日本碳中和困境:核能、可再生能源

2021-01-17 國際能源網

日本承諾在2050年前實現碳中和,菅義偉政府為實現這個未來目標,正不斷努力解決近期出現的關鍵性問題。

這反過來又引發了一場討論——到本世紀中葉,日本為獲取安全、穩定、可靠和綠色的能源,是需要更多的可再生能源,還是更多的核能?

1、  碳中和目標

2018年7月,日本內閣通過了現階段能源計劃,到2030年,可再生能源電力供應量佔比22%至24%之間,核能供應量佔比20%至22%。

2020年12月25日,日本政府宣布,到2050年,可再生能源供應量將佔全國電力的50%至60%——比目前用量增加了近三倍。

核能和使用碳捕獲的化石燃料預計佔30%至40%,其餘大部分由氫氣構成。儘管有人呼籲進一步提高可再生能源比例,但該計劃仍將核電作為主要能源。

2020年10月,菅義偉宣布2050年碳中和目標時表示:「我們將通過能源節約,可再生能源引進,以安全最高準則推進核能政策,建立穩定的能源供應體系。」

「核能的穩定性特點,可以提高經濟效益,這對能源系統的脫碳目標十分重要。因此,核工業界將不斷努力提高核電的安全性與運行的穩定性。」日本原子工業論壇會長荒井白在回應菅義偉首相的聲明時說。

儘管核工業界人士表示,新技術引進將提高核電站效率,確保未來幾十年電力供應的穩定性和廉價性,但目前核能行業面臨著堆積如山的問題。

儘管官方政策想重啟更多反應堆,但可能要面臨著四個難題:電站安全升級、反應堆退役老化、核廢料儲存,可再生能源需求的日益增長。

未來幾年如何解決這些問題,將影響核電在電力結構中的份額,以及2050年實現碳中和的目標。

2、安全升級

伊方核電站

由於需要高安全標準要求,國內反核運動的興起,使得日本政府在福島核事故後的大量重啟計劃被推遲。

2010年,在東日本大地震以及福島核事故發生前一年,核電佔日本電力總量25%(關西地區高達50%)。

2011年福島核事故後,日本國內所有核電站都暫停。

2012年原子力規制委員會(NRA)成立,日本國內所有電站都要接受規制委更為嚴格的安全標準審查。目前只有少數反應堆已完成安全審查,並實現了重啟。

去年(2019年),日本經濟產業省指出,日本核能發電量僅佔全國電量的6.2%。相比之下,太陽能、風能、地熱、水力和生物質能在內的可再生能源供應了18%的電力。

2020年末,日本經濟產業省下屬的自然資源和能源署就60座商業堆(包括已規劃或在建堆)最新狀況發布了一份報告。

報告顯示,有24座反應堆處於退役狀態,其中有10座位於福島縣。不過,報告沒有統計福井縣的文殊快堆和普賢原型堆,這兩個反應堆也正在退役。

文殊快堆

另有20座商業堆仍未重啟,但11座已根據最新NRA安全指南提交了重啟申請,另9座尚未提交申請。

在剩下的16座反應堆中,有7座已獲準重啟,目前業主正進行重啟階段的準備。

截至12月底,報告正式列出的9座反應堆已經重啟。其中,只有三個(全部由九州電力公司經營)已經正式營運。

關西電力(Kepco)和四國電力運營的另外三座反應堆已經被關閉,接受定期檢查(周期大約每一年到一年半一次),每次檢查可能需要幾周的時間。

另外三個反應堆(兩個由Kepco運營,一個由九州電力運營)官方稱已經重新啟動,但仍處於離線狀態,因為業主正進行核電站加固工作,以應對可能發生的恐怖襲擊風險——這也是NRA電站重啟新要求的一部分。

安全升級要求不僅增加了核電成本,也使電站離線時間更長,公用事業公司不得不用其他能源彌補電力缺口。

3、退役還是延期?

美國賓夕法尼亞州的薩克斯頓核電站正在拆除反應堆安全殼

20世紀60年代到70年,美國有大量反應堆併網發電,這些堆設計年限是40年,40年後就要退役也是美國政府的核能政策要求。

然而,隨著電站老化,業主要求延長電站壽命,因此出現一些核電站超過退役期限仍沒有停堆。

在日本,福島核事故後,政府迫於公用事業公司壓力,同意業主申請將一座40年壽命的核電站一次性再延長20年,不過需要符合額外的安全措施要求。

如今,在33個未退役商業堆中(不包括文殊、普賢和其他三個在建反應堆),有四個已經超過40年,其中三個由Kepco運營,一個在東海第二核電站。它們都已獲得重啟批准,但尚未併網上線。

