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核电将成未来十年能源发展新亮点

http://www.gkong.com 2011-01-05 11:05 来源:中国三星经济研究院

  预计未来10年,中国每年核电建设投资规模将超过700亿元,“十二五”规划中核电地位将得到进一步加强,成为中国能源行业未来10年发展的新亮点。

  核电大发展推动了核电产业的迅速发展。核电设备制造经过多年的技术引进,国产化率有了很大提升,核电软件自主化也已提上日程。但核电安全性、铀资源紧缺等制约因素不容忽视。预计目前实施的战略将为中国核电行业带来跨越式发展。中国应加快制定自己的技术标准,引导和规划核电产业的宏观布局。

  即将迎来发展高峰

  2009年开始,受低碳政策带动,中国核电得到快速发展。核能发电不排放温室气体,符合节能减排的要求。中国在哥本哈根气候大会上承诺到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。2009年批准的核电装机容量已接近现有核电总装机容量,立项核准和建设速度大大超过往年。2009年共核准850万千瓦核电机组,浙江三门、山东海阳、广东台山等核电站开工建设(截至2009年底,中国大陆核电的总装机容量为908万千瓦,共11台机组)。2009年,中国核电发电量692.63亿千瓦时,同比增长1.3%,占全国发电总量的1.9%。目前,中国在建核电机组25台,占世界在建机组总数的40%,在建规模居世界第一。

  未来10年,核电建设将为整个核电产业带来巨大发展空间和投资盛宴。中国正在调整核电中长期发展规划,到2020年核电装机容量将达到7000万千瓦以上。

  2007年国务院《核电中长期发展规划》提出到2020年核电装机达到4000万千瓦。业内机构预计2020年核电装机目标还将调整为8600万千瓦,占总电力供给的5%。若以到2020年核电装机容量7000万千瓦,每千瓦1.2万元计算,未来10年,每年核电建设投资规模将超过700亿元。核电站建造将为核电设备制造企业带来商机,建成后运行期需要设备维修以及核燃料生产和后处理企业的服务。

  中国核电设备平均自主化率已达50%

  核电产业链上游为核电原料,中游为核电设备制造企业,下游为核电站。核电设备是核电投资中最主要的环节,占项目总投资的50%~60%左右,包括核岛设备、常规岛设备和辅助设备三部分。

  核电设备制造行业壁垒和集中度较高,市场结构呈垄断竞争。核岛设备为东方电气、上海电气、哈动力和一重4家大型国有企业占据。其中,东方电气和上海电气共同占据约90%的市场份额。2010年上半年,东方电气核岛设备毛利率达17%,上海电气达16%。常规岛设备为东方电气、上海电气和哈动力3家垄断。其中,东方电气占据约50%的市场份额。辅助设备市场主要为具备较强技术实力的机械制造企业占据。

  中国的核电运营处于垄断控制,核电运营商需要“核电牌照”,即控股核电站的资质。目前,拥有“核电牌照”的仅有中核集团、中广核集团、国家核电技术公司以及中国电力投资集团。2002年电力改革中,中电投拿到了核电资质,成为五大电力公司中惟一有资格经营核电的公司。

  在核电设备制造领域,经过多年的技术引进,国产化率有了很大提升。中国以招标方式引进国外先进的核电机组,消化吸收,目的在于最终可以实现自主设计第三代甚至第四代核电项目。2007年7月,国家核电技术公司与美国西屋公司签署AP1000转让及核岛设备合同。2007年11月,中广核集团与法国阿海珐公司签署EPR技术转让及相关设备合同。目前,内陆AP1000核电站已完成总体设计工作。目前中国核电设备平均自主化率已达50%,未来有望上升至75%,但重要核级设备的设计制造依然依赖进口。

  核电软件自主化也已提上日程。核电自主化不仅包括使用设计工具自主设计核电厂、自主制造核电装备等,还包括设计工具的自主化。核电软件用于核电站的设计、运行和维护,是保障核电站安全运行的命脉。长期以来,中国核电厂设计和运行中使用的几乎所有核心软件都从先进核电国家引进,不仅耗费资金,而且受制于他人。为保证在未来10年的核电大发展中拥有更多自主权,中国加快进行自主品牌的核电软件开发。2010年5月21日,国家核电软件技术中心在北京成立,致力于解决中国核电产业发展缺乏自主核心软件的问题。近日,国家核电技术公司与上海交大、西安交大、华北电力大学等签署共建“核电软件工作站”协议,计划用5~8年时间开发中国自主核电软件系统。

