Research and Approach 国内在建的 AP1 EPR 等三代核电机组在建设中都出现了工期拖延超预期建设投资超概算的问题, 并引起部分人的质疑核电项目与其他电力项目不同, 其建设有自身的发展规律在华龙一号示范工程刚刚开工建设 CAP14 示范工程即将开工建设之际, 有必要对

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庄坛汤
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1 核电建设周期成本变化规律分析康俊杰 1, 姚明涛 2, 朱清源 (1. 国核 ( 北京 ) 科学技术研究院, 北京 1229;2. 国家发展和改革委员会能源研究所, 北京 138) 摘要 : 核电是中国能源供给侧结构性改革的重要选择与传统能源不同, 核电有自身的发展规律本文对全球不同时期不同技术同一技术路线不同机组核电建设周期和建造成本变化的规律进行了分析分析表明 : 一是随着时代的发展, 核电建设周期和成本呈现总体上升趋势 ; 二是同一种技术路线下, 核电建设周期和成本都是逐步减少的产生第一种现象的原因是因为社会对核电安全性的要求在提升, 相应的工程建设和设备制造难度在加大, 工程量在增加 ; 第二种现象是因为同一种技术路线下, 首台机组建设过程中设计变更等各种问题在后续建设中得到解决, 学习效应发挥作用, 建设周期和建造成本逐步减少当前, 尽管我国在建的第三代核电项目首堆建设大幅度延期, 但可以乐观判断, 未来批量化建设后, 工期和成本都将大幅度下降为此, 应坚定我国发展核电的政策和决心, 推动核电的最优化发展关键词 : 核电 ; 建设周期 ; 建设成本中图分类号 :F47.23 文献标识码 :A 文章编号 : (216) Doi: /j.issn Abstract: Nuclear power is an important choice of energy supply side reforms for China. Different from traditional nuclear energy, nuclear power has its own law of development. In this paper, the variation laws of construction period and construction costs in international and domestic are analyzed, including the variations of nuclear power units in different period and the variations of nuclear power units using the same technique. Results show that the construction period and costs gradually increase with the development of modern society, but they significantly decrease in different units with the same type technique. The reason is that the higher security requirement result in difficulty increasing of engineering construction and equipment manufacturing; and when a large number of follow-up projects start constructing, the accumulated experience can be applied, the problem of design alteration is solved and learning effectiveness begins to play a role, subsequent construction process gradually smooth up and the duration has to be saved. At present, the construction period of the first reactor with the third generation technology is greatly extended, yet by optimistic judgment, the construction period and cost will be greatly reduced with mass construction. So the determination of developing nuclear power should be strengthen, and the policies to optimize development should be implemented. Key words: Nuclear Power; Construction Period; Construction Costs 1 1 引言 212 年, 调整后的我国核电中长期发展规划要求到 22 年我国在运核电达到 58 万 kw, 在建核电达到 3 万 kw, 国家十三五规划也重新确认了这一目标据多家机构预测, 到 23 年中国核电装机将超过 1.5 亿 kw 目前, 收稿日期 : 基金项目 : 本文受国家能源局课题基于电价政策分析的土耳其核电报价策略研究资助 ; 作者简介 : 康俊杰 (198-), 管理学博士, 现为国核 ( 北京 ) 科学技术研究院工程师, 研究领域为核电技术经济能源经济与政策第 38 卷第 6 期 216 年 6 月 25

