新項目核準 雙碳目標下如何推動核電高質(zhì)量發(fā)展

中國建筑科學(xué)研究院 侯艷麗

4月20日國務(wù)院常務(wù)會議指出，要在嚴監(jiān)管、確保絕對安全前提下有序發(fā)展核電。對經(jīng)全面評估審查、已納入國家規(guī)劃的浙江三門、山東海陽、廣東陸豐三個核電新建機組項目予以核準。這是自2021年4月以來，首次有新核電項目獲批。雙碳目標下，應(yīng)如何推動核電高質(zhì)量發(fā)展？

碳達峰、碳中和目標愿景的提出，為推動氣候環(huán)境治理和我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展擘畫了宏偉藍圖，指明了道路方向。雙碳目標下中國實現(xiàn)深度脫碳路徑面臨著發(fā)展方式根本性轉(zhuǎn)變和科技創(chuàng)新支撐的需求。

面對未來巨大的低碳能源缺口，核電由于能量密度大、清潔低碳、運行穩(wěn)定、安全高效等優(yōu)勢，正處于“史上最大的戰(zhàn)略機遇期”。我國將更加堅定地貫徹新發(fā)展理念，推進產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，走綠色、低碳、循環(huán)的發(fā)展路徑，引導(dǎo)民眾低碳消費和生活方式轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展；也將引領(lǐng)全球在“后疫情時代”實現(xiàn)綠色、低碳復(fù)蘇，對推進全球應(yīng)對氣候變化合作行動、構(gòu)建人類命運共同體，具有非?，F(xiàn)實和重要的意義。

雙碳時代，核電發(fā)揮更大作用

2020年9月22日，國家主席習近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上鄭重提出：“應(yīng)對氣候變化《巴黎協(xié)定》代表了全球綠色低碳轉(zhuǎn)型的大方向，是保護地球家園需要采取的最低限度行動，各國必須邁出決定性步伐。中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和?！?/p>

中國實現(xiàn)深度脫碳路徑，需要發(fā)展方式根本性轉(zhuǎn)變和科技創(chuàng)新的支撐：提升能效、控制一次能源消費總量是最直接、最有效的能源碳減排方式；建立綠色發(fā)展產(chǎn)業(yè)體系和社會消費方式，以數(shù)字化和電氣化推進脫碳；建立清潔低碳高效安全的能源生產(chǎn)和消費體系，形成以新能源和可再生能源為主體的零碳排放能源體系；低碳循環(huán)推進支撐深度脫碳技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

核能可作為清潔低碳、安全高效的基荷電源。核電能量密度大，生產(chǎn)過程中幾乎不產(chǎn)生碳排放。同時，核電運行穩(wěn)定、可靠、換料周期長，適用于電網(wǎng)基本負荷及必要的負荷跟蹤，是當前乃至未來一段時間內(nèi)唯一可以大規(guī)模替代化石能源的基荷電源。

核能的多用途利用將為高碳排放部門的脫碳提供技術(shù)方案。與化石燃料通過燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿睦眯问讲煌?，核能通過核反應(yīng)過程（包括裂變、聚變或衰變）獲得高品位熱能，可以滿足稠油熱采等工業(yè)生產(chǎn)過程的需求，還可以為新型工業(yè)園區(qū)、新型城鎮(zhèn)等清潔供暖，實現(xiàn)對化石能源的替代。核能制氫可以替代焦炭用作煉鋼過程的還原劑，優(yōu)化生產(chǎn)工藝的原料投入，大幅降低生產(chǎn)過程的排放。此外，核能還可在制冷、海水淡化、同位素生產(chǎn)、空間電源、水下能源網(wǎng)、陸上移動電源、應(yīng)急電源等多場景下應(yīng)用。在“雙碳”背景下，通過與高碳排放行業(yè)耦合發(fā)展，核能的零碳價值將進一步凸顯。

核電高質(zhì)量發(fā)展的定義與機遇

如《碳達峰碳中和工作意見》中提到“要積極安全有序發(fā)展核電”，核安全始終是核工業(yè)的生命線，把握此輪機遇，助力雙碳目標，核電高質(zhì)量發(fā)展的積極探索需要關(guān)注如下事項：

提高現(xiàn)有運行核電站的安全可靠性；提高核電的運行經(jīng)濟性；不斷優(yōu)化核電新機型設(shè)計，打造更具競爭力的核電堆型。提高公眾對核電的接受度；總之，對于核電的高質(zhì)量發(fā)展，需要立足新發(fā)展階段、貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局；需要在宏觀上，生產(chǎn)、流通、分配和消費循環(huán)暢通；提升產(chǎn)業(yè)鏈水平，強化雙循環(huán)聯(lián)動，推動建設(shè)核強國。在國家打造高水平安全、創(chuàng)造高品質(zhì)生活、推進高效能治理方面繼續(xù)發(fā)揮核電新的更大作用。

