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日本碳中和困境:核能、可再生能源

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日本承诺在2050年前实现碳中和,菅义伟政府为实现这个未来目标,正不断努力解决近期出现的关键性问题。

这反过来又引发了一场讨论——到本世纪中叶,日本为获取安全、稳定、可靠和绿色的能源,是需要更多的可再生能源,还是更多的核能?

1、  碳中和目标

2018年7月,日本内阁通过了现阶段能源计划,到2030年,可再生能源电力供应量占比22%至24%之间,核能供应量占比20%至22%。

2020年12月25日,日本政府宣布,到2050年,可再生能源供应量将占全国电力的50%至60%——比目前用量增加了近三倍。

核能和使用碳捕获的化石燃料预计占30%至40%,其余大部分由氢气构成。尽管有人呼吁进一步提高可再生能源比例,但该计划仍将核电作为主要能源。

2020年10月,菅义伟宣布2050年碳中和目标时表示:“我们将通过能源节约,可再生能源引进,以安全最高准则推进核能政策,建立稳定的能源供应体系。”

“核能的稳定性特点,可以提高经济效益,这对能源系统的脱碳目标十分重要。因此,核工业界将不断努力提高核电的安全性与运行的稳定性。”日本原子工业论坛会长荒井白在回应菅义伟首相的声明时说。

尽管核工业界人士表示,新技术引进将提高核电站效率,确保未来几十年电力供应的稳定性和廉价性,但目前核能行业面临着堆积如山的问题。

尽管官方政策想重启更多反应堆,但可能要面临着四个难题:电站安全升级、反应堆退役老化、核废料储存,可再生能源需求的日益增长。

未来几年如何解决这些问题,将影响核电在电力结构中的份额,以及2050年实现碳中和的目标。

2、安全升级

由于需要高安全标准要求,国内反核运动的兴起,使得日本政府在福岛核事故后的大量重启计划被推迟。

2010年,在东日本大地震以及福岛核事故发生前一年,核电占日本电力总量25%(关西地区高达50%)。

2011年福岛核事故后,日本国内所有核电站都暂停。

2012年原子力规制委员会(NRA)成立,日本国内所有电站都要接受规制委更为严格的安全标准审查。目前只有少数反应堆已完成安全审查,并实现了重启。

去年(2019年),日本经济产业省指出,日本核能发电量仅占全国电量的6.2%。相比之下,太阳能、风能、地热、水力和生物质能在内的可再生能源供应了18%的电力。

2020年末,日本经济产业省下属的自然资源和能源署就60座商业堆(包括已规划或在建堆)最新状况发布了一份报告。

报告显示,有24座反应堆处于退役状态,其中有10座位于福岛县。不过,报告没有统计福井县的文殊快堆和普贤原型堆,这两个反应堆也正在退役。

另有20座商业堆仍未重启,但11座已根据最新NRA安全指南提交了重启申请,另9座尚未提交申请。

在剩下的16座反应堆中,有7座已获准重启,目前业主正进行重启阶段的准备。

截至12月底,报告正式列出的9座反应堆已经重启。其中,只有三个(全部由九州电力公司经营)已经正式营运。

关西电力(Kepco)和四国电力运营的另外三座反应堆已经被关闭,接受定期检查(周期大约每一年到一年半一次),每次检查可能需要几周的时间。

另外三个反应堆(两个由Kepco运营,一个由九州电力运营)官方称已经重新启动,但仍处于离线状态,因为业主正进行核电站加固工作,以应对可能发生的恐怖袭击风险——这也是NRA电站重启新要求的一部分。

安全升级要求不仅增加了核电成本,也使电站离线时间更长,公用事业公司不得不用其他能源弥补电力缺口。

3、退役还是延期?

美国宾夕法尼亚州的萨克斯顿核电站正在拆除反应堆安全壳

20世纪60年代到70年,美国有大量反应堆并网发电,这些堆设计年限是40年,40年后就要退役也是美国政府的核能政策要求。

然而,随着电站老化,业主要求延长电站寿命,因此出现一些核电站超过退役期限仍没有停堆。

在日本,福岛核事故后,政府迫于公用事业公司压力,同意业主申请将一座40年寿命的核电站一次性再延长20年,不过需要符合额外的安全措施要求。

如今,在33个未退役商业堆中(不包括文殊、普贤和其他三个在建反应堆),有四个已经超过40年,其中三个由Kepco运营,一个在东海第二核电站。它们都已获得重启批准,但尚未并网上线。

