核能经济学:最新研究进展 (三) (ZT)

作者:何岸泉  于 2012-9-8 06:12 发表于 最热闹的华人社交网络--贝壳村

作者分类:反核系列|通用分类:网络文摘

 (三)

2. 核经济的决定性因素

核能发电的成本主要由几个重要因素决定(见表5)。这些因素有些很直观,但有些却不那么明显。根据法国核电站供应商阿海珐核能公司的估算6,核电站每生产一度电的成本如下:70% 是核电站建造时的“固定”成本;20% 是核电站运营的“固定”成本;另10% 则是核电站运营的“可变”成本。其中,建造的固定成本主要由偿还贷款利息和贷款组成,而且退役成本也要算入其中。另外,核电站的发电成本还取决于核电站自身的可靠性。核电站的可靠性越高,其电能产量也就越大,相应的,平摊到每度电上的固定成本也就越低。核电站的主要经营管理成本并不是核燃料成本,而是运营成本、维护和维修成本。

5 核能经济——成本要素(基于阿海珐核能公司的分析报告)

占总成本的比例 描述

70%         核电站建造的固定成本:贷款利息 / 资本偿还

20%         固定运营成本(每度电):取决于核电站的可靠性(例如,负荷因子)

10%         可变成本:操作、维护、维修和核燃料

未计入上述  核电站退役、核废料处置和管理、核反应炉核心熔毁风险、对三类之内的  于环境和人类的危害其他成本

 

在仔细研究这些成本要素之前,我们首先要注意一个问题,那就是商业利益与社会利益有着明显的不同。那些在遥远的未来才会发生的巨额成本基本不会影响现阶段的商业决策,因为这种成本被“打折扣”了(见附录3)。这意味着核废料处理成本和核电站退役成本目前只不过是一种不好的猜测,对商业公司来说没有太多的意义。但是,从道德的角度来看,这一代人应该保持谨慎的态度,不能给下一代留下这种不确定的、昂贵的甚至是可能有危害的遗产,尤其是当这一代人没法保证给下一代人留下足够的金钱来处理这些问题和忍受其所带来的身体危害时。同样的,发生意外事故的风险也不在商业决策的考虑范围之内,因为这些风险已被一些国际条约转嫁给了纳税人,商业公司无需承担。

2.1 核电站的建造成本和时间

对于每度电的总成本而言,会受一些其他因素,如资本成本和核电站的可靠性的影响,但建造成本是最受关注的也是争议最多的。为了比较各种成本,各电力公司引入了“隔夜”成本的概念。“隔夜”成本包括核电站建造成本、首次核燃料填充成本,但不包括核电站建造时借款的利息成本,即我们所熟知的“建造期利息”(Interest During ConstructionIDC)。为了方便对不同产能的核反应堆进行比较,我们常把成本平摊到核电站的总发电容量上,即核算每千瓦电量的成本是多少。所以,如果一座核电站的成本为24 亿美元,而其电能输出率为12 亿瓦,那么其成本就为2000 美元/ 千瓦。以下一系列的因素分析可以帮助我们理解为什么在预测核电站建造成本上会出现如此大的争议。

2.1.1 数据的不可靠性

关于核电站建造成本的预计很多情况下都应该审慎对待。一般而言,预测未来成本的最可靠指标就是“过去成本”。然而,各电力公司并没有被要求适当地公布审计过的建造成本,而且也没有动力将其业绩透明化。但美国是个特例,在美国,各电力公司需要向有关经济管理部门提供可靠的建造成本明细(因为只有提供了审计合理的成本明细,这些部门才允许各电力公司向消费者收回其生产成本),因此,美国核电站的“过去成本”数据是可靠的。另外,英国的西泽韦尔B 核电站由于建造成本可操作空间较小,其他活动较少,其成本记录也是可靠的。

另外,预测未来成本的另一个参考指标就是核电站的招标价格。核电站的实际成本通常要高于(通常是显著高于)合同成本,供应商必须要合理定价。如果是“交钥匙”订单——即不论实际成本如何,客户只需要按照订单上的固定价格进行支付——供应商就会尽力将投标价格定得尽可能的准确。

