本文來(lái)自微信公眾號(hào)：地球知識(shí)局 （ID：diqiuzhishiju），作者：正則靈均，校稿：朝乾 ，編輯：板栗
說(shuō)到集中供暖，北方的小伙伴可能再熟悉不過(guò)了。在他們的記憶里，許多年前，很多家屬院都有自己的燃煤熱水鍋爐，給小區(qū)供暖。后來(lái)，國(guó)家為了節(jié)能環(huán)保，開(kāi)始推行集中供暖，利用集中熱源通過(guò)熱網(wǎng)向周邊地區(qū)的企業(yè)、居民提供生產(chǎn)和生活用熱。
說(shuō)到核電，許多小伙伴或許也不會(huì)太陌生。俯瞰我國(guó)像一張弓的大陸海岸線，分布于沿海八個(gè)省區(qū)的 18 個(gè)核電基地串珠成鏈，筑起了我國(guó)從核電大國(guó)向核電強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)的堅(jiān)實(shí)底氣。
核能作為清潔的能源
在中國(guó)未來(lái)的能源版圖中具有舉足輕重的地位
（中國(guó)商業(yè)運(yùn)行中的核電廠分布）▼
可是，核電和集中供暖放在一起，或許會(huì)讓許多人覺(jué)得新奇。
核能可以用來(lái)供暖？
2022 年 11 月 1 日，作為東北地區(qū)首個(gè)核能供暖項(xiàng)目，遼寧紅沿河核電站核能供暖示范項(xiàng)目正式投運(yùn)供熱，為當(dāng)?shù)亟鼉扇f(wàn)居民提供冬季取暖保障。
紅沿河核電站是東北地區(qū)首座核電站，也是目前東北最大電力能源投資項(xiàng)目，共建設(shè) 6 臺(tái)核電機(jī)組，總裝機(jī)約 671.3 萬(wàn)千瓦，是目前國(guó)內(nèi)在運(yùn)裝機(jī)容量最大的核電站。
紅沿河核電 6 號(hào)機(jī)組于今年 6 月式實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)行
隨著 6 號(hào)機(jī)組并網(wǎng)紅沿河核電站已成為世界第三大核電站
（紅沿河核電站 圖：en.cgnp.com.cn）▼
紅沿河核電站核能供暖示范項(xiàng)目規(guī)劃供熱面積 24.24 萬(wàn)平方米，利用紅沿河核電站汽輪機(jī)抽汽作為熱源，替代紅沿河鎮(zhèn)原有的 12 個(gè)燃煤鍋爐房，新建一次管網(wǎng)近 10 公里、二次管網(wǎng) 5.7 公里，換熱站 4 座。
該項(xiàng)目投產(chǎn)后具有顯著的環(huán)保效益，每年可以減少標(biāo)煤消耗 5726 噸，減排二氧化碳 1.41 萬(wàn)噸、二氧化硫 60 余噸、灰渣 2621 噸。
紅沿河核電站給居民送溫暖的同時(shí)
也守護(hù)了紅沿河鎮(zhèn)的一片藍(lán)天
（核能供暖項(xiàng)目一次管網(wǎng)安裝現(xiàn)場(chǎng) 圖：china-nea.cn）▼
你也許會(huì)有“劉姥姥初入賽博坦”的感覺(jué)，進(jìn)而衍生出“核能還能用來(lái)供熱？”“會(huì)不會(huì)暖氣里面的水輻射超標(biāo)？”等疑問(wèn)甚至擔(dān)憂(yōu)。
畢竟在很多北方人的記憶里，熱源一般為熱電聯(lián)產(chǎn)的熱電廠、燃煤或燃?xì)夤徨仩t、工業(yè)余熱等，和核電是八竿子打不著的。
然而，核能供暖并不是一項(xiàng)新技術(shù)。20 世紀(jì) 60 年代，瑞典原型核動(dòng)力反應(yīng)堆 Agesta 建成投運(yùn)，成為世界上第一個(gè)民用核能供熱的核電站。
核能供暖拓展了核能應(yīng)用的邊界
讓我們看見(jiàn)了核能更多的可能性
（Agesta 圖：Arvid Nilsson，AB Atomenergi）▼
此后，多國(guó)開(kāi)始利用核能供暖，目前全球在運(yùn)的 400 余臺(tái)核電機(jī)組中，有約十分之一已實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供。
供熱行業(yè)市場(chǎng)空間有多大？
近年來(lái)，我國(guó)城市供熱行業(yè)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)。據(jù)住建部、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2012-2021 年，我國(guó)城市供熱總量從 29.54 億吉焦增長(zhǎng)至近 42 億吉焦，年化增長(zhǎng)率 3.98%。
