“華龍一號”是我國在30余年核電科研、設計、制造、建設和運行經驗基礎上,大力研發的具有完全自主知識產權的第三代壓水堆核電技術。2022年以來,國家共核準31臺核電機組,其中“華龍一號”機型占比約60%,根據核能行業協會對社會用電量和核電發電量的初步估算,到2030年,我國還需新增30臺“華龍一號”核電機組。當前國際、國內核電市場競爭激烈,各三代核電機型通過科技創新、管理創新,采取提高單機容量、總平面布置優化、模塊化技術應用等措施,不斷提升機組經濟性。因此,面對核電市場競爭,提升“華龍一號”的經濟性勢在必然。
項目前期經濟性提升研究實踐
為提升金七門核電項目前期經濟性,中核浙能能源有限公司成立《華龍一號經濟性提升總體方案研究》課題組,以金七門核電一期為研究對象,通過分析核電機組普遍經濟性特點、已建“華龍一號”及其他三代核電機組經濟性現狀及提升實踐,提出了一種以“華龍一號”機組建設期為主要著力點的全生命周期的經濟性分析與提升的方法,總結了項目打造“安全、科技、經濟、數字、廉潔”新質華龍的階段性實踐成果。

經濟性“霍爾”三維模型
建立經濟性“霍爾”三維模型,從三個維度開展研究,包括以前期準備、設計、建安、調試等建設順序的時間維度,以核電子項為切入對象的空間維度,以設計、設備、工程、技經等不同領域、專業為研究對象的領域維度。在三個維度下,創新地將研究內容劃為設計、設備、建安、調試、財務、項目管理、組織績效與人員培訓等七個方面。通過先分后總,獨立研究,綜合分析的方法,全面梳理建設期“華龍一號”經濟性影響因素,通過科技創新全面深化新一代數字技術應用,通過管理創新首次推行固定總價的總承包合同和建安一體化管理,發揮設計優化的龍頭作用,推進設備統標統型與三化發展(自動化、數字化、智能化),統籌技術、商務、投資控制、財務等各管理方面,多措并舉,全面提升機組建設經濟性。
1. 設計方面
經研究,設計方面經濟性提升典型策略主要包括核島設計優化、總平面優化、全廠BOP子項集中控制、數字化智能化設計、限額設計、去非標設計、提升汽機功率、永臨結合規劃、廠用電優化、核能綜合利用等。金七門核電一期良好實踐為:
提升汽機功率,降低單位千瓦造價。汽輪發電機組在壽期中后階段,會面臨設備老化,凝汽器傳熱性能降低,使得汽輪發電機組在運行后期達不到機組建設時的技術環境,機組背壓升高,從而影響到汽輪發電機組出力和電廠的經濟性。考慮到此問題,中核浙能聯合設備廠家,運用先進的數字化設計計算能力,結合汽輪機特性參數、凝汽器參數、凝汽器價格數據,開展結構優化、力學計算、功率計算和凝汽器布局可行性分析等工作,通過每根鈦管長度增加0.8米的方式,提升凝汽器面積4633平方米,優化后機組額定功率提升18MWe。
全廠BOP子項集中控制規劃,節約人力成本。“華龍一號”BOP各子項的運行相互獨立且系統設備多、分布范圍廣、部分子項設置了各自獨立的就地控制室,運行管理相對分散,巡檢人員投入較多。為解決上述問題,金七門核電一期在BOP綜合控制室實行集中監控,實現電廠海淡、化水、制氯、污水、壓空、鍋爐等系統集約化管理,提升管理效率和經濟性。采用BOP集控后,按照五班三倒,每班2人,總共10人計算,相比非集控電廠約節省人力16人,按BOP集控運行值班(FCD+43.5個月)起,到2號機組商運前(FCD+68個月),建設期預計節約人員成本總費用約300余萬元。
2. 設備方面
根據典型的“華龍一號”核電工程造價分析,設備采購費用約占工程造價的30%~40%,采購成本主要受設備本身的技術要求、市場環境、設備交付、供應商情況等綜合影響。經研究,設備方面經濟性提升典型策略主要包括集采、統標統型、優化采購組包形成規模效應和競爭效應、完善商務策劃、合同管理、設計-采購(EP)協調管理等。金七門核電一期良好實踐為:
TG包(汽輪機組)采購。中核浙能在采購策劃階段廣泛收集、評價在運電廠、設備廠商的改進項、經驗反饋200余條,通過招標范圍外改進項預先納入TG包內,各類改進項提前安排到設備制造階段實施,從源頭提升汽輪機組的設備可靠性,實現了降本提質增效,預計汽輪機采購成本下降約3.3%。
3. 建安方面
