关于我国核电发展的几个问题

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趾刚干
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1 中国海南中国科协 2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会 2004 年学术年会论文集 405 关于我国核电发展的几个问题祁恩兰 ( 电力规划设计总院北京 ) CONSIDERATIONS ON THE DEVELOPMENT OF CHINA NUCLEAR POWER QI En-lan (Electric Power Planning and Engineering Institute, Beijing , China) ABSTRACT: This paper presents the current capability of China nuclear power and the construction plan and potential site conditions up to year 2020, and raises the problems to be considered for the development of China nuclear power, aiming to have the concerned people s attention and assure the sustainable and scientific development of China nuclear power. KEY WORDS: Unclear power; Planning; Localization; Economical benefit 摘要 : 本文论述了我国现有核电基础与能力, 以及 2020 年核装机规划及厂址概况并提出了今后加快核电发展需给予关注的问题以期引起业界人士的重视, 保证我国核电建设持续科学的发展关键词 : 核电 ; 规划 ; 自主化 ; 经济性面对我国近年来电力严重短缺的局面, 在一次能源资源与供应以及环境污染对国民经济的制约日益显露的情况下, 作为一种安全清洁可连续提供大规模电力的核电工业, 越来越引起国家高层领导和经济部门的关注, 在停顿了几年之后,2003 年国务院开始多次研究我国核电发展的有关问题, 并于 2003 年 10 月在杭州由国务院副总经理曾培炎主持召开了全国核电工作会议从此, 我国核电进入了加快发展的新的历史时期核电必将与火电水电形成了我国电力的三大支柱 1 我国核电发展现状 1.1 装机现状从 1985 年 3 月秦山一期 (1 30 万千瓦 ) 核电站开工至今, 我国现有 9 台机组共计约 700 万千瓦的核电工程投入了运行 [ 秦山核电厂 1 30 万千瓦秦山第二核电厂 2 65 万千瓦秦山第三核电厂万千瓦大亚湾核电站 2 98 万千瓦岭澳一期核电站 2 99 万千瓦目前连云港田湾核电站一期工程万千瓦正在建设中到 2005 年全国核电装机将达到 11 台机组约 900 万千瓦的容量我国已形成广东浙江江苏三个核电基地 2004 年 7 月和 9 月, 国务院分别批准了广东岭澳二期秦山二厂扩建和浙江三门广东阳江等四个核电项目今后将不停步地建设核电站, 予计 2015 年, 我国核电装机总容量可达到 2500 万千瓦以上 1.2 运行水平秦山一期核电厂是我国首座自行设计建造调试运行的国产 30 万千瓦核电站在 2003 年世界核营运协会 (WANO) 评比中, 在 257 台压水堆中, 其性能指标排列在第 92 位机组能力因子已达到 89.15%, 非计划自动停堆次数为零秦山一期 2003 年第 7 次换料大修, 工期 37.6 天, 创造了该电厂停堆换料时间最短的历史记录, 形成具有自身特色的换料大修管理模式和经验大亚湾核电站是我国第一次引进建设的百万千瓦级大型商用核电站安全稳定运行十年, 在 2003 年 WANO 