其中，蒸汽供熱總量從 5.16 億吉焦增至 6.49 億吉焦，年化增長(zhǎng)率 2.57%；熱水供熱總量從 24.38 億吉焦增至 35.48 億吉焦，年化增長(zhǎng)率 4.26%。
一些開(kāi)始供暖的南方城市也貢獻(xiàn)了一些數(shù)據(jù) ▼
隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，全國(guó)集中供熱面積和供熱管道里程也在逐年增長(zhǎng)。根據(jù)我國(guó)住建部相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，至 2021 年末，我國(guó)集中供熱面積已經(jīng)達(dá)到 106.03 億平方米，近十年來(lái)年均增長(zhǎng) 8.28%。
供熱總面積的增長(zhǎng)十分穩(wěn)定
近似一條斜直線了 ▼
其中，山東和遼寧供熱面積均已超過(guò) 10 億平方米；我國(guó)集中供熱管道長(zhǎng)度也已經(jīng)達(dá)到了 42.6 萬(wàn)公里（2020 年），較 2012 年增長(zhǎng) 1.66 倍。
在對(duì)追求美好生活動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下
這一數(shù)字還會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng) ▼
早期，我國(guó)北方地區(qū)供暖主要采用分布式供暖方式，主要熱源是小型燃煤鍋爐，能源消耗高，供暖效率低，同時(shí)也沒(méi)有任何后處理裝置，污染比較嚴(yán)重。
為滿(mǎn)足節(jié)能減排、綠色環(huán)保要求，國(guó)家開(kāi)始大力推動(dòng)集中式供暖，用熱電聯(lián)產(chǎn)與大型供暖鍋爐作為熱源，逐步淘汰小型燃煤鍋爐。
我們都知道，燃煤鍋爐參數(shù)越高，效率就越高。熱電聯(lián)產(chǎn)可以實(shí)現(xiàn)燃煤電站能量梯級(jí)利用，能源利用率更高，可以顯著降低能源消耗，不過(guò)也只能覆蓋到熱電廠周邊一定范圍的區(qū)域。
對(duì)那些附近沒(méi)有熱電廠的區(qū)域，則采取建設(shè)大型供暖鍋爐的方式進(jìn)行供熱，把本來(lái)散燒的煤炭集中起來(lái)，參數(shù)高了、跑冒滴漏少了，自然能效也就上去了。因此，我國(guó)集中供暖依靠的一次能源也主要是煤炭。
隨著老百姓生活水平的提高，對(duì)供熱的需求也會(huì)逐步增加，我國(guó)城市供熱市場(chǎng)仍會(huì)維持較快的速度增長(zhǎng)，有研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)我國(guó)五年內(nèi)供熱總量或?qū)⒊^(guò) 50 億吉焦。
這就意味著，大概還有 8 億吉焦的增長(zhǎng)空間。那么，這 8 億吉焦的增長(zhǎng)靠什么頂上呢？
冬季供暖靠什么？
盡管煤是我國(guó)第一大一次能源，當(dāng)下我們離不開(kāi)煤炭、煤電，但是長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，要實(shí)現(xiàn)碳中和，煤炭勢(shì)必會(huì)有一個(gè)減量的過(guò)程。
根據(jù)中央相關(guān)文件，在煤炭消費(fèi)方面，我國(guó)將加快煤炭減量步伐，“十四五”時(shí)期嚴(yán)控煤炭消費(fèi)增長(zhǎng)，“十五五”時(shí)期逐步減少，逐步減少直至禁止煤炭散燒。
中國(guó)的減排承諾說(shuō)到做到
這才是一個(gè)大國(guó)該有的擔(dān)當(dāng) ▼
煤電方面，將統(tǒng)籌煤電發(fā)展和保供調(diào)峰，嚴(yán)格控制新增煤電項(xiàng)目，新建機(jī)組煤耗標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，有序淘汰煤電落后產(chǎn)能，加快現(xiàn)役機(jī)組節(jié)能升級(jí)和靈活性改造，積極推進(jìn)供熱改造，推動(dòng)煤電向基礎(chǔ)保障性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源并重轉(zhuǎn)型。
煤電作為基礎(chǔ)電源的地位現(xiàn)在還難以替代
清潔高效就是煤電的綠色轉(zhuǎn)型 ▼