只有当供应商自信能控制建造成本的每个部分时,才有可能签订“交钥匙”合约。这一代的燃气电厂和联合循环燃气轮机电厂经常是签订“交钥匙”合约出售的,因为这些电厂大致都是在供应商控制的工厂中建造的,而且对现场操作的要求也相对较低。在20 世纪60 年代中叶,美国四大核电站供应商按照“交钥匙”合约共售出了12 座核电站,但是由于对成本控制不当,他们在这些合约中损失巨大。从那以后,没有供应商再愿意冒风险按照“交钥匙”合约整体出售核电站了。但是要注意的是,核电站的单个仪器是有可能按照“交钥匙”合约方式出售的,按“交钥匙”合约整体出售核电站时,在定价方面一定要极其审慎。一般认为,奥尔基洛托(Olkiluoto)的订单是“交钥匙”类型,其中,阿海珐负责核电站建造工程的管理。但是,正如4.1 所描述的那样,当时阿海珐与其客户芬兰电力公司(Teollisuuden Voima Oy, 简称TVO) 就合约的一些条款,尤其是哪方负担超支成本的问题方面,发生了一些纠纷。还要注意的是,一些供应商对于“交钥匙”的定义较为宽泛,有时,只意味着合约包括了整个电厂。

我们必须对供应商提出的指导价格持怀疑态度。通用电气- 日立核能联合公司(GEH)承认,供应商在提供指导价格时并不是很仔细,有些过于乐观的价格常常是现实中达不到的。通用电气- 日立核能联合公司总裁兼首席执行官杰克• 富勒Jack Fuller)说道:“核反应堆建造工程超出预算太多,就会打击公众对于核工业的信心。”

有些工业组织,如世界核协会和其他类似的国家组织,是技术的既得利益者,而不受价格的影响。因此,对于它们提出的价格,我们也必须保持怀疑态度。另外,我们还要谨慎对待一些国际机构(如核能机构NEA)所提出的价格,特别是当这些价格是基于指示性成本而不是真实成本的时候。一般来说,成本数据都由国家级的政府机构公布的,可能由于某种原因,政府机构为描述核能的美好前景,所公布的数据通常都不是基于实际成本的。

众所周知,对核电站的建造成本的预测通常都很不准确,经常会被严重低估。一般,对于大多数技术而言,由于学习效应、规模经济和技术进步等原因,该技术在每一代的发展和使用中,真实成本会逐渐降低,但与之相反,核工业的真实建造成本不仅没有降低,反而随着时间的推移而逐步提高。当然,由于各地劳动力和原材料(如钢筋和混凝土等)的价格不一,不同国家核电站的建造成本也会不可避免地存在一些差异。

2.1.2 难以预测性

很多因素都会造成核电站建造成本的难以预测性。第一,目前所有待出售的核电站都要求大量的现场施工,其成本大约占总建造成本的60%,而与之相比,一些大型机械设备(如涡轮发电机、蒸汽锅炉和反应炉)占总成本的份额却相对较小。众所周知,对于需要大量现场工程的项目而言,成本控制和管理都很困难。例如,英国的英吉利海峡隧道和泰晤士河堤坝项目的成本都远远超出了预算。对于第四代核反应堆,预计大部分都可在工厂中建造,因此在工厂中,建造成本更易得到控制。

第二,一些特定的现场因素也会对实际成本产生很大的影响,例如冷却方法。通用电气- 日立核能联合公司总裁富勒认为成本预测的主要问题是没人去想方设法搞清楚一些基本问题,如“这些数据代表什么?……其中包不包括燃料?核电站是使用盐水还是使用淡水?”该公司核电站项目高级副总裁丹尼罗·德里克(Danny Roderick) 说:“ 根据通用电气- 日立核能联合公司的经验,使用盐水和使用淡水冷却会导致10 亿美元的成本差别。”

第三,如果必须改变原有设计方案,例如原设计方案较差,或者安全管理部门要求对原有设计方案进行改善,再或者在建造开工时设计方案还没有最后完成,那么成本就会显著提高。为了解决上述问题,现在核电站的建造方都设法在工程开始前就取得安全部门的全部认证(如美国建造和运营复合执照,Construction and Operation Licenses,简称COL),同时还要求,在工程开始前,必须完成全部设计方案,使之尽可能合理。但在实际中,供应商经常声称其设计是完整的,就像当时芬兰正在建造中的奥尔基洛托核电站一样(见4.1)。但事实是,从施工开始四年的时间过去了,到2009 年,奥尔基洛托核电站的设计方案依旧不完整。由于种种原因,设计方案改变的风险是不能被完全规避的,尤其是有时需要用新的设计方案来解决施工中不可预测的问题时,或相关管理部门对一些设计细节不满意时。例如,2009 年,有关管理部门就对正在建造中的奥尔基洛托核电站的控制和仪器使用系统表示了担忧。如果不做大幅度的改动,这些管理部门就不会给这个核电站颁发营业执照(见4.1)。