八项关键指标评比中, 有一项位居世界先进水平, 其余超过世界中间水平, 在 1999~2003 年与法国 53 台同类核电机组评比中, 四次夺得到 6 项第一 1 2 号机组能力因子分别达到 90.13% 和 84.79%, 非计划自动停堆次数均为零大亚湾 1 号机 2003 年实施延伸运行期, 在第八个燃料循环周期无停机无停堆安全运行 388 天后,3 月份第 9 次换料大修工期天该核电站实施了换料周期由 12 个月延长为 18 个月的运行模式技改措施岭澳核电站已在大亚湾引进国外技术的基础上, 实现了 52 项改进, 并实现了国产化率核岛 11%

2 406 中国科协 2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会 2004 年学术年会论文集中国海南常规岛 23% 辅助系统 50% 2002 年国际原子能机构评审团评审后认为岭澳核电站大部分指标可以与新的 IAEA 国际安全标准相媲美, 岭澳核电站将成为全球核工业界极有价值的参照 2003 年岭澳一期机组能力因子 1 2 号机分别为 80.68% 和 90.44% 在 2003 年 WANO 评比中, 五项超过中值水平, 二项达到先进水平秦山二核 2003 年 1 号机组能力因子 81.2%, 秦山三核 1 2 号机组能力因子分别为 90.39% 和 87.67% [ 在 WANO 公布的性能指标中,2003 年压水堆核电机组能力因子平均值为 85.92%] 秦山二期三期非计划停堆次数各为 1 次和 3 次从 1999 年至 2003 年我国核电厂工作人员所受到的辐射剂量均远远低于国家标准的限值 ( 还不到限值的 1/20) [ 以上数据来源于中国国家原子能机构中国核电运行年报 (2003) 和国电信息中心 ] 为提高核电运营水平与效率,2003 年成立了大亚湾核电运营管理公司, 统一负责大亚湾岭澳两个电厂的安全运行上述事实证明, 我国在核电建设与运行方面有良好的业绩水平, 今后我国大规模发展核电是有基础保证的 1.3 自主能力秦山二期是我国自主设计采购建设运营的 2 台 65 万千瓦核电机组,55 项大型关键设备中, 有 47 项实现了国产化它的投产标志着我国自主建设核电站的重大跨越岭澳一期百万千瓦级核电工程, 主要设备进口, 国产化率平均为 30%, 设计是中外合作以外方为主, 电站建设和运行管理则完全自主进行岭澳二期 1 号机 2005 年核岛浇注第一罐砼, 将实现设计, 制造, 建设运营的四个自主化, 设备国产化率予计 60% 左右我国已有能力出口核电机组, 巴基斯坦恰希玛核电站在进口我国 1 台 30 万千瓦核电机组后, 已于 2000 年满功率运行, 目前又与我国签订了第二台 30 万千瓦核电机组的合同经过 20 多年的努力, 我国在核电的科研设计制造建设运行等方面, 培养锻炼了一批专业人才, 建成了较为完整配套的核电队伍 ; 初步具备了试验验证手段及其先进技术 ; 核燃料生产能力正逐步接近世界先进水平 ; 设备制造能力在不断提升, 已具备中外合作进行设计和制造百万千瓦级压水堆核电站大部分设备的能力 ; 国家核安全管理核事故应急体系业已建立已有的核电建设取得的成就, 积累的经验, 为今后我国发展核电打下了良好的基础年我国核电发展规划 2.1 规划根据电力发展中长期规划, 到 2020 年我国电力装机总容量约为 9 亿 -9.5 亿千瓦, 考虑到煤炭资源运输能力环境容量等承受力的制约, 我国燃煤电厂装机容量占全国总装机的比例将由目前的 71% 下降到 61%, 而核电装机到 2020 年将达到 4000 万千瓦的规模, 所占比例由目前的 1.7% 上升为 4% 2.2 厂址为实现核电建设规划, 首先要做好前期工作, 其中核电厂址的选择是最重要的基础工作核电厂址资源更加宝贵作为发电工程的厂址, 在选址过程中必须在厂址用地工程地质水文气象供水水源交通运输电力系统等方面进行适宜性选择和论述核电厂与常规火电厂的燃料不同, 核燃料是具有放射性的铀, 从核安全和环境保护的角度出发, 