
踐行“六大控制七個零”和“充分準備、一絲不茍、萬無一失、一次成功”的工程建設全過程精細化管理理念,落實“標準化、集約化、一體化、契約化”基本管理原則。
關注工程一線原創,聚焦工程經驗反饋,構建知識管理體系,提升工程管理能力,主動優化、持續改善,推進打造中核集團特色現代卓越工程管理標桿模式。
發展背景
隨著百年未有之大變局的深刻演變,化石能源供應鏈受到前所未有的挑戰,世界各國對核能在保障能源安全、保護生態環境、應對氣候變化,實現碳中和目標、促進科技進步等方面的重要作用有了越來越清晰的認識。小型核反應堆有諸多優勢,被視為“核能工業的轉折點”,將為核能行業開拓新的發展空間。世界主要核電大國和國際原子能機構(IAEA)等國際組織紛紛聚焦小型模塊化反應堆技術。美國小堆技術研發和設計相對領先,相關機構針對小堆發布了URD(用戶需求手冊 第13版 2014年)和ORG(業主和運營者需求手冊 第13版 2019年);加拿大、法國等國家均提出了自己的小堆發展計劃;IAEA提出了"核能發展協同和標準化"倡議,旨在建立一個涵蓋全球核能監管機構、核能企業、技術持有者以及相關國際組織的交流平臺,形成通用的業界標準和統一的監管方法,助推小堆在全球安全可靠經濟布署。
我國高溫氣冷堆已并網發電,"玲龍一號"正在有條不紊推進,小堆科研及推廣應用使中國核能發展從并跑邁入領跑階段,有望成為向中小國家出口的主力堆型。目前主要小堆技術路線有輕水堆、高溫氣冷堆、液態金屬反應堆和熔鹽堆,每種技術路線都有各自鮮明特點,本文重點分析小型模塊化輕水堆。
小堆特點及優勢
1.安全性優勢明顯
安全是核工業的生命線。由于小堆的熱功率、停堆后衰變熱、放射源總量絕對值遠低于大型核反應堆,使得設計中更容易通過非能動安全系統和簡化設計來提升固有安全性。在小堆的設計中,共同特點在于較強的非能動余熱排出能力和更低的堆芯功率密度,并專門設置具有非能動特征的安全系統,最大限度減少事故情況下對安全冷卻水和動力源的依賴,能有效應對極端事故,比如鋼制安全殼采用空氣自然循環冷卻模式。小堆的設計還著重從根源上消除事故的發生,例如通過一體化反應堆布置,取消一回路主管道,從而消除反應堆冷卻系統失水事故(LOCA)。這些措施有助于簡化核電廠的系統,使電廠達到更高的安全級別,并且在遇到緊急事故時,可以有效減少場外應急措施和人為干預。
2. 系統設備簡化、初始投資小、建設周期短
以發電量單位造價計算,小堆與大堆相比不占優勢,但小堆的初始投入較低、投資總額較少,受到中小國家關注。小堆功率小,在保障安全的前提下,可以采用大型堆無法采用的技術和設備,有利于實現模塊化設計、模塊化預制、模塊化施工以及非能動安全系統的使用。目前小堆設計比AP1000更加簡化,比如一體化反應堆設計、無一回路主管道、鋼制安全殼靠空氣自然冷卻等,有利于縮短建造周期、減少土建成本,實現快速布置和規模化輸出,盡早得到投資回報;提高運行可靠性,降低運行和維修成本;推動相關產業的快速擴張,拉動經濟、技術發展。例如單臺125MW電功率的小堆建成總價約40億元、建設周期40個月、換料周期24(或36)個月,具有明顯的出口競爭力。同時,小堆可為中小電網提供基荷,也可參與調峰。
3.對廠址要求相對寬泛,可選擇性更大
我國核能發展歷來堅持“安全第一、質量第一”,堅持最嚴標準規劃審批、最高質量工程建設、最嚴要求運行管理、最嚴措施強化監管,確保核電項目建設運行絕對安全、萬無一失。在實現“雙碳”目標、積極安全有序發展核電的大背景下,核電廠址是不可多得的稀缺資源,尤其大型壓水堆的廠址更是寶貴,小堆根據其安全特性,廠址選擇范圍更大。除了不適合大堆但適合小堆的沿海廠址和火電機組退役廠址,我國內陸廣大地區、邊遠地區、海島,受地理位置、氣象、冷卻水源、大件運輸、電網容量和融資能力等條件限制,建設小堆可滿足需求。在世界范圍內,小堆可布置的地域范圍更廣,更利于出口。