面對未來巨大的低碳能源缺口，核電發(fā)展正處于“史上最大的戰(zhàn)略機遇期”。核電是一種優(yōu)缺點都相當明顯的能源，其主要優(yōu)點包括：能量密度大，碳排放量低；運行穩(wěn)定，可靠性高；是目前唯一可以大規(guī)模替代化石能源的基核電源；核電具有幾乎不受氣候、晝夜等因素影響的特點，有著穩(wěn)定的供應(yīng)能力，可以與風光等可再生能源形成互補，有利于整個電網(wǎng)的安全和消納。

2021年1-8月份，全國發(fā)電設(shè)備累計平均利用2560小時。其中，核電設(shè)備平均利用小時數(shù)為5219小時，作為對比，同為清潔能源的風電設(shè)備平均利用小時數(shù)只有1500小時。核能可以通過核反應(yīng)過程產(chǎn)生高品質(zhì)熱能，可以滿足一部分工業(yè)生產(chǎn)的需求，例如稠油熱采、余熱供暖；核能還可以用于制氫、制冷、海水淡化、同位素生產(chǎn)等應(yīng)用場景，可以部分實現(xiàn)對化石能源的替代。核電的廣泛利用有助于核能科技創(chuàng)新，解決產(chǎn)業(yè)鏈中的各種“卡脖子”問題。

核電建設(shè)的高質(zhì)量發(fā)展

核電一次性建設(shè)投入成本高，新代核電規(guī)?；蛔?，安全系統(tǒng)簡潔高效性還不充分，非標準化設(shè)備相對較多，模塊化設(shè)計和建造應(yīng)用偏少，制造及日常運維成本偏高。核電安全標準絕遠高于其他電力行業(yè)，但歷史上核電行業(yè)的三次重大核安全事故造成了國際核電發(fā)展的停滯，國外不少擁核國家宣布放棄核電，轉(zhuǎn)而投向其他能源懷抱。雙碳目標下，確保核電安全穩(wěn)定運行成為核電行業(yè)全體從業(yè)者的首要準則。

首先，以工程設(shè)計優(yōu)化為關(guān)鍵，全面提升核電工程建造經(jīng)濟性。

經(jīng)濟性是決定核電未來市場競爭力的關(guān)鍵因素。隨著我國能源和電力市場化改革深化乃至未來全國“碳市場”的快速發(fā)展，核電不可避免地將面臨與其他低碳能源形式的競爭發(fā)展。當前我國核電發(fā)展已逐步完成向三代技術(shù)的全面轉(zhuǎn)型升級，要進一步進行設(shè)計優(yōu)化降低建設(shè)成本，體現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢和規(guī)模效應(yīng)。

加強技術(shù)創(chuàng)新能力。以技術(shù)創(chuàng)新促進核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展基于國內(nèi)已有核電技術(shù)研發(fā)體系，整合相關(guān)資源。對自主三代核電機組通過不斷的設(shè)計改進和優(yōu)化，形成型號系列，在確保安全的前提下，提升經(jīng)濟性和市場競爭力，全力推動批量化系列化發(fā)展；積極推進高溫氣冷堆、快堆設(shè)計優(yōu)化改進，適時開展商業(yè)化工程建設(shè)；依據(jù)市場需求，加強革新型小型模塊化先進堆技術(shù)的研發(fā)及商業(yè)化推廣。

加強核電關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)研究，開展嚴重事故預(yù)防緩解技術(shù)研究，數(shù)字化反應(yīng)堆技術(shù)研究，核電廠延壽技術(shù)研究；加快核電關(guān)鍵軟件、材料、元器件的自主研發(fā)和應(yīng)用，逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。加快核能產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵設(shè)備、部件及原材料研發(fā)，實現(xiàn)核心技術(shù)自主可控，解決“卡脖子”問題。積極推進數(shù)字化技術(shù)與核能產(chǎn)業(yè)深度融合，加快智慧核電廠建設(shè)與發(fā)展，促進全產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)型升級，提高管理效率和全員勞動生產(chǎn)率，降低成本，提升核心競爭力。