核电厂址选择条件就更加严格, 因此选址内容有所增加, 例如 : 厂址环境中要包括人口分布厂址周围工农业情况军事设施可能的外部人为事件正常运行与事故工况下的环境辐射核安全供水核燃料及乏燃料的处理与运输等等且对地震地质工程地质以及供排水的合理性环保性等等要求更加严格, 同时在厂址选择阶段, 就须进行初步的核电厂址安全评价和选址阶段的环境评价核电厂址选择要作大量的现场收资调研分析等工作一个核电站建设前期 ( 从选厂到完成可行性研究报告 ) 一般至少要经历 5 年左右的时间, 因此充分合理地利用核电厂址资源, 是规划与设计的重要责任我国核电厂址概况 (1) 我国从上个世纪七十年代即开始着手核电厂建设的前期工作到目前为止, 已在全国 16 个省 ( 市自治区 )[ 广东浙江江苏山东辽宁福建安徽江西湖北四川重庆湖南广西吉林黑龙江甘肃等 ] 进行了约 70 个厂址的前期工作有沿海厂址, 也有内陆厂址其中大亚湾秦山岭澳田湾已先后建成或正在建设核

3 中国海南中国科协 2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会 2004 年学术年会论文集 407 电站其他的核电厂址工作深度不一, 有的进入到五通一平实施阶段, 有的在初步可行性研究阶段, 有的处于厂址予评审阶段, 也有的仅属于普选阶段工作深度虽不相同, 但均具备进一步深入工作的条件, 成为我国实现规模发展核电的宝贵资源 (2) 为实现 2020 年我国核电装机容量达到占全国总装机容量 4% 的核电发展规划, 国家发改委 2003 年 2 月委托电力规划设计总院进行核电厂址规划为此电规总院组织有关设计院等单位先行对我国东部沿海六省 11 个厂址进行了调查复核与厂址予评审同年 8 月向国家发改委提交了这部分核电规划厂址复核报告结论是仅沿海六省的 11 个厂址就具备有建设 52 台百万千瓦核电机组的条件, 厂址条件良好, 并有政府与民众的支持, 有项目开发单位的积极性, 在近期核电自主化依托项目启动后, 我国 2020 年核电装机达 4000 万千瓦在厂址资源上是落实的 2003 年进行核电厂址复核的东部沿海六省核电厂址规划为 : 1 浙江省 : 三门健跳厂址 (6 100 万千瓦 ) 三门扩塘山厂址 (4 100 万千瓦 ) 秦山四期厂址 ( 即秦山二厂扩建 ) (2 100 万千瓦 ) 2 广东省 : 岭澳二期厂址 (2 100 万千瓦 ) 阳江 ( 即沙环 ) 厂址 (6 100 万千瓦 ) 台山腰古厂址 (6 100 万千瓦 ) 3 辽宁省 : 大连温坨子厂址 (4 100 万千瓦 ) ( 现名红沿河厂址 ) 4 山东省 : 烟台海阳厂址 (6 100 万千瓦 ) 乳山红石顶厂址 (6 100 万千瓦 ) 5 江苏省 : 连云港田湾厂址 (4 100 万万千瓦 ) 6 福建省 : 惠安厂址 (6 100 万千瓦 ) (3)2004 年 8 月, 国家发改委又委托电规总院对一次能源资源匮乏电力需求增长快速以及环境承受能力不足的内陆地区, 进行内陆核电厂址资源调查, 该项工作业已启动已进行了对安徽湖北江西四川重庆等内陆厂址的予评审工作我国在能源战略调整中, 正在加快核电发展, 核电在电力供应和环境保护的可持续发展方面将发挥更重要的作用 3 我国核电发展需关注的几个问题 2020 年我国建成 4000 万千瓦核电, 对国民经济是一个巨大的电能支撑, 也减少了 1 亿多吨煤炭生产及其运输的压力 ( 核燃料年耗用量仅为同容量煤电燃料重量的 8 万分之一 ), 同时对环境保护更是做出重大的贡献, 按替代燃煤机组计, 每年减排 SO 万吨 NO X 88 万吨 CO 2 2 亿吨在今后 15 年内要再建成投产大约 28 个百万千瓦级压水堆核电机组, 这是一项令人兴奋鼓舞的决策, 同时也是一项面临不少困难的非常艰巨的任务有必要对核电建设规划自主化 ( 体制改革人才资源标准体系 ) 经济性( 电价竞争力 ) 技术进步等方面给予充分的关注 3.1 核电建设纳入电力的总体规划我国较长时期以来, 电力发展中长期规划中不含核电, 原因除了当时核电规模数量都很有限外, 还因为我国核电刚刚起步, 核电站建在何地? 