美國(guó)核電廠須通過(guò)靈活運(yùn)行和制氫增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力

2020年8月11日，美國(guó)核協(xié)會(huì)(ANS)召開(kāi)電力公司虛擬全體工作會(huì)議。會(huì)上，美國(guó)核工業(yè)官員表示，美國(guó)核電廠必須通過(guò)靈活運(yùn)行和核電制氫來(lái)適應(yīng)電網(wǎng)中日益增長(zhǎng)的可再生能源發(fā)電，以及由此造成的電價(jià)下降。

美國(guó)Xcel能源公司首席發(fā)電官(Chief Generation Officer)兼執(zhí)行副總裁Tim O'Connor稱，核電企業(yè)的傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式現(xiàn)已落后，且面臨著成本方面的挑戰(zhàn)。

O’Connor表示，Xcel面臨著“電網(wǎng)的新境遇”，即“當(dāng)前電網(wǎng)中間歇能源使用率高達(dá)50%~70%”，且在2030年后可能會(huì)逐步淘汰煤電。因此，核電廠的“空轉(zhuǎn)戰(zhàn)略”和靈活運(yùn)行將成為必要。

此前，Xcel公司曾指出，靈活電力運(yùn)行允許核電廠可以偶爾降低電力輸出功率，從而為確保電網(wǎng)穩(wěn)定性提供支持，并與該公司能源系統(tǒng)中的風(fēng)能和太陽(yáng)能功率變化相匹配。

近年來(lái)，為應(yīng)對(duì)可再生能源發(fā)電和電價(jià)的持續(xù)走低，美國(guó)三大核電運(yùn)營(yíng)商Xcel、Energy Northwest及Exelon一直在調(diào)整核電發(fā)電量。

美國(guó)MPR Associates咨詢公司負(fù)責(zé)人、會(huì)議主持人Bob Coward表示，過(guò)去10年，Exelon旗下位于賓夕法尼亞州的利默瑞克(Limerick)核電廠周邊地區(qū)電價(jià)急劇下降。目前，無(wú)論是身處管制市場(chǎng)還是非管制市場(chǎng)，美國(guó)核電廠均面臨著類似的成本壓力。

亞利桑那州公共服務(wù)委員會(huì)執(zhí)行副總裁兼首席核能官(Chief Nuclear Officer)Maria Lacal稱，到2025年以后，帕洛弗德(Palo Verde)核電廠靈活運(yùn)行的需求將成為現(xiàn)實(shí)。

O’Connor表示，隨著各州制定越來(lái)越多的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)支持無(wú)碳發(fā)電發(fā)展，未來(lái)不太可能興建新的天然氣發(fā)電廠。目前，Xcel正在研究利用現(xiàn)有核電廠制造“清潔可再生氣體”，如氫氣。

制氫

O’Connor稱，通過(guò)將氫氣注入美國(guó)天然氣管道，可在減少碳排放的同時(shí)更多地利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施。此外，氫氣還可用于煉鋼等非發(fā)電市場(chǎng)。不過(guò)，目前在核電廠使用電解槽制氫還不具備成本方面的競(jìng)爭(zhēng)力，核工業(yè)正在研究如何提高該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益。

美國(guó)核工業(yè)官員曾表示，通過(guò)對(duì)核電廠實(shí)施改造，生產(chǎn)供內(nèi)部使用、出售，或可能用于發(fā)電的氫，是確保核電廠在競(jìng)爭(zhēng)激烈的電力市場(chǎng)中保持運(yùn)行的機(jī)遇。

2020年6月8日，Exelon Nuclear公司高級(jí)副總裁Scot Greenlee在ANS虛擬討論會(huì)上表示，Exelon公司預(yù)計(jì)將在2021年3月底宣布旗下一座沸水堆核電廠將裝配一個(gè)1 MWe級(jí)電解槽，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)制氫示范。該項(xiàng)目為期3年，總預(yù)算720萬(wàn)美元，由Exelon和美國(guó)能源部(DOE)共同分擔(dān)成本。

Greenlee稱，該電解槽將在2023年投運(yùn)，屆時(shí)將降低核電廠氫氣采購(gòu)成本。

Exelon、Xcel、APS和Energy Harbor正在考慮在美國(guó)能源部H2@Scale計(jì)劃框架下建造氫電解槽。根據(jù)能源部網(wǎng)站，H2@Scale是一個(gè)探索大規(guī)模生產(chǎn)和利用氫氣潛力的項(xiàng)目。

Xcel曾透露，最有可能在普雷里島(Prairie Island)核電廠部署氫電解槽。2020年9月，美國(guó)能源部選定Energy Harbor參與一個(gè)為期兩年的項(xiàng)目，該項(xiàng)目將在俄亥俄州戴維斯-貝瑟(Davis-Besse)核電廠示范和部署1~3 MWe低溫電解裝置，用來(lái)商業(yè)化生產(chǎn)氫氣。

美國(guó)能源部表示，美國(guó)氫氣年產(chǎn)量為1000萬(wàn)噸，其中95%通過(guò)天然氣轉(zhuǎn)化制氫，該方法比電解更具經(jīng)濟(jì)效益。