美能源部为实现电力部门净零碳排放建议十项行动.pdf

国外核新闻2023.6综述2023年5月16日，美国能源部发布报告 迈向100%清洁电力之路，分析了实现电力部门净零碳排放的收益，并为实现这一目标建议了十项行动。根据能源部的建议，核电将成为美国电力结构不可或缺的组成部分。1电力部门净零碳排放收益1.1清洁电力是实现更广泛碳减排基石电力部门快速碳减排是美国实现国家气候目标的关键：2030年整个经济体温室气体排放量在2005年基础上降低50%52%，最迟到2050年实现温室气体净零排放。原因是清洁电力与电气化相结合，有助于交通、建筑和工业部门等难以减排的部门降低碳排放。由于认识到电力部门在碳减排及其他方面能够发挥的重要作用，美国制定了到2035年实现电力部门净零碳排放的目标。最近15年，在技术变革、联邦和州政府政策及其他因素的推动下，美国电力部门在降低碳排放方面取得重大进展：清洁能源发电量已占总发电量的40%。鉴于目前有许多低成本清洁电力技术可供选择，并且国家面临着严峻的气候变化和能源安全挑战，美国有动力并且有能力加速推进清洁能源部署。1.2可从清洁电力系统中获得巨大收益推进电力部门碳减排有助于减少气候变化造成的损害：极端天气、与高温相关的疾病和死亡、农作物减产等。电力部门碳减排还能带来显著的健康及相关经济效益，降低油气价格波动影响，保障能源供应安全。最新研究发现，随着电气化加速，如果到2035年实现100%清洁电力，美国能获得三方面收益：一是2035年能够减少24亿吨能源相关温室气体排放，相当于2005年能源相关排放量的62%；二是每年避免2000亿美元气候变化损失；三是由于空气污染物排放量降低，每年将减少至少400亿美元健康相关损失，到2035年美国将至少避免4.5万人过早死亡。这些在气候变化和健康方面带来的总价值将大幅超过实现100%清洁电力的支出：效益与成本的比值为2.24.8；20232035年净效益总值为9000亿1.3万亿美元。2助力清洁电力加速发展的两部法律2021年 两党基础设施法 和2022年 通货膨胀削减法 均含有支持电力部门实现净零碳排放的内容。国家可再生能源实验室近期研究发现，这两部法律能够助力清洁电力加速发展，有望使清洁电力份额到2030年增至80%以上。两党基础设施法 中能源技术创新和基础设施建设措施的推进以及 通货膨胀削减法 中联邦能源税激励措施的有效期延长和范围扩大，有助于降低清洁电力的部署成本，进而鼓励各方大力发展清洁电力，同时快速推进终端用能电气化。两部法律还为实现电力部门净零碳排放提供了其他支持，例如帮助建立清洁能源供应链。3实现100%清洁电力十项行动实现2035年电力部门净零碳排放目标，需要以必要的规模和速度开展清洁电力装机容量以及输配电等配套基础设施建设，并在社区、就业机会、供应链建设、社会公平以及生态环境等方面产生广泛影响。根据历史经验，清洁电力设施的建设将会在选址、配套输配电设施等方面面美能源部为实现电力部门净零碳排放建议十项行动25国外核新闻2023.6综述临挑战。例如，截至2022年底，美国总计有20亿千瓦计划建设的电力装机容量和储能装机容量在寻求输电互联。为了应对这些挑战，推进清洁电力发展，能源部提议了十项行动。3.1保持现有清洁电力和储能容量并酌情提高灵活性清洁电力（包括核电、水电、风能和太阳能等）目前在美国电力结构中占有40%的份额，为未来的清洁能源发展奠定了基础。尽管风能和太阳能近年来发展迅速，但核电和水电提供了近2/3清洁电力，是主要的清洁基荷电力。尤其是核电厂，负荷因子超过90%，能够在其他电厂不可用的极端情况下提供电力。此外，核电等基荷电厂和储能电厂有助于提高电力系统灵活性，进而促进风能和太阳能等间歇性可再生能源发展。尽管所有电厂都会老化并最终关闭，但现有电厂关闭将导致未来需要建设更多清洁能源电厂，在推动相关支出增加的同时，会在供应链等领域带来更多挑战。短期内，确保现有核电厂和水电站继续运行有助于降低新设施建设需求；随着时间推移，未来还需要翻新老旧风能、太阳能和其他可再生能源电厂。