世界有核國家都在研發(fā)小型模塊式反應堆（SMR），美國尤甚。究其原因，很簡單，主要是經(jīng)濟成本。現(xiàn)在運行或在建的大型核電機組（特別是所謂的“第三代”壓水堆），非常復雜，標準嚴格，是能源領域最難的，是巨大的設計工程壯舉[1]，除大型國營企業(yè)外，民營、私營財團“消受”不起。這也是美國核能走“下坡路”的重要原因。
要說美國運行的幾乎所有核電機組，建設“籌措”的資本早就“回收”完了，應該很便宜。但天然氣資源更便宜。在向低碳能源轉變的大背景下，風能、太陽能發(fā)電是發(fā)展的“主流”，成本也在大幅度“下跌”，社會大眾對核電“衰敗”并不特別“上心”[2]。
但是，核電有自身存在的價值。這個世界，不可能100%靠可再生能源支持。況且核電的燃料成本低，機組的可靠性和可利用率高，壽命長。如果適當維護，可以運行60-80年，甚至更長時間，為人“詬病”的核廢物和燃料“閉環(huán)”都是技術問題，是完全可以解決的。
SMR有獨特的優(yōu)勢：規(guī)模小，可在工廠制造，質(zhì)量有保證；前期準備時間短，建成的單位成本較低；工藝設計簡化，盡可能少用泵和閥門，固有安全性能高。特別是輕水冷卻的SMR，技術成熟度高，有幾個設計已經(jīng)證明可以取消核電廠場址邊界外的應急準備，即使發(fā)生什么事故，對周圍公眾的健康和安全沒有影響。[3]
美國前任能源部長歐尼斯特•莫尼茲也說，SMR能給電力公司提供的靈活性，大型核電工程并不具備。特別是未來可再生能源大發(fā)展，需要核能彌補它的固有缺陷[4]。
SMR商用化的可能和優(yōu)勢需要驗證：目前開發(fā)SMR的主要障礙是籌集建設資金。新堆取證和詳細設計時間長，費用高，而且很難證明巨額的投資能獲得回報，需要有雄厚的財力和耐心。
總部在美國的小型模塊式反應堆啟動聯(lián)盟（SMR Start）最近發(fā)布報告說，它發(fā)現(xiàn)SMR可與天然氣發(fā)電機組的成本不相上下，條件是新技術所面臨的“同類首堆”通常面臨的風險得到妥善解決。這個組織去年1月由SMR開發(fā)商和潛在的客戶組成，旨在支持美國的SMR業(yè)務[5]。
這個組織9月14日發(fā)表的《小型模塊化反應堆的經(jīng)濟》[6]，評估了SMR的市場機遇、商業(yè)化的時間框架以及成本競爭力。據(jù)說，預計第一批SMR將在天然氣發(fā)電機組的成本范圍內(nèi)，條件是有適當?shù)墓�私合作伙伴關系，幫助降低技術風險，并堅持降低的成本。伙伴關系還能減少采用技術的障礙，容許學習曲線降低未來SMR的成本。
這個報告還評估了各種政策“工具”，幫助“先行者”克服“同類首堆”技術的成本困難，包括生產(chǎn)稅抵免、投資稅抵免、貸款擔保、電力購買協(xié)議和其他政策措施。
                     

附圖1.SMR基建成本下降曲線[5]
美國已有可靠的客戶對部署SMR感興趣。猶他州市政電力系統(tǒng)(UAMPS)與努卡爾（NuScale）能源公司和西北電力能源公司合作，正在規(guī)劃在愛達荷國家實驗室“地界”內(nèi)的首個美國模塊式小堆核電廠。田納西河谷管理局（TVA）也在考慮其克林奇河場址上的SMR。
該報告稱，“第一批先行者一旦解決了技術風險，有更多潛在的客戶對SMR感興趣，盡管大多數(shù)并沒有公開表示他們的興趣”。“SMR對那些以前從未考慮擁有核電機組的電力公司，如市政電力公司很有吸引力，因為它們多半負擔得起較小的前期基建成本，而且有各種能力與市場需求保持一致。”
這個報告估計，目前美國對SMR感興趣的客戶，包括第一批先行者，到2030年，可使5個SMR型核電廠投入運行。協(xié)助推動這種興趣的是小型堆的靈活性。
這個報告說，“SMR提供靈活的基荷容量，使這種電廠能與間歇性的可再生能源相結合”。“SMR設計之初就包括‘負荷跟蹤’能力，當這些堆與工業(yè)供熱結合成‘混合能源系統(tǒng)’時，它們就能在供熱和發(fā)電之間交替使用，以確保能量輸出和收益流不變。”
