英国核能沦落史

英国核能沦落史
2017年12月03日 16:45 新浪网 作者 核电那些事

一个老牌核电强国,却发展到没有自主核电技术可用,也没有国内企业有能力投资核电,英国如何走到了这一步?

韩舒淋 2014 发表于 EO

纵观今年中国核能市场的发展,一个显著的特点是在国际核能市场上取得了突破。2013年,日本首相安倍晋三做推销员成功帮助日本抢下土耳其第二座核电机组的订单。今年,中国的政府高层也在各种外交场合推销核电。在具体的推进上,阿根廷、英国、罗马尼亚这三个国家都有不小的进展。而英国核能市场由于竞争充分,市场环境较好,并且也有中国企业的深度参与,未来有可能实现中国核电技术的出口,是这三个国家中比较有典型意义的一个核电市场。

不过对于英国本身来说,其核能发展的历史却是经历了一段非常有意思的曲折。作为世界上最早发展核武器和核能的国家,如今英国的核工业力量却并不算强大。无论是核电技术,还是核电投资方,英国目前的核能发展计划,都离不开海外企业的主导和参与。一个老牌核电强国,却发展到没有自主核电技术可用,也没有国内企业有能力投资核电,英国如何走到了这一步,其历史过程是值得探究,也对我国的核工业体制发展有所启示。在9月初《南方能源观察》举办的能源记者培训计划上,通过英国大使馆商务处的牵线,为我们请来了在英国核工业工作五十余年的资深专家Juan Matthews,一个上午的授课中他梳理了英国的核能发展史,而对我来说,最有意思的莫过于英国核能如何走到今天这一步:作为民用核能第一个发展阶段当之无愧的领跑者,英国如何走到了既没有国内的投资者,也没有自主技术而不得不让英国国外的力量来发展核能。根据Juan Matthews的讲述和一点课后的整理,我试图梳理出英国核能发展衰退的过程,也希望给我国的核电体制提供一点参考。

帝国余晖

从头开始说。毫无疑问,在核科学技术上,英国一度是走在世界前列的。1897年JJ Thompson发现了电子,1906年卢瑟福发现了原子核,1932年查德威克发现了中子。这一系列重要的发现,构成了经典的原子结构理论,为现代物理学奠定了基础,而这三个重要的发现,都是由英国科学家完成的。在原子弹的研制方面,从1939年开始,英国就开始了自己的核计划,开始研制原子弹,后来由于英国本土不断遭受德国轰炸,1943年8月,英国首相丘吉尔与美国总统罗斯福签署了魁北克协议,将英国所有的知识和专家转交给“曼哈顿工程”,这大大加速了美国原子弹的研发过程。到二战结束后,1946年英国开始进行自主的核计划,以设立在哈威尔(Harwell)的原子能研究中心为中心,英国建立了一系列的核研究实验室。到1952年,英国在太平洋成功试爆了第一颗原子弹,成为美国和苏联之后第三个拥有核武器的国家。

英国民用核能的起步阶段也走在世界前列。1953年,英国开始在Windscale建设Calder Hall核电站,这个核电站用二氧化碳做冷却剂,由于燃料包有镁诺克斯(Magnox)合金,这种堆型也被称作镁诺克斯反应堆。Calder Hall核电站历时三年建成,1号机组于1956年8月正式并网,两个月后投入商运,其容量为6万千瓦。这使得Calder Hall核电站成为世界上第一个商运的核电站,在这个核电站一共建成了四个Magnox反应堆,从1956年到1959年依次投入商运。

在能源政策方面,英国核能的起步阶段,发生在埃及的苏伊士危机对英国的核能发展有巨大的促进作用。1956年,埃及政府宣布将苏伊士运河收归国有,此举遭到了英法两国的反对,英法联合以色列发动了对埃及的军事打击,之后在美国和苏联的介入下,埃及虽然战败,但是收回了对苏伊士运河的主权。英国因此担忧其石油供应会受到影响,因而决定发展核能。在Calder Hall核电站之后,接下来的60年代,英国一共建成了7座Magnox核电站,共14个反应堆,其总装机容量达到480万千瓦。

