核电考验中国的智慧日本3月11日的地震引发福岛核电站核泄漏危机。3月16日,中国国务院出台全面检查核设施、暂停审批核电项目四项决定。中国核电产业将如何发展,整个中国核电业都感到忧虑。核电路线未能三统一中国核电工业在上世纪70年代初起步。在当时的封闭环境下,走的是自力更生的道路。改革开放后,引进国外先进技术的主张占了上风。在“技贸结合”与“技贸脱钩”的争论中,鉴于中国严重缺电的现实,后者又占了上风。“九五”(1996~2000年)期间,中国迎来了第一个核电建设高潮。到上世纪90年代末,中国从法国、加拿大、俄罗斯引进了三种二代技术堆型,并在法国堆型的基础上

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核电考验中国的智慧 核电路线未能三统一

2011-06-13 16:58 来源:《电气中国》 

核电考验中国的智慧

日本3月11日的地震引发福岛核电站核泄漏危机。3月16日,中国国务院出台全面检查核设施、暂停审批核电项目四项决定。中国核电产业将如何发展,整个中国核电业都感到忧虑。

核电路线未能三统一

中国核电工业在上世纪70年代初起步。在当时的封闭环境下,走的是自力更生的道路。改革开放后,引进国外先进技术的主张占了上风。在“技贸结合”与“技贸脱钩”的争论中,鉴于中国严重缺电的现实,后者又占了上风。“九五”(1996~2000年)期间,中国迎来了第一个核电建设高潮。

到上世纪90年代末,中国从法国、加拿大、俄罗斯引进了三种二代技术堆型,并在法国堆型的基础上改进出两种堆型(二代加)。这样,11台建成和在建核电机组中,除秦山一期30万千瓦机组为自主设计,其余10台均为引进技术。

第一轮引进,中国核电机组形成了法国主导下的多国部队格局,而一直走法国技术路线的中国广东核电集团(以下简称中广核)也随之崛起,打破了中国核工业集团公司(以下简称中核)对中国核电工业的垄断。

这期间,原水电部、核工业部、机械部、国家计委、国家科委、国防科工委等多个部委均介入过核电发展,而中央高层对核电发展的管理主导权、技术路线、发展方式、发展速度等也几经反复。

2003年10月,全国核电建设工作会议在杭州召开,时任国务院副总理曾培炎出席会议。为摆脱“起步早、进步慢、差距大”的被动局面,会议提出:“要采用先进技术,统一技术路线,统一组织,统一领导,确保核电自主化各项目标的实现。”

经过漫长讨论,中央决定引进第三代核电技术。又经过漫长的招标、评标,美国西屋电气公司的AP1000技术战胜法国阿海珐公司的EPR技术而中标。紧接着,国务院决定成立国家核电技术公司。

中国核电工业迎来了第二个建设高潮。从2007年8月到2010年12月,三年多时间里,中国共开工建设26台核电机组。而此前近八年时间里,只开工建设了4台机组。

但是,中国核电技术路线却未如决策者当初希望的那样走向统一。在新开工的26台机组里,AP1000只有4台,二代加20台,在投标中落败的EPR也有2台开建。

中国核电水平到底如何?

中国核能行业协会理事长、国家原子能机构原主任、原中国核工业总公司副总经理张华祝回答:“在发展中国家中处于领先地位,与发达国家比还有差距。”

事实上,在发展中国家里,有能力独立发展核电工业的,只有中国一家。

在核电产业链中,位居下游的是核电业主,即核电站的控股方和运营方。中国的投产及在建核电机组合计41台,其中中广核担任业主的有21台,中核担任业主的有18台,其余2台由中国电力(行情,资讯,评论)投资集团(下称中电投)担任业主。

自1991年12月秦山核电站一期30万千瓦机组并网发电以来,中国的四座核电站共有13台机组投入运营,迄今安全记录良好,但在核电站经营管理水平和企业经营效益上尚待提高。

中核集团控股的核电秦山联营有限公司原董事长李永江认为,相较国外同行,中国核电站的利润率偏低,管理水平和成本控制能力都还有差距。

位居中游的是核蒸汽系统供应商(NSSS),即为核电站业主提供核岛设计及主设备的公司。在核电产业链中,NSSS居于核心和主导地位。美国的西屋电气、通用电气,法国阿海珐,日本的三菱重工、东芝、日立,俄罗斯的ASE,韩国的韩国电力等,均是世界著名的NSSS。

