核能的经济成本是多少?事实证明,这是一个很难回答的问题。
美国和其他国家在建设和运营核电站方面积累了丰富经验。目前,438座核反应堆的总装机容量为379,000兆瓦,发电量占全球总用电量的10%以上。
美国拥有 规模最大的核电机组群,99座反应堆发电量几乎占美国用电量的20%。法国拥有规模第二大的核电机组群,58座反应堆发电量占其用电量的77%。中国的27座反应堆发电量不到其用电量的3%。
然而, 新建核电站的成本存在很大不确定性 。美国和大多数发达国家现有的核电机组都非常老旧,其历史可追溯至20世纪60年代和70年代高速发展的时期。在美国,最近一份获准运营的反应堆建设许可证于 1978年颁发,不过,一些停滞项目的收尾工程以及若干机组的“增容改造”——通过资本翻新提高产能——仍在进行。
其他发达国家的新建工程也大幅减少。自1990年以来, 新增的 少数机组大多位于日本、韩国、东欧、俄罗斯和中国。
然而,自2000年以来,人们对建设新的核电装机容量重新燃起兴趣,部分原因是金融危机前化石燃料价格大幅上涨,以及人们日益关注化石燃料产生的二氧化碳排放。不幸的是,由于近期缺乏相关经验,人们很难了解新建核电站的成本。
下表列出了美国能源信息署(EIA)对新建核电站发电成本的估算,并将其与新建天然气发电机组和公用事业规模太阳能光伏(PV)机组的成本进行了比较。

EIA
在表列出的三种方案中,核能成本居中,2012年的总成本约为每兆瓦时(MWh)96美元,其中大部分是资本建设成本。成本较高的是太阳能,每兆瓦时130美元;较低的是天然气,每兆瓦时64美元。
关于核电资本成本的估算——针对2019年投入运营的电站——假设机组建设不会遭遇过去困扰美国核电行业的灾难性延误和超支,而一些近期项目也出现过这些问题。此外,核能成本估算也未计入目前部分新建项目可享受的某些补贴。
成本波动
核能价格之所以变得如此难以预测,原因之一是供应链逐渐萎缩,来之不易的工程和建设经验也已消散。与此同时,在日本福岛核灾难发生之前,社会对提高安全性的压力促使设计多年来不断变更,而这些变化对实际建设成本的影响尚未显现。
2005年,法国阿海珐公司开始在芬兰奥尔基洛托建设其新设计的 EPR反应堆。这是一种加压水反应堆,设计能够抵御商用客机撞击。
不幸的是,该机组目前已逾期五年,预计成本达到最初估算的三倍。法国弗拉芒维尔的第二座新EPR机组于2007年开工,目前已逾期三年,预计成本也已增加一倍以上。法国监管机构近期还在当地反应堆中 发现 了“非常严重”的薄弱点。
2013年,南方公司 开始 在佐治亚州的沃格特尔核电站建造两台新机组,采用西屋公司新型AP1000设计。这些机组也已遭遇延误和成本超支,不过工程进度尚不足以对成本影响作出明确判断。这些案例令人想起20世纪70年代以来困扰美国核电行业的严重建设延误和成本超支问题。
中国的建设热潮
事实上,近年来新建工程的 大多数 都在中国。该国已有27座反应堆投入运营,其中除三座外,其余均为2000年以后建成。目前中国在建的24座反应堆,占全球在建项目总数的三分之一以上。
迄今为止,尚无公开记录显示中国出现重大建设延误和成本超支,不过,很难据此判断西方及其他地区的项目能从中汲取什么经验。中国的建设成本也难以用于估算美国或其他发达国家可能面临的成本。
建设成本的不确定性对核能发电成本的影响极其重大,因为电站建设 占 总价的近80%。其余部分来自更可预测的燃料和运营成本,包括废物处置费用。尽管废物处置涉及重要且有争议的安全和环境问题,但从经济角度看,它并非主要因素。退役成本也是如此。
核能与天然气、太阳能之比较
文章上方表格中EIA对天然气燃料成本的估算 假设 天然气价格从2019年的每百万英热单位约5美元升至2040年的略低于8美元,这反映了美国目前较低的价格。然而,该估算没有计入天然气发电机组相关温室气体排放的任何费用或惩罚。
同样,核能和太阳能的成本估算均未反映目前可获得的任何政府补贴。所有这些数字都基于对产能及其他因素的假设,而这些假设需要仔细审视。因此,这张表指出了几个关键问题,同时也遗漏了一些重要内容。
在当前天然气价格水平且不对碳排放定价的情况下,天然气发电站在经济上显然成本最低。这就是美国很大一部分新建电站采用天然气发电的原因,也解释了为何现有机组在批发市场中占据了更大的份额。
然而,天然气价格向来波动剧烈,因此尽管天然气发电目前成本低廉,许多地区仍担忧供应多元化问题。美国已将从煤炭转向天然气作为初步削减碳排放的手段,但为了长期实现必要的减排, 最终必须 绝对削减天然气发电产生的排放。
太阳能光伏是一种零碳排放电力来源,目前与核能和天然气相比成本较高。近年来,其成本已大幅下降,我们 可以预期 未来几年还会进一步降低。
即使太阳能光伏发电成本高于化石燃料发电,美国或许仍能负担起让太阳能光伏在发电中占据相当大的比重;但要让快速发展的发展中国家也做到这一点,成本进一步下降至关重要。
核能也是一种零碳排放电力来源,在无排放电力选项中,其经济性看起来不错。不过,这一判断以建设成本预测可靠为前提。事实并非总是如此,而欧洲和美国目前的新建项目也未能令人放心。
此外,社会对废物和安全的担忧往往凌驾于狭义的经济考量之上。
核能未来能否在避免有害碳排放的同时,为经济发展扩张作出贡献,取决于核电行业能否在解决社会对安全和废物处置的关切之际,推进资本成本控制。
本文与 The Conversation合作发表。请阅读 原文。发表本文并不意味着世界经济论坛认同其中观点。
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作者:约翰·帕森斯是麻省理工学院斯隆管理学院高级讲师。
图片:一只蜜蜂飞到芥菜田采集花粉,田地前方是捷克南波希米亚州廷纳德伏尔塔沃市附近的泰梅林核电站冷却塔。路透社/David W Cerny