  两大因素制约核电发展

  安全性是发展核电的首要考虑因素。苏联切尔诺贝利核电站事故和美国三里岛核电站事故为人类带来巨大灾难,警示了核电的潜在危机。核电事故引发的公众接受问题,已成为世界核电发展的最大障碍。提升安全性成为核电发展的主要趋势。

  中国铀资源紧缺,成为阻碍核电持续发展的一大障碍。预计2020年核电发展为7000万千瓦以上,但根据中国目前公布的数字,铀资源只能满足4000万千瓦的核电装机使用。中国铀资源基本靠从澳大利亚和哈萨克斯坦进口。大量进口会抬高原料铀的价格,并且供给受到控制。在加强国内铀资源勘察开发的同时,还要积极与海外铀资源合作,保证铀矿供应。

  大发展为沿海地区带来机遇

  核电大发展将首先为沿海地区带来机遇。核电站厂址首选沿海地区,然后逐渐向内陆地区扩展。目前,中国沿海核电厂址可以满足运行4000万千瓦、在建1800万千瓦的装机。湖北、江西等内陆省市也开展了核电厂址前期工作,《核电中长期发展规划》指出,“十三五”和“十四五”期间开工建设的核电厂址,也可在内陆省份厂址中选择。中国核电技术一直采取直排冷却技术,适合在沿海水量较大的地方发展。近几年采取的二次循环冷却塔技术推进核电向内陆发展。

  目前实施的战略有望为中国核电行业带来跨越式发展。近年来,技术变革、竞争压力及中国市场的巨大潜力和重要地位使得各国企业对华技术转让步伐加快。中法两国在航空航天、铁路、汽车和LNG船等领域都有技术合作。中国的核电机遇吸引跨国巨头加大在华投资力度,包括全球最大核电公司法国阿海珐公司,以及西门子、施奈德等企业。法国电力能源70%以上来自核能,核能技术居世界领先地位。目前实施的战略的最佳路径为:引进技术,联合设计,中国企业逐步消化吸收,自主完成设计,并能根据本国国情进行创新,赶上并超越世界先进水平。中国高速铁路机车制造正是以此路径跨入国际前沿。

  国家应对核电设备制造业进行宏观布局。由于中国核电设备制造业走的是技术引进道路,因此核电站多种堆型并存,多国标准并存,对比、消化后应尽快制定中国自己的技术发展路线和行业标准。政府应规划设备制造业布局,引导各大制造集团分工协作,防止造成设备产能过剩或不足的局面,避免资源浪费和恶性竞争。激发企业的创新动力,保障资金,支持企业开展重点攻关,提升中国核电自主化。如为核心设备研制提供专项资金渠道,制定国产设备的税收优惠政策等。(作者单位为中国三星经济研究院)

  2010年12月21日,我国自主化依托项目海阳核电2号机组CA20结构模块成功吊装就位。这是海阳核电项目按合同要求完成的第九个重大里程碑节点。至此,海阳核电项目2010年度节点计划全部完成。海阳核电2010年度九大节点的顺利完成,对于推进世界三代核电AP1000海阳核电一期工程建设,促进我国核电产业自主化发展具有重要的现实意义。图为吊装现场。

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  自2009年4月19日依托项目首台机组———浙江三门核电1号机组主体工程正式开工以来,在中美双方的共同努力下,依托项目正按照既定计划稳步推进。以非能动安全系统、“工厂化预制、模块化施工”等先进技术为显著特征的AP1000核电站,正在中国一步步从图纸变为现实。

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  一年完成18个里程碑节点、依托项目按计划稳步推进,到底是什么概念?这在一般人心里也许并没有特别的留意,然而,在核电业界却是不一样的感受。国家核电技术公司工程管理部主任曾曦表示,这一成绩“来之不易”,在世界新型核电建设中更是“难能可贵”。

