浅谈核能在解决雾霾问题中的作用

陈钊 2014-02-09

    2013年，突如其来的雾霾天气席卷了大半个中国。据报道，去年12月，全国25省（区、市），100多座大中型城市出现不同程度的雾霾天气。12月4日，中央电视台新闻联播破天荒地用了长达2份30秒的时间播报了全国的雾霾天气。解决雾霾问题，已成为了中国各级政府的当务之急。在去年年底召开的地方“两会”中，有26个省份涉及空气污染治理内容，其中有15个明确提到治理雾霾天气和监测PM2.5。国家环保部也开始采取实际行动，与全国31个省份签署了《大气污染防治目标责任书》，明确了各省市PM2.5年均浓度下降目标。

污染源头在哪里？

解决雾霾问题，最根本的方法是从污染源头抓起。根据中国社会科学院、中国气象局联合发布的《气候变化绿皮书：应对气候变化报告（2013）》，我国雾霾天气增多的主要原因是由于我国化石能源消费逐年增多而造成的大气污染排放物逐年增加。这里的化石能源，指的是煤炭、石油和天然气。可以说，燃烧这些化石能源的源头便是造成雾霾天气的主要源头，这些源头包括火力发电站、居民供暖锅炉和燃油汽车等。

那么，我国每年燃烧多少化石能源呢？据BP公司发布的世界能源观察报告，我国2012年一次能源消费总量为2735.2百万吨油当量/Mtoe，居世界首位。其中，化石能源占90.9%，非化石能源只占9.1%。而在所消耗的化石能源中，煤炭占了68.5%。由此可见，我国现在消费的能源中绝大部分来自化石能源，而化石能源中绝大部分来自煤炭。而煤炭，恰恰是排放污染物最多的化石能源。

表一  2012年世界各国一次能源消费结构

         *资料来源：《BP StatisticalReview of World Energy 2013》。

燃烧煤炭会排放多少污染物呢？以燃煤电站为例，一座标准的百万千瓦火电站，一年需要消耗煤炭约3百万吨，向大气中排放二氧化硫2.5万吨，氮氧化物1.5万吨，灰尘32万吨，二氧化碳600万吨。2013年，我国火电装机容量8.6亿千瓦，相当于860座百万千瓦火电站，这些火电站每年向大气中排放二氧化硫2150万吨，氮氧化物1290万吨，灰尘2.75亿吨。这些污染物排放到大气中，经过一系列的物理和化学变化过程，就成为了PM2.5的主要成分。

表二  燃煤电站污染物排放量

         *以上数据均为粗略计算，具有一定的误差。

     *以上数据为无采用脱硫脱硝技术燃煤电站的数据，采用脱硫脱硝技术后污染物排放量会明显下限，但同时电站投资成本和生产成本也会相应增加。

核能的环保优势

        从这个角度看，核能的环保优势就体现出来了。核能是一种清洁能源，核能发电过程中不产生二氧化硫、氮氧化物和烟尘，也不产生二氧化碳。即使考虑从采矿到燃料生产、发电的整个能源生产过程，核能产生的有害气体也比化石燃料少得多。同样是一座百万千瓦级的发电站，核电站一年只产生核废料30吨（一辆大卡车的运输量），不排放二氧化硫、氮氧化物、灰尘和二氧化碳。

表三  核电站与火电站污染物排放量对比表

         *以上数据均为粗略计算，具有一定误差。

   假设如果我们使用的一次能源中，将核能比例提高至10%左右（这个比例仍小于欧盟平均水平11.9%），而将煤炭比例降至60%左右（这个比例仍是世界平均水平的2倍），这相当于用100座核电站代替100座火电站的规模。按照这样的规模计算，我们每年可以减少燃煤3亿吨，这个规模相当于北京周边地区的燃煤总量。每年可以减少的污染物排放量为二氧化硫约300万吨，氮氧化物约180万吨，灰尘约4000万吨。

表四  100座核电站替代100座火电站可减少的污染物排放量

           *以上数据均为粗略计算，具有一定误差。

     根据上述的对比分析，我们可以清晰地看到核能的环保优势。在各级政府制定的雾霾问题解决方案中，核能应该成为一个重要的选项。当然，大规模发展核能会面临巨大的舆论压力和公众接受性的问题。但是，世界上并没有一种能源形式是十全十美的。相对于已经威胁到生存环境的空气污染问题来说，核能对生存环境造成的影响可以说是微乎其微。毕竟，核能已经在西方发达国家成功应用了几十年。在安全高效的发展方针指导下，核能应为我国环保事业做出更多的贡献。（文/陈钊）

作者简介：

陈钊（1987-），男，广东潮州人，中国科学技术大学核科学技术学院博士生，德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）核能技术研究所国家公派联合培养博士生，从事先进核能系统的设计与安全分析研究。

E-mail: zchen214@mail.ustc.edu.cn