美國能源部可以更有效地幫助先進(jìn)堆技術(shù)商業(yè)化，并促進(jìn)所需的公私伙伴關(guān)系。核創(chuàng)新聯(lián)盟的一份報告解釋了這一點。

1、先進(jìn)核能發(fā)展報告

美國能源部應(yīng)該制定一項先進(jìn)的核能戰(zhàn)略計劃(圖源：JHVEPhoto)

美國能源部應(yīng)制定一項先進(jìn)核能戰(zhàn)略計劃，將先進(jìn)核能商業(yè)化。

這是核創(chuàng)新聯(lián)盟(NIA)一份報告的結(jié)論，該報告探討了如何改造能源部，以實現(xiàn)國家的能源安全和清潔能源目標(biāo)。

根據(jù)這份名為《轉(zhuǎn)變美國能源部：為先進(jìn)核能商業(yè)化鋪平道路》的報告，制定了一項全面的先進(jìn)核能戰(zhàn)略計劃，先進(jìn)核電商業(yè)化至關(guān)重要，它還將為各種核能計劃、項目和技術(shù)制定一個綜合組織戰(zhàn)略。

這報告包括先進(jìn)反應(yīng)堆示范計劃(ARDP)示范項目、風(fēng)險降低獎和2020年先進(jìn)反應(yīng)堆概念;燃料倡議;以及其他。

一個成功的戰(zhàn)略計劃將由美國核能辦公室(NE)牽頭，并將說明與美國能源部所有核相關(guān)計劃的相互關(guān)系——貸款計劃辦公室(LPO)、清潔能源示范辦公室(OCED)、能源高級研究計劃署(ARPA-E)、科學(xué)辦公室、技術(shù)轉(zhuǎn)型辦公室，和國家實驗室，以及跨多個能源部辦公室的舉措。

報告指出，由于技術(shù)突破、技術(shù)障礙和世界事件，這樣的計劃肯定需要隨著時間的推移進(jìn)行調(diào)整，但調(diào)整的必要性或缺乏一致性，不應(yīng)阻礙制定這樣的計劃。

報告還指出，盡管先進(jìn)核能戰(zhàn)略計劃在任何情況下都是有用的，它與長期預(yù)算計劃相結(jié)合將發(fā)揮最大功效，盡管歷史上預(yù)算計劃并不總是提交給國會。

另一個挑戰(zhàn)是，核能方案目前彼此獨立運作，并按預(yù)算編制。他們很難就共同的長期預(yù)算達(dá)成一致。

盡管如此，通過制定預(yù)算計劃，能源部可以解決實現(xiàn)其目標(biāo)所需的資源問題，并確定相關(guān)能源部辦公室和國家實驗室可以為這項工作做出哪些貢獻(xiàn)。

它可以制定一項計劃，雇傭更多的員工，支持更多的技術(shù)，并在商業(yè)化過程中為先進(jìn)反應(yīng)堆(主要根據(jù)ARDP)、燃料和核供應(yīng)鏈提供獎勵。

預(yù)算計劃必須包含在更廣泛的預(yù)算計劃中，以確定能源部如何分配資源，以確保有一套解決方案可用于實現(xiàn)氣候和能源目標(biāo)。

2、制定戰(zhàn)略計劃

愛達(dá)荷國家實驗室等實驗室在開發(fā)商業(yè)先進(jìn)反應(yīng)堆方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

除了呼吁制定預(yù)算編制的高級核能戰(zhàn)略計劃外，該報告還就美國能源部應(yīng)如何實際制定該計劃提出了建議。

主要建議是創(chuàng)建一個類似于20世紀(jì)60年代美國月球計劃的先進(jìn)核能“地球射手計劃”(Earthshot)。然而，NIA強調(diào)，目標(biāo)不僅僅是發(fā)展核技術(shù)，而是成功的商業(yè)部署。

通過更好地整合能源部現(xiàn)有的項目來支持商業(yè)開發(fā)，為先進(jìn)的反應(yīng)堆開發(fā)商提供更多的機會，獲得商業(yè)上無法獲得的或來自萎縮的供應(yīng)鏈的材料、工具、組件和分析能力。