伴随着英国在民用核能起步阶段的快速发展,在整个核产业循环和技术研发上,英国一开始也走在世界前列。快堆研究方面,英国设在苏格兰北部的Dounreay厂址,其原型快堆(PFR)1974年成功并网,该反应堆功率达到25万千瓦,并且在PFR的研究基础上,英国与法国、德国合作,完成了欧洲快堆计划(EFR)的概念设计。聚变研究方面,1960年英国就在Culham设立了研究所,研究核聚变。核燃料循环领域,英国与1961年成立国有的英国核燃料公司(BNFL),负责英国整个核燃料循环领域的相关工作,其中包括前端铀资源的浓缩,以及后端设立在塞拉菲尔德的两个后处理厂。在前端技术方面,英国的第一个气体扩散法铀浓缩工程于1953年就开始运行,该工厂位于Capehurst,到1976年,该扩散厂被一个采用离心法进行铀浓缩的工厂取代。在后端技术方面,英国是除了法国之外,另一个较早掌握了后处理技术的国家,位于塞拉菲尔德的Magnox后处理厂于1964年即投入运行。

可以看出,早在民用核能起步的五六十年代,英国就已经发展出了比较完善的核工业体系。从前端的铀资源浓缩,核燃料制造,到核电站技术的发展,到后端的乏燃料后处理技术,乃至快堆、聚变堆的研究,门类已经比较完备。并且在60年代就具有了大约480万千瓦的核电装机容量。

此后,在第一代Magnox技术的基础上,英国继续研发出了第二代先进气冷堆(AGR),这也是目前英国在运核电站的主力堆型。从1976年到1985年,英国在国内建成了7座使用AGR技术的核电站,共14台机组,其单机装机容量为60万千瓦左右。

黑暗二十年

在全球核能发展中领跑了将近20年之后,从上世纪80年代开始,英国的核能发展陷入了停滞。这主要体现在以下几个方面:英国放弃了本土设计的技术,转而使用压水堆技术;英国的核能投资随着能源公司的私有化进程而受到影响;英国从事核能研究的人员越来越少。

在核电技术路线方面,英国放弃了本土的气冷堆技术。由于成本等原因,英国认为气冷堆无法发展出可供出口的技术,因此在1978年,英国政府决定支持引进压水堆技术,经过一系列考察之后,决定选用西屋公司基于Callway和Wolf Creek核电站的SNUPP设计,经过修改之后,在英国建设了第一座压水堆核电站Sizewell B核电站,这个核电站1987年开工,1994年投运,是英国目前最后一个建成的核电站。关于英国核能发展的这一转向,Juan Matthews表示,一方面是由于AGR技术在经济性上相比压水堆不具有优势;另一方面,纵观全球核能发展的历史,也能看出通过几十年的发展,压水堆最终成为了主流的堆型。

相比放弃自主技术转而走引进路线,对英国核能发展影响更大的是80年代开启的电力市场改革与能源公司的私有化浪潮。

在私有化改革之前,英国核电站的业主主要是中央发电局(CEGB),这个国有公司负责英格兰和威尔士地区的发电、输电。《1989年电力法》出台之后,中央发电局的发电业务被拆分成为三个公司:国家电力公司(National Power)、电能公司(PowerGen)和核电公司(Nuclear Electric),输电业务改组为国家电网公司。这一轮的改组,对当时英国核电最直接的影响就是在建的Sizewell B核电站,这个采用引进压水堆技术的核电站,原计划建设5个压水堆机组,不过随着CEGB的拆分和私有化,以及廉价油气资源的冲击,最终只建成了一台机组。

经过此轮拆分之后,英格兰旗下所有核电站全部转交到核电公司(Nuclear Electric)来运营。拆分之后的PowerGen和National Power很快在1991年实现了私有化,其公司60%的股份卖给了投资者,英国政府持有40%的股份,1995年,英国政府将剩余的40%股份卖出。而持有英格兰所有核电站资产的Nuclear Electric公司其私有化进程则相对滞后。

除了英格兰之外,在苏格兰也有部分英国核电站在运行。在私有化改革之前,苏格兰有两大电力公司:SSEB(South of Scotland Electricity Board)和North of Scotland Hydro Electricity Generating Board,其中苏格兰的核电站全部在SSEB旗下。在1990年的私有化改革之后,成立了新的苏格兰核电公司(Scottish Nuclear),苏格兰所有的核电站都划到这个公司进行经营管理。

到1996年,英国的核电版图再次迎来变化。第一轮私有化改革之后成立的核电公司和苏格兰核电公司迎来合并重组,成立了新的私有公司:英国能源公司(British Energy)和镁诺克斯电力公司(Magnox Electric),英国能源公司(British Energy)旗下拥有七座AGR核电站和一座压水堆核电站(Sizewell B),而当时还未退役的所有第一代Magnox堆型则全部划到镁诺克斯电力公司进行管理。