2 Research and Approach 国内在建的 AP1 EPR 等三代核电机组在建设中都出现了工期拖延超预期建设投资超概算的问题, 并引起部分人的质疑核电项目与其他电力项目不同, 其建设有自身的发展规律在华龙一号示范工程刚刚开工建设 CAP14 示范工程即将开工建设之际, 有必要对世界及中国核电建设周期成本变化的规律进行总结, 依此对未来中国核电新技术新项目的建设有一个正确的认识和定位 2 世界核电建设周期变化规律 2.1 核电站建设周期总体呈上升趋势表 1 是全球核电站平均建设周期的分布表, 可以看出, 第一代核电机组的平均建设周期为 61 个月,198 年之前开工的第二代核电机组平均建设周期为 64 个月,198 2 年期间开工的二代核电机组的平均建设周期为 95 个月, 本世纪新开工的二代机组已经上升到 12 个月统计数据显示的三代核电机组平均建设周期是 78.5 个月, 但是绝大多数三代核电机组目前仍处于在建阶段, 统计的建设周期都是计划工期, 实际建设中各类三代核电机组都出现严重拖期的现象, 建成后的实际工期将远远超过 78.5 个月产生核电站建设周期延长的主要原因是社会对核电站安全性要求提高造成的第一是电厂安全系统更加复杂, 使施工工期增加例如第一代核电项目没有安全壳和冷却系统, 第二代核电增加了内安全壳堆芯冷却系统, 二代改进和三代核电项目都采用双层安全壳设计增加多套冷却系统或采用非能动设计第二是设备制造和安装的难度逐步提升例如压力容器蒸汽发生器等很多设备由铸造改为锻造, 各种泵阀制造材料由普通碳钢升级为高性能不锈钢, 设备的压力和温度要求明显提升这些都提高了施工和制造的难度增加了工期 2.2 三代核电首批机组建设普遍存在严重拖期现象当前已经建成和在建的三代核电首批机组都存在实际建设期远远超过设计期限严重拖期的现象如图 1 所示, 采用俄罗斯 VVER(AES-91) 技术的田湾核电站 1 号机组预计工期为 6 个月, 但是实际建设工期达到了 91 个月, 拖期超过 31 个月 1 采用 APR14 技术的韩国 ShinKori3 核电站建设周期预计为 51 个月, 截止到 215 年底的建设工期已经达到了 86 个月, 目前仍未运行采用 AP1 技术的三门核电 1 号机组和采用 EPR 技术的台山核电 1 号机组按照最快预期 217 年 1 月上网发电, 也将分别延期 36 个月和个月地区表 1 全球核电站平均建设周期机组装机容量 ( 台 )( 万 kw) 198 年前第一代反应堆建设周期 ( 月 ) 年 2 年后平均北美地区欧洲经济区经济互助委员会东亚地区全球第二代反应堆北美地区拉丁美洲地区欧洲经济区经济互助委员会及苏联东亚地区南亚地区西亚地区 1 92 非洲地区全球第三代反应堆北美地区欧洲经济区苏联东亚地区西亚地区南亚地区全球注 :1 第三代反应堆的建设周期为计划工期 ;2 为实际工期数据来源 :WNA, The World Nuclear Supply Chain Outlook 23 1 严格来讲 VVER 不属于第三代核电技术, 但因其部分指标达到三代要求, 很多国际机构将其列为第三代核电技术表 1 中 WNA 把 VVER 列为第三代核电技术, 本文为了统一标准, 在分析时把 VVER 统一列为第三代核电技术 26

3 VVER AP1 EPR APR14 EPR EPR 注 :VVER 拖期为实际情况 ; 其余的机组拖期为预计值 ; AP1 和 EPR 按照实际进度预测 217 年 1 月上网发电计算 ; 其余信息来源于图 1 B1 Chooz B2 Chooz 1 Civaux 2 Civaux 已经开工的三代核电机组首堆建设周期变化图图法国 N4 机型系列核电站建设周期变化图三代核电首台机组工程建设普遍延期的主要原因是各种三代技术都是按照目前最高的安全标准进行设计的, 关键设备制造和工程建设的难度极大, 导致首堆建设中设计更改设备制造重复返工工程建设返工和窝工等问题大量出现例如 VVER 首批 2 台机组建设中进行了 4 万多项设计更改, 窝工超过 2 个月 ;AP1 首批项目出现了主泵反复制造不过关的问题, 返工和窝工超过 24 个月, 韩国 APR14 建设中关键电缆设备进行了多次的更换, 耽误工期超过 14 个月 2.3 同一技术后续机组建设周期呈现下降趋势世界各种类型的压水堆核电站在批量化建设过程中, 都呈现建设周期下降的趋势如图 2 显示的法国在运最新型 N4 核电机组, 其首堆的建设周期长达 148 个月, 但是后续机组建设周期迅速下降, 到第三台时已经下降到 78 个月, 下降幅度达到 47% 第四台机组进行了部分技术改进, 建设周期有所增加, 但仍然远远低于首批机组产生同一技术后续核电站建设周期下降趋势的主要原因是首堆建设过程中设计变更关键设 148 备制造困难工程建设窝工和返工等一系列问题在后续建设中得到突破和解决, 后续的施工过程更加顺畅和科学, 工期得到节约 3 国内核电建设周期变化规律分析 3.1 各类型压水堆首台机组建设都存在严重拖期现象自中国第一台核电机组开工建设以来, 除秦山三期重水堆外, 其余所有类型的压水堆都存在首堆建设严重拖期的现象如图 3 所示, 中国自主研发的两环路压水堆 CNP3 建设工期长达 18 个月, 拖期达到 48 个月 ; 从法国引入非常成熟的已经批量化建设的 M31 技术, 首堆建设也拖期 18 个月目前, 建成和在建的全部 6 种类型压水堆首堆建设平均拖期为 29 个月, 而 CNP3 VVER AP1 和 EPR 四种原创堆型首堆平均拖期达到了 35.5 个月各类型压水堆首台机组建设普遍存在严重工期拖延的原因是各类首堆建设中都存在设计变更, 关键设备制造不过关需要反复加工和检测, 首堆建设缺乏施工经验存在重复施工和大量窝工等问题 CNP3 CNP6 M31 VVER AP1 EPR 图国内各类型压水堆首堆建设周期变化图图 4 国内 M31/CPR 系列核电机组建设周期变化图第 38 卷第 6 期 216 年 6 月