另外,其他核电站的核反应堆运营经验也可能是导致已开工的设计方案发生改变的原因。例如,如果已有核电站发生了较大的核事故,那么所有在建核电站(正在运营的核电站也是一样)都需要从中吸取经验教训,重新审核自己的设计方案。不能仅仅因为现有设计已经获取了安全认证而忽视核事故中所暴露出的问题。

2.1.3 学习效应、规模经济和技术进步

对于大多数技术来说,由于学习效应、规模经济和技术进步等原因,下一代技术的成本都会低于上一代。随着时间的推移,核工业技术到底取得了多大的进步一直是争议的焦点,事实是,核工业技术的成本并没有下降。这种现象背后的原因较为复杂、不容易被理解,但最经常提到的两个因素一是不断提高的监管要求(注意,相关的监管标准并没有提高,而是为满足这些标准所必要采取的措施提高了),二是针对第一代核反应堆采取的不合理的削减成本措施。

当代反应堆的订单很少,特别是明确列出成本的更少,因此很难确认核电站的成本是否已经稳定了,更不用说是否开始下降了。但是,“学习效应”(或者说是重复过程中的进步)和规模经济是两种前进的方式。20 世纪70 年代,主要的核反应堆供应商每年都能接到10 个订单。良好的销量使得这些供应商有资本建立有效的生产线来生产核心部件,同时也使他们能组建起良好的设计师和工程师团队。但这种规模经济能带来多大程度上的成本削减是很难估计的。一份2000 年核能机构(NEA)的报告显示,规模经济只是一种直觉,可能并不准确。报告提到:

如果同时预订两台机组,建造时间相差12 个月以上,那么第二台机组的成本相较第一台可下降15% 左右。如果第二台机组和第一台完全相同,那么其成本可降低约20%。但是,继续订购同系列的机组并不会明显的节约更多的成本。如果生产两台以上相同设计的机组,标准化生产的效应小到可以忽略不计。

2002 年,英国内阁办公室的性能和创新局(Performance and Innovation UnitPIU) 对本国的核能经济进行了审查。当时,英国能源公司(British Energy,一家核电站的所有者)和英国核燃料公司(BNFL,一家核电站供应商)向该工作组提供了一份关于核电站成本预测的数据,该数据是基于“学习效应和标准化中的规模经济”得出的。性能和创新工作组承认确实存在着学习效应,但却对学习效应的影响持怀疑态度,认为其影响还是很有限的。该工作组表示:

“核能的学习效应在速度和影响范围方面都弱于可再生能源,因为:

--核能建造工程的交付时间较长,导致其运营中的经验反馈较慢;

--设计方案改变时,需要重新申请安全认证,这进一步拖延了时间;

--可再生能源的设备中包含成百上千个零部件,因此与可再生能源相比,核能设备的生产运行更短,核能的规模经济更小。”

20 年来,世界主要反应堆供应商仅收到了为数不多的订单,他们自己的生产线已经关闭,技术团队在不断缩减。2008 年,西屋电气收到了来自中国的四组核反应堆的订单,但在此之前的25 年中,该公司只收到过一份订单。即使是法国巨头阿海珐,在将近15 年的时间里也只收到了芬兰的一份订单。因此,对于新的核电站订单,各供应商不得不把大部件的制造分包给专业化零部件生产公司,而且经常是一次性的生产。这些部件由坐落在日本(将来可能是中国)等国家的专业化公司生产的成本会比较高。13 业内人士承认,目前核电站零部件制造企业十分缺乏。例如,到2009 年末,世界上能制造某些核反应堆压力炉的企业只有日本钢铁公司一家。

技术缺乏问题也十分紧迫。德国环境部的一份报告这样阐述道:

“目前,各国在核能技术和能力方面都存在着一定的不足,这也是世界各国都普遍认可的。各国都采取了多种国家层面和国际层面的措施来扭转这一趋势。尽管如此,还是不能使所有相关方都达到必要的就业水平。核能方面的大学毕业生和技术人员远远不够,而且很多这方面的大学毕业生根本不进入核能行业,或者进入后很快就离开。核工业缺乏科学家、工程师和技术人员,面临着残酷的市场环境,它要与很多其他工业展开激烈的竞争。因此,内部人员培训只能部分地解决问题。”