私有化的改革引来了欧洲大陆能源巨头的投资。2004年4月,法国电力公司成立了在英国的分支机构EDF Energy,在收购了几家小的电力公司之后,2009年EDF Energy收购英国能源公司,从而成为了如今英国几乎所有核电站的业主。另外两家由中央发电局拆分出来的发电公司:PowerGen和National Power则分别被两家德国能源巨头意昂(E.ON)和莱茵(RWE)收购,分别成立了E.ON UK和npower公司。

苏格兰的两大电力公司:SSEB与North of Scotland Hydro Electricity Generating Board也经历了不同的私有化改革。SSEB私有化之后首先拆分成了苏格兰核电(Scottish Nuclear)和苏格兰电力(Scottish Power)两大公司,苏格兰核电最终拆分并入英国能源公司和镁诺克斯电力公司,而苏格兰电力公司最终被西班牙能源巨头Iberdrola公司收购。

另外一家苏格兰电力公司在私有化之后改组成为苏格兰水电(Scottish Hydro)公司,1998年,该公司与输电公司Southern Electric合并,成立了SSE(Scottish and Southern Energy)公司,并一直运行至今。

至此,上述英国电力公司私有化之后,又经历了各种重组、收购的各大电力公司,与英国天然气领域巨头Centrica旗下的British Gas一起,被称为英国六大能源巨头(big six energy suppliers)。这六大供应商分别是:British Gas,EDF Energy,E.ON UK,npower,Scottish Power和SSE,这六大巨头提供了英国国内绝大部分的电力供应。而我们也可以发现,六大巨头中,除了British Gas和SSE,有四家公司都被英国之外的能源公司控制,其中运营着绝大部分在运核电站的是EDF Energy公司。

英国核能沦落史

图:英国发电公司变迁史简图

来源:Juan Matthews讲义

这样一番电力市场的剧烈变化,让英国的能源投资决策分散到了各个能源巨头手中,政府能够施加的影响越来越小。与此同时,在电力改革发生的同一时期,英国也正享受着70年代发现并在80年代开始大规模开采的北海油田带来的廉价石油资源,这不仅让英国在很长一段时间实现了能源自给,并且能源价格也并不昂贵。在这样的条件下,核电由于基础投资大,回报时间长,又缺乏政府主导的发展计划,在很长一段时间内都无法受到重视。

不仅是新的核电项目不再开发,英国核能的人才也在上世纪八九十年代迎来了衰退期。在1980年,英国核能领域公共实验室雇佣的人数大约有9000人,到2004年,这个人数已经锐减到不足1000人,并且有一系列的核能实验室在这一阶段被关闭。上世纪八九十年代这世界核能发展重要的二十年,被Juan Matthews称之为英国核能的黑暗时期。

别人的荣耀

进入新的千年,英国的能源供给形势发生了新的变化。从2000年开始,英国的石油和天然气产量开始下降,国内所有的煤电也基本关停,到2005年,英国结束了此前25年左右的能源自给的历史,从能源出口国变为能源进口国,并且其进口量越来越大。与此同时,受气候政治的压力,为减少碳排放,核能被重新请回了舞台。2008年,英国政府发布《核能白皮书》,宣告英国核能重启。

不过英国的核能重启却不得不仰仗国外的公司来做开发的主力。在目前英国的能源六巨头中,有核电业务的只有EDF Energy,未来英国计划开发新建核电项目的8个厂址中,有5个也在EDF Energy旗下,这让EDF Energy成为英国核能重启计划的最大受益者。目前最有可能率先开工的Hinkley Point C项目,也正是EDF Energy控股的项目。这一项目起初有Centrica参与,但是之后Centrica不看好核电的发展前景而退出,从而给了包括中广核、中核在内的中国企业参与的机会。中国的企业也希望借此机会,有机会在后续厂址中占据开发的主导权,实现核电技术出口。

两大来自德国的巨头莱茵和意昂本来联合拥有有着两个核电厂址的地平线项目开发权,不过由于德国国内的弃核政策,该项目被挂牌出售,最终被日本日立公司购得,这也决定了地平线项目将采用日立旗下的沸水堆技术。

还有一个厂址开发权的NuGen项目,原本是六巨头之一的Iberdrola与GDF Suez联合控股开发,之后东芝先后收购了Iberdrola和GDF Suez在这个项目中50%和10%的股权,成为NuGen项目控股60%的控股股东,由于西屋公司是东芝的子公司,因此该项目预计将使用西屋的AP1000技术。

