保守假设2030、2050年核电发电量占总发电量比例分别为8%、20%(分别接近目前全球核电发电量平均占比和达到有核电发达国家的核电占比水平，见图4)，即分别为0.96万亿和3.20万亿kW·h，保守按照年利用小时数7800 h计算，装机规模分别达约1.23亿和4.10亿kW。按照典型三代自主知识产权核电机型华龙一号、国和一号单台功率分别为120万kW、150万kW，核电建设周期为5年考虑，2020—2025年、2026—2045年分别年均开工建设7~8台、10~12台百万kW级三代压水堆机组。

　　考虑到核电发展现状及各方面基础条件，设定目标是较为现实的，以中国现有能力完全可以实现。此外，未来高温气冷堆、钠冷快堆、模块式小堆等先进核能技术与非电应用将逐步成熟商用，核能规模提升仍有潜力。

　　2.2 制氢

　　氢能是具有发展潜力的二次能源，同时还是钢铁、化工等传统产业的重要原料或还原剂。全球多个国家，特别是美国、日本、法国、韩国等发达国家，已制定氢能发展计划并开展有关工作。

　　根据氢能行业有关研究报告，2018年，中国氢气产量约2100万t，预计2030年氢气需求将达到3500万t，2050年接近6000万t，主要用于交通运输、工业领域、建筑及其他领域。中国政府部门已于2020年出台有关文件提出加快新能源发展，加快制氢加氢设施建设。目前，已有一批制氢和产储运一体化产业链项目获批[19]。

　　在双碳目标约束下，低碳、零碳制氢工艺成为关注焦点。核能制氢主要可采用传统电解水工艺、高温蒸汽电解制氢和硫碘循环工艺制氢3类，有关研究最早始于20世纪60年代。采用传统电解水工艺只需要核电厂所产生的电，要与现有成熟技术抗衡，电力成本应足够低。高温蒸汽电解通过固体氧化物电解池，在至少600 ℃高温下制氢，比低温工艺耗能更少、效率更高(超过40%)[20];高温气冷堆出口温度800~950 ℃，恰好具备这样同时供电、供高温蒸汽的能力，具有较好的发展前景。硫碘循环工艺也属于热化学工艺，该工艺流程需要硫酸、氢碘酸、碘以及这些物料的混合物参与，对材料抗腐蚀性能要求很高，其中硫酸在400 ℃下沸腾蒸发是腐蚀最严重的工艺步骤;考虑到材料耐久性问题，该工艺尚未实现商业化。

　　以高温气冷堆为例，经估算，一台60万kW高温气冷堆机组可满足180万t钢产能对氢气、电力及部分氧气的能量需求，对应于每年可减少能源消费约100万t标准煤，减排约300万t二氧化碳。目前，位于山东石岛湾的高温气冷堆示范电站即将装料，计划2021年底投入商业运行;60万kW高温堆项目正在积极推进。

　　根据前文所述预测目标，保守假设2030、2050年分别有4%、10%(即同年核电发电量占比的一半)制氢产能由核能提供，按照某核能制氢示范装置效率计算，相当于分别约750万kW和3200万kW热功率。相比于煤制氢，减少二氧化碳排放分别达0.15亿t/年和0.60亿t/年。

　　2.3 区域供热

　　核能区域供热是十分具有发展前景的方向。全球许多国家，特别是欧洲国家已有约50年商业化的居民核能供热实践。早在1954年，前苏联应用热功率为10 MW的实验供热堆型，发展了核能供热技术;随后几十年间，以前苏联为代表的一批欧洲国家陆续将运行的商用核反应堆用于供热[21]。

　　国家统计局数据显示，2019年，中国城市集中供热面积92.51亿m²，比2011年几乎翻一番，2012—2019供热面积年均增速超过8%，供热总量也在以超过4%的年增速增长。随着中国乡村振兴与新型城镇化建设推进，还会有更多集中供热需求。

