核電產業的國產化和自主化

張興法

（山東核電有限公司，山東 海陽 265100 ）

核電產業的國產化和自主化

張興法

（山東核電有限公司，山東 海陽 265100 ）

描述我國必須積極發展核電，解決能源短缺問題。核電國產化和自主化是發展核電的關鍵，自主化和國產化的核電技術才具備競爭實力，中國具備核電產業國產化和自主化的條件和能力。技術的引進、消化和吸收可以提高我國核電研發能力，加速我國核電產業的自主化和國產化進程。

能源； 核電； 國產化和自主化

1 必須積極發展核電

1.1 經濟發展的需要

我國人均能源資源并不富裕，從長遠看，能源是影響我國可持續發展的關鍵，能源安全保障是確保國家經濟安全的關鍵問題之一。按2020年我國GDP再翻兩番的宏偉戰略目標，能源建設形勢嚴峻，電力需要超前發展。根據近幾年的發展經驗，GDP年均增長10%以上，發電量年均增長15%，電力消費彈性因子為1.5，遠高于世界平均水平。按電力消費彈性因子為0.7計算，2020年裝機容量達17億kW以上。各個部門和機構的預測略有差別，大體上在13億～17億kW，以低預測值13億kW裝機容量計，2020年電力構成見表1。

為保證我國經濟可持續發展，水電、煤電還需要發展，同時開發新能源，但受我國資源儲量限制，開發有很大難度。2020年核電裝機容量必須增加到6 000萬kW以上，才能滿足我國經濟可持續發展的需要。目前我國核電已建成11個機組、910萬kW，在建14臺機組、1 512萬kW，需再建設5 500萬～7 000萬kW核電，即從2009年到2020年,需再開工建設百萬千瓦級核電機組55～70套，每年開工5～7臺。按每千瓦1 800美元造價估算，需要投資超過1 000億美元。

表1 2020年電力裝機容量構成Table 1 Composition of electric power installed capacity in 2020

1.2 能源結構調整的需要

我國一次能源以煤炭為主，長期以來，煤電發電量占總發電量的80%以上。大量發展燃煤電廠給煤炭生產、交通運輸和環境保護帶來巨大壓力。一次能源的多元化，是國家能源安全戰略的重要保證。我國人均能源資源占有率較低，分布也不均勻，為保證我國能源的長期穩定供應，核能將成為必不可少的替代能源。實踐證明，核能是一種安全、清潔、可靠的能源。發展核電可改善我國的能源供應結構，有利于保障國家能源安全和經濟安全。

據最新統計，全世界共有439臺核電機組，3.74億kW，提供了世界約15%的電能。中國大陸裝機容量僅910萬kW,不到全部裝機容量的1.2%,發電量不到1.9%，見表2。

表2 世界主要核電大國的核電比例Table 2 Nuclear contributions of world major nuclear power states

1.3 環境保護的需要

煤為主的一次能源結構造成了環境的嚴重污染。2005年我國二氧化碳排放量僅次于美國。據估計在2020年，甚至2015年前后，我國的溫室氣體排放量可能超過美國，居世界第一，我國在環保上面臨空前的來自世界的壓力。核電是一種技術成熟的清潔能源。與火電相比，核電不排放二氧化硫、煙塵、氮氧化物和二氧化碳。以核電替代部分煤電，不但可以減少煤炭的開采、運輸和燃燒總量，而且是電力工業減排污染物的有效途徑，也是減緩地球溫室效應的重要措施。

2 我國具備積極發展核電的條件

2.1 同比造價核電最低

國際上核電每千瓦造價為煤電1.5倍左右，但核電服役年限長，40～60年，核電年運行小時為火電平均值的1.5倍，在中國這個值更高。

在這里我們引入“運行年”概念，設1運行年為5 000 h。則各發電類型同比造價如下，見表3。

在這里可以看出60年核電站的同比造價是最低的。

2.2 發電成本核電也是比較低的

參考美國近13年的發電成本（見表4），我們會發現，核電的發電成本是最低的，而且呈逐年下降的趨勢。

2.3 國家大力扶植核電發展

（1）國家鼓勵發展核電，制定了中長期核電發展規劃。

我國政府已經確定了“積極發展核電”的方針，在國家“中長期科技發展規劃綱要”中把發展核能技術放到了突出位置，2007年10月國務院頒布了《核電中長期發展規劃（2005-2020年）》，我國核能事業面臨著前所未有的大好發展機遇。

