2016年国家能源局《能源技术创新“十三五”规划》将高温气冷堆950℃高温运行及核能制氢的可行性作为研究目标之一 。华能石岛湾高温气冷堆示范项目已建成运行,但利用其高温工艺热制氢仍须开展关键技术、关键设备与材料等一系列技术攻关 。
2021年9月,清华大学牵头,华能和中核集团参与成立了高温气冷堆碳中和制氢产业技术联盟 , 提出将在2022-2023年期间研究形成工业示范工程建设方案,启动示范工程项目相关工作 。
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挑战大于优势
如前所述,当前以美国为主的在役核电机组低温电解制氢商业化示范,其制氢效率较低,经济性尚待验证,仅适用于负荷因子和区域电力价格较低的部分核电机组,很难进行规模化推广 。
彭博新能源财经 (BNEF) 2021年9月发布的《探索核电制氢经济性》报告指出 , 目前在役核电机组平准化度电成本 (LCOE) 高昂,利用其制氢比风电或光伏制氢更为昂贵 。除非核电与制氢系统的成本显著降低,核电制氢并不具备竞争力 。
对于可显著提高制氢效率的高温堆核热制氢 , 则面临反应堆技术本身尚未实现商业化的处境 。国内虽然率先建成了高温气冷堆示范项目,然而其千瓦比投资大幅高于三代压水堆项目,与二代加机组相比更无竞争优势,因此,建设投资和经济竞争力将是挡在高温气冷堆及其制氢应用发展面前的巨大难题 。
此外,安全性也是制约核能制氢的一大因素之一 。由于氢气在常温常压下极易燃烧,考虑到核电站安全的高度敏感性,如何保证核能制氢过程中氢的安全运输和储存 , 也是需要考虑的关键问题 。
笔者认为,核能制氢面临的挑战大于优势,其发展前景并不明朗,关键在于大幅改善高温反应堆的经济竞争力,实现规模化建设,才能为核能制氢的大规模应用奠定根基 。
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