中核智库-哈尔滨工程大学联合研究中心发布,该中心由中核战略规划研究总院与哈尔滨工程大学共建,专注于核能及相关领域的战略政策研究、前沿技术追踪与国际治理等议题,定期发布动态信息与深度分析报告。
9月14日,国际原子能机构(IAEA)在第70届大会发布最新预测,全球核电装机容量到2060年最高可能达到1284吉瓦,约为2025年的3.4倍,连续第六年上调全球核电增长预期。在国内,随着太平岭2号机组和昌江二期3号机组投产发电,我国在运核电总装机规模跨越68吉瓦,超过法国,跃居世界第二位。“十五五”时期是我国落实2030年前碳达峰、2060年前碳中和目标的关键五年。全球核电复苏与国内能源转型双重背景下,核电在未来清洁能源市场中的角色正在从“基荷补充”逐步走向“基荷保障与调节支撑并重”。围绕这一判断,中核智库-哈尔滨工程大学联合研究中心梳理了IAEA、WNA最新预测与OECD-NEA发电成本数据,从基荷替代、调节能力、综合利用和国际竞争四个维度,分析核电的再定位。详情如下。
01-多机构预测
未来全球核电发展
9月14日,IAEA在第70届大会发布《到2060年能源、电力和核电预测》(Energy, Electricity and Nuclear Power Estimates for the Period up to 2060)[1]。核电容量预测考虑了所有在运反应堆、可能的许可证续期、计划停堆、功率提升以及未来几十年可预见的合理建设项目。在延续当前态势,假设法律政策无重大调整的低情景下,到2060年,全球核电容量在2025年377吉瓦的基础上约翻一番,达到696吉瓦。在纳入各国扩大核能利用的国家意向、并假设国家政策、投资支持和人才发展等使能因素到位的高情景下,到2060年,全球核电装机容量将增至1284吉瓦,达到2025年377吉瓦水平的约3.4倍,其中小型模块化反应堆(SMR)预计将占新增容量的28%。IAEA认为,高情景预测具备合理性与技术可行性,全球核电装机规模甚至有望突破该估算结果。配套政策、扶持资金、人才队伍建设等有利条件,叠加监管协作与全球行业标准统一,是实现高情景预测目标的必要保障。
9月6日,世界核协会(WNA)更新了今年1月份发布的《世界核电展望》(World Nuclear Outlook)[2],首版报告中2050年全球核电装机容量预测为1446吉瓦,更新版将这一数值上调至1457吉瓦。报告显示,2025年全球核电发电量创下历史新高,达到约2702TWh,较2024年增长35TWh,约占全球电力的9%;全球平均容量因子升至83.7%,且没有证据表明反应堆老化导致性能普遍下降。核电自1970年以来累计避免的CO₂排放量,相较于天然气约为436亿吨,相较于煤炭约为972亿吨。报告汇总了各国政府设定的2050年核电装机容量目标,并结合在运机组延寿计划、在建机组完工时间表以及规划、拟建项目的推进情况进行了综合评估。结果表明,若各国政府顺利实现各自目标,到2050年全球核电装机容量有望达到1457吉瓦,超过《三倍核能宣言》设定的1200吉瓦目标。
两组数据放在一起,需要厘清一个容易被误读的口径问题。IAEA的1284吉瓦是2060年高情景预测值,WNA的1457吉瓦是2050年目标汇总值,两者时间节点不同,不能直接比较。真正可比的是2050年:IAEA高情景为1045吉瓦,WNA为1457吉瓦,两者相差约400台百万千瓦级核电机组规模。这一差距并非数据矛盾,而是方法论差异的体现。IAEA的情景分析基于当前市场、技术和资源趋势的外推,高情景对应“合理建设项目”按期推进的乐观假设;WNA则采用自下而上的方式,直接汇总各国政府已公布的核电目标,反映的是“政策意愿的总和”。