表3 各類發電的同比造價分析Table 3 Construction cost analysis for all sorts of generation means

表4 1995－2007年美國各種能源總發電成本及分項成本分析Table 4 Analysis of the generation cost of all generation means and respective source in 1995－2007 in the US

（2）成立專業化公司，進行專業化管理。

我國組建成立“國家核電技術公司”，核電發展走上引進、消化吸收和再創新的發展道路。引進第三代核電AP1000技術，最終形成具有自主知識產權的核電技術。同時，核電業務被納入國家能源局統一管理。

（3）核電企業享有一系列的優惠政策: 實行增值稅先征后返的政策；減免進口關稅和進口環節增值稅，另價上網等等。

2008年發布了核能發電企業實行增值稅先征后退的政策。自核電機組正式商業投產次月起15個年度內，統一實行增值稅先征后返政策，返還比例按照1～5年、6～10年、11～15年3個階段，75%、70%、55%的3個比例逐級遞減，核電企業取得的增值稅退稅款，專項用于還本付息，不征收企業所得稅。

2.4 中國核工業具有多年的核電發展基礎和大型設備制造的經驗

中國核電發展已經歷了20多年，在技術研發、工程設計、設備制造、工程建設、項目管理、營運管理等方面，已經具備了相當的基礎和實力。在核電設備制造方面，已基本形成上海、東北和四川三大核電設備制造基地，具備了百萬千瓦級壓水堆核電大部分設備的制造能力。中國核電快速發展的時機已經成熟，條件完全具備。

3 核電產業的發展——國產化和自主化是關鍵

3.1 核電國產化和自主化的概念

自主化表示業主所在國單位有能力在商務上和技術上對項目負責，外方只是某些分項目的分包商，或在技術上進行咨詢和指導;國產化則是在總項目中，業主所在國單位承擔部分任務，而項目的責任方可為外方，也可為業主所在國單位。即自主化是誰負責的問題，國產化是誰干活的問題。上述概念既適用電站設計，也適用于設備制造、安裝與調試。自主化和國產化率則是業主所在國所完成工作的價值占總項目價值的比率。

核電自主化和國產化應包括自主設計、自主制造、自主建設、自主運營四個方面。但四個自主的關鍵是自主設計，它是實現工程管理和設備采購的前提，只有掌握了系統和設備的設計，才能對設備提出切實可行的采購規格書，才能處理設備制造中產生的技術問題，才能有效地指導核電站的建造、安裝、調試工作和處理建設過程中的技術問題，才能有效地提高核電站的運行管理和裝換料等技術問題。

在核電引進和國產化過程中，自主化設計必須跟上，如果不能達到自主化的目的，中國的核電工業充其量也就是來料加工，永遠也談不上自主發展。

3.2 自主化和國產化能力的評估

評估能力：制造能力為40%，設計能力為30%，驗證能力為20%，材料供應為10%。

總項目由分項目按價格加權平均

Ni——分項能力，Pi——分項價格比，

NZ——總項能力,和Pi為單PZ項價格和合同總價。

3.3 自主化和國產化對造價的影響

國產化率小于20%對造價的的影響比較小，原因在于工裝和外方的QC比例很大，20%～60%影響最大，60%以后影響減緩，80%以后幾乎不變，因此不追求過高的國產化率（根據西屋資料），當然這是基于美國的國情，在我們國家這個比例可以更高些。

自主化比國產化影響大，關鍵是技術、管理和風險。硬件價H，含材料、加工、倉儲和運輸，軟件價S，含技術、管理和風險。總價T=H+S，一般軟件價S占總價的60%，H占40%， H/S≈4/6。

大亞灣核電站和秦山三期，引進EPC工程，造價近2 200美元/kW；田灣核電站引進工程，BOP由中方負責，造價大約2 000美元/kW；秦山二期，中方負責，國產化率55%，單位造價1 380美元/kW。