另外11座反应堆现已有30到40年的历史。在接下来的十年里,业主还必须决定是申请延长20年,还是退役。

任何一个决定都涉及大量资金和时间成本问题。

业主必须计算,在延期20年的情况下,实施新安全措施和性能升级所需的资金和时间成本,这些成本是否高于或低于预期发电利润。

而且,公用事业公司考虑的成本,不仅仅包括发电厂本身的成本。

选择处置退役反应堆的地点,需要当地政府批准,而且还要对接收退役核设施的城镇、城市进行各种形式的经济补偿。

2011年后,在核电站方圆30公里范围内,要求当地市政当局制定事故疏散计划。

当地政府可能对疏散计划的可行性提出质疑,因此会要求中央政府加强当地基础设施建设,如拓宽道路及其他耗资巨大的土木工程。

另一方面,退役需要几十年时间,成本也不确定。

2020年1月,共同社称,对于那些继续运营的核电站,不仅继续维护,还要实施新安全措施,总成本至少为13.46万亿日元。

如果公用事业公司决定将增加的成本转嫁给客户,这一数字可能会进一步上升,最终导致电费上涨。

但无论是退役还是继续运营,都不可避免地要做出一个更为艰难的决定:如何处理产生的核废料。

4、核废料处理

核废料一般分为低放废物或高放废物。

低放废物是指电站工人使用的废弃手套和防护服等。高放废物通常是乏燃料,这种核废料必须进行玻璃化处理,然后储存10万年进行无害化处置。

2020年,北海道的寿都町表示有兴趣成为日本核废料最终处置地,选址后续还需要进行各种评估,可能需要数年时间完成。最终建造一个深埋核废料的地下储藏库,来自全国各地反应堆的乏燃料将被运到寿都町填埋。

但还有一个更紧迫的问题。核电站内有自己的设施暂时储存乏核燃料,但这些设施已经不堪重负。

东京电力公司和日本原子能公司计划在青森县陆奥市建造一个临时储存设施,预计2021财年启动,并可供其他公用事业公司使用。

政府希望建立临时储存设施,在乏燃料被转移到最终永久深埋地点之前,可以在那里储存大约半个世纪。

然而,到目前为止,日本的任何一个市政府都没有计划,也没有兴趣在其附近修建乏燃料临时存储设施。

如果在接下来的几年里,更多的反应堆重启,这意味着产生更多的废物,放置的地方越来越少,而且没有明确的中期或最终处置计划。

由于这些原因,以及可再生能源技术的进步和使用量的增加,越来越多的企业、地方政府、可再生能源拥护者、政治家都呼吁政府在其2030年能源战略和计划中削弱核电的地位,重视可再生能源。

5、可再生能源需求的日益增长

上个月,“日本气候倡议”(简称“JCI”由企业、政府、非政府组织和非营利组织组成)承诺,到2030年将可再生能源的份额提高到尽可能高的水平,并呼吁政府进行法律改革,发展可再生能源项目,并审查放松国家森林和保护区对此类项目的限制。

全球环境研究中心副主任塞塔?埃莫里(Seita Emori)10月在JCI主办的一个研讨会上说:“日本的可再生能源大约是目前电力需求的两倍。其中大部分来自风力发电,尤其是海上风电。海上风电项目存在着诸如成本、并网、灵活性和开发受控等挑战。”

围绕可再生能源未来扩张的问题,JCI代表末吉竹次郎在同一研讨会上指出,2020年上半年可再生能源的使用率约为23%,已经在政府2030年的目标范围内。

他警告说,除非对可再生能源进行更多投资,否则日本将继续落后于世界其他国家。

“2019年,可再生能源在各国总能源的份额中,加拿大71%,丹麦66%,德国44%,英国36%,中国27%。但在日本只有20%,虽然今年上半年上升到了23%。”

因此,尽管12月25日日本政府决定,到2050年可再生能源占能源总量的50%至60%,但越来越多的人呼吁政府应进行一项单独计划,到2030年,将可再生能源从目前的22%至24%提高到至少40%。

这一想法得到了34个都道府县的支持,他们在7月份提出了这一建议。

此外,19个主要城市的政府都表示支持到2030年可再生能源占45%的目标,而日本企业高管协会则建议到2030年可再生能源占40%。

与此同时,尽管围绕着日本的核未来和30年后核能电力供应问题有诸多争议,但日本国内对核能仍然有大量支持者。

在菅义伟宣布到2050年该国将实现碳中和后,日本经济产业省大臣山弘志和前经济产业省大臣世耕弘成表示,重要的是考虑建造新反应堆来实现这一目标。

但反对声也同时存在。

可再生能源机构主席小林美嘉表示:“一些政客和工业界人士呼吁增加核电站。但我们的计算表明,重启现有反应堆非常不划算。如果我们用税收来投资新能源技术,我们就应该投资可再生能源。”