簡化安全系統(tǒng)和減少冗余。需要在保證足夠安全性的條件下簡化安全系統(tǒng)、非安全級系統(tǒng)、減少冗余，降低工程造價、增加經(jīng)濟性。如：集團在組織“華龍優(yōu)化”工作的過程中，中國核電提出取消廠址附加柴油機，可以減少投資1.5億元。在簡化安全系統(tǒng)和減少冗余這一方面，AP1000機型的經(jīng)驗值得參考。

采用模塊化設(shè)計和建造技術(shù)。模塊化設(shè)計與建造技術(shù)已經(jīng)被工程實踐證明，是減少現(xiàn)場施工量，降低安全隱患、縮短建造工期和降低工程造價的有效方式。該技術(shù)已經(jīng)不同程度的應(yīng)用于國內(nèi)外三代核電機型的建設(shè)中。

壓水堆新型號要實現(xiàn)在安全性、經(jīng)濟性上的領(lǐng)先，模塊化設(shè)計與建造技術(shù)是必須要突破的關(guān)鍵技術(shù)，其中，模塊劃分方法、步驟和原則以及模塊化對布置、結(jié)構(gòu)和設(shè)備設(shè)計的影響識別又是模塊化設(shè)計和建造技術(shù)中最為關(guān)鍵的兩個方面，模塊化技術(shù)研發(fā)如何有效地完成經(jīng)濟性評估、制造水平評估、施工可建造性評估是決定關(guān)鍵模塊設(shè)計技術(shù)研發(fā)的重點。

建立運行核電廠向設(shè)計院的長效經(jīng)驗反饋機制。目前，各運行核電廠都建立了經(jīng)驗反饋體系，并用狀態(tài)報告系統(tǒng)進行流程管理和記錄。各運行核電廠之間在中國核電的管理和協(xié)調(diào)下也實現(xiàn)了共享和快速反饋機制。但在運行核電廠和設(shè)計院之間并未建立起經(jīng)驗反饋機制，有些事件和問題在不同項目上重發(fā)。

第二，以產(chǎn)品服務(wù)市場化為方向，大力降低材料設(shè)備采購成本。

以系統(tǒng)化思維構(gòu)建核電設(shè)備設(shè)計、選型的統(tǒng)一品牌體系。需在建設(shè)之初就做出合理規(guī)劃，保持同一核電基地設(shè)備的一致性或統(tǒng)一性，為核電基地的高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)造基礎(chǔ)。

鎖定關(guān)鍵設(shè)備資源，集約化采購管理。設(shè)備的成本、進度直接影響核電機組建設(shè)工期和經(jīng)濟效益，進而關(guān)系到核電行業(yè)的發(fā)展大勢。核電設(shè)備制造周期長、技術(shù)要求高、管理難度大、供貨成本高，常規(guī)采購方式和流程已不能適應(yīng)高質(zhì)量發(fā)展的新要求。因此，需要與關(guān)鍵供應(yīng)商展開長期合作，提前鎖定關(guān)鍵設(shè)備資源，在依法依規(guī)基礎(chǔ)上以“動軟不動硬”或“聯(lián)儲聯(lián)備”等方式提前采購長周期主設(shè)備和關(guān)鍵核級設(shè)備。

進一步完善設(shè)備、設(shè)計相互工作邏輯，有機有序精益管理。核電廠的基本構(gòu)成單元是單臺設(shè)備。在總體設(shè)計完成后，各系統(tǒng)、各設(shè)備的設(shè)計要求是設(shè)備采購的上游條件，同時各設(shè)備的詳細設(shè)計和參數(shù)也是電廠相關(guān)系統(tǒng)、土建布置、安裝工藝、施工圖紙等的資料輸入；設(shè)備、設(shè)計相互依存，緊密銜接，邏輯順序和計劃管控極為重要。應(yīng)進一步細化項目三級、四級進度計劃，梳理形成設(shè)計、設(shè)備提資專項計劃或接口清單，以設(shè)計向建安、調(diào)試提供文件的進度和內(nèi)容要求反推采購啟動和廠家設(shè)計，再結(jié)合正常所需采購周期進一步完善技術(shù)規(guī)格書、總圖、詳圖等商務(wù)采購技術(shù)文件出版計劃。