4 Research and Approach 3.2 同型机组建设周期随数量的增加而缩短并趋于稳定截止到 215 年年底, 我国共有 28 台核电机组投入商业运行, 总装机容量 2642 万 kw, 平均计划工期为 57 个月, 平均实际建设周期为 69 个月, 其中 M31/CPR 系列形成批量化建设通过图 4 可以看出,M31/CPR 系列的建设周期随着数量的增加呈现工期逐步下降并趋于稳定的趋势, 首批 M31 机组 ( 大亚湾 ) 的实际工期平均为 75.5 个月, 第二批 4 台 ( 岭澳 ) 的实际工期平均为 6.25 个月, 第三批 ( 红沿河等 )2 台的实际工期平均为 64.5 个月 ( 北方厂址由于气候原因, 其平均建设周期相对长些 ), 后续 ( 宁德 2 台阳江 1 台 ) 的平均工期基本维持在 61 个月左右产生这种趋势的主要原因是随着核电站批量化建设的进行, 同种技术的工程设计逐步实现标准化, 关键设备国产化水平提高, 设备制造和工程建设的技术成熟度增加, 建设经验得到积累和及时反馈应用 3.3 跨福岛核事故期间建设的核电机组普遍存在拖期现象如图 5 所示, 目前已经建成和在建的跨福岛核事故期间的核电机组都存在明显拖期的情况, 在所有二代改进型机组中,CPR 型号的 8 台机组拖期较短, 平均为 7 个月 ;CNP 型号的 4 台机组拖期较长, 平均为 14 个月在建的三代机组中, AP1 预计拖期为 36 个月,EPR 为个月注 : 三门 1 号和台山 1 号均预计 217 年 1 月上网发电图 5 跨福岛核事故期间的核电机组建造周期图工程建设拖期的原因一方面是福岛核事故发生后, 国家要求全部在建核电厂停工进行安全检查 ; 另一方面是部分二代改进型机组受福岛事件影响进行了技术改进和设计变更, 同时也出现了设备制造不合格窝工和返工等问题 4 核电建设成本变化趋势分析 4.1 全球核电成本总体呈现上升趋势尽管采用了包括扩大单机容量标准化设计设计简化等方法来降低核电建设成本, 但是全球的非亚洲国家核电建设成本总体上仍然呈现上升趋势表 2 是各国不同年份核电建设成本的对比表, 各国在 29 年的核电成本都比 1998 年有了大幅度的提升美国 MIT 在 23 年的报告中估算美国新建核电站隔夜价为 2 美元 /kw, 但是在 29 年报告的隔夜价上升为 4 美元 /kw, 增长了一倍 [3] 欧洲东亚北美国家表 2 各国不同年度核电成本表堆型建设成本 ( 美元 /kw) 投资成本 ( 美元 /kw) 1998 年 29 年 1998 年 29 年比利时 PWR(EPR) 芬兰 BWR 法国 PWR PWR(EPR) 德国 PWR 荷兰 PWR 西班牙 PWR 瑞士 PWR 日本 BWR ABWR 韩国 PWR 加拿大 PHWR 美国 APWR 注 :1. 投资成本是建设成本与利息之和 2. 数据来源于 IEA, 21, Nuclear Power in the OECD, Paris: OECD; NEA&IEA, 21, Projected Costs of Generating Electricity, Pairs: OECD 3. 成本数据均为 2 年价格全球核电投资成本呈现上升趋势主要有以下几个原因一是新机组的高安全性要求导致核电厂的系统性能更加完善, 关键设备的制造难度加大制造费增加, 人工成本和原材料成本大幅度提升二是三哩岛核事故后新开工的核电机组大都没有形成批量化建设, 研发设计费没有摊薄设备制造的学习效应没有发挥建设经验没有反 28

