贝恩:到 2050 年如何才能将核能增加三倍?| 观点与方案

作者:作者:Arnaud Leroi、Henrik Madsen、 来自: 贝恩 2024-05-01

贝恩:到 2050 年如何才能将核能增加三倍?

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核能约占全球电力的10%,占全球低碳电力的四分之一。
将全球核电容量增加两倍需要数万亿美元的投资、能源成本竞争力、公众支持和安全。
此外,许多现有工厂即将退役,该行业一直在努力按时、按预算交付新项目。
高效的领导者将拥抱创新的业务和运营模式,同时更积极地与公共和私营部门合作伙伴合作。

全球对核能的兴趣正在上升。最近最引人注目的信号是,22 个国家在 COP28 上承诺到 2050 年将世界核能产能增加两倍。

但该行业实际上需要什么才能实现如此雄心勃勃的目标呢?

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首先,前所未有的投资水平。实现约 1,200 吉瓦的全球核电装机容量需要数万亿美元的资金。这将使全球 400 多座核电站目前的装机容量增加约三倍,并可用于更换即将退役的现有反应堆。

除了大规模投资之外,这是一项大胆的挑战,需要满足一些先决条件:核能成本竞争力、公众支持,当然还有安全。

支持者将核能视为解决全球能源危机、在全球范围内实现净零排放以及取代老化的基本负荷和可调度能源(例如煤炭、天然气和老一代核技术)的关键部分。世界核电站发电量约占全球电力的 10% 和全球低碳电力的四分之一。但许多设施正在老化,特别是发达经济体的核电站,这些国家的核电站平均寿命约为 39 年(见图 1)。

图1 欧洲、北美和其他经合组织国家几乎占核能容量的70%,而且它们拥有最古老的机队

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问题在于,核工业在按时、按预算交付新资本项目方面的记录不佳,特别是在发达经济体中(见图 2)。

发达经济体新核电站的建设成本和交付时间有所增加

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我们认为实现核能快速扩张的三个优先事项:制定具有前瞻性的商业模式和法规、通过更强大的劳动力发展强大的供应链以及采取短期和长期方法扩大技术规模。

前瞻性的商业模式和更新的法规

核电站建设的规模、复杂性、风险和法规在基础设施投资中是无与伦比的。这些项目需要几十年的数十亿美元和超过一百万个工程小时,类似于大规模的公共基础设施建设。

加速核能生产可能需要政府之间更紧密的合作;工业最终用户;私人投资者;公用事业;工程、采购和施工公司 (EPC);和原始设备制造商 (OEM)。每一个都将在降低风险和为新项目融资方面发挥特定作用。

例如,政府最有能力应对项目的尾部风险——即使发生也不太可能产生重大影响的事件。例如,我们已经看到政府在英国提出的受监管资产基础模型中承担了一些风险。我们预计,政府的支持对于开发合作伙伴关系模式至关重要,为新核项目创造有竞争力的融资,特别是对于使用新颖或下一代技术的首个反应堆。

监管机构在确保有效的市场设计方面也可以发挥重要作用,特别是在帮助核电保持与可再生能源等边际成本可忽略不计的不断增长的能源的竞争力方面。最有效的政府将开发新的长期货币化模式,例如根据有保证的能源产量向生产者支付费用的市场。

至于私人投资者,已经有工业承购商成功为新核电融资的例子,例如芬兰的曼卡拉模式。我们看到越来越多的公司对类似的计划感兴趣,以确保长期稳定、可预测和有竞争力的能源。

与此同时,由于更好的风险缓解以及利益相关者支持环境、社会和治理问题的压力,养老基金和基础设施基金以及其他机构投资者越来越多地考虑资助新的核项目。基金经理有机会进一步了解新的核技术并培养创新的伙伴关系,前提是他们与监管机构制定有效的策略(例如购电协议),以减轻投资者在核电站生命周期内的风险。

开发商、EPC 和技术供应商(例如公用事业和 OEM)对高效项目交付承担主要责任。但他们的财政贡献也是确保激励措施一致的关键。此类投资可能由注重可持续发展的贷款和资产负债表支持,应进行定制以隔离公司的整体信用评级。领先企业将尽早与包括开发银行在内的政府合作,并与整个价值链的利益相关者合作,建立创新的商业模式。这些可能包括基于订阅的“核即服务”方法,限制接收国的技术和运营风险,同时确保当地就业。

行业领导者清楚地意识到,即使获得了资金,从各个政府机构获得所需的许可和执照也可能是一个复杂而漫长的过程。大多数核能法规都是几十年前制定的,并且更新很少。最有效的政府将简化监管框架,寻求流程创新(例如,对新核电站采取“从小规模开始、快速扩大规模”的方法),并与其他政府合作协调跨境监管。