2.1.4 建造时间

建造时间超过预期本身不会直接导致建造成本的增加,尽管建造时间的延长会导致贷款的利息成本增加,而且通常还会产生其他问题,如设计方案问题、现场管理问题或采购问题,这些都会反映在建造成本上,使成本增加。但是,延期对于电力公司(尤其对规模较小且该新建电站所占比重较大的公司而言)的影响是十分严重的,尤其是当合同中已经规定核电站产能的情况下。

奥尔基洛托核电站签订建造合约之时,就预计可于2009 5 月投入使用。然而,到2009 5 月,核电站还需要将近四年的时间才能完工,而此时,按照合同规定,该电站应该已经发电而且发电量应该供应给芬兰的能源密集型工业。因此,在核电站完工之前,不论北欧市场上能源的价格如何,该电力公司都不得不从北欧电力市场上购买“替代能源”来按合约满足消费者的需要。如果当时的供求关系十分紧张(例如某个冬天的降水量较小,从而限制了水力发电量),那么该电力公司所要承担的成本就会远高于合约中的销售价格。另外,如果北欧市场的电力价格显著高于合约中奥尔基洛托核电站的核电售价,那么该电力公司也不可能长时间地承受这种损失。

总的来说,核电站的交付时间(从决定建造核电站开始到其正式运营,即对核电站的前期检测完成,运营权从供应商移交到核电站所有者的手中)总会比建造时间更长。例如,英国早在1979 年就决定建造西泽韦尔B 核电站,但是工程到1987年才开始正式动工(延迟的原因不仅是因为征求公众意见,还因为在完成设计方案中的困难)。直到1995 年,该核电站才正式投入使用,所以该核电站总的交付时间为16 年。核电站预建设期的成本与建设期成本比较都相对较低,除非是“世界首创”的反应堆,因为这种反应堆的设计方案和安全认证都较为昂贵。但是,对于一个竞争环境下的制造商而言,这种长时间的拖延和高风险——如规划征求意见阶段的失败风险或者监管部门要求带来的成本提高风险——是打消其进入核能行业念头的主要因素。

2.2 资本成本

另一个因素是从资本支出角度衡量建造成本(见附录2)。总的来说,大型项目都是通过债务(银行贷款)和股权(基于公司收入的自我筹资)组合方式筹集资本的。对于债务来说,资本成本取决于时下流行的“零风险”利率,如国债利率,加上代表项目风险程度的风险因子再加上与银行保证金和成本之和。

股权融资的经验表明,那些资源丰富的大公司可以轻松地用自己的收入进行投资,而无需依靠借款。但是,股权投资的本质是公司推迟给各股东的红利,这些红利本来是可以立刻发给各股东的,公司利用这些股东红利进行再投资。这些钱被用于投资新的项目,从长期来看,股东能从这些项目的利润中获得补偿。但为了补偿股东的延期收入,公司必须支付给股东利息(因为股东用这些红利进行低风险投资的话是会获利的),还要给股东额外的补贴以反映这些股东的资本使用风险(也就是该项目没有带来预期收入的风险)。因此,与债务融资相比,股权融资的成本相对较高。

当银行拒绝给予贷款时,股权融资是唯一的选择。这种情况本质上是,公司向各股东借款,投资于一个银行不肯贷款的项目。由于这样一来,这些大项目中股权资本比例较高,因此可能会遭到各股东的反对。同样的,银行也不会投资于一个股权资本比例较小(意味着公司不准备拿自己的钱冒险)的项目。

众所周知,美国公司在启动核能2010项目时,预计债务融资和股权融资各半。到2008 年情况才逐渐清晰,这些公司希望利用联邦贷款担保,尽量多地使用银行贷款筹资。银行也表示,只有当贷款担保覆盖范围十分广泛时,他们才同意给项目贷款。正如第5 节所提到的那样,华尔街6 家最大的投资银行向美国能源部声明,除非纳税人承担100% 的风险,否则他们将不会再给新的核电站项目提供贷款。

由于每个国家的国家风险不同,各公司的信用等级也不同,因此不同国家、不同公司的真实(零通货膨胀率)资本成本各不相同。同时,各国电力行业的组织形式不同也会对真实资本成本产生较大影响。如果一国电力行业是有管制的垄断行业,那么其真实资本成本会较低(5%8%),但如果一国电力行业是处于完全竞争的市场环境中,那么其真实资本成本至少为15% 以上。以佛罗里达州和佐治亚州为例,监管部门允许各电力公司在核电站建造前就可以在电费中回收新建核电站的成本,因此各电力公司就不会过多地依赖贷款担保来获取低息贷款了。佐治亚州公共服务管理委员会(Georgia Public Service Commission) 批准了佐治亚能源公司Georgia Power)(该公司占沃格特勒核电项目45.7% 的股份)的申请,允许该公司通过2011 年才开始实施的“在建工程”回收其融资成本64 亿美元。这个核电站的发电容量为22.34亿瓦。16 允许成本回收的规定意味着,即便没有得到联邦贷款担保,各电力公司也能继续进行工程建设。这项规定也降低了佐治亚能源公司所分担的预期成本,包括融资45.29 亿美元。