建安階段采取有效措施可較為顯著地提升核電建設安全與質量、優化施工工期,從而有效地控制建設成本。經研究,建安方面經濟性提升典型策略主要包括新工藝新工法的應用、建安一體化、施工總平面策劃、土石方平衡策劃、混凝土費用優化、施工進度管控、施工用水用電、廠區道路規劃、生產生活臨建和產業工人的培育等。金七門核電一期良好實踐為:
智慧工地建設。金七門核電智慧工地總功能模塊86個,目前已上線15個。如采用傳統模式——道路全覆蓋監控系統,以龍王山頂為中心,覆蓋整個廠址范圍的監控,需每隔50米布置2.6米高攝像機桿塔、光纖敷設、電源電纜敷設、管道敷設。為提升現場數字監控水平,降低建設成本,金七門核電建設采用遠程全景監控系統及無人機智能巡飛系統,實現對工程現場全景監視、全過程監管,實現實時動態場景存儲、分析和遠程安全監管,綜合考慮建設成本及人力成本后,預計節約費用1000余萬元。
4. 調試方面
核電廠調試是工程建設的最后一個階段,是對整個工程設計、設備制造、建造安裝質量的綜合檢驗。經研究,調試環節經濟性提升典型策略主要包括調試用電成本優化、調試用水成本優化等。金七門核電一期良好實踐為:
調試用電成本優化。根據在建核電電費情況調研,調試期間由于變壓器的空載運行以及電動機負載,廠用電負載功率因數普遍偏低,電網將加收力調電費。通過調研,某核電項目調試14個月,力調電費占總電費約44%。中核浙能與浙江省電力設計院多次溝通,金七門核電一期工程按照10兆乏的容量進行無功補償,從220kV倒送電到機組投運,考慮設備投入成本后可為兩臺機組節省約40%的電費開支。
調試用水成本優化。調試水源主要有海水淡化和市政供水兩種方式。根據金七門項目調研,海水淡化生產的淡水成本較市政供水成本翻倍。因此,中核浙能策劃在市政水充分使用的基礎上,由海水淡化制水保證核電機組的總用水量,將市政水源接入海水淡化預處理系統清水箱,不僅提升海水淡化系統水源可靠性,同時達到用水最佳經濟性,預計可節省水費2~3元/噸,調試用水費用總計節省約40%。
5. 財務方面
中核浙能認真研究相關政策,加強政企、銀企合作,在三方面開展費用優化,一是充分研究國家、地方等政策性支持,在項目用海、用林等方面享受費用減免政策;二是通過深化銀企合作,緊盯金融市場,爭取低利率貸款,策劃債務期限結構,開展高息債務置換,落實財政貼息政策等,節約財務成本;三是充分研究當地政策征稅標準,節約稅負成本,如享受核電建設期土地使用稅減半征收等政策。
6. 項目管理方面
為提高核電建設期的項目管控水平,中核浙能全面梳理在建核電廠項目管控良好實踐,總結提煉出四點措施:一是項目伊始系統策劃固定價總承包合同管理,調動各方主動性、積極性和創造性,全面推動設計、設備、土建、安裝和調試各領域創新優化、提質增效;二是建立科目健全、流程完備、導向清晰的工程投資控制體系;三是打造“優勝劣汰、價值商務”品牌,實現項目全方位、全員、全過程的投資控制;四是創新管理方法,如掙值法全面應用、采用EPC總承包固定總價合同、建安一體化管理等。
7. 組織績效與人員培訓方面
有效的人力資源管理政策和措施可以很大程度上消除或減少建設項目的邊際成本,中核浙能總結出三點措施:一是制定科學的人力資源配置規劃、全面推行任期制契約化、完善考核激勵機制等,進一步激發人力資源活力;二是開展產業工人隊伍建設探索,提升項目各參與方產業工人素質,有效保障項目安全、質量、進度、投資受控;三是組織開展多層次的專業化培訓,提升人員技能水平與知識水平、培養團隊協作與溝通能力、增強全員安全質量意識和核安全文化水平,打造“不讓一個人掉隊”的學習型組織的培訓教育品牌。
總結與展望
中核浙能以核電經濟性特征及影響因素為出發點,聚焦核電工程建設期,提出了一種以“華龍一號”機組建設期為主要著力點的全生命周期的經濟性分析與提升的方法,以“三個維度”作為切入點,確定了七個方面作為研究方向。以金七門核電一期為例,通過逐項分析,提出針對性措施,提升機組建設經濟性。該方法充分總結了項目建設過程中的管理經驗和技術經驗,可為中核集團后續“華龍一號”機組建設期經濟性分析與提升提供參考。隨著項目的進展,有關方將及時總結、持續優化,以“安全、科技、經濟、數字、廉潔”新質華龍進一步擦亮“華龍一號”國家名片。
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