
在全球減碳和能源轉型背景下,核能作為安全高效、清潔低碳的能源品種再次受到廣泛關注。核電能量密度大,出力穩定,在保障能源安全方面具有明顯優勢,將在低碳電力供應和“雙碳”目標實現中發揮更大作用。
福島核事故后核電安全性要求提升,為了滿足更高的核安全技術要求,設計上采取了一系列與核安全相關的改進措施,制造、建造階段的安全質量管理要求也日趨嚴格,核電工程造價攀升,核電經濟性迎來新的挑戰。2022年6月30日,國際能源署(IEA)發布了《核能與能源安全轉型》報告。報告指出,目前核電在能源市場競爭力不足,需要重新評估核電在電力結構中的特殊屬性(低碳性和靈活性),并采取降低造價等方式提高競爭力,到2030年,核電造價需降低至2000美元/kW(2020年匯率),才能與光伏發電和風電爭奪更多的市場份額。
國外近期在建核電造價大幅高于國內
1.國內外核電造價
美國AP1000。美國沃格特勒3號和4號機組采用AP1000機型,2013年開工,預計2023年商運,工期達10年,預計造價超過12000美元/kW。麻省理工學院研究表明,美國后續AP1000項目合理成本約8000美元/kW,批量化后成本有望降至5000美元/kW。

美國沃格特勒3號AP1000機組
芬蘭EPR。芬蘭奧爾基洛托3號機組采用EPR機型,2005年開工,2022年并網,工期達17年,預計造價約6750美元/kW。
法國EPR。法國弗拉芒維爾核電廠3號機采用EPR機型,2007年開工,預計2023年并網,工期達16年,預計造價約7700美元/kW。法國計劃未來建設6臺改進型EPR,單位造價約5000美元/kW。
英國EPR。英國欣克利角C核電廠1、2號機組采用EPR機型,分別于2018、2019年開工,預計2027、2028年并網,預計工期約10年,預計造價約11100美元/kW。
印度VVER。印度庫丹庫拉姆核電3~6號機組采用VVER-1200機組機型,其中3、4號機組于2017年開工,計劃于2023年完工,5、6號機組于2021年開工,計劃于2027年完工,預計造價為5200美元/kW。
根據對近期國內不同機型核電造價(概算口徑)的統計分析,三代核電造價高于二代加機型,不同技術路線的三代機型造價也存在一定差異。其中廠址規模效應對工程造價也有一定影響,近年來生產要素價格上漲因素影響,造價表現略有上升。
2.核電造價分析
核電造價是動態發展的,具有明顯的地域性和時效性特點,而公開數據通常是靜態具體的,為了科學對比核電造價差異,需遵循同技術路線比較原則、同時期數據比較原則、同范圍比較原則,區分首堆和批量化機組原則等。因國內外公開核電造價數據在統計口徑和費用構成上存在一定差異,難以做到嚴格對比,但不妨對其總體水平進行比較。國內外核電造價水平對比如圖1所示。

從圖1可看出,國外近期在建核電造價水平普遍大幅高于國內,不同機型間存在不小差異。以中美AP1000為例,美國AP1000首堆造價水平為國內AP1000首堆的4倍,預計批量化造價水平也將是國內的2.5~3倍。
國內外核電造價水平相差大的主要原因有兩個方面:一是人工工資水平以及核能行業生產和管理流程的差異,使得國外的人工成本、管理成本等顯著高于國內。二是我國核電建設節奏雖有起伏,但保持連續建設,建造隊伍相對穩定、經驗豐富并有序傳承,而國外核電建設已停滯數十年,建造隊伍斷檔,建造能力弱化,建造工期延長,除了人材機等資源消耗增加之外,建設期利息等財務成本進一步增加。

建設中的韓國核電站
我國核電造價水平會緩慢上漲
1.國內核電造價構成
按照國內核電廠費用性質劃分,工程建成價由建筑工程費、安裝工程費、設備購置費、工程其他費用、基本預備費、2/3首爐核燃料費和動態費用組成,其中,建筑工程費、安裝工程費、設備購置費合為工程費用。
當前,國內三代核電雙機組工程建成價平均在400億元人民幣左右,典型的造價構成如圖2所示。