很明显,如果资本成本是核电站总成本的最大部分的话,那么回报率两倍以上的要求就会对核能的经济可能性造成毁灭性的打击。对于资本成本所占比例应该为多少,没有一个“正确”的答案。当一国电力行业是垄断行业时,那么电力公司就可以保证收回全部成本。换句话说,无论他们花多少钱进行投资,他们都能从消费者那里将其收回。在这种情况下,由于消费者承担了全部的风险,投向该项目的资本风险就较低。由于国家的不同和公司体制的不同(国有或私有),资本成本也各不相同。一些国有企业,如瑞典国有电力公司瓦腾福,具有较高的信用等级,因此其资本成本也相对较低,而一些部分或全部私有公司,如德国两大电力公司意昂集团(E.ON)和莱茵集团(RWE),它们的资本成本则相对较高。国有企业中来自股东的压力一般相对较小,因此使用股权融资也更加容易。对于发达国家来说,真实资本成本,即剔除通货膨胀率后的年贷款利率,一般在5%8% 的范围内浮动。

在一个有效的电力市场环境中,投资的风险应由核反应堆制造公司而不是消费者来承担,而且资本成本能反映出这种风险。例如,在2002 年英国,40% 的发电量来自财政运作不好的电力公司(其中一半是核能发电),并且一些公司和银行在其开发或投资的发电站项目中损失了数十亿英镑的资金。在这种情况下,真实的资本成本高于15% 是合理的。如果此时风险被人为降低了,例如政府出面保证能源市场及其价格,那么资本成本就会降低,但是这意味着政府必须给予补贴(援助措施),而在欧盟的法律规定下,这种做法是否被认可尚未可知。

2.3 运营性能

对于像核能这样的资本密集型技术而言,高利用率是十分重要的。因为只有利用率较高,那些巨大的固定成本(资本偿还、利息和退役成本)才能分摊到尽可能多的可出售产能上。另外,由于核电站设备较为固定,因此在非必要的时候启动和关闭核电站或改变其电量输出水平都是很不明智的。因此,核电站都在“基本负荷”下运营,但有少数几个国家(如法国)例外,在这些国家里核能发电所占的比例十分高,因此不可能全部在“基本负荷”运营。“负荷因子”(美国称之为“容量因子”)能较好地衡量核电站的可靠性和生产可售电量的效率。“负荷因子”为,在给定时间段内,核电站的实际发电量占最大发电量(核反应堆未被干扰全负荷运营时的发电量)的百分比。18 一般来说,“负荷因子”是以年或寿命周期为单位计算的。与建造成本不同,“负荷因子”是可以准确计算出来的,因此,一些贸易媒体,如《原子核周刊》和《国际核工程报》,以及国际原子能机构(IAEA)会定期公布“负荷因子”表。对于核电站停产或减产的原因还有争议,尽管从经济的角度来看,与核电站停产的事实相比,核电站为何停产更加重要。

6 德国核电站的运营业绩

核电站 商业运营开始日期2008 年负荷因子(%2008 年末寿命周期负荷因(%

Biblis A 2/1975 82.6 65.2

Biblis B 1/1977 95.2 67.7

Brokdorf 12/1986 92.4 88.5

Brunsbüttel 2/1977 0.0 53.7

Emsland 6/1988 93.3 93.3

Grafenrheinfeld 6/1982 87.2 86.2

Grohnde 2/1985 88.3 90.6

Gundremmingen B 7/1984 85.7 82.6

Gundremmingen C 1/1985 87.7 80.4

Isar 1 3/1979 98.3 79.3

Isar 2 4/1988 93.2 89.6

Krümmel 3/1984 0.0 71.6

Neckarwestheim 1 12/1976 54.9 79.5

Neckarwestheim 2 4/1989 93.0 92.7

Philippsburg 1 3/1980 78.4 79.0

Philippsburg 2 4/1985 88.7 88.2

Unterweser 9/1979 78.7 79.6

来源:国际原子能机构(IAEA),http://www.iaea.or.at/programmes/a2/

注:Krümmel Brunsbüttel 两座核电站在2008 年处于关闭状态。

6 显示德国核电站在2008 年和寿命周期的负荷因子。可以看出,德国核电站的可靠性波动范围较大,其中,三座核电站的寿命周期负荷因子都超过90%,而另有三座的寿命周期负荷因子却低于70%