第三，以管理能力精益化為抓手，聚力核電工程建設(shè)提質(zhì)增效。

一方面是加強數(shù)字化應(yīng)用，打通數(shù)字化移交最后一公里。目前，核電領(lǐng)域信息化、數(shù)字化技術(shù)普遍受到關(guān)注。各核電業(yè)主、參建單位、監(jiān)理單位均已建設(shè)有各自的工程管理信息系統(tǒng)，已經(jīng)具備了一定的核電工程項目信息化管理技術(shù)基礎(chǔ)，但存在各自為政、標準不一、數(shù)據(jù)來源單一、彼此之間基礎(chǔ)性及結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)交互及共享度不高，也存在在不同信息平臺重復(fù)錄入信息的現(xiàn)象。這些信息化的投入，一方面能夠提升各方內(nèi)部的管理效能，另一方面也造成了重復(fù)投入，從項目總體上看，推高了實際投入，也降低了各方之間的管理效能。因此，有必要對各個信息化應(yīng)用進行整合，打通項目參與各方的最后一公里，使信息提供更高的價值。

另一方面是采用BIM 三維建模技術(shù)。通過采用BIM 三位建模技術(shù)，在土建施工方面對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜部位，進行模擬施工，使得施工邏輯分析更加直觀。建模應(yīng)用有利于在技術(shù)策劃過程中提前發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，避免出現(xiàn)現(xiàn)場實施時才發(fā)現(xiàn)各種問題，再去解決，制約現(xiàn)場工期。

推進核電運維安全、經(jīng)濟發(fā)展

核電機組運行高質(zhì)量發(fā)展：堅持底線思維，筑牢核安全屏障。核安全永遠是核電機組運行最基本的原則，沒有核安全，一切經(jīng)濟、高效發(fā)展都是空中樓閣，不能為了追求核電經(jīng)濟、高效發(fā)展而犧牲或者在核安全層面讓步。

核電機組運行堅持底線思維，就是牢牢把握安全生產(chǎn)底線。核電機組運行過程中尤其需要對涉及核安全、停堆、停機、三廢（廢氣、廢液、廢物）排放及環(huán)境敏感SSC 做好切實有效的風險管控，在嚴格遵守技術(shù)規(guī)程書的前提下安全、經(jīng)濟運行，牢牢守住核安全的屏障。

堅持對標管理，推動電站高質(zhì)量改革。借鑒國外績優(yōu)核電企業(yè)經(jīng)驗和管理，對標領(lǐng)域包括：生產(chǎn)流程、運行管理、大修管理、設(shè)備可靠性管理、安全質(zhì)量管理、業(yè)績指標管理、培訓(xùn)管理等領(lǐng)域。

大力推動核電站生產(chǎn)組織機構(gòu)人數(shù)改革，提高單位勞動力的產(chǎn)能、效率。使組織機構(gòu)更加扁平化，切實發(fā)揮專業(yè)技術(shù)人員的職能才華，專業(yè)人的做專業(yè)的事，精益求精。

新技術(shù)廣泛運用助推核電機組安全、經(jīng)濟、高效運行。一方面是積極推進預(yù)防人因失誤工具的應(yīng)用。目前核電站開展的人因管理的主要目的是預(yù)防人因失誤、減少和避免重大人因事件、保證機組的安全穩(wěn)定運行。

另一方面是積極推進計算機化規(guī)程、智慧巡檢、數(shù)字化改革。計算機化的規(guī)程，在構(gòu)架時和電站的控制系統(tǒng)底層邏輯數(shù)據(jù)點相連接，在處理機組報警響應(yīng)、異常響應(yīng)、事故處理期間可以實現(xiàn)智能邏輯判定，減少事故工況下的人因失誤。

維修高質(zhì)量發(fā)展

當前核電廠維修工作主要包括預(yù)防性維修和糾正性維修，其中預(yù)防性維修以時間為周期，通常在日?；蛘叽笮奁陂g實施。大綱編制前期主要基于廠家的維修手冊，后期可結(jié)合運行經(jīng)驗和故障模式分析調(diào)整或取消項目。糾正性維修以現(xiàn)場消缺為主，無固定周期，主要取決于設(shè)備的運行質(zhì)量，設(shè)備可靠性越高，糾正性維修就越少。維修高質(zhì)量發(fā)展主要體現(xiàn)在提高維修質(zhì)量，減少維修數(shù)量，縮短大修工期，這三者都可以顯著提升運行核電廠的經(jīng)濟性。

加強維修高技能人才培養(yǎng)。目前各電廠大部分維修工作都外委檢修公司承擔，自身主要承擔檢修管理職責，長期的檢修業(yè)務(wù)外包導(dǎo)致培養(yǎng)的全國技術(shù)能手較少，高質(zhì)量發(fā)展下需要進一步梳理維修人員的核心技能，加強核心技能的培訓(xùn)，逐步做到核心設(shè)備自主維修，培養(yǎng)更多的國家級、省級技術(shù)能手。