至此我们可以看到,英国不仅现有的核电项目被法国的EDF Energy控制,其未来计划开发的核电项目,虽然一度被六大能源巨头所拥有,也都逐渐卖给了有能力进行核电技术开发和工程总承包的核电公司来主导。而英国政府在这轮重启中的角色,主要体现在通过制定差价合约(CfD)来吸引投资者,以及通过监管部门的通用设计评估(GDA)程序来确保新建核电站所用技术的安全性。新的核电项目,将主要由来自国外的投资者来主导。

纵观英国核能发展的历史,在从核能发展之初领跑了全球二十年之后,首先放弃了自主的核电技术,也失去了借此形成具有核心竞争力的核能公司的机会。在投资主体方面,通过私有化改革,将包括核电投资在内的能源投资的主导权交给私有化的电力公司,这些电力公司又有不少被英国国外的能源巨头收购。这最终导致了英国核能在20年的黑暗时期过去之后,想要重新启动时,不得不仰仗海外的核电巨头前来主导开发。

一点点总结

我无权评价这样的发展过程是优是劣,不过至少就现状来说,英国市场成了海外核电巨头争夺的战场,这样的热闹里,英国本土的公司只能扮演配角的角色。当然,为了开发英国市场,包括AMEC、罗罗在内的一批历史悠久的英国公司依然会分到不小的蛋糕。

针对整个发展过程,我试图对此过程做一点小总结,以下内容仅代表个人观点:

在产业管理上,随着私有化的进行,国有企业逐渐解体退出,政府对能源领域的控制力度越来越小,这一方面促进了能源市场的繁荣,但是另一方面,政府也一定程度上失去了对中长期发展的掌控。这样的结果,导致英国在80年代首先放弃了自主的气冷堆技术,这或许是技术特点及成本决定,但是在决定引进压水堆技术时,也并没有配套的自主化方案提出,并且随着电力公司的私有化,5台压水堆机组的计划最终只建成了1台。英国此前本土的核工业发展的市场基本上也就到此为止,从此再也没有在国际核电市场上以主角身份参与竞争的能力。

在能源政策上,由于缺乏政府层面的统一规划和调控,让核能在受到廉价油气资源的冲击时,变得不堪一击,陷入停滞。关于这一点,我由不得想起2013年10月参加世界能源大会时,西屋总裁Danny Roderick提的一个让我印象非常深刻的观点:尽管美国核能当时受到廉价页岩气的冲击而显得缺乏竞争优势,但是从长远来看,油气资源的价格波动性要远高于核电,所以,对大的电力公司来说,让核电持续保有一定的比例是非常有必要的,因为如果等到未来气价飙升的时候再想起核电,就已经晚了。事实上,英国最初决定发展核电,和导致其石油供应受到威胁的苏伊士危机关系莫大,然而到了80年代,北海油田的开采,让核电在英国很难继续发展下去。但是等北海油田20余年的辉煌逐渐黯淡,英国重新变成能源进口国的时候,其国内核能的发展已经衰退了20余年,不复再有东山再起参与国际竞争的可能。所以,对于能源政策的制定者来说,要考虑的不仅仅是当前三五年的经济性,还需要考虑30到50年可能面对的变化,以及当下能源政策对以后相关产业的长远影响。

在投资体制上,这一点的历史沿革在本文第二部分有比较详细的介绍。随着国有电力公司的私有化和其后的收购,英国的能源供给有不少的比例已经由国外的能源公司来进行,而其中的核电项目已经完全被国外能源公司所控制。在这样的投资体制下,EDF控股的厂址,显然会优先使用法国技术,日立控股的厂址,显然会考虑使用沸水堆技术,东芝控股的厂址,显然会力推AP1000。可以说英国8个待开发的厂址目前竞争局面的形成,其源头就始于电力公司的私有化。英国国内的核工业一方面在20年的衰退期中逐渐式微,在新的机会来临时,也完全没有能力成为主角来施展拳脚。

最后的最后,本文主要探讨英国核能衰退的历史,对英国电力市场改革无意评论,英国始于80年代的私有化改革涉及的领域广泛而深刻,在能源领域的改革也是我国电改参考的重要样本。我只是想针对这场改革对核工业的影响做一点梳理。核电本身有着能源商品的市场因素,但是也有着复杂的政治因素和特殊性。中国的核工业有悠久的自力更生发展史,在核工业体制面临改革的时候,俄罗斯模式、法国模式、美国模式、韩国模式都有人提及,不过我们无论如何,是不太可能走上英国模式。

选自《南方能源观察》2014年10月刊,有所改编。作者微信:frodo_7

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