參考圖1，顯然在自主化情況下，國產化率達到60%，造價可降低50%以上。

圖1 自主化和國產化對造價的綜合影響曲線Fig.1 The curve of comprehensive impact of

4 國外自主化和國產化的模式與經驗

4.1 縱觀世界各國核電發展的歷史和道路，我們發現二化的主要模式有兩種

（1）一種是自主創新，像美國、前蘇聯和加拿大。他們本國就對電力有極大的需求，又有實力堅實的核工業基礎，為了滿足這種需求，他們獨立研究、開發，不斷發展完善，形成了一套完整的技術和相應的工業生產體系。這幾個國家憑借其雄厚的經濟實力和技術力量，從研究開發、工程試驗到建設運行，從小型核電機組到中大型核電機組，逐步發展并掌握了科研設計、設備制造、安裝調試、運行管理等一系列關鍵技術，培養了一批科技和管理人才。他們不斷地進行經驗積累和反饋，改進創新，提高了核電站的安全性、可靠性和經濟性，在本國建造了相當數量的核電站，而且還以成套機組出口，他們在世界核電市場上占了可觀的份額。

（2）第二種是像德國、法國、日本、韓國等國。他們為了節省大量的試驗研究經費和時間，從高技術起點起步，通過引進國外先進技術，經過消化吸收，逐步建立研發、設計和制造體系。通過引進技術，自己研究和改進，在本國建造了一批核電站，以滿足本國電力的需求，同時也向國外出口。

（3）第三種是像西班牙、瑞典等國也是通過引進的方法，發展了本國的核電事業。但由于國內市場有限，達到自主化和國產化有一定難度。

4.2 國產化和自主化的主要經驗

從以上主要國家發展核電走過的道路來看，他們都是根據本國對能源的需求，開發和建立自己的核工業體系，發展核電事業。這說明：

（1）只要有市場，有決心，不管是自主創新，還是引進、消化、研發創新，均可以實現自主化的道路。

（2）國產化和自主化是個長期的過程，反復實踐才能達到，引進消化吸收模式可能見效更快一點，但也需要大約10年時間。

（3）技術引進必須保證技術先進，這樣經過技術引進、消化和吸收，再進行自我研發創新才能趕超世界核電的發展。

（4）引進技術后消化吸收和研發創新十分重要。

（5）國產化和自主化既是企業行為，也是政府行為。政府要給與政策支持。

5 我國自主化和國產化的現狀

5.1 設計

我國核工業擁有一支專業配置齊全、知識和年齡結構較為合理的核電研究設計隊伍,形成了完善的設計管理和接口控制程序以及質量管理體系；掌握了一定的國外核電成熟的設計技術。而且20余年來，中國的核電工程設計工作一直在進行。

中國已具有自主設計運行30萬kW（CNP300）和60萬kW（CNP600）壓水堆核電站能力，也具備了以我為主、中外合作設計CPR1000的能力。同時中核集團還開展了國產化百萬千瓦級及以上壓水堆核電機組CNP1000、CNP1500機組設計和研發工作。

我國核工業建立了專業齊全的核科研體系，培養了一支水平較高的核電科研隊伍，已建成了具有國際水平的大型核動力技術試驗基地，各種試驗臺架、科研設施齊全，具備了較強的自主開發能力和消化吸收國外先進技術的能力，基本上可以滿足自主設計的需要，為核電技術進步和后續發展提供了有力保證。在設計技術研究工作中，解決了核電站工程設計的許多技術難點，初步形成了較為完善的核電工程設計分析的骨干程序系統。初步形成了一套先進反應堆設計方法和試驗驗證手段，提高了我國先進壓水堆設計開發的能力，掌握了相應的核電法規和標準（ASME，RCCM）。

而且我們還有出口核電站的經驗，20世紀90年代成功地向巴基斯坦出口了恰希瑪核電站（CNP300），這使我們在工程設計、管理、質量保證和標準規范等方面更趨于完善。

5.2 制造

我國經歷了30萬kW、60萬kW核電及100萬kW核電的設備制造，形成了相當的核電制造能力和經驗。同時部分國有大型企業，經過幾個五年計劃的發展以及對一些火電、水電等重點工程的技術改造和技術引進，裝備水平和制造能力也有了很大的提高。根據國家頒布的《民用核承壓設備監督管理規定》及其實施細則，國家核安全局和企業主管部門對承制核電設備企業的裝備、技術、經驗、管理和質保體系等方面進行嚴格地評審和核查后，已給國內40多家企業頒發了百萬千瓦級壓水堆核電站核承壓設備制造資格許可證。

