部署所有低碳能源是減少能源部門排放的關(guān)鍵。為確保全天候低碳能源供應(yīng)，間歇性可再生能源系統(tǒng)在電網(wǎng)中的份額不斷增加，核電廠也被用于混合能源系統(tǒng)，以填補(bǔ)太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電的缺口。

核能是一種可調(diào)度的發(fā)電能源，能夠適應(yīng)不斷變化的能源需求，全天候生產(chǎn)大量可靠的低碳電力。正是由于這種穩(wěn)定性，核能通常被用作基荷發(fā)電——持續(xù)運(yùn)行，輸出幾乎沒有任何變化。核能與可再生能源結(jié)合，通過彌補(bǔ)可再生能源的間歇性輸出變化，能夠提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。例如，美國(guó)的一些核電廠經(jīng)常將發(fā)電量調(diào)整 10%～15%，以適應(yīng)電力需求的常見變化和可再生能源的間歇性特點(diǎn)。

“核能-可再生能源混合能源系統(tǒng)能夠發(fā)揮有力協(xié)同作用，將核能的可靠性和基荷能力與間歇性可再生能源相結(jié)合。這種綜合方案是實(shí)現(xiàn)彈性、低碳能源未來的關(guān)鍵，既能滿足日益增長(zhǎng)的需求，又能減緩氣候變化。”

為使每小時(shí)的能源消耗脫碳，需要利用所有無(wú)碳技術(shù)。這些能源之間的協(xié)同增效潛力仍有待充分挖掘，專家們正在研究直接整合這些系統(tǒng)替代方案的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)。核能-可再生能源混合能源系統(tǒng)旨在利用這些能源的各自優(yōu)勢(shì)，將核能和可再生能源耦合。目標(biāo)是為電網(wǎng)提供可靠和可持續(xù)的電力，同時(shí)為能源消費(fèi)的各個(gè)部門提供低碳能源。

耦合系統(tǒng)

混合能源系統(tǒng)以兩種不同的方式整合多種能源發(fā)電裝置。第一種是通過松散耦合系統(tǒng)，將各種能源的輸出結(jié)合起來，以提高整個(gè)系統(tǒng)的性能和可靠性。第二種是通過更集成、更緊密耦合的系統(tǒng)進(jìn)行能源整合，但核能可再生能源混合能源系統(tǒng)尚待實(shí)現(xiàn)。這種類型的系統(tǒng)利用每個(gè)組合能源系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化能源生產(chǎn)和環(huán)境效益。

“無(wú)論發(fā)電是來自核能、風(fēng)能、水力、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能還是地?zé)崮?，向集成度更高的能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，都有可能確保持續(xù)滿足電網(wǎng)需求。理想情況下，這類系統(tǒng)還將結(jié)合儲(chǔ)能解決方案，以有效管理凈電力需求的波動(dòng)。”Jevremovic說，“此外，將碳稅納入采用核能 -可再生能源混合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中，可能會(huì)使其運(yùn)行成本甚至低于與傳統(tǒng)化石燃料能源相關(guān)的成本?！?/p>

未來，將根據(jù)實(shí)時(shí)工況設(shè)計(jì)密切耦合的混合能源系統(tǒng)，以最大限度地發(fā)揮協(xié)同作用和優(yōu)化發(fā)電。例如，可再生能源可與核電廠進(jìn)行更大程度的整合，在高峰需求時(shí)提供補(bǔ)充電力，彌補(bǔ)核能不能靈活快速改變輸出的缺陷。另一個(gè)例子是，如果核能與水電系統(tǒng)集成，那么在非高峰時(shí)段，核反應(yīng)堆的多余能量可用來將水泵入高位水庫(kù)，然后在高需求時(shí)段釋放出來驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。

核能-可再生能源混合系統(tǒng)還可用于管理和協(xié)調(diào)偏遠(yuǎn)或離網(wǎng)地區(qū)的發(fā)電，以確保醫(yī)院或運(yùn)輸站等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的電力供應(yīng)。愛達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室最近展示了一種稱為“箱式微電網(wǎng)”的獨(dú)立系統(tǒng)。在這種情況下，小型模塊堆將與水力、太陽(yáng)能或風(fēng)能相結(jié)合，在發(fā)生停電或大范圍電力中斷時(shí)供電。

原子能機(jī)構(gòu)的作用

原子能機(jī)構(gòu)最近啟動(dòng)了一個(gè)關(guān)于核能-可再生能源混合能源系統(tǒng)技術(shù)評(píng)價(jià)和優(yōu)化的協(xié)調(diào)研究項(xiàng)目。目標(biāo)是改進(jìn)評(píng)估核能-可再生能源混合能源系統(tǒng)在當(dāng)前和未來能源系統(tǒng)中的潛在作用的方法，并確定機(jī)會(huì)，促進(jìn)國(guó)際合作和知識(shí)共享，幫助各國(guó)實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)。巴基斯坦是該項(xiàng)目參加國(guó)之一。“考慮到巴基斯坦能源需求和全球環(huán)境挑戰(zhàn)，核能-可再生能源一體化戰(zhàn)略大放異彩?！卑突固构こ虘?yīng)用科學(xué)研究所首席工程師、助理教授 Haseeb ur Rehman表示，“陽(yáng)光和風(fēng)充足，而核能增加了穩(wěn)定的核心。這種組合既減少了排放，又提高了能源安全?！?/p>

原子能機(jī)構(gòu)與設(shè)在巴基斯坦工程應(yīng)用科學(xué)研究所的國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)協(xié)作中心合作開發(fā)了一個(gè)名為“在線核電廠部件任務(wù)模擬器中心”的平臺(tái)。平臺(tái)包括兩個(gè)模擬器，分別基于核能-風(fēng)能混合能源系統(tǒng)和核能太陽(yáng)能混合能源系統(tǒng)。這些在線模擬器使用戶能夠進(jìn)行核電廠系統(tǒng)和子系統(tǒng)運(yùn)行性能的培訓(xùn)。模擬器和相關(guān)文件可應(yīng)要求免費(fèi)分發(fā)給世界各地的核專業(yè)人員。

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