以若干經濟指標表征的核電廠的經濟效益特性和核電廠在經濟上的競爭力。衡量核電廠經濟性的主要指標是比投資(每千瓦建造費)和發電成本(每千瓦小時發電費用)。前者表征核電廠在建造期內需要投入的資本;後者既包括建造費用,又包括運行期間需投入的費用以及退役費用,因而是核電廠的綜合經濟指標,也就是判斷核電廠盈虧或競爭力的綜合指標。
核電廠發電成本由投資提成(或折舊費)、核燃料費、運行維護費、退役費等構成。其中,運行維護費與燃煤核電廠相當,或稍高一些;退役費在總成本中占的份額甚小,因此,對核電廠經濟競爭力起決定作用的是投資成本和核燃料成本。
核電廠投資費一般由直接費用、間接費用及金融附加費構成。直接費包括廠址工程、設備購置、建築及安裝等費用。間接費包含設計、工程技術服務和工程管理等費用。金融附加費是指建造期內的貸款利息和浮動價差。以某一基準日期幣值的設備、材料及勞務價格計算的核電廠直接和間接建造費,稱為基價投資,把浮動價差考慮在內的建造費稱作固定價投資。基價投資、浮動價差及貸款在建設期間的利息之和稱為總投資或總建成價。總投資除以電功率等於每千瓦投資,也就是比投資。不同規模核電廠的投資大小應以每千瓦投資作比較。
核燃料成本中包括鈾原料、鈾富集、燃料組件製造、乏燃料(反應堆內用過的燃料)儲存和處理以及放射性廢物處置等費用,也就是包含核燃料循環各個環節的費用。
影響核電廠經濟性的因素 有重要影響作用的因素有:單元規模,建設規模,標準化程度,建設方式,建造周期,利息率,價格浮動率,負荷因子,平均燃耗深度等等。
核電廠比投資對單元規模的敏感程度要比常規核電廠大得多。如圖所示,電功率為600MW級核電機組比投資約比同類型1000MW級核電機組高25%左右。應當指出的是,單元容量對比投資的影響關係是就同一種堆型和相同技術水平的核電機組而言的,不同堆型或不同技術水平的核電機組之間不存在此種關係。例如,國外正在研製的新型中小型輕水堆,由於設計上採用了新概念,簡化了系統,設備部件數量減少,建造工期縮短,因而600MW級新型壓水堆核電廠的經濟性有可能優於現在的1000MW級壓水堆核電廠。
在同一廠址建造多個機組是降低核電廠造價的重要途徑之一。它可以減少前期工程費、共用設施費、工程管理費和施工費等。同1000MW單機組核電廠相比,2×1000MW核電廠比投資約可減少15%,4×1000MW核電廠約可減少20%。世界上很多核電廠由4至6個核電機組組成。
核電廠造價與建設方式密切相關,不同建設方式的核電廠在投資費上的差別會是很大的。以中國為例,設備全部進口並由外國公司承包建造的核電廠與自己設計、建造、採用國產設備的核電廠相比,前者的每千瓦投資比後者高出很多。在中國國內市場的物價和勞動力價格明顯低於國際市場的條件下,核電廠的本國化大大有利於提高其經濟上的競爭力。
在核電廠建設中,標準化和系列化也是降低造價的重要手段。它可以減少研製費用,降低設備製造成本,簡化安全審批手續,有利於推廣建造經驗,縮短建造周期。
由建造期間的利息和浮動價差構成的附加投資取決於建設資金籌措方式、浮動率、利息率和建造周期。這種金融附加投資約為基價投資的20%~80%,隨利息率、浮動率的高低和建造周期的長短而不同。在貸款建設核電廠的情況下,唯有建造周期是核電廠本身可控的因素,縮短工期能夠大幅度節省附加投資。
發電成本中的投資成本與核電廠負荷因子成反比,因此,提高運行負荷因子也是降低發電成本的重要途徑。
核燃料成本主要取決於核燃料循環各個環節的費用。各工礦企業的產品成本與其技術水平和經濟規模大小有關。因此,核燃料成本的制約因素很多。對核電廠來說,通過改進堆芯設計性能和改善核燃料管理來加深燃耗深度,是降低核燃料發電成本的重要手段。
核電廠與燃煤核電廠相對經濟性 核電廠與燃煤核電廠相對經濟性主要取決於其比投資和燃料成本的比較。核電廠工藝系統和專設安全設施較多,可靠性與安全性要求較高。這使核電廠所用的材料、設備數量和人工多於燃煤核電廠。此外,核電廠建造周期也比較長,從而導致其比投資高於燃煤核電廠。另一方面,每噸壓水堆核燃料組件的價格雖比標準煤貴1萬倍以上,然而每噸核燃料在壓水堆中可被利
用的熱值約相當於10萬t標準煤,所以,生產相同電量所花的核燃料費要比煤燃料費便宜得多。一般而言,在全壽期平準化貼現發電成本的比較中,當核電廠的核燃料成本低於燃煤核電廠燃料成本的金額足以補償兩者的投資成本差額而有餘時,核電廠的經濟性優於燃煤核電廠。燃煤核電廠的燃料成本隨著運輸距離的延長而增高;而核燃料成本基本上不受運輸距離的影響,因此,在遠離煤礦的地區核電廠
的競爭力更強。
世界上有核電國家的多年統計資料表明,儘管核電廠的具體經濟特性與各國的工業技術條件和經濟環境有關,但核電廠與燃煤核電廠的相對經濟特性是普遍的,即核電廠的比投資高於燃煤核電廠,核燃料成本顯著地低於燃煤成本,造成核電廠的全壽期平準化發電成本低於燃煤核電廠。據世界上70年代和80年代建成運行的核電廠與燃煤核電廠統計資料,核電廠的每千瓦投資比燃煤核電廠約高30%~80%,核燃料成本僅為燃煤成本的25%~35%,核電廠發電成本比燃煤核電廠便宜20%~40%。自80年代中期以來,
煤價連續下跌使燃煤核電廠的發電成本大幅度減低。但除了接近廉價煤產地的地區(如美國和加拿大西部,中國西北部等)以外,核電仍占有經濟上的優勢,經濟合作與發展組織核能機構對21世紀初投產核電廠於1992年所作的歸一化比較結果如表所示。
核電廠與燃煤核電廠相對經濟性比較(30年全壽期平準化貼現發電成本,貼現率5%
比較項目
| 德國
| 法國
| 比利時
| 匈牙利
| 俄國
| 日本
| 韓國
| 加拿大中部
| 美國東北部
| 中國東南沿海
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核比投資/煤比投資 核燃料成本/煤燃料成本 核發電成本/煤發電成本
| 1.79 0.22 0.66
| 1.23 0.28 0.65
| 1.53 0.39 0.91
| 1.16 0.36 0.73
| 1.02 0.85 0.78
| 1.18 0.53 0.85
| 1.79 0.23 0.75
| 1.58 0.12 0.88
| 1.25 0.22 0.85
| 1.45 0.45 0.86
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中國核電尚處於初期發展階段,在當前經濟環境下, 核電廠的經濟性還不能與燃煤核電廠相比。但隨著核電廠設計自主化和設備國產化的發展以及煤炭價格的合理調整,核電廠對燃煤核電廠的相對經濟優越性必然會顯現出來,特別是在東南沿海地區。