  世界“首堆”的挑战

  依托项目4台机组是世界首批AP1000核电机组。AP1000核电技术是美国西屋公司开发的一种第三代先进核电技术。它在设计中把预防和缓解严重事故作为必须满足的要求,比二代核电技术具有更高的安全性。同时,创造性地采用了非能动安全系统(利用物质重力、流体对流、蒸发、冷凝等自然规律,替代依赖外部动力的水泵、风机等设备),一旦发生预期事故时,可自动投入和运行,不需要任何交流电源,72小时内可以不用操纵员的干预,大大降低了因人为因素而导致的错误,从而大大提高了电站的安全性;简化了系统设置和工艺布置,缩短了建设工期,使AP1000在安全性能得到显著提高的同时也提高了经济性;在核电站建造中,首次采用“工厂化预制、模块化施工”这种“搭积木”式的方法,扩大了作业面,保证了建造进度,提高了施工条件和效率,有利于缩短工期,等等。正是这些优越性,使其在2006年我国三代核电国际招标时,战胜了其他强劲对手脱颖而出。

  然而,功能“友好”的先进理念要实现起来,并不是一件容易的事。AP1000核电站60年的设计寿命,对相关设备和材料质量要求极严,对我国设备制造和材料生产企业提出了很高的要求。如AP1000特有的钢制安全壳结构,直径达40米、厚度只有40毫米,它的封头、筒体压制、焊接、运输固然对材质、技术或工艺要求极高,而采用世界上最大的吊车实行吊装就位时,精度要求不亚于“绣花”。然而,在工程管理方、业主方、施工单位的密切配合下,国内企业通过自主创新,科学实践,创造了中国核电建设多项新纪录:在世界上率先掌握了AP1000核岛筏基大体积混凝土一次性整体浇注的工艺和技术,保证了工程质量,有效缩短了主工期,对国内在建的二代核电项目产生了积极的示范作用;率先攻克了核岛钢制安全壳制造成套技术,解决了钢板整体模压一次成型及吊装运输的难题。率先掌握了模块化制造与建造技术,实现了土建和安装并行施工,模块化施工的先进理念已经变成现实。此外,在为依托项目提供国产化设备保障的产业配套中,国内企业合力攻关,成功突破AP1000主管道以及关键设备大型锻件制造技术,一举攻克制约我国核电发展的重大技术难关,为依托项目供货提供了保障,同时大幅提升了我国核电装备制造的整体水平和技术能力,打破了国外企业在高端大型铸锻件市场的垄断。

  专业化管理的成效

  在建设4台依托项目机组的同时,国家核电技术公司代表国家对外签约,引进了全套AP1000核电技术,旨在通过实践与技术消化吸收再创新相结合、相促进,为我国高起点推进自主化奠定基础。因此,国家核电技术公司作为工程管理的承担者,特别注重发挥好依托项目的实践基础作用,在4台机组建设中,努力通过专业化管理,掌握工程建设、管理的精髓。

  曾曦说,AP1000施工技术逐步成熟,主要体现在两个方面:一是AP1000核电站建造特有的施工技术经反复实践和经验反馈,优化了工序,已经形成了指导相关施工的技术包;二是建造过程中同一工序的时间平稳受控或逐步缩短。

  以钢制安全壳(CV)底封头吊装为例,在三门核电1号机组建造施工时,整个过程耗时188分钟,而在海阳核电1号机组建造耗时159分钟,在三门核电2号机组和海阳核电2号机组耗时都稳定在98分钟。核岛阀基大体积混凝土整体浇注,三门1号机组平均浇注速度为106立方米/小时,到海阳2号机组已经提高到126.2立方米/小时;CV钢板压制、拼装、运输、吊装整套工艺,经过4台机组的实践,更加成熟完善,已具备技术复制条件,开始了武汉AP1000模块设备新基地的建设,将为湖北咸宁、湖南桃花江、江西彭泽等内陆AP1000核电的建设提供强有力的支撑。

  专业化管理的优势,为在确保安全和质量前提下,一年完成18个节点的高效率,提供了坚实的保障。同时,也将为提高核电建设安全和质量、缩短核电建设周期乃至规模化建设AP1000后续项目,提供了强有力的支撑。

  2011年,自主化依托项目将迎来设备安装高峰期。国家核电技术公司将在确保建设安全和质量的基础上,继续完善工程管理模式,按照国家的要求,坚实地走出一条“标准化设计、工厂化预制、模块化施工、专业化管理和自主化建设”的三代核电发展新路子。

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