科创中国

问题描述

核能代际划分是研判核能未来发展趋势的有力工具，也是指引核能开发方向的指南针。在研发“第四代核能系统”的同时，核能行业已经在探索“第五代核能系统”的概念。但，对于什么是第五代核能系统？第五代核能系统有什么特点？第五代核能系统又该如何实现？这些问题，目前还没有统一的认识。

问题背景

2000年，美国能源部倡议发起的第四代核能系统国际论坛把核能的发展分为四代。第一代是验证工程可行性的原型试验堆。第二代是证明了商业可行性的标准化、系列化、批量化的商业核电站。第三代是经济性和安全性进一步提升的演化型商业核电站设计。第四代是在可持续性、经济性、安全性和可靠性、防核扩散和物理保护等方面显著提升的下一代核能系统。 目前，世界范围内在运的核电机组主要是第二代核能系统（比如，中国的CNP1000和CPR1000），第三代核能系统（比如，中国的华龙一号HPR1000和国和一号CAP1400、美国的AP1000、法国的EPR、俄罗斯的VVER1200等）正处在刚刚投运和抓紧建设中。第四代核能系统（比如，高温气冷堆、钠冷快堆、铅基堆、熔盐堆、超临界水堆等）还处在研究开发中。 与此同时，人们开始思考、想象第四代以后的下一代核能系统，即第五代核能系统。但目前对于第五代核能系统的研究仍处于探索交流阶段，暂无成熟的概念界定和目标定义，其实现路径更是少有谈及。对于什么是第五代核能系统行业内也莫衷一是，聚变堆、熔盐堆、行波堆、铅基堆、坎杜堆等单个产品的演进方面均有人定义为第五代核能系统。

最新进展

灵渔咨询基于对核能系统的长期观察、系统思考和深入洞见，从前四代核能系统划分的历史来源、能源市场的长远和现实需求出发，提出了第五代核能系统的概念界定。在灵渔咨询发布的《未来已来——第五代核能系统》研报中指出：第五代核能系统是一种“核能协同网络”的概念，具有系统性、灵活性和多能性三大特点，并通过情景设想给出了第五代核能系统的实现路径。灵渔咨询认为，第五代核能系统的关键难点和挑战在于三点：微型模块堆的开发、多模块控制系统的研制和用于整体性测试的反应堆试验枢纽建设。

重大意义

第五代核能系统概念的落地和最终实现具有如下5个方面的重大意义，可以概况为“四个革新、一个引领”。 1、核能开发观念革新：产品推动转向需求拉动。 第五代核能系统开发要转向市场驱动型，将核能开发从原始军工背景下诞生的技术推动型产品研发转向市场经济条件下需求拉动型的商品开发，让核能开发从单独的产品推销转向商品开发下的完整解决方案交付。 2、核能开发模式革新：单堆演化转向网络优化。 前四代核能系统的开发沉溺于单堆演化思维。第五代核能系统将转向具有“群堆系统思维”和“能源系统思维”的核能协同网络整体，从“单堆改进提升的旧套路”转向“网络系统优化的新范式”。 3、核能应用观念革新：核能将承担平衡调节任务，并支撑能源系统的深度脱碳。 规模经济效应下产生的大堆是核能长期以来能向市场推广的唯一产品品类，在这种背景下经过半个多世纪的应用使“核能应当或者最好只做基荷能源”的观念深入人心。 第五代核能系统将改变核能作为基荷能源应用的刻板印象，使核能向灵活和多能转变。一是，支持核能系统承担平衡调节任务，以支撑其它可再生能源的最大化应用。二是，发挥多能担当，助力电网、工业、运输等领域的深度脱碳。通过上述两点双管齐下助力能源革命深化，助力“清洁低碳、安全高效”的能源体系的建设。 4、核能应用场景革新：核能将在更广阔的的领域发挥作用。 第五代核能系统将在中国北方的冬季供暖、应急救灾时的紧急调用、能源系统的快速扩容、动力系统的共用替代、战时高能武器的供能和特殊基地的能源供给等方面发挥重要作用。 5、引领世界核能创新：助推中国成为世界核能创新高地。 前四代核能系统的概念形成和系统开发，中国主要处于被动消化吸收和再创新的地位，而第五代核能系统是我们自己从市场需求出发进行的一次主动思考。公开可见的资料中，我们在全球率先提出了第五代核能系统的概念，并描述了其特征和实现路径。这意味着，我们将有可能主导和向外输出第五代核能系统的概念和思想，从而引领世界核能创新。