与建造成本一样,运营核电站的负荷因子也远低于预测值。那些极力宣传核技术的供应商都假设核电站极其稳定,只有当维护设备和重新填充核燃料时才会使电站的运营间断(有些核电站,如改良式气冷反应堆AGR 和加拿大重水铀反应堆CANDU,燃料填充是持续进行的,因此只有在维护设备时才需要关闭整个核电站),因此根据上述假设,负荷因子可达85% 95%。但是,实际上电厂运营业绩并不好,在1980 年左右,全世界核电站的平均负荷因子大约只有60%。为了说明负荷因子这个指标对核电站经济状况的影响,我们假定一座核电站的固定成本占其总成本的60%,初始负荷因子为90%,那么当负荷因子降低为60% 时,该核电站的总成本将提高三分之一。如果较低的负荷因子是由设备故障或由维护维修成本的提高而引起的,那么其结果必然是每单位核电的成本提高。在竞争性市场环境中,如果一家核电公司签订了合约但由于这样或那样的原因而不能完成既定目标,那么它很可能会去以较高的价格来为其客户购买“替代能源”。

但是,从20 世纪80 年代后期开始,全世界的核工业都在努力地改善业绩。目前,世界核电站平均负荷因子超过80%,例如目前美国核电站的平均负荷因子接近90%(而1980 年这个数字仅不足60%),但美国核电站的平均寿命周期负荷因子还只有70%

在全世界,运营超过一年且有满负荷发电记录的核电站共有414 座,其中只有7 座的寿命周期负荷因子超过90%。另外,只有排名在前100 位的核电站其寿命周期负荷因子才超过80%。一个有意思的现象是,世界排名前13 位的核电站只分布在3 个国家:6 个在韩国,5 个在德国,另外2 个在芬兰。

新一代核反应堆的目标是达到目前排名前2% 的反应堆的可靠度,但像之前的反应堆一样,这些新一代的反应堆也同样会遇到“磨合问题”。在这一点上,20世纪90 年代法国N4 核反应堆就很典型。值得注意的是,从经济学的角度来看,由于存在折旧的影响,核反应堆的前期表现(在这个时期,很容易出现“磨合问题”)比其后期表现更为重要。在核反应堆运营后期,由于设备老化并需要替换,其业绩会下降。这时,核电站需要改进核反应堆的原设计方案,以达到新的安全标准的要求。由于折旧的存在,在经济分析中,这种后期业绩的下降可能不那么重要。总的来说,根据过去的经验判断,90% 或更高可靠性的假设很可能站不住脚。

2.4 非燃料运营成本和维护成本

很多人都认为,核电站就是一组能自主运行的机器设备,人们只需要购买燃料就可以了,其运营成本较低。因此,在核能经济学中,有关非燃料运营成本和维护成本(operations and maintenanceO&M)的研究很少成为主流。核燃料的成本相对较低而且可以较好地预测(见下文讨论)。但是,实际上认为核电站运营成本较低的观点是错误的。在20 世纪80 年代末90 年代初,美国的一些核电站停止生产,其原因就是这些核电站的运营成本(除偿还固定成本之外)比建造成本还高,而且也比一座可替代的燃气发电站的运营成本也要高很多。人们发现,这些核电站的平均非燃料运营和维护成本大于22 美元/ 兆瓦时,而核燃料的成本只是大于12 美元/ 兆瓦时。19 从那以后,核工业技术人员努力降低非核燃料运营和维护成本。到20 世纪90 年代中叶,非核燃料运营和维护成本平均值已经下降到12.5 美元/ 兆瓦时,核燃料成本则下降至4.5 美元/ 兆瓦时。然而,值得注意的是,成本的下降主要是由于核电站稳定性提高了(即减少消耗),而不是真正的成本降低了。在核电站的发电量水平固定的情况下,很多运营和维护成本(雇用人员和维护核电站)都是固定的,波动幅度较小。所以,对于给定核电站,其发电量越多,每兆瓦时所分摊的运营和维护成本就越低。在美国,由于经济原因造成的核电站提前停产的情况基本上不存在了。

