植入到与欧洲模式相似的情况,以遵守COP21协定。
电力价格在2016年上半年触及历史低位,在下半年出现反弹,2017年继续回升。电力价格的增长是由能源短缺导致的煤炭价格反弹,原因是法国针对阿海珐不规范行为对反应堆的检查,导致其核能发电量减少。虽然电力价格反弹会对其2018年以后的收益产生积极影响,但预计2017年的收益将会进一步收缩,因为大部分的发电量已在低电价位签约交易。
福岛核电站现状
2011年3月11日,日本东部大地震引发了福岛第一核电站爆炸(后面报告中称为3/11)。至今,福岛事故已经过去了六年半。福岛核电站出现了大量的场内及场外的双重挑战,直到今天这些挑战仍然很大。
场内挑战。政府中长期路线图的最新修订本(2016年6月)确定了新的目标日期,不过其中一些部分在一年后的今天也已经过时了。
乏燃料移除。3号机组的乏燃料原计划于2017财政年(FY)移除完毕,但现在将完成期修改为2018年中期。1号机组的乏燃料移除工作原计划于2020财政年之前进行,现在修改为最早于2021年开始动工。还没有可用于2号机组新的时间表。
熔融燃料的移除。反应堆内的辐射水平仍然很高,因此无法采用人工作业。1号机组的燃料碎屑清除工作已经被推迟到2021年才开始。2号机组引入了机器人作业,但它被困在废墟中。没有确切的影像资料,无法判断熔融燃料的实际位置。另外,压力容器附近检测到的辐射剂量达到了210 Sv / h的水平。
污水管理。每天仍然有超过200立方米的水被注入三座反应堆熔化堆芯部位以冷却熔化的燃料。被高度污染的水从破裂的容器流入地下室,与从地下河渗入的水混合在一起。用于减少水量涌入的冻土墙壁于2016年3月底投入使用,然而其效果有限,涌入水量只从760m3减少到580m3。去年一年累计增加了100000m3,达到750000m3。启用的专门旁路系统和地下水抽水系统将涌入地下室中的污染水减少到每天约130m3。相当数量的水已经进行了一定程度的除污,但仍因含有高浓度的氚(辐射剂量达每升500000Bq以上),而被存放于储存槽中。
员工问题。每个月约有8000名工人参与反应堆退役工作,现场发生了几起致命事故。2016年12月,卫生部第一次承认四十多岁的TEPCO员工所患甲状腺癌为职业病。
场外挑战。成千上万的撤离居民的未来、对灾后的健康后果的评估、辐射废弃物处理及相关成本,这些成为主要的场外挑战。
人员疏散与补偿。根据政府统计数据,截至2017年3月,福岛县撤离民众约79000人,少于2012年5月的约165000人。2017年3月31日/ 4月1日,政府撤销了32000人的限制令。根据灾后重建局对居民意向的调查,位于撤离区的五个市镇中的三个里面,最多只有18%的家庭希望返回原居所。政府已经决定在2018年3月前停止发放给撤离人员每人每月900美元的赔偿金,不包括那些尚未计划撤销撤离令的难返重灾区。自愿撤离的约12400个福岛县家庭的补偿费用也于2017年3月终止。终止补偿款的发放其社会影响非常严重。
健康问题。围绕健康问题,特别是对于甲状腺癌的争议仍在继续。目前,核泄漏地区的儿童中发现的癌症病例数是全国平均水平的30倍左右。官方调查结果一致表示:“无法确定检查中甲状腺癌的发生率是否由福岛事故的核泄漏所致”,这暗示着其因果关系还不能排除。
除污。到2017年3月底,共有22,000个住宅区,8,500公顷农田,5800公顷森林和1400公顷的道路被“除污”。尽管环境部声称地面以上一米的辐射率减少量达到道路上61%以及住宅地71%,但这些措施的有效性仍然令人怀疑,特别是在木质房屋只净化了周围20米范围的情况下。
事故损失。官方估计数字在过去的几年中增加了一倍,只去年一年就增加了三分之一,达到2000亿美元左右,其中36%用作关闭反应堆和赔偿,18%用于除污,其余10%用于临时储存废物。一项新的独立评估将事故损失估算为4440—6300亿美元(取决于水的净化程度)。
小型模块化反应堆(SMR)
WNISR2017提供了2015年全球小型模块化反应堆(SMR)项目评估的最新情况。虽然一些设计已经进入了建设阶段,中国的一座反应堆也计划于2018年启动,然而全球对该项技术的兴趣却在减少,一些最有前景的设计(韩国的SMART和美国的mPower)没有找到任何买家。虽然SMR旨在解决大型核电站的规模问题(装机容量和投资方面),但它们还是受到了全球对新建核电站的兴趣普遍下降的影响。
核能与可再生能源部署对比
投资额和装机容量。在2015年超过3100亿美元的历史最高水平之后,全球对可再生能源新能源发电量的投资下降到约2400亿美元。不过,投资额下降23%主要反映出每GW发电成本的快速下降。2016年可再生能源发电装机容量(不包括大型水电)达到138.5GW,高于上一年的127.5GW。可再生能源发电已经占全球新增发电量的62%。
目前,中国仍然是最大投资者,投资额为780亿美元,其太阳能发电装机容量翻了一倍,累计达到78GW。同时风电装机量增加了20GW,达到了近150GW,超过了欧洲装机容量的总和。相比之下,2016年中国新增核电4.6GW,总装机容量达到32GW。
2016年全球核电装机容量增加9GW,而太阳能发电和风电装机增加量创下新高,分别达到75GW和55GW。从2016年7月起的一年时间内,核电装机增加量又被限制在3GW。
2000年以来,世界各国向全球电网增加了451 GW风电和301GW光电,而同期核电装机容量仅增加了36GW,其中包括所有长期停运状态的核电站。考虑到截至2016年底有36GW的核电处在长期停运状态没有运营的事实,当前的核电装机容量实际只与2000年相当。
发电量。巴西、中国、德国、印度、日本、墨西哥、荷兰、西班牙和英国,这个名单包含了世界四大经济体中的三个国家,这些国家的可再生能源发电量(不含水电)都超过了核电。
2016年,全球太阳能发电年增长率为30%,风电近16%,核电为1.4%,这主要归因于中国的增长。
与1997年签署“京都议定书”时相比,2016年全球核电发电量增加212TWh,而风电和太阳能光伏发电量分别增加了948TWh和332TWh。
自2012年以来,中国每年仅风能发电量就超过了核电发电量。2016年中国风电发电量为241TWh,核电发电量为198TWh。印度也出现了同样的现象,风电发电量(45TWh)超过核电发电量(35TWh)。事实上,自2014年以来印度每年的核能发电量只增加了5TWh,而仅太阳能发电量年增加7.5TWh。
欧盟的数据说明了核电的作用迅速下降:1997-2014年期间,风力发电量增加了293 TWh,太阳能发电增加了111 TWh,而核能发电量下降了82TWh。
低价记录。比起现有核电站的运行和维护成本,新的可再生能源以更低价格加入市场竞争。在智利、墨西哥、摩洛哥、阿联酋和美国,可再生能源电力拍卖创下了低于30美元/MWh的低价。相比之下,美国核电平均摊销成本在2015年为35.5美元,约为世界平均水平的四分之一。