3.2快速推进成熟清洁电力技术和储能技术的部署实现100%清洁电力，需要加快部署清洁电力技术和储能技术。当前主要部署具有成本竞争力并已实现大规模部署的清洁电力技术，包括风能和太阳能。随着时间推移，先进核能、配备碳捕集与封存技术的化石燃料电厂以及其他可再生能源也将得到快速发展。实现100%清洁电力所需的这些技术的总装机容量因未来发展途径而异。但研究表明，风能和太阳能近期实现快速发展，是电力部门实现净零碳排放的核心举措。为实现这一发展，需要消除各种部署障碍，包括选址、取证、电网接入等。3.3增加清洁电力、储能和碳管理技术选项鉴于最终使用的技术组合具有不确定性，短期内继续投资于全套清洁电力技术尤为重要。尽管目前不能确定未来的具体发展路径，但研究发现，推进一整套清洁电力技术的研发和部署能够以更低的成本推进清洁能源发展。尤其是推进先进核能、配备碳捕集与封存技术的化石燃料电厂和生物质电厂、地热能、水电和/或长期储能等能够在需要时提供电力的技术部署，有助于确保电力供应安全性和可靠性，并保障清洁能源在电力结构中的高份额。需要加强这些技术的研发，以推进未来的更大规模部署。在更大范围内，持续投资可从空气中直接捕集二氧化碳的技术对电力部门也很有价值，因为这一技术可以低消任何残余排放。降低这些残余排放的成本可能会很高，尤其是试图在保持电力系统可靠性的同时实现电力部门净零碳排放。通过持续的研发投资，进一步降低各种技术的成本并提高其性能，可以实现显著的成本效益，助力100%清洁电力目标。3.4规划和建设赋能基础设施需要投资建设连接各地区和各州的输配电系统，保障电力供应安全性和可靠性。研究表明，与现有电网相比，实现100%清洁电力后，远程输电能力将增加30%190%。更广泛地说，输电能力提升是实现碳减排的核心要素之一。鉴于已出现发展分布式能源系统的趋势，未来需要足够强大的通信基础设施体系，用于支持电网持续可靠运行。实现100%清洁电力，不仅需要开展电网建设，还需要建设用于贮存和传输二氧化碳（从空气中捕集）和氢（作为清洁燃料）的基础设施。这些设施的规划、取证和建设需要耗费很长时间，因此需要立即启动相关工作，否则清26国外核新闻2023.6综述洁电力技术的发展将会面临限制。3.5积极投资弱势能源群体并与其合作，确保100%清洁电力收益得到公平分配继续加强现有努力，优先考虑对能源部门员工群体、能源社区和弱势社区的定向投资，确保100%清洁电力收益得到公平分配。对于数十亿千瓦清洁电力装机容量及相关基础设施的建设，需要缩短取证和选址时间，以便能够在不干扰利益相关者参与或评审相关环境、文化、健康或司法影响的情况下，实现既定的部署速度。社区（尤其是弱势人群）需要在决策和获得能源转型收益方面拥有更大发言权。历史上的能源发展过程是不公平的。需要继续采取政策行动，确保在实现100%清洁电力的过程中不会产生新的不公平现象。3.6加强规划、运营和市场管理，推进100%清洁电力建设美国清洁能源发电量已占总发电量的40%。在部分地区电力批发市场上，风能和太阳能发电量份额已超过25%。为实现100%清洁电力，未来需要快速推进多种清洁电力技术和储能技术的部署，促使电力结构多元化。为适应这一形势，需要采用不同的规划方法、技术标准、运营战略和市场激励措施。因此，需要对电力批发市场进行改革，以推进清洁能源快速发展，同时保障电力供应的安全性和可靠性。3.7面对新兴威胁，保障电力系统安全性和韧性随着气候问题日益严峻、经济发展方式改变和数字技术推广应用，向100%清洁电力转型的过程将会面临各种新兴挑战，美国电力系统及其配套基础设施发展将面临更多新型威胁：从网络和物理攻击到气候灾害。在整个20世纪80年代，美国共发生31起气候灾害事件，共造成2015亿美元损失。仅在2021年，美国就发生了20起气候灾害事件，共造成1526亿美元损失。因此，需要采取切实行动，保障电力系统安全性及其从灾难性事件中快速恢复的能力。3.8大幅提高能源效率和需求灵活性能源效率和负荷响应性是重要电网资源，能够在碳减排方面发挥重要作用。