换言之,IAEA衡量的是“趋势能走多远”,WNA衡量的是“政府想走多远”。两者之间约400吉瓦的缺口,恰恰揭示了当前全球核电发展的核心张力:政策目标远超现实路径,执行能力而非政策意愿才是决定三倍目标能否实现的关键变量。WNA在更新版报告中新增了各国执行能力评估框架,从政策框架、制度基础设施、项目与计划、目标可实现性四个维度对各国的核电交付能力进行评级,将各国分为“领跑者”、“扩展者”、“重启者”、“新进入者”、“候选者”五类。其结论也印证了这一判断:目标本身不是问题,能否将目标转化为可融资、可许可、可重复的项目才是关键。
02-发电成本
与核电经济性分析
9月14日,经合组织核能署(OECD-NEA)与美国电科院(EPRI)联合发布《2025年发电成本》(The Costs of Generating Electricity 2025)报告[3]。报告基于21个成员国的实测行业数据,覆盖23类发电技术,形成309个数据点。经分析发现,电力系统正变得更加低碳、多元,但也更加昂贵;核电通过标准化设计和规模化批量部署,大堆与小型模块化堆(SMR)发电成本均有望降至100美元/MWh以内;但平准化度电成本(LCOE)只是电厂级指标,必须结合系统成本分析才能支撑决策。
该报告是NEA自1983年以来系列发电成本报告的第10版,由NEA与EPRI联合完成。本版方法较以往有重大变化:不再向各国发放空白问卷,而是由EPRI提供基于工程数据的预填数据表,再结合NEA国别调整因子,由各成员国验证、修正或补充。报告覆盖的23类技术选项,按类别可分为:核能(大型轻水堆新建、小型模块化反应堆新建、现有核电机组长期运行)、可再生能源(陆上/海上风电、太阳能光伏、光伏+电池、水库水电、地热、生物质)、储能(独立电池、抽水蓄能)、化石能源(煤、煤+碳捕集利用与封存、燃气联合循环、燃气开放循环、内燃机)以及氢能发电等。
报告采用LCOE方法,统一使用5%实际贴现率,未计入通胀以及输电、并网成本。核电、煤、燃气联合循环、地热按85%容量因子测算;生物质75%,抽水蓄能25%,电池17%,燃气开放循环和内燃机10%;风电、光伏和水电采用国别容量因子。寿命假设为:核电60年、SMR 40年、煤和气40年、风光30年、电池20年、水电60年;核电机组长期运行则按额外延长10年、20年或40年分别测算。碳价统一按50美元/吨CO₂计算。核燃料成本方面,大堆为5.69~9.06美元/MWh,SMR为7.25~12.43美元/MWh。退役成本按核电隔夜建设成本(OCC)的15%、其他技术5%计入。
报告指出,新增发电越来越低碳、技术越来越多样,但多数无碳电力成本已达到或超过100美元/MWh。只有现有核电机组长期运行、水电,以及在忽略可变性和系统成本前提下的陆上风电和光伏,能够低于100美元/MWh。按中位数看,核电机组长期运行最低,为44美元/MWh;陆上风电59美元/MWh;光伏68美元/MWh;水电79~84美元/MWh;核电批量化成熟部署为81美元/MWh;燃气联合循环为98美元/MWh;光伏+电池为95美元/MWh;地热105美元/MWh;燃气联合循环+碳捕集为113美元/MWh;海上风电115美元/MWh。较高成本技术包括:煤130美元/MWh、生物质135美元/MWh、4小时电池136美元/MWh、首堆大型核电140美元/MWh、首堆SMR 142美元/MWh、煤+碳捕集171美元/MWh、生物质+碳捕集205美元/MWh。氢能开放循环最高,中位数达406美元/MWh。