例如，先進(jìn)核能地球射手計劃將有助于確定和評估貸款擔(dān)保的關(guān)鍵供應(yīng)鏈項目。

報告稱，先進(jìn)堆還需要私營企業(yè)生產(chǎn)的專業(yè)燃料，能源部也有支持這些努力的計劃，并補充說，“地球射手計劃”方法將集中并更好地協(xié)調(diào)能源部為完整的先進(jìn)堆示范計劃(ARDP)所做的創(chuàng)新和開發(fā)工作，它獲得了2020年《能源法》的授權(quán)，是資助商業(yè)先進(jìn)堆演示的主要工具。

《基礎(chǔ)設(shè)施投資和就業(yè)法案》增加了為期六年的25億美元撥款，而2022年的《通脹削減法案》為2024年后投入服務(wù)的任何零排放電力生產(chǎn)商設(shè)立了生產(chǎn)稅收抵免和投資稅收抵免。

美國能源部后處理高放廢物庫存的位置(圖源：DOE)

《通脹削減法案》還制定了一項能源部計劃，以促進(jìn)國內(nèi)HALEU生產(chǎn)。

報告指出，在國家推動脫碳之際，這種結(jié)合為核創(chuàng)新創(chuàng)造了幾十年來從未見過的機會。能源部計劃宣布“六到八次” 地球射手計劃，迄今為止，它已經(jīng)公布了氫射手計劃，其中包括作為無碳來源的核能。

關(guān)于地球射手計劃，報告認(rèn)為，在能源部需要完全整合的所有努力中，沒有一項可能像國家實驗室那樣重要，因為每個國家實驗室都有非凡的技術(shù)能力，并且往往在國會得到強有力的支持。

NIA的分析指出，為了將能源部的核能計劃完全整合到國家實驗室，能源部可以從將國家實驗室核能工作的監(jiān)督整合到一個單一的管理者身上，以確保這些工作得到協(xié)調(diào)。

通過GAIN，能源部已經(jīng)提供了一個單一的切入點，幫助公司應(yīng)對美國能源部和國家實驗室的官僚作風(fēng)，但實驗室的內(nèi)部協(xié)調(diào)對于執(zhí)行支持跨領(lǐng)域工作的計劃也很重要，比如氫，這需要將先進(jìn)堆技術(shù)與其他形式的清潔能源相結(jié)合。

橡樹嶺國家實驗室(圖源：ORNL)

能源部總部和國家實驗室已經(jīng)將重點放在ARDP的示范項目上，這些項目是公私合作伙伴關(guān)系。

這些合作伙伴關(guān)系是新設(shè)計及時成功商業(yè)化的關(guān)鍵，但一些能源部撥款接受者報告稱，他們發(fā)現(xiàn)很難在各個能源部實驗室內(nèi)掌握和獲取所有技術(shù)專業(yè)知識。

報道稱，“地球射手計劃”的另一個特點是，他們的目標(biāo)是在全球市場上取得成功的清潔能源發(fā)電機和組件。

當(dāng)然，這應(yīng)該是先進(jìn)核能地球射手計劃的目標(biāo)。

作者認(rèn)為，美國應(yīng)該致力于在這一領(lǐng)域發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用，而不是把機會留給商業(yè)或地緣政治對手。

此外，他們指出，俄烏戰(zhàn)爭使人們重新關(guān)注能源安全的重要性，并增加了改造能源部以開發(fā)新反應(yīng)堆類型及其國內(nèi)供應(yīng)鏈的緊迫性。

作者指出，這也將使美國核能部門進(jìn)入一些國家不愿與俄羅斯做生意而造成的真空。

他們說，核能設(shè)計和硬件曾經(jīng)是美國的主要出口產(chǎn)品，現(xiàn)在可以再次成立。

一項關(guān)鍵建議是，能源部應(yīng)建立一個先進(jìn)地球射手計劃，該地球射手計劃將整合國家能力，支持綜合燃料循環(huán)、先進(jìn)反應(yīng)堆和供應(yīng)鏈創(chuàng)新，并使美國成為先進(jìn)核能的全球領(lǐng)導(dǎo)者。

3、關(guān)注成本

圖片美國能源部支持西屋公司的先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計。

作者觀察到，成本是先進(jìn)反應(yīng)堆在世界市場上取得成功的不可或缺的因素，更不用說在國內(nèi)商業(yè)市場了，但他們補充說，核能的價格可能高于取決于天氣條件的能源，因為可調(diào)度能源是一種價值更高的能源產(chǎn)品。

