目前痛點(diǎn)

由于電力的需求和供應(yīng)一直在變動(dòng)，目前電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商希望電力供應(yīng)能更加靈活。

核電投資者也希望利用約60%的核能廢熱，以實(shí)現(xiàn)更多的投資回報(bào)。

為了滿足這些需求，發(fā)電裝置面臨的挑戰(zhàn)遠(yuǎn)不止將功率最大化那么簡(jiǎn)單。這些挑戰(zhàn)不僅體現(xiàn)在設(shè)計(jì)和建造上，還體現(xiàn)在日常運(yùn)行中。這或許對(duì)發(fā)電裝置將產(chǎn)生顛覆性的影響，但這就是新方案的核心所在。正在策劃中位于英國(guó)東海岸的Sizewell C核電站EPR機(jī)組就采用了一些新方案。

抽汽供暖

SizewellC公司的財(cái)務(wù)總監(jiān)Julia Pyke表示，Sizewell C將利用核電機(jī)組抽汽供暖。但是目前英國(guó)的集中供熱普及率很低，而且將集中供熱地區(qū)與偏遠(yuǎn)的核電機(jī)組連接起來(lái)非常困難。

Sizewell C核電機(jī)組計(jì)劃在汽輪機(jī)上設(shè)置閥門(mén)，將部分高溫蒸汽從汽輪機(jī)中釋放出來(lái)。

當(dāng)使用蒸汽時(shí)，核電機(jī)組產(chǎn)生的電力就會(huì)減少。但這意味著核電機(jī)組具有更好的系統(tǒng)靈活性。在可再生能源主導(dǎo)電網(wǎng)的時(shí)間段，可能出現(xiàn)電力過(guò)剩，這時(shí)Sizewell C核電機(jī)組的靈活性將得到很好的體現(xiàn)。而從汽輪機(jī)中抽出的蒸汽可以用于其它工業(yè)品的生產(chǎn)（比如氫能），這將會(huì)使核電機(jī)組的效率最大化。而生產(chǎn)的氫能是可存儲(chǔ)的清潔能源，進(jìn)一步提升了能源系統(tǒng)的靈活性。

Pyke表示，Sizewell C設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)目前正在研究從汽輪機(jī)抽取蒸汽的最佳位置。

必須在不影響核安全的情況下抽取蒸汽，同時(shí)所在位置的溫度和壓力要合適。

開(kāi)發(fā)氫能

如果Sizewell C周?chē)鷽](méi)有低品位能源的供暖市場(chǎng)，那么是否存在高品位能源的應(yīng)用場(chǎng)景呢?答案就是氫能。這就是“基于當(dāng)?shù)氐南到y(tǒng)思維”重要性的體現(xiàn)。

氫能可以用在很難降低碳排放的場(chǎng)景，比如取代天然氣用于家庭供暖或者用于重型貨物運(yùn)輸燃料。不過(guò)這將對(duì)能源行業(yè)產(chǎn)生巨大的沖擊，有可能形成一個(gè)巨大的新興產(chǎn)業(yè)。氫氣可以通過(guò)水蒸氣和烴類(lèi)轉(zhuǎn)化生成，也可以通過(guò)電解蒸汽制取。Sizewell C計(jì)劃采用電解蒸汽的方式，使用蒸汽代替電力來(lái)加熱，可以提高固體氧化物電解槽高達(dá)10%的性能。因此，在可再生能源主導(dǎo)電網(wǎng)的時(shí)間段，Sizewell C的過(guò)剩電力與工藝熱相結(jié)合，可以以較低的價(jià)格大量生產(chǎn)氫氣。

英國(guó)東海岸的Sizewell地區(qū)是主要港口的所在地，成千上萬(wàn)的重型貨車(chē)(HGVs)通過(guò)該地區(qū)。這些汽車(chē)目前采用的是柴油燃料，預(yù)計(jì)在中期將改為使用氫能電池。這就是SizewellC制氫的潛在本地市場(chǎng)。當(dāng)?shù)氐娜細(xì)夤芫W(wǎng)也是如此。

而氫能市場(chǎng)的建立面臨著類(lèi)似“雞生蛋，蛋生雞”的局面，新的加氣站和新的消費(fèi)者都在等待對(duì)方的時(shí)機(jī)成熟。Pyke認(rèn)為，在Sizewell C建設(shè)完成可以長(zhǎng)期提供氫氣之前，在建設(shè)階段的廠區(qū)車(chē)輛提供氫氣或許可以啟動(dòng)市場(chǎng)。

為了做到這一點(diǎn)，法國(guó)電力集團(tuán)（EDF）計(jì)劃在2022年在Sizewell廠區(qū)安裝一個(gè)2MW的電解制氫裝置用來(lái)測(cè)試市場(chǎng)。使用Sizewell B廠的電力來(lái)生產(chǎn)氫氣，為建設(shè)工地的交通提供燃料。

這個(gè)2MW的制氫裝置，尺寸與集裝箱類(lèi)似，每天可生產(chǎn)800公斤氫氣，足夠?yàn)?6輛廠區(qū)車(chē)輛提供動(dòng)力。

這是在Sizewell C核電站建設(shè)階段減少碳排放的途徑;同時(shí)也啟動(dòng)了對(duì)“運(yùn)輸用氫”的投資，這可能成為當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)的核心。Sizewell C公司發(fā)布了一份征集合作意向的公告，邀請(qǐng)各公司與其聯(lián)系。這些公司將有機(jī)會(huì)安裝制氫裝置或者運(yùn)營(yíng)一些氫能汽車(chē)。

