中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：人類要邁向更遠(yuǎn)的未來，離不開核能的創(chuàng)新與發(fā)展。當(dāng)“四代堆”的概念不足以指引未來時(shí)，核能行業(yè)人士不禁開始探尋，未來的核能系統(tǒng)應(yīng)該是什么樣子。
帶著這一思考，合肥靈漁科技咨詢有限公司（以下簡稱靈漁咨詢）提出了一種“核能協(xié)同網(wǎng)絡(luò)”的第五代核能系統(tǒng)的概念，打破前四代核能系統(tǒng)開發(fā)沉溺于單堆演化的固定思維模式，使核能開發(fā)從“單堆改進(jìn)提升的舊套路”轉(zhuǎn)向“網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)化的新范式”。
日前，中國科協(xié)發(fā)布了2020“重大科學(xué)問題和工程技術(shù)難題”，靈漁咨詢提出的“第五代核能系統(tǒng)會(huì)是什么樣子？”也被列為重大科學(xué)問題之一。記者從中國科協(xié)了解到，該問題是我國從能源市場需求出發(fā)，對(duì)未來核能系統(tǒng)進(jìn)行的一次主動(dòng)思考，改變了以往被動(dòng)消化吸收外來概念的老路子。
“第五代核能系統(tǒng)有望使我國主導(dǎo)并輸出相關(guān)概念和思想，從而引領(lǐng)世界核能創(chuàng)新?！敝袊茖W(xué)院院士鄒才能評(píng)價(jià)道。
從單堆演化到多堆協(xié)同
目前，核能的發(fā)展可分為四代—— 一代是驗(yàn)證工程可行性的試驗(yàn)型產(chǎn)品；二代是商業(yè)上可行的批量化產(chǎn)品；三代是希望經(jīng)濟(jì)性和安全性進(jìn)一步提升的演化型產(chǎn)品；四代是重新設(shè)計(jì)、全方位提升的下一代產(chǎn)品。
“提到核能的未來，很多人立馬會(huì)想到‘四代堆’，但‘四代堆’的概念卻給人一種錯(cuò)覺和誤導(dǎo)，似乎意味著三代要取代二代、四代要取代三代一樣?！膘`漁咨詢時(shí)靖誼博士告訴《中國科學(xué)報(bào)》，“其實(shí)，這并不一定就是核能未來的樣子。”
實(shí)際上，前四代堆的劃分是典型的單堆演化思維，過分關(guān)注了單個(gè)核能系統(tǒng)自身，在大系統(tǒng)和市場化思維方面顯得非常不足。第五代核能系統(tǒng)則是由“堆群”組成的核能協(xié)同網(wǎng)絡(luò)整體，“堆群”中可能存在著不同的堆型，不同堆型的任務(wù)分工也各有側(cè)重。
“白天可再生能源發(fā)電多的時(shí)候，它就可以少發(fā)一點(diǎn)電，進(jìn)入休息狀態(tài)或是去干點(diǎn)別的?！睍r(shí)靖誼舉例稱，“就好像一個(gè)生態(tài)公園，白天放風(fēng)箏、跑步、騎車的人多一點(diǎn)，晚上則跳廣場舞、散步的人多一點(diǎn)?！?
