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ThorCon微型核电站产生更便宜、可靠、无碳电力


为电网供电的两座 500 兆瓦 ThorCon 岸边发电厂

ThorCon 是一个熔盐裂变反应堆。与目前所有的核反应堆不同,燃料是液态的。它可以用泵移动并被动排水。这个 500 兆瓦的裂变发电厂被封装在一个船体中,在造船厂建造,拖到浅水区,压载到海床上。

ThorCon 不需要新技术。ThorCon 是成功的美国橡树岭国家实验室熔盐反应堆实验 (MSRE) 的直接放大。一个全尺寸的 500 MW ThorCon 原型可以在四年内进行测试。在证明该工厂安全地处理了多个潜在故障和问题后,就可以开始商业发电厂的生产了。

ThorCon 产生的可靠电力比煤炭便宜,与天然气竞争,比液化天然气便宜,比储存缓冲的风能和太阳能便宜。

ThorCon 和标准超临界燃煤电厂都产生高温蒸汽。它们都使用相同的兰金循环功率转换系统。这些可以以 500 美元/kW 的价格从六个有竞争力的供应商处购买,包括本身成本为 120 美元/kW 的大型精密涡轮发电机。不同的是蒸汽发生器。此处将燃煤电厂蒸汽锅炉(缩放至 500 MWe)与 ThorCon 的 500 MWe 蒸汽核岛进行比较。

煤蒸汽发电与 ThorCon 蒸汽发电

燃煤电厂成本因国家、燃煤类型、当地条件和当地环境要求而异。新的燃煤电厂可能需要昂贵的烟气洗涤器来去除导致酸雨的硫氧化物。高温煤粉厂产生更多需要去除的氮氧化物。将捕获飞灰,包括小于 2.5 微米的微粒。美国的成本高达 3500 美元/千瓦。在印度尼西亚?,?SourceWatch?报告了六家燃煤电厂的平均成本约为 1800 美元/千瓦。Paitan 的新电厂的报价为 1400 美元/kW。

燃煤电厂需要更多的钢材、混凝土和资金

500 兆瓦超临界燃煤电厂的蒸汽发生器部分需要约 45,000 吨钢材用于大型锅炉、煤炭处理、烟气处理和灰处理系统。它使用了大约135,000立方米的钢筋混凝土。几乎所有的燃煤电厂工作都是在现场完成的。

几乎所有的 ThorCon 工作都是在受控的装配线环境中完成的。ThorCon 的蒸汽发生器是它的小型裂变岛,需要大约 8,000 吨钢材。包括裂变岛、船体和涡轮发电机在内的整个 ThorCon 约有 50,000 吨钢材。ThorCon 钢的大部分是简单的平板面板,造船厂可以以低于每吨 1,000 美元的价格生产和安装。ThorCon 在隔震涡轮发电机平台中使用非结构混凝土作为其质量,并可选择用沙子代替 1 米厚的钢夹层船体侧壁中的压载物。

ThorCon 蒸汽发生侧确实需要一些燃煤电厂不需要的昂贵物品。裂变岛 Cans 需要 700 吨非常优质的石墨,以及 800 吨 SUS 316 和 304。总体而言,ThorCon 的资源成本是燃煤电厂的一半。假设有效监管,ThorCon 的资本成本将比煤炭便宜。

一家著名的韩国工程和造船公司估计了 500 兆瓦 ThorCon 的生产成本。他们的估计排除了一些项目的成本,例如我们添加回来的给水再热器。造船厂估计可以以 800 美元/千瓦至 1000 美元/千瓦的成本大规模生产ThorCon发电厂。

ThorCon 产生的能源比煤炭便宜

动力煤以具有竞争力的价格运输和交付;每吨 80 美元与提供 25 MJ/kg 热能的煤炭一样好。以 90% 的容量系数和 45% 的热效率运行的 1 GW 燃煤电厂每年需要 2,500,000 吨。仅煤炭燃料一项就耗资 2 亿美元,即 2.5 美分/千瓦时的发电量。这不包括处理 300,000 吨煤灰等运营成本。ThorCon 发电比煤炭便宜,因为它的资本成本和燃料成本更低。

天然气和液化天然气发电成本

通过管道输送到美国发电厂的压裂天然气燃料成本为每百万英热单位 3 至 4 美元,导致发电成本为 3 至 4 美分/千瓦时。天然气发电机通过产生更便宜的电力取代了美国的燃煤发电机。ThorCon 液体裂变发电在美国可以与天然气竞争,在天然气更昂贵的欧亚大陆更具竞争力。?

LNG(液化天然气)可以通过船运到没有管道天然气的地区。低温液化、绝缘、运输和再蒸发甲烷的成本使电力成本增加了 2-3 美分/kWh。美国 FERC 报告了2018 年 12 月 LNG 价格(以每百万 BTU 美元计)。?ThorCon 发电比液化天然气发电便宜。

风能和太阳能成本

繁荣的经济在需要时需要可靠的能源,因此必须按需调度发电。间歇性风能和太阳能发电机可以暂时向电网提供低成本电力,但容量系数约为 30%。这就产生了对冗余天然气涡轮发电机的需求,以便在没有风或太阳时提供“备用”电力。天然气涡轮发电机全时旋转,当天气允许风能或太阳能发电时减少燃料消耗。为间歇性和天然气电源支付费用意味着它们的平均电费高于 ThorCon 电费。

已经提出用电池代替排放二氧化碳的天然气发电机。存储间歇性电能以供以后调度增加了昂贵的存储缓冲成本。?Steven Davis 和其他 32 位著名科学家在 2018 年发表的《科学?》文章分析了存储成本。使用低成本、大众市场的锂离子电池进行日常缓冲会使电力成本从 3.5 美分/千瓦时提高到 14 美分/千瓦时。对于每周缓冲,成本增加到 50 美分/千瓦时。即使未来的电池成本减半,该成本也将是 29 美分/千瓦时。即使是免费的间歇性电力也不会显着降低存储缓冲、可调度的电力成本。?ThorCon 发电比存储缓冲的风能和太阳能发电便宜。

ThorCon 可以打入电力市场

ThorCon 可以以具有竞争力的成本水平为大型船舶供应发电厂,而不是以建造当今核电厂的极高成本。这改变了一切。它使裂变能与天然气竞争,并且比煤炭或液化天然气便宜。

ThorCon 电力成本:

  • 与煤炭相比,资金成本和燃料成本更低。
  • 与管道天然气竞争。
  • 电力成本低于运输 LNG(液化天然气)。
  • 比太阳能和风能便宜,包括天然气备用。
  • 比存储缓冲风能和太阳能更便宜的电力。

人们普遍认为核电站非常昂贵。ThorCon 显然比同等容量的燃煤电厂消耗的资源更少,而且更容易建造。

与燃煤电厂相比,ThorCon 需要的资源更少。建筑减少三分之一;燃料减少四倍。ThorCon 更简单,几乎可以完全在造船厂生产装配线上建造。ThorCon 电力的成本应该是煤炭价格的一半左右。但实际成本取决于我们如何监管核电。

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