中核、中广核均有核岛设计能力。目前,二代加技术是国内主流的核电技术。所谓二代加,即是在法国M310二代技术的基础上进行改进创新而形成的核电技术。中核和中广核都在二代加技术上投入了大量的人力物力。

但中国工程院院士、核物理学家阮可强透露,无论是中核的CNP650、CNP1000、M310改进型,还是中广核的 CPR1000,均是在阿海珐M310堆型上发展而来,这些机型虽然在大部分组件的国产化方面取得了很大突破,但是整体设计技术和一些重大设备(例如主泵)的知识产权依然掌握在法方手中。如果想出口,就必须获得阿海珐授权。

李永江表示,中国现在是核电大国,但不能说是核电强国,核电强国的标志是拥有自主知识产权、能够自主设计核电站,特别是100万千瓦以上的大型核电站。

据他介绍,中核的百万千瓦级二代加机组CP1000拥有完整的自主知识产权,2010年5月已通过专家评审,但尚未通过国家核安全局的安全审查。因此虽然其性价比良好,但无法在国内投产,也无法用于出口。“你自己都不建,别人凭什么相信你?”至少现在,中国尚无缘世界主流核电市场。

中科院院士、核物理学家王乃彦表示,中国可称为NSSS(核蒸汽系统供应商)的有三家:中核、中广核、国核技。

中广核与国核技因为分别承担EPR和AP1000技术的引进、吸收、创新工程,或可成为三代技术时代的主角,其中国核技成为主导者的可能性更大。

而清华大学控股有限公司和中国核工业建设集团公司(下称中核建)合资成立的中核能源科技有限公司(下称中核能源)正在研发的高温气冷堆项目也列入国家重大科技专项,如获成功,中核能源将有机会成为中国的第四家NSSS。

在核电产业链上位居中游的另一个主体是核电工程公司(AE)。这方面,中核建、中核、中广核均有很强实力。

核电产业链的上游是核电设备制造,分为核岛设备和常规岛设备两大类,前者主要包括反应堆压力容器、主冷却剂循环泵(主泵)、爆破阀、蒸汽发生器等主要部件,后者主要包括汽轮机、发电机等。

根据制造的难易程度,业内一般把核电设备分为A1,A2、A3,B、C三大类:A1类是指技术制造难度大,国内现阶段无能力制造,需要全部由外方承担供货责任并进行设计制造的设备;A2、A3类是指制造难度较大,国内有一定的生产能力,也具备一定生产经验,需要外方提供技术支持或进行技术转让后才能生产的设备;B、C类是指中方已经或者基本能独立制造,可以由中方单独提供的设备。

多位核电业内人士认为,目前在二代加核电设备供货领域,除了主泵(主要是主泵轴承和动密封),总体国产化率的程度已接近60%。但在三代技术(主要是AP1000和EPR)和百万功率机组设备供货方面,国产化才刚刚起步。

与二代加技术不同,第三代核电技术对核电设备的抗中子辐照能力、热处理和锻造技术、冶金程度控制等诸多方面都远远超出了二代加的要求。而核岛主泵、百万功率汽轮机和发电机运动部件以及数字化仪表控制系统等关键设备,还主要掌握在美国EMD公司、法国克鲁索公司、日本制钢所(JSW)等核电装备巨头手中。

在国核技同西屋签订的AP1000技术转让协议中,包括主泵、爆破阀、数字化仪表控制系统等关键设备,都被列入A1类供货合同,全部由西屋提供。其余设备,主要由国内的上海电气(601727)、哈尔滨电气、东方电气(600875)、一重集团、二重集团等企业提供。

据业内人士介绍,核电站的建造成本主要由建设成本、设备成本、辅助成本三部分组成,其比例构成约为40%、50%、10%。随着人力成本和安全防范措施的不断提高,建设成本和辅助成本下降空间极为有限。要降低核电站的建设成本,主要靠提高核电设备的国产化和自主化水平。

但在核电专家看来,一般核电设备国产化数量的提高并不能带来核电成本的显著下降。原因是,一般核电设备虽然数量多,但制造门槛低,其价值在整个核电装备的采购额中所占比重并不大。