從圖2可看出,工程費用約占工程建成價的60%、工程其他費用占工程建成價的20%左右,建設期利息約占工程建成價的12%。
2.國內核電造價影響因素及走勢預測
影響核電造價因素復雜交織,不妨分別剖析建筑工程費、安裝工程費、設備購置費、工程其他費、建設期利息等造價主要組成部分的影響因素。
建筑工程費、安裝工程費。設計在核電工程建設中發揮龍頭作用,三代核電為了提升安全性,設計上采取的一系列加強措施,從根本上導致了建筑工程費、安裝工程費的增加。工程實施方面,核電建筑安裝工程總體上仍然是勞動密集型產品,目前我國城市化快速推進,人口紅利正在逐漸消失,勞工資源日益短缺,勞務成本已表現連年上漲態勢,人工成本是影響建筑工程費、安裝工程費的首要因素。其次,原材料價格波動也會一定程度上影響造價水平。
設備購置費。為滿足三代核電更高的安全性要求及60年運行壽期要求,設計上采用了更高性能的材料、設備,更高水平的安全系統,導致了設備購置費的增加。設備制造方面,核電絕大部分設備采用工廠化制造,最容易通過規模效應降低成本。一些關鍵設備的國產化價格相對于國外采購成本已有大幅度下降,但自主化制造能力培養經歷了較為漫長的過程,其培育成本都體現在前幾批設備價格中。標準化設計、批量化生產后,制造經驗積累,生產效率提高,設備制造成本降低影響設備價格。
工程其他費。工程其他費包括建設場地征用及清理費、前期工作費、項目建設管理費、工程勘察設計與技術服務費、生產準備費、聯合試運轉費以及其他方面費用。項目建設管理方面,福島核事故后,核安全要求提升,政府對安全質量的監管日趨嚴格,項目管理成本增加,隨著管理經驗積累,管理模式逐步成熟,管理效率有進一步提升空間。工程設計及技術服務方面,新堆型研發設計,初期投入高,標準化設計后,費用有望進一步降低。同時,管理人員、技術人員工資上漲,將影響總費用。
建設期利息。核電工程具有投資大、建造周期長等特點,建設期利息對工期敏感性強,工期越長,建設期利息越高,在利息率及資源投入不變的情況下,工期是建設期利息的主要影響因素。
3.下一步影響核電造價的因素
批量化建設有利于降低造價。核電穩步批量化建設,有利于減少項目前期費用的投入,有利于設計、設備制造、施工等全產業鏈學習效應的實現,促使生產效率提高,可適當降低造價水平。
合理縮短工期有助于降低造價。采用模塊化等先進建造技術,將部分結構構件及機械構件轉移至工廠預制,現場整體安裝,可直接縮短工期,從而降低建設期貸款利息,進一步降低造價。
生產要素價格上漲將推高造價。伴隨著通貨膨脹,人工、材料、機械等生產要素價格水平不斷上漲,尤其是人工(包括勞務工人、管理人員、技術人員)價格的顯著上漲,一定程度上會推高核電造價。
綜上,隨著三代核電批量化建設的推進,得益于示范工程后經驗反饋、設計優化,批量化后設備等價格降低,標準化后施工經驗積累、效率提升等,中短期內三代核電造價有進一步下降的空間,將主要表現在設備費和工程其他費用方面。長期來看,考慮到人工等生產要素價格水平的不斷提高,以及產業鏈上企業利潤的維持,我國核電造價水平會緩慢上漲,主要表現在建筑、安裝工程費用和管理類費用方面。

2023年2月,海南昌江核電二期工程3號機組內穹頂吊裝成功
如何保持并提高中國核電競爭力?
國內核電經濟性相比國外具有明顯競爭力,但在多品種能源市場中,核電仍需統籌考慮經濟性與安全性、運行靈活性、環境友好性的協同提升,進一步控制造價,實現核電與經濟、社會、環境協調融合發展,以提升核電市場競爭力。
開展設計優化改進,從源頭控制造價。我國不間斷的核電建設,培育了實力雄厚的研發設計能力,充分發揮我國核電行業研發設計優勢,持續開展核電廠設計優化改進,加大模塊化設計與建造,提高非能動安全系統的應用程度,推進耐事故、高燃耗與富集度的高性能燃料開發等,并注重方案經濟性比較,在滿足最高安全要求的同時降低工程造價和運維成本。
采用先進建造技術,合理縮短工期。以模塊化建造、開頂法施工和建筑安裝平行交叉施工等技術為特征的先進建造技術已在三代核電建設中得到應用,后續項目建設中需綜合評估先進建造技術的成本投入和經濟效益,積極推動核電工程先進施工技術、先進焊接技術及自動焊等高性能的設備與材料與工藝裝備應用,減少核電建設現場施工量,降低安全隱患、縮短建造工期和降低工程造價。
運用數字化智能化手段,提升生產效率。提升核電設計、制造、建造、管理等全產業鏈數字化智能化水平,加快核電裝備制造技術等與先進信息技術的深度融合,推進大數據、物聯網、人工智能等應用,加強數字孿生技術、智能化技術等的開發應用,推進設計與施工業務協同創新,開展建安施工一體化管理模式創新等,加強核電站的運行管理和監測,指導操作員操作和事故處理,在更好地確保反應堆運行安全的同時,提升生產效率,降低成本,更好地滿足相關政策法規標準的要求。
考慮核能綜合利用,提升核電競爭力。結合“雙碳”目標,以及新型電力系統建設需要,核電后續優化設計和建設,應考慮提升反應堆機組的靈活性,在確保安全的前提下,提高與其他電源聯合實施靈活性調節的能力,提升與新型儲能(電化學儲能、電解水制氫儲能等)、核能綜合利用系統(供汽、海水淡化、同位素生產等)進行耦合的能力,探索余熱的綜合利用,提升核電市場競爭力。
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