核电设备国产化现状及对策研究概要

核电设备国产化现状及对策研究

张志强中广核工程有限公司

摘要:介绍了世界核电工业未来趋势及我国核电工业现状,从不同角度阐述了提高核电设备国产化率及加快国产化进程的几点构想。

关键词:核电从国产化技术引进

1、概述

当前世界电力能源结构中,火电处于主导地位,所占比例为64 %。由于燃料煤、天然气、石油等资源的储量有限及火电产生的大量温室气体,其发展面临很大的压力。从长远来看,由于资源短缺火电作为世界主要能源的地位可能被其他能源所取代。

核电作为一种安全、清洁、高效、经济的能源,经过欧美国家几十年的研发及实践,其制造技术与安全保障技术的发展已达到相当高的水准。运行安全性的提高及常规能源短缺现状使得世界各国都看好未来一段时期内的核电发展前景,并拟大力发展本国核电业。俄罗斯、美国、日本、韩国及印度等国均计划在未来的二三十年内大力发展核电,以节省常规能源,改善本国能源缺乏的现状;

从美国、法国、日本和俄罗斯等核电大国发展核电所走过的道路来看,不是根据本国资源状况及能源的需求,投入大量人力物力,进行堆型研发,就是引进吸收外国技术后进行改进,逐步建立了自己的核工业体系,继而稳步发展本国核电工业技术水平,并使本国装机容量达到较为经济、合理的比例。

进入二十一世纪以来,我国经济增长强劲,对电力的需求量迅速膨胀,而火电由于资源所限,经常因燃料问题减产或停产;在政府政策导向下,核电业已成为我国能源战略规划中解决未来能源供应问题的一项极其重要的手段。大力发展核电已成为各方的共识。

由于核电建设投资巨大,建设周期又长,我国要依靠设备进口发展核电,昂贵的造价直接影响到核电建设及运营成本,这无疑是阻碍我国核电发展的最大障碍。唯一出路即是实现核电设计自主化和大力提高设备国产化率,从而减少核电站建设投资,降低发电成本,使核电发展进入良性循环轨道。

2、我国核电国产化现状

总体上讲,核电国产化即意味着自主设计、自产设备、自主建造、自主运营四个方面。其关键是自主设计,它是实现自主工程管理和设备采购的前提。只有掌握了系统和设备的设计,才能依据本国情况对设备采购技术要求、材料等进行合理选用,才能更有效地处理

设备制造过程中发生的质量与技术问题,才能有效地指导核电站的建造、安装、调试等各项工作,才能最大限度摆脱国外公司对我国核电发展的制纣,使我国核电健康快速发展。

近年来,在国家核电政策导向的积极推动下,国内核电制造企业通过技术引进、与外方合资等途径已具备了一些核电主体设备的生产资质及制造能力,并已有一些资产的重要设备或部件用于近年来投入商业运行的在役电厂。

目前,中国第一重型机械集团公司(一重和第二重型机械集团公司(二重在外方技术支持下已有反应堆压力容器的制造能力;上海第一机床厂的堆内构件制造国产化率已达80%;东方锅炉厂与上海锅炉厂都已有蒸汽发生器的制造经验,哈尔滨锅炉厂也具备该设备制造能力;上海锅炉厂和核工业524厂已有稳压器制造业绩;沈阳水泵厂、东方电气集团拟引进国外技术制造百万千瓦级主泵。另外,四川化工机械厂已有主管道制造能力;大连起重机厂已成功制造了多部环吊设备;国内三大汽轮发电机厂都已具备一定的百万千瓦级汽轮发电机组的制造能力。但总体上来看,上述主体设备的关键技术、关键部件的制造目前均仍由国外供应商掌握。国内各大设备制造商已意识到这一点,正在想一切办法提高主体设备的国产化率,从材料研究、设计、制造工艺等方面加大投入。相信一段时期之后,国内核电关键设备设计制造技术定有突飞猛进的提高。