“比如一个主泵价值就上亿美元,其数量在整个核电装备中的比重很小,但金额却占了大头。因此衡量一个国家核电装备水平的高低,关键要看核心装备国产化率的高低。而在这方面,中国同核电强国还差得太远,甚至是小学生和博士生的差别。”国核技专家委员会专家郁祖盛说。

同为国核技专家的原国务院核电领导小组办公室副主任、副总工程师汤紫德,或许是中国核电现状最激烈的批评者之一。他向记者表示,国内至今没有自行设计、建造百万千瓦级核电站的经验,核岛主设备的所谓国产化是“洋拐棍支撑下的国产化”,在关键技术上仍处于知其然不知其所以然的状态。

“核电在中国虽然经历了30多年,但横向比较,却还处于当年起步时的水平。”汤紫德说。

“起步早、进步慢、差距大”

2009年12月28日,韩国电力公司为首的联合投标团在阿联酋核电项目的竞标中,出人意料地击败了阿海珐公司、通用电气公司和日立公司,获得了阿联酋核电项目的超大订单。

韩国方面预计,这项涉及四座核电站的工程,建设订单金额200亿美元,加上长达十年的维护、管理、运营的费用200亿美元,订单总金额将达到400亿美元。

在阿联酋中标的是韩国最新型的第三代轻水反应堆APR1400,该反应堆是韩国电力公司在西屋System 80(西屋开发的另一种三代核电技术)基础上研制成功的。

业界分析,韩国之所以能在与核电传统强国竞争中胜出,主要原因在于APR1400的性价比。和阿海珐EPR1600相比,APR1400在建设成本和运行费用上都有明显优势,其中建设成本可节省20%,发电燃料费用可节省23%。

这四座核电站的设计寿命均为60年,首座电站单位造价为每千瓦1400美元,随后可下降至每千瓦1200美元。

在阿联酋的完胜,大大振奋了韩国核电业界。2010年3月10日,韩国又与土耳其签订协议,为其承建两座核电站。

如今,韩国已跻身世界核电强国行列,成为继美国、法国、加拿大、俄罗斯和日本之后,世界上第六个能够完整出口核电工程的国家。

对中国核电界而言,韩国同行的捷报频传,难免让自己脸上无光。中韩两国核电发展几乎同时起步,都试图走引进→消化吸收→自主创新的路子,有所不同的是,中国发展核电的基础远比韩国雄厚,但最终的结果,韩国的自主之路走成了,中国还在艰难探索之中。

核电站源于核潜艇。按原中国核动力院院长钱积惠的说法:核潜艇反应堆与核电站反应堆堆芯技术基本相同,如同小汽车发动机和大卡车发动机的关系。1971年,中国核潜艇下水。此前一年,按照周恩来总理的指示,上海市有关部门已在筹备核电站建设。

1985年到1999年,中国大陆共建设6座核电站,11台核电机组,采用了中、法、加、俄的六种机型,十余个国家及国际组织的标准规范,但始终未能发展出拥有自主知识产权的大型核电机组。

2003年前后,中国酝酿第二轮核电建设高潮之际,中国核电“起步早、进步慢、差距大”,几乎成了国内外业界的共识。

反观韩国,其核电发展大致经历了四个阶段:20世纪70年代的交钥匙工程;80年代的外方总包、国内分包和技术转让;90年代的国内总包、国外分包和技术转让;21世纪初的自主开发创新。

在韩国最初引进的9台机组中,出现了美、法、加三国核电技术三足鼎立的局面。上世纪80年代中期,韩国开始推行核电站的标准化设计,最终选择了西屋公司的System 80作为设计基础。从1987年到1997年,韩国电力公司对System 80技术进行了十年的消化吸收,终于设计出“韩国标准核电厂”KSNP以及KSNP+,并在此基础上研发出具有自主知识产权的APR1400轻水反应堆。

先引进再自主、先分散再集中,不仅核电产业,在其他产业,后发者追赶先发者的路径也大体如此。道理并不复杂,但在具体执行中,却会因不同的国情而导致效果大相径庭。

今后,中国能否成为核电强国?考验着中国政府和核电行业的智慧,也是国人十分关注的焦点。

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