盡管如此，報告稱，核能占據(jù)的市場份額的大小將在一定程度上取決于反應(yīng)堆的建造和運營成本。

先進(jìn)核能地球射手計劃應(yīng)該專注于降低成本，使成功的商業(yè)部署更容易實現(xiàn)。

例如，太陽能和氫地球射手計劃都是根據(jù)成本(分別為每瓦和每公斤)來確定的。

作者表示，能源部應(yīng)考慮將這一想法擴(kuò)展到先進(jìn)核能，并應(yīng)考慮將成本作為組織原則，而不是僅專注于部署一定數(shù)量的先進(jìn)堆或在預(yù)定日期前產(chǎn)生特定數(shù)量的先進(jìn)核能。

報告的結(jié)論是，除非新核反應(yīng)堆建設(shè)和運行的實際成本下降，否則核能將無法發(fā)揮其在緩解氣候變化和能源安全方面的作用。

報告特別指出，開發(fā)人員必須能夠可靠地按預(yù)算和時間表交付項目。這一問題歷來是核部門面臨的挑戰(zhàn)，如果要發(fā)揮核潛力，就必須解決這一問題。

該報告認(rèn)為，與工業(yè)界合作，能源部可以在實現(xiàn)這一目標(biāo)方面發(fā)揮重要作用。

加速美國先進(jìn)核能發(fā)展(圖源：DOE)

首先，通過推廣項目管理、合同和監(jiān)督方面的最佳實踐，其次，鼓勵模塊化、更小尺寸、更大批量的制造等設(shè)計創(chuàng)新，將簡化反應(yīng)堆項目。例如，該報告認(rèn)為，先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計中使用的某些組件的標(biāo)準(zhǔn)化可以為供應(yīng)商創(chuàng)造一個更大、可預(yù)測的市場，從而促進(jìn)其快速部署。

標(biāo)準(zhǔn)化部件的這種創(chuàng)新將使多個反應(yīng)堆供應(yīng)商能夠利用成本和供應(yīng)鏈效益，并對反應(yīng)堆的建造速度產(chǎn)生復(fù)合影響。

核能不一定是最便宜的能源，因為它生產(chǎn)的電力是一種優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，在所有大氣條件下都可以全天候使用。

但核能的價格需要更合理、更可預(yù)測，新項目也需要可靠交付。

該報告確實指出，最近的行業(yè)經(jīng)驗提供了有希望的結(jié)果。

目前的核能發(fā)電廠在2016年為自己設(shè)定了將運營成本削減30%的目標(biāo)。這本來是有抱負(fù)的，但這場運動帶來了新的想法，核能大軍在2020年前實現(xiàn)了目標(biāo)。

動機也是基于成本的：與天然氣發(fā)電廠的電價相匹配。

根據(jù)NIA的說法，在建設(shè)背景下，目標(biāo)應(yīng)該根據(jù)每兆瓦熱能的成本來設(shè)定——對于先進(jìn)的堆，電力將不是唯一的產(chǎn)品——并且應(yīng)該與地?zé)崮芑蚓哂刑疾东@的天然氣等其他清潔公司技術(shù)的成本相匹配。

一個延伸目標(biāo)是在沒有碳捕獲的情況下，與天然氣產(chǎn)生的蒸汽成本相匹配，這是公用事業(yè)行業(yè)目前的首選選擇，因為沒有要求減少氣候迫使的排放。

4、變得更像商業(yè)

在該報告建議能源部的一個關(guān)鍵方面，涉及先進(jìn)核能技術(shù)的商業(yè)化。

報告稱，除了制定一項綜合的先進(jìn)核能戰(zhàn)略計劃外，能源部還可以在其運營中進(jìn)行改進(jìn)，以幫助實現(xiàn)對氣候和能源安全目標(biāo)至關(guān)重要的核技術(shù)商業(yè)化。

其中包括采取更像商業(yè)的方法，包括迅速、高效地執(zhí)行任務(wù)，而不需要過多的官僚要求。

報告稱，成功的企業(yè)善于為手頭的任務(wù)配備合適的人員，理順合同程序，并能夠認(rèn)識到他們將要追求的一些企業(yè)不會成功，而且會走進(jìn)死胡同。

報告補充道，雖然能源部作為一個技術(shù)組織經(jīng)常出現(xiàn)卓越的表現(xiàn)，但它現(xiàn)在也需要作為一個企業(yè)孵化器表現(xiàn)出色。