因此，未來(lái)新增供暖中，優(yōu)先級(jí)最靠前的可能是利用周?chē)济弘娬镜墓岣脑?，讓煤電機(jī)組在發(fā)電的同時(shí)，可以為周邊工業(yè)企業(yè)和居民提供熱能，最大程度推動(dòng)能量梯級(jí)利用。
利用供熱改造的電廠還是能貢獻(xiàn)很多熱量的 ▼
天然氣作為較清潔低碳的化石能源，確實(shí)是個(gè)好東西，利用靈活、熱值高、污染少。也成了歐洲清潔低碳轉(zhuǎn)型的重要支撐能源。但此次俄烏沖突帶來(lái)的歐洲天然氣亂象，也讓我們更加深入地認(rèn)識(shí)到“飯碗握在自己手里”的重要性。
當(dāng)前，我國(guó)天然氣對(duì)外依存度已經(jīng)到了 45%，如果新增的供暖需求一股腦都用燃?xì)獍l(fā)電或天然氣能源站來(lái)供應(yīng)的話，氣從哪里來(lái)就會(huì)成為一個(gè)很緊迫的問(wèn)題。一旦對(duì)外依存度過(guò)高，就很容易被人卡脖子，尤其是天然氣應(yīng)用基本上涉及到我國(guó)生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。
天然氣對(duì)外依存度與日俱增
尋找代替的能源就顯得更為重要了 ▼
近 1/6 的天然氣都用于發(fā)電與供熱了 ▼
關(guān)于冬季供暖能源問(wèn)題，根據(jù)去年 1 月 8 日召開(kāi)的國(guó)常會(huì)，“要堅(jiān)持宜煤則煤、宜電則電、宜氣則氣，持續(xù)做好群眾取暖特別是北方地區(qū)取暖用能保障”。
也就是說(shuō)，要盡量做好清潔低碳、成本可承受、資源可獲得之間的平衡。生物質(zhì)清潔供暖、地?zé)峁┡⒌推肺挥酂峁┡?、核電余熱供暖都可以占得一席之地?/p>
核電怎么供暖？
核能具有高效率和持久性強(qiáng)的特點(diǎn)。目前人類(lèi)利用核能的途徑包括兩條：核裂變和核聚變。
核裂變已達(dá)到實(shí)用階段，軍事領(lǐng)域造出了原子彈，能源領(lǐng)域建造了眾多核電站。而核聚變雖然在軍事領(lǐng)域已造出了氫彈，但能源領(lǐng)域還處于科技攻關(guān)階段，尚未取得商業(yè)化成功。
核聚變釋放的能量比核裂變大太多
想控制它不搞破壞為己所用太難了
（氫彈爆炸如同滅世 圖：USDOE）▼
所以當(dāng)前，核能發(fā)電主要是利用鈾-235 的核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)釋出大量的熱能，利用這些熱能將水變成水蒸氣，再利用水蒸氣推動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
熱中子轟擊 U-235 原子后，會(huì)放出 2 到 4 個(gè)中子
中子再去撞擊其它鈾原子，從而形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)而自發(fā)裂變
（圖：IAEA）▼
乍一看，似乎和煤電廠很類(lèi)似，主要區(qū)別在于“鍋爐”不一樣：煤電廠的鍋爐就是燃煤鍋爐，而核電廠的“鍋爐”是核反應(yīng)堆，專(zhuān)業(yè)的術(shù)語(yǔ)叫“核島”，是指安全殼及其內(nèi)部全部的設(shè)備或系統(tǒng)。
核反應(yīng)堆產(chǎn)能比鍋爐強(qiáng)很多
安全措施也和鍋爐也不是一個(gè)級(jí)別的
（圖：wiki）▼
這個(gè)“安全殼”由預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)成，還可以在預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土安全殼內(nèi)增加一層鋼制安全殼，這樣就甚至能承受商用飛機(jī)的高速撞擊。
堆芯是核島中的核心，主要由燃料組件及控制棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)會(huì)放出海量的熱量，這些熱量會(huì)被堆芯中的水所吸收，通過(guò)一回路流經(jīng)蒸汽發(fā)生器，將熱量交換給二回路中的水。
核裂變所釋放的熱量是十分驚人的
降溫是控制核反應(yīng)的極其重要的環(huán)節(jié)
（堆芯設(shè)計(jì)圖 圖：wiki）▼
二回路以后的流程與煤電廠是一樣的，二回路中的水受熱轉(zhuǎn)化為一定參數(shù)的蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