4.布置靈活,多用途
由于小堆的優勢,可布置的場景和區域多,小堆多用途已成為業界共識。小堆成為熱電冷三聯供的理想熱源:其最大的市場優勢,是有利于實現高度的安全性和具有高效率的電、熱、汽、水聯產能力,能適應不同的需求。中核集團"玲龍一號"正在積極推動小堆多用途示范,為產業園供應工業所需蒸汽、制冷、海水淡化、制氫。隨著小堆系列化發展,其也必將為我國海島戰略等提供有力支撐。
后續工作展望
進一步凝聚共識,保持發展戰略定力。能源領域存在對于小堆經濟性的不同觀點,通過發電量單位造價評價大堆是合適的,但對小堆不完全適用,應該建立另一套指標體系評價小堆。實際上,隨著示范工程建設的推進,小堆的經濟性提升完全可行,需要進一步研究優化。要加強小堆發展的戰略研究,制定推廣路線圖,緊抓小堆領跑全球和“走出去”的戰略機遇期,建好示范工程,做好設計優化,把小堆的優勢發揮到極致、短板解決到最小,錨定國際化,步步推進。
將小堆科研、設計優化作為中核集團重要戰略任務。華龍優化和玲龍優化是中核集團戰略發展需要。通過優化設計和導向性配置,把小堆打造成核能多用途和環境友好型的示范,增強核心競爭力至關重要。在確保安全可靠的前提下,中核集團小堆技術如果能夠實現“雙40”目標(即:造價40億人民幣,工期40個月),未來在國際市場上將具備強大競爭力,建議在以下六個方面進一步加大科研投入:
一是建立小堆的標準體系:包括設計、選址、制造、建設、運維、監管等標準系統,建立適合小堆的評價體系;二是開展降低選址要求研究:能貼近居民區、代替小火電、靠近工業園區、進一步優化廠坪布置;三是開展降低建造成本和建設周期的技術研發:簡化系統、設備,標準設計、工廠預制、模塊化施工,推動其他新技術應用;四是開展降低運營成本的技術研發:長換料周期(36個月)、易換料、易運維、采用數智化技術,運維人數最小化,運維管理集約化,變更標準化、維護保養4S化等;五是開展多功能應用技術研發:供熱、制冷、海水淡化、制氫技術以及風、光、荷、儲耦合技術;六是開展近零排放和廢物最小化配置:近零排放和等離子熔融處理放射性廢物科研。
加強國際國內合作,增強國際話語權。瞄準國際國內兩個市場,打造小堆產業聯盟,凝聚成員企業在市場、技術、制造、人才等方面的資源和力量,打好關鍵核心技術攻關戰,打造小堆強有力的產業鏈和供應鏈,為小堆的未來批量化推廣注入生命力和創造力。深度參與IAEA"核能發展協同和標準化"倡議,參與相關文件的起草和編寫,在小堆技術推廣上爭取更多的國際話語權,助力我國小堆"走出去”。
推出具有中國特色的小堆用戶需求手冊。小堆的國際目標客戶應聚焦中小型國家,針對性加大研發力度和市場開發力度,結合中國工程實踐盡快推出具有中國特色的小堆用戶需求手冊,在國際上發出中國聲音,為國際上有需求的國家帶來中國的解決方案。
加大"一帶一路"等國際市場的宣傳展示,錨定"走出去”目標。在“雙龍出海”的背景下,玲龍為各種用戶提供了可行性選擇,更易引起中小國家的青睞,利用好小堆示范建設效應,進一步做好國際市場開拓的策劃和推進。
加快謀劃小堆專業化運營平臺。形成具有標準化、集約化、專業化特征的有競爭力的服務體系,實現“小業主+專業化運行公司”模式(只限于小堆廠址),借助海南自貿港的政策優勢,探索小堆技術從海南出海的模式,將海南核電有限公司打造成小堆“走出去”的依托單位。
總之,應緊抓世界能源格局深度調整的契機,把中核集團在小堆技術上的先發優勢轉化成市場生產力,結合"一帶一路"倡議以及海南自貿港建設的政策優勢,提升戰略認識和路徑規劃,加強設計優化、迭代的組織和投入,盡快推出認可度高、經濟性高、運維簡單、安全可靠、可批量化、標準化建設運營的多功能模塊化小堆,針對目標市場加大市場開發力度,做大做優做強海外產業,助力中核集團打造國際一流企業。
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