美國核電廠須通過靈活運行和制氫增強市場競爭力

2020年8月11日，美國核協會(ANS)召開電力公司虛擬全體工作會議。會上，美國核工業官員表示，美國核電廠必須通過靈活運行和核電制氫來適應電網中日益增長的可再生能源發電，以及由此造成的電價下降。

美國Xcel能源公司首席發電官(Chief Generation Officer)兼執行副總裁Tim O'Connor稱，核電企業的傳統運營模式現已落后，且面臨著成本方面的挑戰。

O’Connor表示，Xcel面臨著“電網的新境遇”，即“當前電網中間歇能源使用率高達50%~70%”，且在2030年后可能會逐步淘汰煤電。因此，核電廠的“空轉戰略”和靈活運行將成為必要。

此前，Xcel公司曾指出，靈活電力運行允許核電廠可以偶爾降低電力輸出功率，從而為確保電網穩定性提供支持，并與該公司能源系統中的風能和太陽能功率變化相匹配。

近年來，為應對可再生能源發電和電價的持續走低，美國三大核電運營商Xcel、Energy Northwest及Exelon一直在調整核電發電量。

美國MPR Associates咨詢公司負責人、會議主持人Bob Coward表示，過去10年，Exelon旗下位于賓夕法尼亞州的利默瑞克(Limerick)核電廠周邊地區電價急劇下降。目前，無論是身處管制市場還是非管制市場，美國核電廠均面臨著類似的成本壓力。

亞利桑那州公共服務委員會執行副總裁兼首席核能官(Chief Nuclear Officer)Maria Lacal稱，到2025年以后，帕洛弗德(Palo Verde)核電廠靈活運行的需求將成為現實。

O’Connor表示，隨著各州制定越來越多的環保標準支持無碳發電發展，未來不太可能興建新的天然氣發電廠。目前，Xcel正在研究利用現有核電廠制造“清潔可再生氣體”，如氫氣。

制氫

O’Connor稱，通過將氫氣注入美國天然氣管道，可在減少碳排放的同時更多地利用現有基礎設施。此外，氫氣還可用于煉鋼等非發電市場。不過，目前在核電廠使用電解槽制氫還不具備成本方面的競爭力，核工業正在研究如何提高該技術的經濟效益。

美國核工業官員曾表示，通過對核電廠實施改造，生產供內部使用、出售，或可能用于發電的氫，是確保核電廠在競爭激烈的電力市場中保持運行的機遇。

2020年6月8日，Exelon Nuclear公司高級副總裁Scot Greenlee在ANS虛擬討論會上表示，Exelon公司預計將在2021年3月底宣布旗下一座沸水堆核電廠將裝配一個1 MWe級電解槽，進行現場制氫示范。該項目為期3年，總預算720萬美元，由Exelon和美國能源部(DOE)共同分擔成本。

Greenlee稱，該電解槽將在2023年投運，屆時將降低核電廠氫氣采購成本。

Exelon、Xcel、APS和Energy Harbor正在考慮在美國能源部H2@Scale計劃框架下建造氫電解槽。根據能源部網站，H2@Scale是一個探索大規模生產和利用氫氣潛力的項目。

Xcel曾透露，最有可能在普雷里島(Prairie Island)核電廠部署氫電解槽。2020年9月，美國能源部選定Energy Harbor參與一個為期兩年的項目，該項目將在俄亥俄州戴維斯-貝瑟(Davis-Besse)核電廠示范和部署1~3 MWe低溫電解裝置，用來商業化生產氫氣。

美國能源部表示，美國氫氣年產量為1000萬噸，其中95%通過天然氣轉化制氫，該方法比電解更具經濟效益。