在這個(gè)過(guò)程中，一回路二回路的水是完全隔絕開(kāi)的。為了安全起見(jiàn)，堆芯放置在鋼制壓力容器中，壓力容器、一回路管道、主泵及蒸汽發(fā)生器都放置在安全殼中。
危險(xiǎn)因素都被安全殼給“鎖死了”
（圖：IAEA）▼
而核能供熱，主要是從核電機(jī)組二回路抽取蒸汽作為熱源，通過(guò)廠內(nèi)換熱首站、廠外換熱站進(jìn)行多級(jí)換熱，最后經(jīng)市政供熱管網(wǎng)將熱量傳遞至最終用戶(hù)。其原理和煤電廠供熱一樣，都是余熱利用。
核電站與供熱用戶(hù)間有多道回路進(jìn)行隔離，每個(gè)回路間只有熱量的傳遞，沒(méi)有水的交換，所以居民大可不必?fù)?dān)心輻射。
不僅零輻射而且還零碳
大家可放心使用
（圖：OECD）▼
在世界范圍內(nèi)，核能供暖已經(jīng)有了廣泛應(yīng)用。從國(guó)內(nèi)外核能供熱實(shí)踐看，核能供熱的安全性、可靠性也得到了證明。
安全可靠的核熱可不止供熱那么簡(jiǎn)單
人類(lèi)已經(jīng)在想怎么從各種方面榨干核熱的價(jià)值了
(圖：IAEA）▼
即便是在我國(guó)，紅沿河核能供暖也不是我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域的首次嘗試。此前，山東海陽(yáng)和浙江海鹽均已邁入“核能供暖時(shí)代”。
如 2019 年 11 月投運(yùn)的如山東海陽(yáng)核電廠的“暖核一號(hào)”供熱項(xiàng)目，讓海陽(yáng)市成為了全國(guó)首個(gè)“零碳”供熱城市，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)?shù)孛癖姟⒌胤秸?、熱力公司、核電企業(yè)以及生態(tài)環(huán)保的多方共贏。
盡管核電不是可再生能源，但和風(fēng)電、光伏這些新能源比，核能在穩(wěn)定性上具備較大優(yōu)勢(shì)。隨著國(guó)家先立后破推動(dòng)“雙碳”工作，核電作為清潔能源近年來(lái)受到越來(lái)越多的重視。
當(dāng)前，我國(guó)在運(yùn)核電機(jī)組裝機(jī)位居世界第三，共計(jì) 53 臺(tái)、5553 萬(wàn)千瓦（美國(guó)在運(yùn) 9471.8 萬(wàn)千瓦，位列第一；法國(guó)在運(yùn) 6137 萬(wàn)千瓦，位列第二）。
中國(guó)核電裝機(jī)容量增速雖時(shí)快時(shí)慢
但一直在保持增長(zhǎng) ▼
我國(guó)在建機(jī)組裝機(jī)容量全球第一，共計(jì) 23 臺(tái)、2419 萬(wàn)千瓦，至 2025 年，投運(yùn)核電裝機(jī)將達(dá)到 7000 萬(wàn)千瓦左右，超過(guò)法國(guó)成為全球核電裝機(jī)第二大國(guó)（當(dāng)前法國(guó)在建機(jī)組僅有 163 萬(wàn)千瓦左右）。
不過(guò)，當(dāng)前我國(guó)核電滲透率仍存在提升空間。目前，核電發(fā)電量占我國(guó)總發(fā)電量的比重不足 5%，盡管呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)，但仍低于新能源的占比，也顯著低于許多發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。
現(xiàn)在的低占比也展示了核能發(fā)展的巨大潛力
中國(guó)核電未來(lái)可期 ▼
國(guó)家能源局在《2022 年能源工作指導(dǎo)意見(jiàn)》中提出，組織實(shí)施《核能集中供熱及綜合利用試點(diǎn)方案》，推進(jìn)核能綜合利用。而核能供熱就屬于核電的綜合利用的范疇內(nèi)。
按照規(guī)劃，到 2025 年，我國(guó)核電運(yùn)行裝機(jī)容量要達(dá)到 7000 萬(wàn)千瓦左右。屆時(shí)，也將由更多城市感受到來(lái)自核能的溫暖。
數(shù)據(jù)來(lái)源：
1.國(guó)家統(tǒng)計(jì)局
2.住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部：《2021 年中國(guó)城市建設(shè)狀況公報(bào)》
3.世界核協(xié)會(huì)、
4.國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)
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