世界的能源格局正在不斷發(fā)展。對氣候變化的擔(dān)憂促使人們不斷擺脫高碳排放能源。近些年，人們進(jìn)行了關(guān)于核電與可再生能源結(jié)合的混合能源潛力的研究。

    可再生能源的能源生產(chǎn)是間歇性的，可是一旦與核能結(jié)合，就保證能源的連續(xù)生產(chǎn)。核能與太陽能，風(fēng)能和地?zé)崮艿饶茉瘩詈鲜褂?，可以有效減少溫室氣體排放，提高系統(tǒng)可靠性，并且提高核發(fā)電的能源效率。

    1、核能的經(jīng)濟(jì)問題

    許多經(jīng)濟(jì)問題限制了核能的發(fā)展。由于前期資本要求很高，私人投資者對核能的興趣要低于其他能源。另一方面，在建造時期以及獲取監(jiān)管許可時期通常出現(xiàn)成本不確定性。因此與中央計劃經(jīng)濟(jì)體相比，自由化經(jīng)濟(jì)體建造新核電站的計劃要少得多。

    雖然很難精確地評估能源成本，但要獲得對成本的合理認(rèn)識，可以使用平均電力成本方法（LCOE）。LCOE實質(zhì)上考慮了能源項目在其整個生命周期中（建設(shè)，運營和維護(hù)）的總成本。

    經(jīng)美國能源情報署（EIA）評估，2019年投運核電站的LCOE為$ 86.1 / MWh，太陽能光伏發(fā)電的LCOE為$ 118.6 / MWh。EIA預(yù)測2022年投運電廠的LCOE成本為：核電為96.2 / MWh，太陽能光伏發(fā)電為58.1/ MWh。這表示核能的成本增加了10％以上，太陽能的成本大約減少了50％。

    這僅僅是經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，還未考慮棄核的政治因素。這對于傳統(tǒng)核電站的發(fā)展非常不利。

    2、核能與新能源耦合電站

    盡管可再生能源發(fā)展迅猛，但可再生能源替代化石燃料，還有很長的路要走。最有潛力的兩種可再生能源（太陽能和風(fēng)能），都面臨著共同的缺點—能源供應(yīng)不穩(wěn)定。由于沒有廉價高效的儲能裝置，這對于可再生能源是嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

    另一方面，核能是一種可靠的無碳能源，可產(chǎn)生穩(wěn)定，穩(wěn)定的電力供應(yīng)，其缺點是負(fù)荷跟蹤。如果可以有效地結(jié)合使用核能和可再生能源，它們可能將抵消彼此的缺點，從而實現(xiàn)更好的性能。耦合可再生能源電站是一種將可再生能源形式與不可再生能源相結(jié)合的電站。

    核能與可再生能源的耦合電站概念有很多種。其中之一是將小型核反應(yīng)堆與集中式太陽能熱電廠相結(jié)合。在這種設(shè)計中，來自太陽能熱電廠的熱量將核電站的飽和蒸汽變?yōu)檫^熱蒸汽，核電廠的效率將從33.9％提高到39.7％。

    另一個概念是將小型核反應(yīng)堆與生物質(zhì)生產(chǎn)裝置以及風(fēng)電相結(jié)合。小型核反應(yīng)堆和風(fēng)電的上網(wǎng)電量由電網(wǎng)需求控制，剩余的用于生物質(zhì)的生產(chǎn)。風(fēng)電產(chǎn)生的剩余電力也可用于制氫。該概念具有許多優(yōu)勢，不僅滿足電網(wǎng)需求，而且能源浪費量最少。

    最后值得一提的是核能與地?zé)崮荞詈习l(fā)電站，其核芯位于干熱巖層中的地下深處。核反應(yīng)堆增強(qiáng)地層溫差，為地?zé)岚l(fā)電站提供動力。

    是否有國家建造核能與可再生能源的耦合電站還有待觀察。盡管該技術(shù)已經(jīng)存在，但仍有許多問題有待解答，并且需要對設(shè)計進(jìn)一步集成研究和開發(fā)。但是，如果驗證可行，耦合電站將有助于分別解決每種能源的重大缺陷。

    耦合電站的挑戰(zhàn)仍然存在，在負(fù)荷跟蹤能力方面，與化石燃料相比，太陽能和核電都無法比擬。但是，隨著儲能技術(shù)的升級，這些擔(dān)憂也可以逐漸得到緩解。

    3、耦合動力技術(shù)及應(yīng)用
   
    3.1耦合核能與煤炭

    使用煤氣化技術(shù)，耦合核能與整體氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）發(fā)電站可以產(chǎn)生800MW以上的電力，效率接近50％，煙氣排放量約為傳統(tǒng)燃煤發(fā)電廠的1/4。

    通過將氫添加到氣化煤中，除可產(chǎn)生電能外，還可以生產(chǎn)液體運輸燃料和合成天然氣。耦合電站還可以生產(chǎn)對現(xiàn)代社會至關(guān)重要的多種基本化學(xué)物質(zhì)，以及化學(xué)工業(yè)所需的過程熱。耦合電站可大大減少對環(huán)境的影響，煤炭可繼續(xù)使用。

    3.2耦合核能與太陽能

    近些年全球沙漠地區(qū)越來越多使用的創(chuàng)新技術(shù)將集中式太陽能與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠相結(jié)合。耦合核能與集成太陽能聯(lián)合循環(huán)（ISCC）電站可提供峰值功率，且排放量極低，成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)以及太陽能光伏電站。

    3.3耦合核能與儲能

    間歇性可再生能源的最大缺點可能是無法存儲能源以適應(yīng)未來的電力需求。耦合核能與壓縮空氣儲能（CAES）電站克服了長期以來一直困擾著能源存儲的問題。這種創(chuàng)新方法可以顯著改善可再生能源的經(jīng)濟(jì)性。

    REopt項目下的國家可再生能源實驗室（NREL）對核能與可再生耦合能源系統(tǒng)（NRHESs）的設(shè)計和運行計劃進(jìn)行了優(yōu)化。NRHESs可用于生產(chǎn)合成汽油的液體燃料，可用于海水淡化，可為工業(yè)生產(chǎn)提供熱量，也可電解制氫。NRHESs可以實現(xiàn)低碳電力供應(yīng)以及工業(yè)熱供應(yīng)。