另外值得关注的事件是,英国能源公司于1996 年成立,旗下共有8 个核电站,由于核电站的收入低于运营成本,而最终在2002 年破产。英国能源公司的破产,部分原因是高额的燃料成本,尤其是对乏燃料的再处理成本。目前,只有英国和法国还继续实施核燃料的再处理(见下文)。从1997 年到2004 年,英国能源公司的8 个核电站的平均运营和维护成本,包括核燃料成本,在1.652.0 便士/ 千瓦时之间波动。但是,2004 年以后,运营成本呈现逐年递涨的趋势。在2007 8 月公布的2006 年全年的数据显示,核电站运营成本为3 便士/ 千瓦时;在2008 9 月公布的2008 年前6 个月的数据显示,运营成本为4.13 便士/ 千瓦时(在那之后,该公司被法国电力公司EDF 接管,其运营成本数据尚未公布)。

2.5 核燃料成本

占核电站总成本约5% 的核燃料成本包括:铀矿石采掘成本、铀“浓缩”(增加其中有用铀的同位素的比例)成本、将其制成核燃料的成本、使用后的储存成本和安全处置成本(必须要使核废料与自然环境安全地隔离成百上千年)。这里没有对核燃料采购成本以外的其他成本做进一步的分析。从20 世纪70 年代中叶到2000年左右,世界铀价格一直保持较低水平(U3O8 价格大约为12 美元/ 磅),因此核燃料成本保持下降趋势。但从2000 年以后,铀的价格攀升至150 美元/ 磅(见7)。随后,到2009 年末,铀现货价格又下降到了50 美元/ 磅以下。这些现货价格不具有指导性,因为铀的现货市场十分“薄弱”,只有少量的铀被拿到现货市场上出售,而大量的铀都是在双边协议下买卖的。美国的核燃料平均价格大约为0.25 便士/ 千瓦时,但该价格被认为是人为降低的。这是因为,美国政府自诩有责任对核废料进行处理,并作为报酬可获得固定收益1 美元/ 兆瓦时(0.06 便士/ 千瓦时)。这个20 多年前设定的价格是主观的,没有基于现实情况,因为现实情况是目前美国和其他国家都没有核废料处理设备。目前,美国所有核废料都被暂时性储存着,直至真正的核废料仓库建造起来,该仓库预计建在尤卡山(Yucca Mountain)。核废料处理的真实成本可能会高出很多。

7 铀的价格

核废料的处理问题很难评估。核燃料的再处理也是很昂贵的,除非所回收的钚能够被有效地利用创造利润,否则再处理过程对于核废料的处理没有帮助。再处理仅仅将核废料分成若干不同部分,并不降低核废料的放射性数量。另外,由于再处理所用的所有设备和物质都成了核废料,核废料再处理反而是又产生了大量低放射性或中等放射性的核废料。有报告表明,先前英国核燃料公司与英国能源公司(在其倒闭前)签订的英国能源公司核废料再处理合约,每年将耗费3 亿英镑, 相当于0.5 便士/ 千瓦时。这份合约每年能帮英国能源公司节省1.5 2亿英镑的开支,但这只有在英国政府承担该公司损失的情况下才可能发生。尽管美国在成本控制方面的经验不足,但据说美国也正在考虑允许对核废料进行再处理,虽然之前卡特政府曾颁布过相关禁令不允许对核废料进行再处理。由于目前没有已建成的甚至是在建的核废料处理设施,而且对核废料处理的成本预测也有很大的出错空间,因此很难对高风险的核废料处置成本进行估算。

2.6 核电站的会计使用寿命

改良式第三代核电站的一个显著特点就是它的使用寿命较长, 大约为60 年, 而前几代核电站的使用寿命只有它的一半左右。对于固定成本较大的技术来说,可以预见使用寿命的加倍会使成本收回的时间也延长,因此会显著降低分摊在每个产出单位上的固定成本。但在实际中,这并不成立。商业贷款必须在1520 年内还清,而且按现金流折现法来计算,超过1015年之后的成本和利润基本上可以忽略不计(见附录2)。

现在,延长已有核电站的使用寿命已经成为一种趋势。对于那些已经达到其40年批准使用寿命的压水反应堆(PWR)和沸水反应堆(BWR),美国有关安全部门又批准了20 年的额外使用寿命。另外,我们也不能认为一旦资本成本偿还完

毕后,电力成本就会下降,因为核电站使用寿命延长还会带来其他的成本花销,如替换老化的设备零件,改进设备以达到当前的安全标准等。同时,要注意的是延长核电站的使用寿命不是在什么情况下都可行的。例如,英国的改良式气冷反应堆按原设计方案拥有25 年的使用寿命,但现在想要延长至40 年。然而,这种使用寿命的延长是不可行的,因为其石墨减速器的腐蚀和变形问题已经极其严重。