能效投资通常具有成本效益，能够帮助消费者减少支出，带来环境效益，并降低总体电力需求（进而降低对电力设施的投资需求）。随着科技的发展，能效技术（例如供气候寒冷地区使用的热泵）将会迎来巨大的市场机遇。需求灵活性是一种宝贵资源，因为它能够降低高峰时间的电力需求，并支持电网整合更多间歇性能源，因此能够助力以更低成本和更少电力装机容量实现100%清洁电力。终端用能电气化会大幅提升电力需求，给负载管理和需求灵活性带来新的发展机遇，但同时也将在网络安全、数据隐私和控制等方面带来新的挑战。例如，交通电气化可以为电网带来重要的灵活性资源，但前提是充电基础设施能得到良好的管理。3.9提升国内制造能力并建设具有韧性的可持续供应链现有能源供应链已经紧张。在许多情况下，供应链集中在特定国家或地区。未来需要加强清洁能源供应链能力建设，并推动实现供应商多元化，降低供应中断风险。新兴供应链还应确保矿产、材料、设备、建设、维护和运营等在环境方面可持续、高效且低废物产生量，以对社会负责的方式开展相关工作，且修复和循环利用是整个生命周期中不可或缺的组成部分。实现这些目标需要依赖值得信赖的合作伙伴，同时迅速在国内建设相应的能力。美国国内能源供应链现有薄弱环节主要包括：原材料供应（例如钴、稀土元（转下页）27国外核新闻2023.6综述素）、制造能力、劳动力以及关键生产领域的能力缺乏（例如钕磁体）。3.10公平扩充清洁能源员工队伍一支高技能的多元化劳动力队伍至关重要。美国必须继续采取更多行动，确保民众（尤其是弱势社会和能源社区民众）能够平等地获得就业机会。如果不采取积极行动，未来可能会出现劳动力短缺。此外，电力及其他部门的碳减排需要使用多种技术，并能够为现有化石燃料部门员工提供就业岗位。例如地热或废热供暖或制冷网络既可以提供就业机会，又可以在极端寒冷或炎热的情况下降低电力需求。除了通过 两党基础设施法 和 通货膨胀削减法 进行的投资，美国还必须进行额外的投资，以更广泛地支持能源社区，包括在交通、电信、水电供应和健康医疗等领域的基础设施建设。4结语美国现有93台在运核电机组，总装机容量9584万千瓦，居全球首位。核发电量占总发电量的近20%，是美第一大低碳电力来源。为实现2035年电力部门净零碳排放目标，美能源部发布报告 迈向100%清洁电力之路，提出了对于推动美国走向更加安全和公平的清洁电力未来至关重要的十项行动。从这些建议行动尤其是第一至第三项行动可以看出，能源部认为核能是一种负荷因子超过90%的清洁基荷能源，能够为电网运营提供灵活性，因此，推进现有核电厂延寿以及未来建设先进核电厂是美实现100%清洁电力的必由之路。（中核战略规划研究总院伍浩松张焰）英国塞拉菲尔德公司2023年3月发布 人工智能战略 报告，阐述了该公司在未来塞拉菲尔德核场区退役治理过程使用人工智能的原因、未来愿景，并概述了为实现这一愿景将采取的行动。塞拉菲尔德公司是英国核退役管理局全资子公司，专门负责推进塞拉菲尔德核场区的退役治理。1塞拉菲尔德核场区塞拉菲尔德核场区位于英国英格兰西北部的坎布里亚郡，是英国核工业的诞生地，占地5.2平方千米（2平方英里），是英国最大的核场区，拥有200多座核设施和超过1000幢建筑物。英国政府1947年决定在该场区开展武器级钚生产活动，随后建设了钚生产堆和后处理设施。随着核工业发展，该场区又陆续建成了英国首座商业核电厂（即拥有4台5万千瓦气冷堆机组的科尔德霍尔核电厂）、多座商业乏燃料后处理设施及相关配套设施。目前这些设施均已停运。该场区曾于1957年10月发生英国历史上最严重的核事故，其严重程度达到国际原子能机构 国际核事件和放射事件分级表（INES）的5级事故标准（即“影响范围较大的事故”），事故造成的大火持续了三天，向环境释放了大量放射性物质。塞拉菲尔德公司目前有约1.1万名员工在超过4万名供应链企业员工的支持下开展退役治理工作，每年支出经费超20亿英镑，目前主要开展四方面工作。一是废物回取：从历史遗留水池和筒仓中回取放射性废物、燃料和淤泥。这是该场区风险最高的工作。二是设施拆除：除了历史英塞拉菲尔德公司发布 人工智能战略 报告（接上页）28