提高設(shè)備可靠性，減少糾正性維修。從技改和檢測著手。一方面，加快技改，替代等流程，避免設(shè)備老化。各電廠應(yīng)加大技改的實施力度，將技改流程納入電廠生產(chǎn)計劃體系中，統(tǒng)籌設(shè)計、采購、施工、調(diào)試等各個環(huán)節(jié)，做到有機銜接提高技改項目的實施完成率。同時對技改項目進行更為精準的優(yōu)先級排序，抓主要矛盾，優(yōu)先實施影響機組安全穩(wěn)定運行的項目，對于長期未實施的改造進行再評估，取消錦上添花的一些項目。

另一方面，運用先進監(jiān)測手段，防治“未”病。應(yīng)繼續(xù)加強設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的“小苗頭”，及早干預(yù)，避免釀成大的事故。優(yōu)化預(yù)維大綱，避免過度維修。

一要鞏固現(xiàn)有成果，調(diào)整預(yù)維項目。目前各運行電廠已基本實現(xiàn)RTM 設(shè)備只做簡單維護，不做侵入性維修，通過該優(yōu)化，大量的RTM 設(shè)備侵入性維修工作被取消，節(jié)約了大量人力，物力。后續(xù)應(yīng)繼續(xù)鞏固將該經(jīng)驗并推廣至中國核電新建核電廠。

二要創(chuàng)新分析方法，優(yōu)化預(yù)維周期。當前對于NC 設(shè)備的預(yù)維優(yōu)化有一些基本的方法，如通過調(diào)整設(shè)備分級、結(jié)合預(yù)維模板對維修任務(wù)和周期進行優(yōu)化，對NC 設(shè)備的平均故障時間計算和分析，但具體的評估分析方法需要各電廠自行探索。

三要從基于時間的維修（TBM）轉(zhuǎn)為基于狀態(tài)的維修（CBM）?；跔顟B(tài)的維修通過采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，提前洞察設(shè)備性能劣化和預(yù)警設(shè)備故障，實現(xiàn)精準維修。開展狀態(tài)維修需要采用在線監(jiān)測、預(yù)測性維修檢測技術(shù)（PdM）、巡檢、定期試驗、在役檢查等多種手段，目前國內(nèi)核電廠應(yīng)用較為成熟的PdM 技術(shù)主要有熱成像、振動分析、油品分析、聲波探測、電機診斷、內(nèi)窺鏡檢測等。

四要利用維修規(guī)則延長預(yù)維周期。維修規(guī)則是美國核管會基于有效維修對核安全有重要影響的認知，是美國第一個風險指引和基于性能的強制性管理要求，適用于對安全相關(guān)和部分非安全相關(guān)SSCs 的維修監(jiān)管。美國核電站實施維修規(guī)則后在降低核電廠重大事件次數(shù)、提高核電廠平均能力因子、減少核電廠平均換料大修時間方面成效顯著。國內(nèi)國家核安全局強制要求延壽核電廠必須在延壽前實施維修規(guī)則，其他核電推薦實施。

持續(xù)強化核應(yīng)急能力

貫徹創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享發(fā)展理念，堅定不移推進核能事業(yè)發(fā)展，是中國的重要戰(zhàn)略選擇。發(fā)展核能事業(yè)的步伐不停止，加強核應(yīng)急的步伐就不會停止。我國缺少應(yīng)對重特大核事故的經(jīng)驗，培訓(xùn)和演習是檢驗應(yīng)急準備水平和提升應(yīng)急響應(yīng)能力的主要手段。通過模擬實戰(zhàn)化的演習情景，定期組織區(qū)域性、專業(yè)類、模塊化、無腳本的核與輻射應(yīng)急演習，以點帶面，以演代訓(xùn)，互學(xué)互鑒，示范引領(lǐng)，檢驗和完善預(yù)案，全面鍛煉隊伍，促進應(yīng)急裝備和信息化水平的升級換代，真正提高演習水平，檢驗實戰(zhàn)能力。

福島事故以后，我國核電都開發(fā)了相應(yīng)的“嚴重事故管理導(dǎo)則”，但是還不夠細化，事故后的恢復(fù)策略也還不夠完善。充分吸收國際上在事故后管理方面的經(jīng)驗教訓(xùn)，完善我國的核事故應(yīng)急預(yù)案，提出核設(shè)施事故后管理策略的相關(guān)要素及其具體要求，促進應(yīng)急響應(yīng)向恢復(fù)階段的轉(zhuǎn)變，是核電高質(zhì)量發(fā)展的最后防線，也是落實十九大報告的“統(tǒng)籌發(fā)展和安全”重要論述。（來源北極星電力網(wǎng)）