每到冬天,北方都会开始供暖,这是北方城市建设的一项必备的公共基础设施。但是在南方城市,供暖设施并没有普及,冬天室内室外一个温度,在家只能靠电加热来取暖。如今这一局面可能会就此改写,因为新的供暖方式已经落地,南北方可能都将进入核供暖时代,各地供暖自由就快到来了。
在中国南方,有一个城市已经开始供暖,并且是核能供暖。2021年12月,由中核集团秦山核电站供热的我国南方第一个核能供热示范工程(一期)正式投运,供暖总面积达到46万平方米,能够保障浙江嘉兴海盐县的近4000户居民,等项目全部建设完成,能够满足海盐约400万平方米的供暖需求。
那么,南方的核能供暖,与北方的传统供暖方式究竟有何不同之处呢?
在北方,供暖经历过几个阶段。最开始的时候,北方也并没有集体供暖,都是靠家家户户的暖炕,没错,就是大家印象中东北的那个炕。简单来说,炕是一种砌在房子里的可以烧火取暖的床 ,取暖的时候,炉子里放上碳,热气就会从炕上往外冒。炕前面一般会有一个炉子,炉子上平时会烧上一壶水,一是方便喝,二是水蒸气让房间的空气不至于太干燥。
随着时代的发展,家家都住进了高楼,暖炕渐渐不适用了,为生活的方便,北方人逐渐用起了暖气炉(采暖炉)。暖气炉可以说是炕的升级版,一个炉子连着灌水的暖气片,炉子一烧,水变热,热气就会顺着管道散发出来,不出一会,整个房间就暖起来了。近些年来,地暖的使用也渐渐多起来,地暖的供暖面积几乎涵盖了整个房间,在冬天的时候,家里的整个地面都是热的,地暖是在地板下面,不会占任何的空间,所以也很受欢迎。
北方供暖有着悠久的发展历程,但是南方要不要供暖、如何供暖,却是很多南方人关心的话题。随着经济社会发展和居民生活水平的提升,最初划定“秦岭-淮河供暖线”的历史和资源条件已经有所改变。南方冬季的寒冬冷得“入骨三分”,在非供暖情况下往往比北方更难熬。于是,每当冬季到来,南方尤其是长江流域冬季比较阴冷的地区,冬季供暖的呼声和需求越来越高。而核供暖的出现,为这个问题找到了一种解决思路。
其实核能供热,并非一项新发明的技术,在全球范围内有着大量、长期、且成熟的实际应用。据统计,全世界约有400余台在运行的核反应堆,其中有超过1/10的机组已实现热电联供,且已累计安全运行约1000堆。浙江嘉兴海盐县的核供暖项目,利用的是秦山核电基地机组冬季剩余热功率、在不影响机组安全性能的前提下,最大程度地发挥核电站的作用,向海盐县公建设施、居民小区及工业园区提供大规模安全、零碳的核能供热。
在浙江嘉兴海盐县的核供暖也不是中国首例核供暖是项目,其实北方的一个城市更早就开始使用核供暖了。这个城市就是山东海阳,这才是中国首例核能商业供热项目。早在2019年11月,国家电投集团山东核电公司70万平方米供热项目就已经投运。经过2年多的发展,在2021年11月,海阳核电基地的核能供热项目已覆盖海阳全城区,惠及20万居民。山东海阳过去依靠的12台燃煤供热锅炉,已经成为了过去式。这两个城市的供暖方式,改变了过去传统以煤炭为主要能源的供暖方式,走上了更加清洁的道路,为减少城市的碳排量提供了新思路。
无论是秦山还是海阳,由于核电项目安全稳定运行,当地对核能供热的公众接受度较高,并且也不用担心核能污染的问题。因为核电站输送的高温水,虽然加热方式是利用核反应,但在整个加热过程中,并不会接触核反应物质,也不会携带辐射物质。那么,核电站到底是如何实现供暖的呢?
首先核反应产生的热量通过蒸汽发生器将水加热产生高温高压蒸汽,这是一个供水回路,推动发电机轮机做功后需要冷却,而冷却这些蒸汽的水是另一个回路,冷却水加热后的水会经过三回路管网传送到换热站,然后继续依次加热第四和第五回路供热网络内的水,这样供热用水和核反应毫不相关,更不会包含核辐射物质,回路之间有热量传递,没有介质传递,各回路之间还有辐射监测装置等措施,有多重屏障防御措施,所以说核能供热是很安全的。
目前可实现的核能供热方式主要有2种,一种是核能的再利用,基于现有已建成的大型核电厂,利用这些核电站的余热向热网供热,核电站工作的时候会产生大量的高温水蒸气,以往都是通向冷却塔,释放热能,现在接入城市供热网,热能就能再利用。
另一种方式是,在城市中或者城市郊区建设新的低温核供热堆,这类小堆更为灵活,但经济性并不如传统锅炉。在中国已经采用核能供热的两座城市,都是采用第一种核能供热方式。
既然是通过核电站的余热供暖,还没有安全顾虑,那这种供暖形式是否能在全国范围内推行呢?就目前的核电站建设来说,恐怕不太容易。
目前,在中国大陆地区已有52台核电机组在运行,大致分布在南至海南昌江、北至辽宁红沿河的沿海地带,这些城市都有发展核能供热的核能基础,辽宁红沿河核电站、江苏田湾核电站甚至已经在研究布局核能供热的建设了。
能享受核供暖的城市与核电站的选址密切相关,目前在我国核电站大多都建设在沿海的城市,这其中主要是有两个考虑。一是靠沿海有着丰富的水资源,便于排出核电站日常产生的污染,二是我国经济发达的地区大都处于沿海地区,对于电力资源的需求更大。部分城市采用不同技术路线的供热小堆也正在加快推进示范项目建设,相关企业已在黑龙江、吉林、贵州锁定厂址和首堆项目,并在河北、山东、青海、甘肃、辽宁、内蒙古、陕西等省区开展厂址普查、初可、可研和前期对接等筹备工作。
我国现阶段正在向着碳中和、碳达峰的目标前进,在能源的发展上,要不断地减少煤炭等化石燃料的使用,高效利用更加清洁的核能,会加速这一目标的达成。此外,煤炭的价格近年来波动较大,价格不断攀升,传统供热方式的成本也在不断增高,各大城市保障稳定供暖和供电的压力也逐渐增大,核能供暖并不需要煤炭,价格与煤炭脱钩,大大减小了相关城市的供暖压力。