根據(jù)作者的說法，這意味著在談判保密或知識產(chǎn)權(quán)協(xié)議時采用標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)程序;改善其商業(yè)運營，以反映氣候挑戰(zhàn)的緊迫性和私營部門的步伐;以及采取類似商業(yè)的態(tài)度，從戰(zhàn)略上迅速決定技術(shù)方法是否可行和商業(yè)前景。

正如作者所觀察到的，成功的私人企業(yè)嘗試了很多想法，但放棄了那些不起作用的想法。

能源部應(yīng)該采用的政府版本是為了投資組合的成功，而不是投資組合中的每個項目。

例如，如果某個特定問題有八個關(guān)鍵解決方案，重要的是我們要找到它們，即使需要十二到十六次嘗試。

在找到這些解決方案的過程中，能源部也可以改進(jìn)其運營。

政府合同通常規(guī)定，如果政府支付費用，則政府擁有知識產(chǎn)權(quán)。但知識產(chǎn)權(quán)正是私人投資者想要擁有的，而有問題的知識產(chǎn)權(quán)對政府來說可能價值不大。

能源部需要一種方法來解決創(chuàng)新者保留其知識產(chǎn)權(quán)的重要性，從而使合同發(fā)布更加順利，開發(fā)商能夠滿足政府制定的積極部署時間表。

私營部門的投資者通常不會遇到這樣的問題。報告稱，能源部需要一種方法來迅速解決這些問題，以便開發(fā)商能夠遵守政府制定的積極部署時間表。

同樣，報告指出，能源部的保密協(xié)議缺乏有效的方法，因為它們是在個案基礎(chǔ)上談判的，而不是在國家實驗室之間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

作者表示，改善政府與政府尋求幫助實現(xiàn)其氣候和能源雄心的公司之間的溝通也至關(guān)重要。

政府合同程序旨在確保一個機構(gòu)不會偏袒一家私營公司。因此，通信往往很麻煩。雖然能源部在做出裁決之前需要保持中立，但這并不一定妨礙能源部與潛在公司進(jìn)行討論，只要這不會給該公司帶來優(yōu)勢。

相比之下，私營部門的企業(yè)和大學(xué)可能有競爭壓力等限制，但在簽訂合同之前仍有自由溝通的能力。

5、部門改革迫在眉睫

成功的商業(yè)需要有效的溝通。報告總結(jié)道，能源部現(xiàn)在管理的知識產(chǎn)權(quán)協(xié)議、保密協(xié)議和通信與私營部門不一致，更重要的是，與技術(shù)創(chuàng)新不一致。

投資者也在爭先恐后地將他們的技術(shù)商業(yè)化，趕在競爭對手之前，及時滿足新興需求。

相比之下，政府更關(guān)心的是支出金額和遵守政府合同流程下的詳細(xì)規(guī)則，而不是延誤的成本。

雖然在某些情況下，優(yōu)先考慮傳統(tǒng)的政府程序是有意義的，但在涉及創(chuàng)新技術(shù)的情況下，這是沒有意義的。這些延遲與激進(jìn)的技術(shù)部署議程不兼容。

在開發(fā)新產(chǎn)品時，目標(biāo)是以納稅人最低的成本部署新技術(shù)，同時認(rèn)識到一些投資不會帶來商業(yè)產(chǎn)品。

此外，延遲可以表示為添加到大氣中的二氧化碳的百萬分之一。

總之，該報告認(rèn)為，能源部應(yīng)該以企業(yè)的方式處理商業(yè)事務(wù)，能源部的工作應(yīng)該以脫碳和加強能源競爭力和安全的時間緊迫為動力。

能源部必須培育的先進(jìn)核技術(shù)將需要取代目前由碳排放發(fā)電提供動力的60%的電力系統(tǒng)，如果要取代目前用于交通、太空供暖和工業(yè)的碳排放技術(shù)，整個電力系統(tǒng)也必須大幅增長2到2.5倍。

通過與創(chuàng)業(yè)企業(yè)保持一致，精簡、標(biāo)準(zhǔn)化并優(yōu)化其合同、溝通和人員配置，能源部將能夠更快地部署最可行的產(chǎn)品。

正如報告總結(jié)的那樣，這對于滿足緩解氣候變化和能源安全的迫切需要至關(guān)重要。

最終，如何組織其先進(jìn)的反應(yīng)堆工作將由能源部決定，但NIA認(rèn)為，先進(jìn)核能地球射手計劃模型是一種合乎邏輯和實用的方法。