采用何种技术路线? 单机容量多大? 引进哪一个国家的技术? 等等, 由高层领导决定, 均是权衡国际政治军事外交贸易等因素后的首长项目今后核电规模与容量将成数倍增长, 成为电力产业的一大支柱, 已经成为进行全国和各地区的电力市场供求分析负荷予测等方面工作的重要组成部分核电建设条件严格, 因此更应纳入电力发展的中长期规划中, 并参与每 3-5 年对规划的调整, 凡进入规划中的项目方能立项建设这将不仅符合市场经济特点, 也有利于核电从燃料制备到废料处理, 从引进技术到消化吸收实现自主化, 以及设备加工制造等整个生产链进行合理设置与规划减少盲目性, 保证核电建设的布局更合理, 经济性更好 3.2 实现核电自主化的三个关键我国近期发展核电的技术路线已经明确为压水堆百万千瓦级发展核电的战略目标是实现四个自主化实现核电自主化的步骤为 : 以先进成熟的百万千瓦级压水堆为起点, 积极跟踪当今国际最先进水平, 同时启动第三代核电技术的国际招标和技术引进工作事实上, 发达国家无论核电站新建数量是多是少, 核电技术则一直处于不断研究开发与进步之中, 我国尽管已有的核电机组运营情况良好, 但毕竟数量少, 规模小, 而且没有完全实现百万千瓦级大容量核电机组的自主化 ( 自主设计制造建设运营 ), 特别是工程设计设备设计的自主化和制造国

4 408 中国科协 2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会 2004 年学术年会论文集中国海南产化, 差距更大今年国务院已确定岭澳二期秦山二期 ( 扩 ) 采用与本工程同型的机组 ( 加改进 ) 进行建设 ; 确定三门和阳江作为我国引进第三代先进压水堆核电技术自主化的依托项目, 通过统一组织, 联合招标, 竞争选择国外合作伙伴按照以我为主, 中外合作, 采用先进技术的方针, 通过这两个依托项目, 实现掌握工程设计和设备制造技术以上目标的实现, 需要采取很多切实可行的措施, 其中体制人才标准化三个关键问题应予特别关注 : (1) 体制问题 : 为实现核电自主化, 当前需要由政府组织, 进行企业的体制改革解决核电先进技术的技术转让和引进的实体解决核设备的设计与制造的分离解决核电站建设与运营采用专业工程公司委托制的问题等等体制改革将涉及相关部门的重组, 建议政府部门组织有关方面借鉴国外的成功经验, 结合我国实际, 进行专题研究 ( 如一步到位难度太大, 也可分阶段逐步实施 ) 通过实践不断总结, 探索中国核电工程建设的新体制 (2) 人才资源 : 核电建设的四个自主化, 都要依靠人才我国已出现核电技术人才流失, 人员老化的现象, 据悉有的核研究设计单位已流失几百名技术骨干 ; 高校核专业生源奇缺, 还取消了一些核专业设置 ; 核电设计制造等方面的管理人才, 质保人才, 也是需要加强培养的这是非常令人惋惜和焦虑的这些问题现已引起人们的重视, 需要加紧高校专业人才的培养, 同时, 只有核电技术开发与核电站工程建设不中断, 不停步, 专业人员的聪明才智有用武之地, 才能保持核电人才和队伍的兴旺发达 (3) 标准化体系 : 核电站的工程设计与设备设计, 目前是多种堆型, 多国标准并存, 是在现有几个核电工程进行设计时制定的规范和引用法国加拿大俄罗斯美国等国家的设计标准, 我国自己的核电工程设计的规范不完整, 不配套, 标准体系不完善核电站工程定额标准没有统一, 投资估算及经济评价等计算方法也各有不同版本核电站设计施工调试运营一系列标准与规范的编制, 是核电自主化的重要内容, 是今后系列化标准化规模化建设核电站的基础, 仅依靠企业分别完成是不够的, 建议国家 ( 政府 ) 在组织立项方面, 从国家宏观角度指导这项工作的进行, 并在人力财力上给予保证 3.3 提高核电的经济性随着核电技术的进步, 其安全性环保性已被人们所认可, 而经济性尚待提高我国核电工程造价高于常规火电 3 倍, 上网电价也较高在电力市场中经济性的竞争力关系到核电的生命力, 