海纳百川》20国核能宣言 低成本发电值得青睐（吕锡民）

各国领袖于杜拜COP28气候峰会合影。图／美联社

本届COP 28的最突出亮点，莫过于美、英、法、日本、南韩等超过20国签署的一项核能宣言，目标在2050年前将核能发电的装置容量增至3倍。这无异在国际能源界投下一枚震撼弹。核电之所以受到青睐，除了其低碳排放之外，其超低的发电成本，更是各国发电结构中的首选。

从平均水平（即生命周期）来看，核能发电极具经济效益，其结合安全、可靠和极低温室气体排放的优点。现有核电厂功能良好，具有高度可预测性，营运成本几乎低于所有化石燃料竞争对手，营运成本膨胀风险非常低。核电厂运行寿命可达60年，甚至有时可达更长时间。

从一开始，低燃料成本就是核电厂竞争力胜过火力电厂的原因。但是，铀必须加工、浓缩并制成燃料元件，这约占总燃料成本的一半。在评估核电的经济效益时，还必须考虑放射性核废燃料的管理及最终处置津贴，但是即使包括这些费用，OECD核电厂总燃料成本通常仅为燃煤电厂的三分之一至二分之一，或燃气复合式循环电厂的四分之一至五分之一。美国核能研究所建议，燃煤电厂的燃料成本应占总成本78％，燃气电厂的燃料成本约占总成本87％，而核电厂的铀成本约占总成本14％（如果包括所有前端和终端核废料管理成本则为34％）。

铀的优点在于运输容易与高度浓缩，另外铀也是一种高密度廉价燃料。铀发电所需数量远少于煤炭或石油。一公斤天然铀能量约为一公斤煤炭的20,000倍。因此本质上，铀是一种运输非常方便且可交易的商品。就核电厂而言，核燃料价格对发电总成本占比相对较小，因此即使燃料价格大幅上涨，影响性也相对不高。另外，全球铀矿资源丰富，可以广泛开采使用。

退役成本约为核电初始资本成本的9-15％。但是，如果进行整个生命周期折价计算，则它们仅占投资成本的百分之几，这对整体发电成本的贡献甚至更少。在美国，它们的成本约为0.1-0.2美分/千瓦时，不超过发电成本的5％。

世界核能协会(WNA)于2017年初发布《核电经济学和计划结构》。该报告指出，新建核电厂经济效益受到资本成本的严重影响，因为资本成本至少占发电成本的百分之六十以上。总体资本成本的主要变量包括利息和工期。在某些国家，由于OECD新反应器建造的匮乏及新设计的引入，核电厂资本成本影响比实际情况严重，在国际能源机构（IEA）看来，该成本发展已达顶峰。在持续发展核电的国家，资本成本得到控制，就韩国而言，甚至降低。在过去15年，平均建造工期下降。一旦有新的核电厂完成，电力生产成本就降低，并且可以预期性地保持稳定。

在任何由能源产生电力的系统中，为了满足电网实际需求成本，系统成本是另一个经济考虑要素。核能发电的系统成本之所以极低，是因为其具有极高的电力可调度性。间歇性再生能源因为电力输出取决于偶发的风能或太阳能，因此系统成本成为一项关键因素。如果再生能源加入供电结构，则系统成本将显著增加，并且很容易超过原先发电成本。在2019年，OECD核能机构曾就系统成本进行建模分析，结果发现系统成本在德国有明显影响。当以电力均化成本(LCOE)比较各类能源的发电成本时，系统成本常视为一项重要考虑因素。由于核电具有适度系统成本，因此当以均化成本为衡量基础时，核能总体成本竞争力大大提高。

2019年OECD核能机构的一份研究报告《脱碳成本：高额份核能和再生能源的系统成本》发现，大量间歇性再生电力的整合对OECD电力系统以及诸如此类的可调度发电机(如核电)构成重大挑战。间歇性再生能源(电网级)的系统成本很高（8-50美元/MWh），但这取决于国家/地区、环境和技术（例如，陆上风电<海上风电<太阳光电）的差异，至于核电的系统成本则约为1-3美元/MWh。

在五大发电成本要素(资本、维运、燃料、外部、系统)分析之后，我们发现核电成本与其他发电形式具有竞争力，除非是在可以直接取得低成本化石燃料的地点。在核电厂总发电成本中，燃料成本仅占很小部分，尽管核电的资本成本高过煤电，以及远高于气电。但是，核电、煤电、气电等大型电厂的系统成本比间歇性再生能源低得多。尤其是核电充分提供长期、高资本投资的奖励效益，在短期价格信号驱动的解除管制市场中，核电挑战绿色供电系统的多元性与安全性。经过本文评估核电的经济效益，并充分考虑退役和核废料处理成本，我们认为核电是全球大型基础建设典范，其超低成本和交付挑战不容小觑。（作者为工研院能环所前研究员）

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