2.7 核电站退役和处理成本与资金储备

目前几乎没有商业规模核电站退役的经验,而且核电站废弃物的处理(尤其是那些中等放射性和高放射性的废弃物)成本也是不确定的(见附录3),因此很难估算核电站的退役和拆撤成本。即便是资金保障状况良好(需要资金时随时都可支取),也不会对核电站的总体经济状况做出多大的改善。例如,如果要求核电站在运营之初就储备一笔(折现后的)资金用于核电站的退役,那只会增加10% 的建造成本。英国能源公司设置了一笔单独资金为退役工作做准备,要求每年注入少于两千万英镑的资金,只相当于0.03 便士/千瓦时的成本,事实上,这笔钱还不够第一阶段的退役费用。

常见的问题是,在核电站运营年限未达到其使用寿命之前,才发现退役成本被低估了,或者资金流失了,再或者是公司倒闭了。这些问题在英国都实实在在的发生过。在过去的几十年中,核电站的退役成本实际上翻了好几番。1990 年,英国中央电力总局(Central Electricity Generating BoardCEGB)私有化,由核电公司(Nuclear Electric)公司接管,但其由消费者参与制定的相关会计准则却没有被继承下来。英国在1990 年到1996年给予的政府财政补贴,迈克尔·赫塞尔廷Michael Heseltine20,将其描述为用来“拆撤旧的不安全的核电站”,事实上都被各核电站公司以现金流方式花掉了,而其剩余部分现在都被国债所吸收。英国能源公司的倒闭意味着,很大一部分的核电站拆撤成本将在未来由纳税人承担。

2.8 保险和责任

保险和责任部分是备受争议的,因为根据相关国际条例规定,核电站公司承担的责任是很有限的,只承担大型核事故的小部分损失。《维也纳条约》于1963 年通过,1997 年重新修订。该条约规定一个核电站运营商应承担的责任是3 亿国际货币基金组织的特别提款权(Special Drawing Rights),相当于4.6 亿美元2009 2 22 日,1 美元=0.653 特别提款权21)。按巴黎和布鲁塞尔协议,该数额应该上升到7 亿欧元(5 亿英镑)。目前英国政府仍承担核电站超过1.4 亿英镑的额外损失风险。限定运营商的责任对促进核电站的发展是必要的,但同时也意味着大量的政府补贴。

8 2001 9 月经济合作和发展组织(OECD)成员国责任限额表8 为德国议会可持续能源研究委员会(Study Commission on Sustainable Energy22 所整理的经济合作和发展组织各成员国核电站责任限额。从上表不难看出,各国责任限额差别较大,从极低限额(如墨西哥)到较高限额(如德国)各不相同。

切尔诺贝利核灾难导致了数千亿磅核燃料泄露,这样大规模事故造成了巨大的损失。从中我们也能发现,核工业的保险可能没有达到传统的覆盖率,即便是达到了,这种覆盖率可能是不可信的,因为如果真的达到了这样的覆盖率,那么一次大型事故就能让保险公司破产。

有人建议核电站公司发行“灾难债券”来为意外事故提供可靠保障。这种灾难债券是高回报且有保险支持的,但它规定,在发生诸如地震等灾害时,该债券的本金和/ 或利息将被延迟支付。到具体计划出台为止,这种债券到底能不能为对抗核事故提供可行的保障以及这种债券将对核能经济学产生何种影响都很难说。

国家:各国法律规定的责任限额a :经济安全要求a,b

比利时      2.98 亿

芬兰        2.5 亿

法国        0.92 亿

德国        无限制,25 亿c

英国        2.27 亿

荷兰        3.4 亿

西班牙      1.5 亿

瑞士        无限制,6.74 亿

斯洛伐克    0.47 亿

捷克共和国  1.77 亿

匈牙利      1.43 亿

加拿大      0.54 亿

美国        109.37 亿,2.26 亿

墨西哥      0.12 亿

日本        无限制€, 5.38 亿

韩国        42.93 亿

来源:非官方统计数据——OECD/NEALegal Affairs

注:a. 使用了2001 6 月到2002 6 月的官方汇率;b. 如果与责任限额不同;c. 25 亿欧元的经营资本的保费是2.56 亿欧元,其中1.79 亿欧元来自于对巴黎协议的布鲁塞尔修订。


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