必须认真研究对策电力规划设计总院曾对百万千瓦级压水堆核电站经济性进行过研究分析, 据予测,2011 年国产化第二代压水堆核电机组投运时, 核电上网电价仍比常规煤电高出 5-6 分钱 / 度因此, 如何降低核电工程造价, 如何使核电上网电价有竞争力, 也就是核电发展中的一个十分重要的问题经分析计算, 以下措施对提高核电的经济性会有明显效果 : (1) 控制工程造价 ( 折旧 ) 在电价中的比例较大, 核电站建成价每降低 10%, 上网电价可降低 8% 降低工程造价的措施有 : 实现自主化国产化 ( 可使工程造价比全进口时下降 20%) 加大电站规模 ( 建两台 100 万千瓦机组比只建 1 台时, 单位造价下降 15%) 缩短建设工期 :( 工期 60 个月比 72 个月, 单位造价 ( 建成价 ) 可降低 40 美元, 折合每度电价下降人民币分钱 ) 推行标准化系列化 ( 优化工程设计简化手续减少前期费加快进度 ) 假如实现 70% 国产化率, 按 60 个月建设工期计, 则万千瓦核电站的建成价约为 1334 美元 / 千瓦当资本金内部收益率 10% 时, 含税上网电价约 362 元 /MWh (2) 提高核电厂负荷因子 ( 年利用小时 ), 是降低电价的重要措施, 负荷因子每增加 10%, 电价约下降 8%, 影响很大如果负荷因子由 75% 提高为 85%, 上述电价可降为元 /MWh 当然, 这就要求电厂的可靠性和可用率高延长换料周期, 缩短换料时间延长大修期限, 缩短大修工期, 延长电厂寿命, 同时要求核电站尽量按基本负荷参与调度 (3) 资本金内部收益率适度计取收益率若

5 中国海南中国科协 2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会 2004 年学术年会论文集 409 从 10% 改为 8% 时, 上网电价相应每度电可下降 3 分 7 厘钱 (4) 电价中体现环保折价, 核电必将占优势按目前环保的排污与超标收费规定, 核电比煤电每度电仅少缴纳 1 分 5 厘钱, 但如果考虑到能源生产过程对人类健康环境气候的损害 ( 即外部成本 ), 则煤电产生 CO 2 是核电的 95 倍, 使其外部成本比核电多 37 倍, 即折合每度电需另加 5 分钱 ( 核电电价中则无需额外增加这笔钱 ) 目前欧洲日本正在制定在电价中加入 CO 2 排放收费的标准可见, 核电建设在实现自主化国产化规模化缩短工期提高可用率等措施后, 核电的经济性完全可以与常规火电相竞争核电建设基地宜配备一定的调峰机组 ( 例如抽水蓄能电站 ), 在电网调度上希望尽量使核电站带基本负荷, 这并非不平等优惠, 而是充分发挥核电发电成本较低, 燃料应充分利用, 且环保性好的优势, 属于科学调度如果未来电价计入 CO 2 排放造成的外部成本, 核电电价的优越性就十分明显了 3.4 不断研究开发先进的核电技术我国核电发展将采取三步走的策略 : 近期压水堆中期快中子增殖堆远期核聚变反应堆压水堆型核发电技术随着科技发展与进步, 目前正从改进型向先进型非能动型发展, 例如 : 美国 AP1000 堆型欧洲 EPR 过渡堆型我国研制的 PBMR 球床高温气冷堆型以及未来一体化反应堆 IRIS 等等, 新技术使核电站越来越简化建设周期更短工程造价更低效率更高, 环境辐射释放率更小我国应找出自己在设计制造等方面的差距, 制定改进措施, 并加紧研究开发, 在人财物方面加大投入总之, 核电作为一种清洁安全经济可连续大规模提供电力的发电方式, 尽管在国际上还有不同见解, 但对我国而言, 前景极为广阔, 如果我国 2050 年能达到国际目前核电占 16% 的比例水平, 则届时核电装机容量将达到 2000 年全国电力的总装机容量 ( 约 3 2 亿千瓦 ) 核电工程建设任重而道远作者简介 : 祁恩兰 (1938-), 教授级高级工程师, 电力规划设计总院原副院长, 从事发电工程设计与管理, 现任院专家委员会副主任

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