5 馈应用群堆建设的范围效应没有体现三是工程建设周期增加, 工程拖期造成成本上升根据芝加哥大学的数据分析,5 年的建设周期利息占总成本的比例为 3%, 而 7 年的建设周期利息费用将达到总成本的 4% 4.2 国内同类型机组投资成本随数量的增加而下降国内已经建成的核电机组投资成本维持在每千瓦 1 万元到 1.8 万元之间, 平均为 1.25 万元, 不同类型机组之间的成本之间没有明显的变化规律, 但同类型的机组投资成本呈现明显的下降趋势图 6 是国内 M31/CPR 系列核电机组批量化建设的成本变化图, 从法国引进的首批机组 ( 功率为 98.4 万 kw) 比投资为 1.8 万元左右 ; 初步国产化后的岭澳一期 ( 功率为 99 万 kw) 比投资降为 1.5 万元左右, 降幅为 14% ; 批量建设后的红沿河宁德阳江核电厂 ( 功率为 18 万 kw) 比投资已经下降到 1.1 万元左右, 降幅超过 35% 如果考虑到价格指数的变化情况, 完全国产化后的机组比首批机组成本下降的幅度超过 6% 注 :1. 本图中的数据根据各个项目的竣工结算报告计算得到 ;2. 定基后的价格调整是指按 213 年不变价格计算后的调整额图 6 国内 M31/CPR 系列核电项目比投资变化图同类型核电机组投资成本下降的原因主要包括以下几个方面 : 一是批量化建设带动国产化水平的提高, 使蒸汽发生器稳压器主泵等关键设备迅速实现国产化, 大幅度降低了设备采购的费用二是批量化建设推动标准化的实现, 使学习效应发挥作用, 工程建设费用得到降低三是批量化和国产化水平的提高使后续机组的设计费技术转让费大幅度降低四是批量化建设的经验得到及时反馈, 工序合理工期缩短, 大大减少了财务费用五是国产化过程中装机容量上升, 分摊了建设成本, 降低了单位造价 5 结论和启示研究表明, 随着对核电安全要求的增加技术装备的升级, 世界核电机组的建设工期和投资成本都呈现总体上升趋势 ; 新技术应用的首批核电项目工程延误造价提升问题是普遍存在的问题 ; 随着核电机组后续规模化推广和应用, 同一类型后续机组的建设周期会极大缩短, 投资成本会显著降低当前, 华龙一号示范工程已经开工建设, 影响 AP1 后续项目核准的主泵问题得到彻底解决,CAP14 也已完成安全评审即将核准建设, 核电将迎来新一轮发展的春天华龙一号和 CAP14 都属于新技术的首次应用, 而 AP1 未形成批量化建设总之, 核电的建设周期及成本等特有的发展规律会在核电的大规模建设中得到解决, 我们必须对此有一个科学合理的认识, 尊重和利用发展规律严格按照既定的技术路线认真执行, 努力推动核电项目的规模化国产化发展, 降低三代核电项目的投资成本, 实现核电产业的最优化发展参考文献 : [1] 袁家海, 徐燕, 雷祺. 电力行业煤炭消耗总量控制方案和政策研究 [J]. 中国能源,215,37(3): [2] 赵永椿, 马斯鸣, 杨建平, 等. 燃煤电厂污染物超净排放的发展及现状 [J]. 煤炭学报,215,4(11): [3] World Nuclear Association(WNA). The World Nuclear Supply Chain: Outlook 23[R] [4] International Energy Agency(IEA). Nuclear Power in the OECD[R]. 21. [5] National Energy Administration(NEA),International Energy Agency(IEA). Projected Costs of Generating Electricity[R]. 21. [6] 米森, 等. 国际核电成本分析及建安成本探讨 [J]. 中国核工业,21,8(8):4-43. [7] 杨娟, 等. 国外核电产业发展前景与成本走势 [J]. 中国物价,26,(9):53-6. [8] 中国电力企业联合会 (CEC). 电力发展战略重大问题调研报告 [R] [9] 杨光. 低碳发展模式下中国核电产业及核电经济性研究 [D]. 北京 : 华北电力大学,21. 第 38 卷第 6 期 216 年 6 月 29

6 262 Cotton Textile Technology Vol ; (3) 2 FA221 : ( ) FA203 Hergeth (4) 2 FA201B : ; ( ) 2 FA203 2 : (5) 2 FA211B ( : ( ) Trutzschler BDT019 )

6 262 Cotton Textile Technology Vol ; (3) 2 FA221 : ( ) FA203 Hergeth (4) 2 FA201B : ; ( ) 2 FA203 2 : (5) 2 FA211B ( : ( ) Trutzschler BDT019 ) 261 5 2000 5 ( ) : 5 m 5 m CV % : ; ; ; ; :TS103. 22 :A :100127415 (2000) 0520005212 0 20 60 40 1 60 10 % 50 % 90 % 60 80 255 ; ; ; 60 5 m 5 m 80 :67 050051 :2000201206 ( ) Trutzschler 6 262 Cotton Textile