美國密歇根大學(xué)(University of Michigan)研究人員開展研究對(duì)美國245個(gè)在運(yùn)燃煤電站轉(zhuǎn)換為先進(jìn)核能反應(yīng)堆的可行性進(jìn)行了排名，可為政策制定者和公用事業(yè)公司實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo)提供了寶貴的參考意見。
2022年，燃煤電站的發(fā)電量占美國能源總發(fā)電量的近20%，導(dǎo)致二氧化碳排放量達(dá)到8.47億噸，相當(dāng)于美國電力行業(yè)二氧化碳總排放量的55%。
包括美國在內(nèi)的許多國家正在逐步淘汰燃煤電站(CCP)。美國的公用事業(yè)公司已將從燃煤發(fā)電向更清潔的能源轉(zhuǎn)型納入其“綜合資源計(jì)劃”。此外，一些公用事業(yè)公司已經(jīng)制定了在未來15年內(nèi)淘汰所有CPP的目標(biāo)。
密歇根大學(xué)的研究稱，作為轉(zhuǎn)型的一部分，有必要將退役的CPP重新用于清潔能源，其中一種可能是核能，它可以產(chǎn)生與燃煤發(fā)電同樣穩(wěn)定的基荷能源，同時(shí)碳排放為零。
與在新廠址建設(shè)相比，將運(yùn)營中的燃煤電站過渡到核電站可以利用現(xiàn)有設(shè)備，如輸電線路和電力系統(tǒng)設(shè)備，從而節(jié)省時(shí)間和資金。隨著燃煤電站的逐步淘汰，周邊社區(qū)也將從過渡中受益，保留就業(yè)崗位和稅收基礎(chǔ)。
密歇根大學(xué)的這項(xiàng)新研究利用先進(jìn)核能開發(fā)選址工具(Siting Tool for Advanced Nuclear Development，STAND)系統(tǒng)地評(píng)估了美國煤核能源切換的潛力。STAND由密歇根大學(xué)、美國國家反應(yīng)堆合作創(chuàng)新中心(National Reactor Innovation Center in Collaboration)、Argonne美國國家實(shí)驗(yàn)室、Idaho美國國家實(shí)驗(yàn)室和Oak Ridge美國國家實(shí)驗(yàn)室共同開發(fā)，使用戶能夠輸入社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素、安全和鄰近參數(shù)，以選擇潛在的先進(jìn)核能反應(yīng)堆開發(fā)廠址。
研究人員指出，“該工具能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)廠址進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)兼顧一系列目標(biāo)，與以往只關(guān)注少數(shù)特定電站的研究相比，該工具提供了更可擴(kuò)展和更強(qiáng)大的分析。”。
所研究的245個(gè)在運(yùn)燃煤電站根據(jù)其名義容量被分為兩個(gè)不同的組別。研究報(bào)告表示，“由于先進(jìn)核能反應(yīng)堆分為不同類別，如微堆、中型反應(yīng)堆和小型模塊化反應(yīng)堆，因此有必要對(duì)燃煤電站進(jìn)行相應(yīng)的分類，使其容量與順利過渡到核電相匹配。”。
研究結(jié)果顯示，不同地點(diǎn)的適用性水平和權(quán)衡范圍很廣，凸顯了從燃煤發(fā)電切換到核電的可行性和復(fù)雜性。對(duì)于小電力容量組(發(fā)電量在1000 MWe或以下)，可行性得分介于51.52到84.31之間(滿分100分)，中位數(shù)為66.53。大電力容量組(發(fā)電量大于1000 MWe)的可行性得分介于47.29到76.92之間，中位數(shù)為63.97。
位于美國Indiana州的R M Schahfer燃煤電站是最可行的小電力容量電站址，而同樣位于Indiana州的AES Petersburg電站在大電力容量組廠址中排名第一。
研究報(bào)告總結(jié)道，“STAND所做的分析有利于能源建模人員、利益相關(guān)者、政策制定者、公用事業(yè)和能源行業(yè)做出明智的決策。它提供了一種自上而下的方法來評(píng)估不同燃煤電站廠址的煤核切換過渡潛力。然而，必須強(qiáng)調(diào)的是，在最終做出與反應(yīng)堆許可相關(guān)的決定之前，必須開展進(jìn)一步的廠址地質(zhì)調(diào)查、環(huán)境評(píng)估和社區(qū)參與。”。
密歇根大學(xué)核工程與放射科學(xué)助理教授、該研究的作者Aditi Verma表示，“我希望，這項(xiàng)以非常細(xì)化的方式研究美國各燃煤電站的煤核切換潛力的工作，能夠?yàn)檎谡归_的國家和各州一級(jí)的對(duì)話提供信息。”。
這項(xiàng)研究由美國能源部核能辦公室支持，并通過核能大學(xué)計(jì)劃( Nuclear Energy University Program)獲得資助。
美國和全球其他國家正在積極探索用核電站替代燃煤電站的可行性。TerraPower公司于2021年宣布，計(jì)劃在美國Wyoming州的一個(gè)退役燃煤電站廠址建造其Natrium鈉冷快堆的示范機(jī)組。2022年，美國Maryland州能源管理局宣布，支持對(duì)使用X-energy公司的Xe-100小型模塊化反應(yīng)堆重新利用燃煤發(fā)電設(shè)施的可行性進(jìn)行評(píng)估的工作。Holtec International公司也表示，正在考慮將燃煤電站廠址作為其小堆的可能選址，計(jì)劃最早于2029年將第一臺(tái)機(jī)組投入運(yùn)行。在波蘭，NuScale正在與能源公司Unimot和銅銀生產(chǎn)商KGHM探討其反應(yīng)堆取代燃煤電站的可能性。