报告对核能给予高度关注,来自15个国家的数据覆盖大堆新建、SMR新建和现有核电机组长期运行。首堆建设与批量化成熟部署之间的成本差距巨大。首堆大型核电LCOE中位数为141美元/MWh,批量化成熟部署后的大型核电降至81美元/MWh;首堆SMR中位数为146美元/MWh,批量化成熟部署后的SMR降至84美元/MWh。核电机组长期运行因利用现有电厂、资本支出低,中位数仅44美元/MWh,是报告中最具成本优势的低碳选项之一。报告强调,批量化成熟部署降本的前提是:标准化设计、重复建设、供应链成熟、政策支持、融资可得、监管高效以及熟练劳动力。报告还将核能国家分为四类:韩国、加拿大属于持续新建和标准化国家;法国、斯洛伐克、美国属于强运营基础恢复新建国家;瑞典、波兰、捷克属于首次或重启新建国家;丹麦、德国则暂不考虑新建。
报告对贴现率、容量因子、寿命、燃料成本和碳价做了敏感性分析。在贴现率方面,核电因资本密集度最高,对贴现率最敏感。在20%贴现率下,批量化成熟部署核电的中位成本,是其在0%贴现率情形下的5倍以上;首堆建设甚至达到7倍以上。燃气联合循环对贴现率最不敏感,0%至20%区间内中位成本仅上升约40%。容量因子方面,核电因固定成本占比最高,在低容量因子下成本上升最快;燃气联合循环因投资成本较低、固定成本占比最小,在不同容量因子下成本变化最为平缓。燃料成本方面,核电受影响很小,燃料价格变化50%,批量化成熟部署(NOAK)核电中位成本仅变化约4.5%;燃气联合循环最敏感,燃料价格每变化10%,LCOE约变化6美元;煤约变化3美元。碳价方面,煤最敏感,碳价每上升10美元/吨CO₂,煤电LCOE约增加8美元,燃气联合循环约增加3美元。碳捕集竞争力阈值约为:煤90美元/吨CO₂,燃气95美元/吨CO₂。
综合来看,这份报告传递了三个关键信息:一是核电机组长期运行是当前最具成本优势的低碳选项,中位数仅44美元/MWh;二是首堆与批量化成熟部署之间的成本差距巨大,大型核电从141美元/MWh降至81美元/MWh,SMR从146美元/MWh降至84美元/MWh,批量化是降本的核心路径;三是核电对贴现率高度敏感,这意味着融资环境和政策稳定性对核电经济性具有决定性影响。
03-核电在能源转型中的再定位
“十五五”时期是我国落实2030年前碳达峰、2060年前碳中和目标的关键五年。随着新能源汽车渗透率持续提升,我国石油消费已进入峰值平台期;天然气作为相对清洁的过渡能源,消费量仍保持增长,预计2035~2040年达峰;《煤炭工业发展“十五五”规划》明确提出,“十五五”期间煤炭消费将迎来达峰,到2030年煤炭消费实现达峰。石油、天然气、煤炭等主要一次化石能源陆续达峰并逐步减量,客观上要求终端用能电气化水平持续提升。
从电力需求侧看,我国电力需求仍将保持增长态势,预计2045年前后达峰。其主要驱动有二:一是终端电气化加快推进,工业、交通、建筑等领域“以电代煤、以电代油、以电代气”持续深化,电力替代空间不断释放;二是产业结构加快由能源资源密集型向科技密集型转变,数据中心、高端制造、人工智能等新兴高耗电业态快速成长,经济增长对电力的依赖度明显上升。
从电力供给侧看,我国正加快构建新型电力系统。煤电、气电作为当前系统主要的惯量电源和灵活调节电源,是支撑风电、光伏装机规模持续提升的关键调节资源,能够为抽水蓄能、压缩空气储能等新型储能设施的规模化发展争取必要时间。“十五五”期间,煤电、气电将呈现“增容减量”特征,即装机容量适度增加以提升系统安全保供能力,但发电量占比逐步下降。从更长的时间维度看,煤电转型将历经增容控量(当前至2030年)、控容减量(2030~2035年)、减容减量(2035~2060年)三个阶段,“十五五”正处于从“增容控量”向“控容减量”过渡的转折点。随着风光逐步成为主力电量电源,煤电将有序退出基荷电源地位,届时安全、经济、可靠的基荷替代电源主要依靠核能。核电以相对较低的装机占比贡献了更高比例的发电量,运行小时数显著高于多数电源,是当前唯一能够大规模替代煤电基荷功能的零碳电源。