SMR還可為國家安全和關鍵任務活動提供高度有彈性的電力，也有能力取代退役的化石燃料發(fā)電廠。                                
 
附圖2. 模塊式小堆-太陽能板-風力發(fā)電混合能源系統(tǒng)[7]
中國和俄羅斯為全球提供65%的規(guī)劃或在建的核反應堆，美國只供應7%。海外對多用途的模塊式小堆感興趣，包括電力或供熱等，有助于美國在國際核貿(mào)易領域參與“公平競爭”。
美國核能研究所新堆部署資深項目經(jīng)理馬克•尼科爾（Marc Nichol）說，“SMR商業(yè)化將使美國有技術和信譽，開始給全世界增加新型核電機組的供應”。其他國家已在尋求美國的SMR技術，它代表一個絕好的機遇，提高美國在核能和地緣政治影響力方面的領導地位。”
該報告發(fā)現(xiàn)，到2030年，最初幾個機組開始運營后，SMR將在沒有進一步公私合作的條件下，具有成本競爭力。“在大多數(shù)情況下，SMR的成本多在天然氣發(fā)電機組的范圍內(nèi)，這樣，電力公司就能根據(jù)長期價格穩(wěn)定性和燃料多樣性等因素的優(yōu)勢，選定SMR。”
這個報告的全文不長，以下是其“執(zhí)行總結”的譯文：
本報告評估美國輕水冷卻小型模式反應堆(SMR)的市場機遇、商業(yè)化期限和成本競爭力，分析結論認為，SMR商用化可行，需要在本世紀20年代中期上市。
市場需要SMK：隨著基荷發(fā)電容量大批退役，而間歇性可再生能源增長對電網(wǎng)有負面影響，總歸需要SMR。SMR可以較好地匹配需求增長，降低前期基建成本，與可再生能源整合提供靈活性，重新給退役的化石燃料電廠現(xiàn)場供電，還能形成高度有彈性的基荷能力。如無碳發(fā)電需求持續(xù)增長，SMR甚至更加重要。據(jù)保守估計，到2035年，美國新增SMR的裝機容量將超過6百萬千瓦(GWe），而更激進的目標可能超過15GWe。
SMR商用化不斷發(fā)展：能源部的支持加速了發(fā)展的步伐，私人公司繼續(xù)投資于SMR，到目前為止已經(jīng)超過10億美元。美國核管會接受了紐斯卡爾能源公司和田納西河谷管理局的首批SMR許可申請，預計首次將于2020年代初批準。
對于潛在的業(yè)主，現(xiàn)在的設計已經(jīng)足夠成熟，可評估推進項目的收益和風險。猶他州市政電力系統(tǒng)正計劃在愛達荷州國家實驗室的現(xiàn)場定位其第一個SMR型核電廠，作為無碳電力項目的一部分。田納西河谷管理局（TVA）正在研究在其克林奇河場址部署SMR，為國家安全設施提供有高度彈性的電力。幾家公司有意追隨先行者，并在2030年前后部署SMR。
SMR成本有競爭力：各種政策和市場不確定性分析表明，有許多條件和可能的情景會導致SMR與天然氣聯(lián)合循環(huán)電廠的成本不相上下。
預計首批SMR將在天然氣發(fā)電廠的成本范圍內(nèi)，前提是適當?shù)墓�私合作伙伴關系幫助降低技術風險，保持“同類首堆”低成本。合作伙伴關系通過解決典型的同類首堆的各種挑戰(zhàn)，激勵最初的SMR客戶，開辟獨特的監(jiān)管條例、化解技術和金融風險，使之不會變得為成本讓多數(shù)電力公司無法或不愿接受。這種合作關系減少了技術采用的障礙，用學習曲線降低未來SMR的成本。
到2030年，最初幾個SMR型核電廠運營后，沒有進一步公私合作條件，SMR仍會有成本競爭力。多數(shù)情況下，SMR的成本會在天然氣發(fā)電廠的范圍之內(nèi)。這樣一來，國營電力公司就可根據(jù)長期價格穩(wěn)性和燃料多樣性等因素的優(yōu)勢，選擇SMR。
SMR的巨大潛質(zhì)證明，進一步投資SMR和公私合作支持“先行者”是合理的。SMR成功商用化是對國家未來基礎設施的重要補充，一個有彈性的低碳能源系統(tǒng)，對就業(yè)和經(jīng)濟不斷增長以及增強國家安全，至關重要。