Sizewell C公司正在與英國(guó)政府、EDF和中國(guó)廣核集團(tuán)(CGN)一起尋找新投資者。Sizewell C公司將不得不決定是否從事制氫的業(yè)務(wù)，還是僅僅為制氫提供熱能和電力。隨著Sizewell C公司對(duì)氫能汽車(chē)需求的變化，以及其他氫能客戶的增多，Sizewell C公司將在10年后決定運(yùn)行策略。在Sizewell C附近安裝第一個(gè)電解制氫裝置可以更有效的利用氫氣。隨著未來(lái)商業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，需要將制氫廠房設(shè)置在一個(gè)最佳的地點(diǎn)，既方便Sizewell的熱力和電力接入，同時(shí)接近氫能消費(fèi)者。

負(fù)碳工廠

Sizewell C產(chǎn)生的高品位熱能還有其它用途。

安裝直接空氣碳捕獲（DAC）裝置，可以使核電站在全生命周期從低碳工廠變?yōu)樨?fù)碳工廠。

由于英國(guó)的凈零碳排放目標(biāo)，“負(fù)碳”技術(shù)在英國(guó)很有吸引力。目前唯一的“負(fù)碳”技術(shù)是在生物質(zhì)發(fā)電過(guò)程中實(shí)現(xiàn)碳捕獲和儲(chǔ)存，但生物質(zhì)發(fā)電在英國(guó)仍存在爭(zhēng)議，而且這需要很大的土地面積。

Pyke表示，SizewellC公司需要具有121,000噸/年能力的DAC裝置，每年需要使用24GWh的電以及240GWh的熱（100℃）。需求的電與熱只占SizewellC的產(chǎn)能的很小比例。在DAC進(jìn)入商業(yè)生產(chǎn)后，SizewellC的效率會(huì)更高。

由此捕獲的二氧化碳需要長(zhǎng)期儲(chǔ)存，英國(guó)政府已經(jīng)在研究利用廢棄的海上石油和天然氣設(shè)施來(lái)儲(chǔ)存二氧化碳，這也是“基于當(dāng)?shù)氐南到y(tǒng)思維”的具體體現(xiàn)。Sizewell C所在的海岸附近有幾個(gè)廢棄設(shè)施。

英國(guó)政府將大力支持碳捕獲和存儲(chǔ)技術(shù)。商業(yè)、能源和工業(yè)戰(zhàn)略部啟動(dòng)了溫室氣體清除競(jìng)賽，以開(kāi)發(fā)一個(gè)DAC示范項(xiàng)目。Sizewell C公司發(fā)布了第二次征集合作意向的公告，尋求合作公司來(lái)共同開(kāi)發(fā)和測(cè)試這項(xiàng)技術(shù)。

清潔航運(yùn)燃料

像Sizewell規(guī)模的大型發(fā)電廠一旦生產(chǎn)工藝熱，其商業(yè)模式就可以變得豐富起來(lái)。

Sizewell C公司可以利用無(wú)碳熱量、氫氣和二氧化碳來(lái)合成清潔航運(yùn)燃料。Sizewell C將與英國(guó)港口合作，幫助英國(guó)在可持續(xù)的短程航運(yùn)市場(chǎng)占據(jù)領(lǐng)先地位。航空業(yè)也是一個(gè)難以脫碳的行業(yè)，使用清潔航運(yùn)燃料后，也可以實(shí)現(xiàn)零碳目標(biāo)。

在這個(gè)方案中，從空氣捕捉到的二氧化碳中產(chǎn)生CO，從蒸汽中產(chǎn)生H2，同時(shí)使用Sizewell C的無(wú)碳熱量和電力生產(chǎn)合成氣或其他合成燃料。能源的綜合利用總比單一利用更有效，而且該技術(shù)已經(jīng)存在，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。

Sizewell C公司也考慮向溫室種植等企業(yè)出售低品位熱能，這些企業(yè)要么靠近電廠，要么靠近其它高品位熱能利用公司（部分高品位熱能的副產(chǎn)品為低品位熱能）。

商業(yè)模式

Sizewell C公司將開(kāi)始與當(dāng)?shù)氐墓I(yè)公司關(guān)于工藝熱的合作。這包括為港口工業(yè)及氫能汽車(chē)提供能源的港口運(yùn)營(yíng)商。

市場(chǎng)的潛力是巨大的。根據(jù)各種行業(yè)估計(jì)，到2035年氫能將為英國(guó)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造180億英鎊的GVA，并新增7.5萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位。而英國(guó)國(guó)內(nèi)的可持續(xù)燃料生產(chǎn)行業(yè)每年僅可創(chuàng)造7.42億英鎊的GVA，提供5200個(gè)就業(yè)崗位。可持續(xù)航空燃料的全球出口市場(chǎng)還可創(chuàng)造13,600個(gè)就業(yè)崗位。提供熱能和電力的綜合產(chǎn)品并與其他當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)密切合作，將使Sizewell C一部分市場(chǎng)。

究竟哪些項(xiàng)目可以從試點(diǎn)走向商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，甚至成為一個(gè)新產(chǎn)業(yè)的核心，還有待觀察。最重要的是創(chuàng)新商業(yè)模式的思想。這讓核電站不再只是生產(chǎn)電力。

這種商業(yè)模式能夠?yàn)榈胤胶蛧?guó)家量身定制工藝熱、氫能及燃料等多種無(wú)碳能源。