例如,在美国,受监管的公用事业公司处于有利地位,可以引领新一波 60 多个新核反应堆项目。这些公用事业公司有能力帮助塑造监管环境和长期规划战略、管理风险和为新项目提供资金,可以限制成本并动员整个价值链的合作伙伴。

更强大的供应链和劳动力

过去 20 年来,经合组织国家完成了不到 20 个新反应堆项目,但他们仍面临着使其核供应链更加稳健和可靠的艰巨任务。最近的项目出现了延误、返工率高和价格高的问题,部分原因是合格供应商数量有限。对供应商及其能力的投资至关重要,可能需要积极主动的私人-公共融资举措。

领先的项目开发商与供应商形成超越传统交易关系的综合合作伙伴关系和交付模式。例如,更多开发商将主要供应商纳入项目设计过程,以便他们有机会影响组件需求、工程和施工。一旦锁定,就应该在不进行任何更改的情况下复制设计,以降低成本并培养供应链能力。

在政府的大力支持下,最成功的开发商也会监督供应商的资格。这需要提供清晰、稳定的项目计划长期前景,并鼓励所有供应链利益相关者利用公共激励机会。英国的“适合核能”(F4N)计划树立了良好的基准。

行业领导者认识到,核供应链还必须展示出大规模许可、保护和管理燃料组件的能力。正在进行的投资正在解决转化和浓缩能力,我们预计该行业将通过投资天然铀开采来减轻长期铀短缺的风险。

与此同时,劳动力发展必须加快,以实现到 2050 年将核能装机容量增加两倍的目标,这可能会创造超过 500 万个新就业岗位。需要各种各样的工作,其中许多不是专门针对核能的,包括建筑和项目管理专业人员。焊工等技术工人的需求量很大。更具挑战性的是,在全球范围内人才短缺的情况下,该行业必须与其他行业竞争人才。

了解不断变化的员工需求,尤其是年轻一代的需求,是吸引、培养和留住人才的基础。人员管理需要专门的投资,包括利用人工智能等新技术和流程。

鉴于核工业培养人才和工业能力的准备时间往往很长,预测潜在供需紧张局势的主动工作量规划至关重要。

扩展技术的两步方法

短期内,核能开发商可能会专注于尽快稳定成熟技术,以便他们能够系统地应用经验教训并获得运营效益。领先的开发商正在考虑新的方法,例如标准化组件和流程以降低成本。这对于依赖“体积经济”而不是“规模经济”的小型模块化反应堆(SMR)至关重要,而且也与大型核反应堆项目相关。此外,开发商可以通过借鉴大型非核基础设施项目中使用的既定工程、采购和施工方法以及吸取亚洲成功核项目的经验教训来提高项目交付技能。

最成功的公用事业公司和开发商将把新核能视为一个将启动多个反应堆机组的计划,而不是将其视为单个项目或一系列单个项目。这对于获得学习曲线效益并避免经合组织国家在过去二十年建造新核反应堆的高成本和延误至关重要。

根据我们与全球客户合作的经验,计划方法需要适当的治理。所选的运营模式需要随着项目数量的增长而快速灵活地扩展,同时确保现有资产的高性能。各个项目之间的有效知识转移仍然至关重要。

从长远来看,如果不扩大创新反应堆技术,世界核容量就不会增加两倍。这些将主要提高燃料利用率并释放新的市场机会,例如产热或制氢、海水淡化和船载核能。随着将该技术推向市场的努力不断取得进展,融合似乎也将发挥作用。

据国际原子能机构称,目前正在开发 80 多种新设计,涉及大型反应堆、SMR、先进模块化反应堆 (AMR)(例如微反应堆)和聚变反应堆。哪些技术将实现最大增长尚无定论。我们预计先行者将获得相当大的优势,而国家冠军可能会出现在政府选择支持其国内生态系统的国家。对于现有企业和资产负债表稳健的企业来说,现在还有一个机会开始与有前途的核初创企业建立关系,以期最终实现市场整合。

当然,确保核电站的持续安全运行至关重要,特别是在面临气候变化和不可预见事件(包括网络和物理战争)等不断升级的挑战时。安全运营和行业弹性对于获得公众支持和维持政府和私人投资者的信心也至关重要。如果没有公众的支持,任何潜在的“核复兴”都可能在开始之前就结束了。

最终,到 2050 年将核电容量增加两倍可能是一个遥不可及的目标。但如果不出意外的话,它可能会激励私人和公共利益相关者显着加速该行业的增长。对于高管和政府来说,现在是采取行动的时候了。

作者

 阿诺·勒罗伊

合伙人,巴黎

亨里克·马德森

合伙人,哥本哈根

爱德华·斯通


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