在新型能源体系中,核电将充分发挥电、热双重属性,在提供清洁基荷电力的同时,通过核能供热、供汽等方式拓展终端清洁替代空间,支撑我国能源的安全、稳定、经济转型。核电在未来清洁能源市场中的角色并非一成不变,而是随着煤电退出节奏和风光渗透率的变化逐步演进。
然而,核电要在未来清洁能源市场中从“基荷补充”走向“基荷保障与调节支撑并重”,仅靠现有运行模式是不够的。我国2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和,2030年至2060年这三十年,正是煤电从“增容减量”走向逐步退出的关键期,也是核电从电量补充走向电量支柱的窗口期。届时火电逐步让出基荷电量份额,风光和水电可以承担相当一部分,但受制于出力波动性和可开发规模,剩余部分需要由核电来填补;与此同时,随着风光成为主力电源,火电让出的部分调节责任,也需要核电在特定时段和场景下分担。这意味着核电的角色不是静态的,而是随系统演进逐步升级的。今天以基荷为主、示范灵活性技术,明天则可能在提供稳定电量的同时,逐步具备一次调频和负荷跟踪能力。
把视野放到国际市场,需求正在从“有没有核电”转向“核电能不能适配新型电力系统”。韩国在捷克杜科瓦尼核电项目竞标中,针对捷方提出的“一日内将输出功率从100%降至50%再回升至最大功率”的弹性运行要求,韩国水力原子能公司承诺在2034年机组完工前完成相关技术开发,以此作为投标方案的技术亮点之一,并在竞标中胜出[4]。尽管目前明确提出弹性运行要求的招标项目仍属少数,但随着可再生能源占比在全球范围内持续提升,这一趋势正在加速。并网友好性正在从“加分项”变成“入场券”,如果我国核电出口的下一代机型仍然以“只能带基荷”的面貌出现在国际市场上,将难以满足越来越多国家的电网需求。同样,综合利用友好性也在成为国际竞争的新维度。这意味着,发展并网友好性和综合利用友好性技术,不仅是服务国内新型电力系统的需要,更是中国核电从“装备出口”走向“标准输出”的战略前提。
在核能综合利用方面,我国已具备较好的示范基础。秦山核电核能供热示范工程已实现南方地区首个居民供暖,田湾核电“和气一号”工业供汽项目已投产运行,每年可向连云港石化基地输送480万吨零碳蒸汽。2026年进入主体工程建设阶段的徐圩项目,更是全球首个“华龙一号”与高温气冷堆双堆耦合的核能综合利用工程。项目采用“华龙一号”主蒸汽加热除盐水制备270度以上中压饱和蒸汽,再通过高温气冷堆主蒸汽对饱和蒸汽进行二次升温,最终产出最高温度可达460摄氏度的高品质工业蒸汽,设计每小时可供应工业蒸汽8000多吨,标志着我国核能从单一发电向多元供给转型进入工程化阶段。相比之下,机组灵活运行方面的技术攻关仍相对滞后。国内核电机组长期以基荷模式运行,对负荷跟踪和快速调节的工程实践积累有限。
国内新型电力系统与新型能源体系的演进节奏决定了技术储备的紧迫性,国际市场的竞争格局决定了技术储备的方向。两者共同指向同一个判断:当核电能够同时提供稳定电量、灵活调节能力和多元清洁能源产品时,它在未来清洁能源市场中的角色才真正从“基荷补充”逐步走向“基荷保障与调节支撑并重”。这一判断,不仅适用于国内,也适用于中国核电走向更广阔的国际市场。