3、核电制造业主要存在的问题分析

3.1 核电设备制造技术

我国核电设备制造技术一直都在走引进消化之路。对于一般设备的制造,当所用材料、制造工艺等在国内制造企业技术、装备能力达到要求后即可具备一定的产能,满足国内核电建设的需求;而一些关键技术,如百万千瓦级汽机转子焊接、压力容器内壁堆焊、蒸汽发生器管板堆焊及钻孔、堆芯吊篮制造等,以及压力容器大锻件、蒸汽发生器管束等材料,国内企业尚未完全掌握其技术要求,工装等也有一定差距。这些主要因国外技术转让费用昂贵、谈判困难所致。

3.2 生产能力

由于国内大部分已获资质的主体设备制造商对百万千瓦级核电设备制造刚刚起步,从技术人员、操作人员、工装、管理等各方面均与国外成熟制造厂存在一定差距。另外,一批重要设备在制造时需进行工艺评定,这也需要一段较长时间才臻成熟,所以产能问题相对较严重。目前在建或已核准开工项目的重要部件大部分还只能在国外采购。

3.3 产业结构状况

尽管国家核安全监管机构采取多种卓有成效的方式宣传并推动一些制造商申请核电设

备生产资质,相当一部分制造企业也对核电市场前景看好,准备在此方向加大投入,争夺未来核电产品市场,但由于核电厂设备种类繁多、质量等级要求较严、投入大,惯有的短视行为造成不少制造商仍处于观望状态。

就目前在建核电站设备采购情况看,除压力容器、蒸汽发生器、中间再热器、主泵、主汽轮机、发电机等大型主体设备外,一些核二、三级设备及常规岛设备,如主给水泵、辅助给水泵、润滑油站主油泵,润滑油泵,余热排出泵、安注泵、喷淋泵、重要厂用水泵、设备冷却水泵,旁路控制阀、各类安全阀、核级调节阀、截止

阀、球阀、控制阀等,核二、三级无缝钢管、核级管件、坚固件、弹簧支吊架、液压阻尼器、部分型钢、板式热交换器、蒸发器、脱气塔、固体与气体废物处理系统设备、海水过滤及阴极保护系统设备、贝类捕集器等;各类压力等级配电装置、铅酸蓄电池、直流系统设备、电气贯穿件、干式变压器等主要设备或部件往往仍在国外采购。由于行业的特殊性及安全性要求,国外制造商往往报价较高。如果采购数量少或合格供应商少,则价格更高得离谱。而这些设备总体来讲,国内相关制造商在取得核电设备生产资质后在外方给予一定的技术支持下是完全可以进行自主设计制造的。

3.4 设备制造中的设计、部件采购等细节问题

由于国内制造商技术能力的不足,而核电建设单位又必须考虑国家关于不断提高核电国产化率的要求,一些核电站辅助系统设备、BOP系统设备在采购招标时,迫不得已将设备按采购地域分开,部分与国内制造商签订采购合同,其它重要且国内无法制造的设备则与国外制造商单独签订采购合同。由于在对设备结构、安全性等级、具体设计等方面提出要求的经验不足,经常出现国内制造商有能力制造的设备仍在国外采购的情况,这也在一定程度上浪费了国内资源、提高了设备采购成本。

例如某电站从国外整体采购的中压主蒸汽阀。该阀依据ANSI标准制造,用于压力等级并不高的中压蒸汽管道上,压力等级和技术要求均不太高,国内很多泵阀制造商均有该类阀门的制造资质。从技术角度讲,完全可以在国内采购阀门本体,油动伺服机构则可单独从国外采购,在油动伺服机生产厂的参与下进行联动功能试验,完全可满足阀门功能需求。

又如高压主蒸汽阀门,除滑动、密封面部件需进行表面渗氮硬化处理外,其它包括阀体铸件等在内的部件国内制造商均有能力完成,阀门总装也不是问题,但仍向国外供应商整阀采购,似觉不妥。

再如高安全等级的主蒸汽管道、波动管等,如因国内材料方面不符合要求,可在国外采购原材料,然后在国内进行预制及组焊。