　　2017年印发的《北方地区冬季清洁取暖规划(2017—2021年)》提出，到2021年北方地区清洁取暖率达到70%;对“2+26”重点城市，2021年城区全部实现清洁取暖，县城和城乡结合部清洁取暖率达到80%以上，农村地区清洁取暖率60%以上;研究探索核能供热，推动现役核电机组向周边供热，安全发展低温泳池堆供暖示范。

　　中国于1959年开始建造49-2泳池式轻水反应堆;1989年，清华大学核能与新能源技术研究院开发出热功率5 MW的供热堆型NHR-5，采用“一体化全功率自然循环”模式，具有固有安全性。近年来，清华大学、中核集团等单位又分别开发出NHR200-II低温供热堆、“燕龙”泳池式低温供热堆等堆型，为核能供热技术推广应用打下基础。2019年11月，山东海阳核能供热项目首次正式商用，抽取少量AP1000机组常规岛蒸汽为70万m2住宅供热。“开展山东海阳等核能综合利用示范”也被写入“十四五”规划纲要。随着后续项目建成，最终海阳核电站可达到超过2亿m2的供热能力，供热半径达100 km，每年可节约标准煤约662万t。

　　在中国北方的核电基地中，海阳核电、石岛湾核电、红沿河核电、徐大堡核电等均已(考虑)实施热电联供，进行了相应的技术改造或设计，有望于2030年全部实施区域供热，至2050年具备条件的核电基地均可进行热电联供;对于小型低温供热堆各类机型，可待项目成熟后尽快示范、商业推广，十四五期间先行示范2~4个机型，此后逐步推广。

　　当前中国北方地区城乡供热面积总计约200亿m²，保守假设2030、2050年分别有4%、10%供热需求由核能提供，按照供热量50 W/m²测算，分别相当于0.4亿kW和1亿kW供热功率。相比燃煤锅炉供热，分别减少二氧化碳排放约0.7亿和1.7亿t/年。

　　2.4 海水淡化

　　淡水资源不足是全球很多地区面临的问题。据联合国统计，全球约20%人口无法获得安全饮用水，而且这一比例还在增加。根据世界银行测算，到2025年，将有超过10亿人生活在缺水地区。根据中国水利部数据，2030年中国人均水资源量预计仅有1750m³;在充分考虑节水情况下，用水总量为7000亿~8000亿m³，要求供水能力比当前增长1300亿~2300亿m³。

　　考虑到海水资源量巨大，成本低廉，将海水淡化使用极具发展潜力。目前，大多数海水淡化工艺使用化石燃料，因此也产生了大量碳排放。而利用核能淡化海水，占地少、水质好、供给稳定。前苏联于1973年开始，利用核能技术(快增殖反应堆)进行海水淡化实验，结果证明，在技术和经济效益上皆可行。20世纪90年代以来，核能应用于海水淡化技术得到了国际原子能机构和世界许多国家的广泛重视。

　　目前较成熟方案是依托大型核电机组建设海水淡化厂，该方案已在中国红沿河、宁德、三门、海阳等多座核电厂采用;也可直接建设低温供热堆用于海水淡化，相关技术方案正在研究中。以红沿河核电海水淡化厂为例，最大产水规模1.5万t/天，正常情况下1.3万t/天，该技术较为成熟，在许多地区具备进一步扩大产能和商业化推广的条件。

　　此外，随着中国海防建设的需要，如何解决海岛供水安全问题已迫在眉睫。中国存在资源性缺水问题的海岛约占全国海岛总数的91%，大多远离大陆、分散偏僻，无法引水，面积较小(500 m2~5km2的海岛约占中国海岛总数的98%)，开发本地水资源的能力有限。淡水资源保障是中国大力发展海洋科技的后盾，鉴于此，对滨海核电海水淡化厂、浮动堆海水淡化的需求预计将持续增加。