靈漁咨詢認(rèn)為，這種系統(tǒng)具有系統(tǒng)性、靈活性和多能性三大特點(diǎn)。系統(tǒng)性是其最大特點(diǎn)，意味著未來核能系統(tǒng)的開發(fā)不再像過去那樣僅盯著單個(gè)反應(yīng)堆系統(tǒng)，而是考慮堆與堆之間的協(xié)同，強(qiáng)調(diào)從大系統(tǒng)出發(fā)解決問題。
而系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也要從能源系統(tǒng)出發(fā)，研究其對(duì)核能的需求和要求。同時(shí)考慮核燃料資源利用的全壽期，管住反應(yīng)堆的“吃喝拉撒”，首尾兼顧。
靈活性是第五代核能系統(tǒng)的核心要求。首先，它必須要能為電網(wǎng)提供平衡調(diào)節(jié)能力。“電網(wǎng)要它出多少力就出多少力，而不像現(xiàn)在的核能系統(tǒng)那樣，不管什么時(shí)候都在出大力。”時(shí)靖誼說。
其次，核能協(xié)同網(wǎng)絡(luò)還得提供靈活部署的能力，為應(yīng)急救災(zāi)等場景提供支持?！熬拖窕ヂ?lián)網(wǎng)公司線上平臺(tái)一樣，疫情期間能快速擴(kuò)容，疫情結(jié)束后還能縮容。”
多能性則是第五代核能系統(tǒng)的內(nèi)涵要求。今天的核能利用主要是發(fā)電，而未來的核能還將在工藝供熱、海水淡化、核能制氫等方面發(fā)揮重要作用。在鄒才能看來，未來，第五代核能系統(tǒng)還將更加靈活地融入和支持“智慧能源”的多能協(xié)調(diào)，發(fā)揮多能擔(dān)當(dāng)，助力電網(wǎng)、工業(yè)、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的深度脫碳，推動(dòng)構(gòu)建“清潔低碳、安全高效”能源體系。
有望引領(lǐng)世界核能創(chuàng)新
鄒才能認(rèn)為，第五代核能系統(tǒng)的概念落地和最終建成具有“四個(gè)革新、一個(gè)引領(lǐng)”意義，即實(shí)現(xiàn)由產(chǎn)品推動(dòng)轉(zhuǎn)向需求拉動(dòng)的開發(fā)觀念革新、由單堆演化轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的開發(fā)模式革新、由基荷能源轉(zhuǎn)向平衡調(diào)能的應(yīng)用觀念革新、由單一發(fā)電轉(zhuǎn)向多領(lǐng)域供能的應(yīng)用場景革新，從而引領(lǐng)世界核能創(chuàng)新。
“我們與國外最大的差距不是裝備與技術(shù)，而是對(duì)未來核能的理解與思考?！痹跁r(shí)靖誼看來，核能的創(chuàng)新與發(fā)展需要思想先行、理念先行，如果理念和思想上是別人的，則很難擺脫跟隨式發(fā)展和逆向式設(shè)計(jì)的長期思維定勢，以至于長期追趕、長期落后。
核能的發(fā)展需要有未來觀，即從未來看現(xiàn)在。靈漁咨詢研究認(rèn)為，率先提出第五代核能系統(tǒng)的概念，雖然在對(duì)未來的認(rèn)識(shí)上做到了領(lǐng)先一步，但在技術(shù)上仍存在關(guān)鍵挑戰(zhàn)，包括單堆的研發(fā)、堆與堆之間的協(xié)同、單堆的整體性測試樞紐。
此外，思想認(rèn)識(shí)層面也需要在研發(fā)群體和利益相關(guān)者之中形成共識(shí)，打破原有的固有思維限制。
“第五代是一個(gè)核能協(xié)同網(wǎng)絡(luò)的概念。既然是網(wǎng)絡(luò)，我們就可以先建一部分，先行先試，不斷優(yōu)化、不斷完善、不斷擴(kuò)充。”時(shí)靖誼表示，我國現(xiàn)有能源系統(tǒng)可為第五代核能系統(tǒng)的開發(fā)提供30年的戰(zhàn)略機(jī)遇期，在這30年內(nèi)我們有望實(shí)現(xiàn)第五代核能系統(tǒng)初級(jí)階段的落地，即研發(fā)出第五代核能系統(tǒng)的最小可用產(chǎn)品。
“第五代核能系統(tǒng)將引領(lǐng)中國走向未來核能開發(fā)的前沿，并將帶動(dòng)核能開發(fā)新基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和發(fā)展。30年后，誰能說主導(dǎo)未來核能的不會(huì)是我們呢？”時(shí)靖誼說，千里之行，始于足下。路雖遠(yuǎn)，行則將至。
《中國科學(xué)報(bào)》 (2020-11-11 第3版 能源化工 原題為《第五代核能系統(tǒng)：路雖遠(yuǎn)，行則將至》)
