拆解“吞金巨兽”
“水电柔,火电躁,核电硬,风电轻”只是网友们的一句调侃,不同发电形式的差别并没有这么离谱,它们真正的区别在哪里呢?以浙江三门核电为例,厂址规划建设6台百万千瓦机组核电站,全面建成后的装机总量将达到750万千瓦以上,约等于三分之一个三峡电站。巨兽之“巨”可见一斑。如果想把形形色色的发电形式放在统一标准上对比,那么,探究它们之间“花钱”与“赚钱”的差异是个不错的角度。
从项目投资总资金规模来看,核电是很“贵”的。目前,建设一台百万千瓦核电站大约需要花费200多亿人民币,做个粗略的对比,这些资金大致相当于建设4台60万千瓦的火电机组所投入的资金量。
如此巨量的投资都花在哪里了呢?
核电站与常见的燃煤发电厂相比,建设过程并无本质区别,同样是从平整场地、地基开挖起始,到结构建筑、设备安装调试结束。核电投资的去向包括前期费用、设计费、设备购置费、工程预备费、土建安装工程费、调试费、首炉燃料费、工程其他费用和建设期间财务费用。建成投产之后还需支付核燃料费,运行维护费、乏燃料和放射性废物处理费用、退役费等。而由于核能发电的特殊性,为了确保安全、可靠,需要许多独有的、特制的装置和设备,及其研制过程中的安全与质量管理。因此,从投入资金的归属来看,有近50%都用在了设备与材料的购置上。
以控制棒驱动机构为例,单台控制棒驱动机构的采购成本就达到数百万元。它只是庞大核电站中极小的组成部分,就像我们烧开水,可以通过灶台上的旋钮来调节火的大小,在核电站中就是用一套机械装置来插入或提升控制棒,从而达到调节“火力大小”的目的。

某核电型号的控制棒驱动机构
大家可别被核电巨量的投资吓到。发电形式不同,它们的装机容量也千差万别,把总投资转化为单位投资(又称“比投资”,意为每单位生产能力的投资数额),我们可以得到相对科学的对比。
这样看来,尽管在投资数额上,核电要高于一些新能源发电,但是考虑到发电能力的差别,每1千瓦核电的投资是不是也没那么“离谱”呢?事实上,这样的对比还存在一丝不合理性。
一座核电站通常能持续稳定地运营40~60年,考虑到选址、建设、运行、退役等不同阶段,核电的全寿命周期前后将经历百余年,因此常被形象地称为“百年工程”,并且由于核电机组容量大、稳定运行小时数高,几乎不受自然条件影响,可以雷打不动地坚持发电。以每年365天来计算,一年共有8760小时,核电站的发电小时数可以轻松地达到7000小时。如果发电行业也评选“劳模”的话,核电站一定会戴上大红花了。而一块光伏板、一台风力发电机的寿命通常为20年左右,养护得当的情况下也很难超过40年,再加上阴雨、无风等不可捉摸的天气情况,“三天打鱼,两天晒网”的情况必定会发生在太阳能和风能等发电形式的身上,尽管这并不是出于它们的本意。因此,不同发电形式“一生”的发电量存在巨大差距,发电能力也不能简单地用装机容量来衡量。(https://www.daowen.com)
技术经济工作者们想到了另一种思路:不论阴晴雨雪,风霜雷电,每一座电站从“呱呱坠地”到“灯枯油尽”,其“一生”的发电量是可以被计算出来的,任何发电形式都是如此,核电的发电能力大致相当于水电的2倍,风电的3~4倍,光伏发电的6~8倍。以它们“一生”的发电量作为统一衡量标准,便可以把不同发电能力的差异也纳入评价当中。

中国不同发电形式单位投资(“十二五”期间投产电源工程项目造价分析)
这就是“全生命周期”的概念。如果用某个电力项目全生命周期内的成本除以全生命周期内的发电量,得到每发出一度电的成本,如此一来,就可以对不同发电技术、不同工程项目的经济性做出客观、公允的评估,这一经济评价指标称为“平准化度电成本”(Levelized Cost of Electricity,LCOE)。很多学者就这一指标对我国各种发电形式做了大量研究,不同发电形式对应的“竖线”代表所收集数据中LCOE的极大值和极小值,对应的“方块”则代表LCOE的可能区间。

不同发电形式的平准化度电成本
尽管我们收集整理到的这些数据横跨了许多年,并不能完全真实的反映“资金”的时间价值。但它们总体上反映了一个趋势,核电选手凭借其超长的“职业生涯”及稳定的发电能力,在全寿命周期的口径下,成功反超一众新能源,已经与火电选手的“成本”非常接近了!
一步步地分析是接近真相的过程。说了这么多,我们始终没有脱离“钱”,正是一定程度上基于经济性的考量,人类选择了核电,而历史上核电建设的高速增长现象背后,也正是市场这只“看不见的手”在做出调配。
所以,通过使用更科学公允的经济分析方法,不难发现核电投资巨大、成本高企的印象所言非实,这头“吞金巨兽”的名号自然也是名不副实。我们相信,在不远的未来,随着技术进步、设计建造标准化及规模化部署,安全、清洁、高效的核电,最终将作为经济的能源形式被公众理解和接受。