另外11座反應堆現已有30到40年的歷史。在接下來的十年裡,業主還必須決定是申請延長20年,還是退役。

任何一個決定都涉及大量資金和時間成本問題。

業主必須計算,在延期20年的情況下,實施新安全措施和性能升級所需的資金和時間成本,這些成本是否高於或低於預期發電利潤。

而且,公用事業公司考慮的成本,不僅僅包括發電廠本身的成本。

選擇處置退役反應堆的地點,需要當地政府批准,而且還要對接收退役核設施的城鎮、城市進行各種形式的經濟補償。

2011年後,在核電站方圓30公裡範圍內,要求當地市政當局制定事故疏散計劃。

當地政府可能對疏散計劃的可行性提出質疑,因此會要求中央政府加強當地基礎設施建設,如拓寬道路及其他耗資巨大的土木工程。

另一方面,退役需要幾十年時間,成本也不確定。

2020年1月,共同社稱,對於那些繼續運營的核電站,不僅繼續維護,還要實施新安全措施,總成本至少為13.46萬億日元。

如果公用事業公司決定將增加的成本轉嫁給客戶,這一數字可能會進一步上升,最終導致電費上漲。

但無論是退役還是繼續運營,都不可避免地要做出一個更為艱難的決定:如何處理產生的核廢料。

4、核廢料處理

核廢料一般分為低放廢物或高放廢物。

低放廢物是指電站工人使用的廢棄手套和防護服等。高放廢物通常是乏燃料,這種核廢料必須進行玻璃化處理,然後儲存10萬年進行無害化處置。

2020年,北海道的壽都町表示有興趣成為日本核廢料最終處置地,選址後續還需要進行各種評估,可能需要數年時間完成。最終建造一個深埋核廢料的地下儲藏庫,來自全國各地反應堆的乏燃料將被運到壽都町填埋。

乏燃料水池

但還有一個更緊迫的問題。核電站內有自己的設施暫時儲存乏核燃料,但這些設施已經不堪重負。

東京電力公司和日本原子能公司計劃在青森縣陸奧市建造一個臨時儲存設施,預計2021財年啟動,並可供其他公用事業公司使用。

政府希望建立臨時儲存設施,在乏燃料被轉移到最終永久深埋地點之前,可以在那裡儲存大約半個世紀。

然而,到目前為止,日本的任何一個市政府都沒有計劃,也沒有興趣在其附近修建乏燃料臨時存儲設施。

如果在接下來的幾年裡,更多的反應堆重啟,這意味著產生更多的廢物,放置的地方越來越少,而且沒有明確的中期或最終處置計劃。

由於這些原因,以及可再生能源技術的進步和使用量的增加,越來越多的企業、地方政府、可再生能源擁護者、政治家都呼籲政府在其2030年能源戰略和計劃中削弱核電的地位,重視可再生能源。

5、可再生能源需求的日益增長

上個月,「日本氣候倡議」(簡稱「JCI」由企業、政府、非政府組織和非營利組織組成)承諾,到2030年將可再生能源的份額提高到儘可能高的水平,並呼籲政府進行法律改革,發展可再生能源項目,並審查放鬆國家森林和保護區對此類項目的限制。

全球環境研究中心副主任塞塔?埃莫裡(Seita Emori)10月在JCI主辦的一個研討會上說:「日本的可再生能源大約是目前電力需求的兩倍。其中大部分來自風力發電,尤其是海上風電。海上風電項目存在著諸如成本、併網、靈活性和開發受控等挑戰。」

圍繞可再生能源未來擴張的問題,JCI代表末吉竹次郎在同一研討會上指出,2020年上半年可再生能源的使用率約為23%,已經在政府2030年的目標範圍內。

他警告說,除非對可再生能源進行更多投資,否則日本將繼續落後於世界其他國家。

「2019年,可再生能源在各國總能源的份額中,加拿大71%,丹麥66%,德國44%,英國36%,中國27%。但在日本只有20%,雖然今年上半年上升到了23%。」

因此,儘管12月25日日本政府決定,到2050年可再生能源佔能源總量的50%至60%,但越來越多的人呼籲政府應進行一項單獨計劃,到2030年,將可再生能源從目前的22%至24%提高到至少40%。

這一想法得到了34個都道府縣的支持,他們在7月份提出了這一建議。

此外,19個主要城市的政府都表示支持到2030年可再生能源佔45%的目標,而日本企業高管協會則建議到2030年可再生能源佔40%。

與此同時,儘管圍繞著日本的核未來和30年後核能電力供應問題有諸多爭議,但日本國內對核能仍然有大量支持者。

在菅義偉宣布到2050年該國將實現碳中和後,日本經濟產業省大臣山弘志和前經濟產業省大臣世耕弘成表示,重要的是考慮建造新反應堆來實現這一目標。

但反對聲也同時存在。

可再生能源機構主席小林美嘉表示:「一些政客和工業界人士呼籲增加核電站。但我們的計算表明,重啟現有反應堆非常不划算。如果我們用稅收來投資新能源技術,我們就應該投資可再生能源。」

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