（1）我國自行設計建造了秦山一期核電站工程，在十五項主設備中，除了反應堆壓力殼、主泵、堆芯吊籃筒體等五項設備從國外進口外，其余皆由國內生產提供，設備國產化率占70%；出口巴基斯坦的CNP300壓水堆核電站，國內生產提供的設備占95%以上。

（2）秦山二期CNP600壓水堆核電站，2號常規島全部種類的設備實現了國產化。設備國產化率達到55%。

（3）嶺澳一期，百萬機組，國產化率30%，主要國產化部件有：蒸汽發生器、汽輪機、穩壓器、控制棒驅動機構、主管道（部分）、常規島廠房的主要附機等。

（4）我國目前具備百萬千瓦級壓水堆核電主設備國產能力的評估：

——反應堆壓力容器：一重、二重、上海電氣，國產化率可達50%；——堆內構件：上海電氣，國產化率80%；——蒸汽發生器：東方鍋爐廠、上海鍋爐廠、哈爾濱鍋爐廠，國產化率約為70%；

——控制棒驅動機構：上海電氣，國產化率可達90%以上；

——主泵：沈陽水泵廠, 具有百萬千瓦級核電站主泵的加工裝備和熱態試驗回路，設計制造過恰希瑪核電站30萬千瓦的主泵。但設計制造百萬千瓦級核電站主泵還需與國外廠家合作，國產化率在50%左右；

——穩壓器：上海鍋爐廠、核工業524廠、東方鍋爐廠、哈爾濱鍋爐廠,國產化率可達90%；

——主管道：四川化工機械廠、一重、二重、中船重工、煙臺臺海瑪努爾核電設備有限公司，完全具備了核電主管道的制造能力。但對AP1000主管道（一體化整體鍛制），有一定難度，還需實驗。主管道國產化率可達100%；

——環型吊車：大連起重機廠、太原重工、上海起重運輸機械廠，國產化率約為80%；

——裝卸料機構：上海起重運輸機械廠，國產化率90%左右；

——汽輪機和汽輪發電機：上海、哈爾濱和東方集團的汽輪機廠和電機廠，初期國產化率在60%左右；

——輔機：上海電站輔機廠、上海汽輪機廠、杭州鍋爐廠、哈爾濱鍋爐廠，國產化率可達100%；

——控制儀表系統等，我國也有一定的設計制造能力，整體國產化率可達60%；

——核級閥門：蘇閥，上閥，長沙，大連，重慶等閥門廠都具備生產核級閥門的能力，但主要是缺乏供貨經驗，特別是核1級閥門；核級閥門目前的整體國產化率不到20%，國產化率的目標是70%。

由此可見，國內已基本具備了百萬千瓦級壓水堆核電設備的制造能力。

5.3 存在的問題

（1）設計方面，對百萬千瓦等級機組技術儲備和工程經驗不足，數據庫儲備不足，未全面掌握嚴重事故分析及其緩解措施的設計技術，數字控制技術尚待進一步掌握。制造方面存在同樣的問題，這需要過程實踐。

（2）核電和相關設備制造行業標準體系混亂。我國一直在技術引進和自主開發上存在比較嚴重的分歧，對核電決策者和核電的發展造成了一定的影響。由于我國引進多個國家的機組，采用多個國家的標準和技術，造成我國核電設備制造行業標準混亂，十分不利于核電產業自主化和國產化發展。我國應結合核電發展的技術路線，盡快制定我國設備制造行業標準。

（3）核電主設備的設計和制造分屬不同的行業。建議國家從政策上引導，加大資金上的投入，提高設備制造集團的設計能力，引導制造集團突破傳統，實現設計、制造一體化的生產模式。

（4）我國設備大鍛件的制造能力欠缺，企業缺乏自我研發和自主創新的動力。國家應加大對大鍛件制造廠的支持力度，從政策和資金上給予傾斜，引導企業提高自主創新能力，對技術難題進行定點攻關，盡快掌握關鍵技術。

（5）我國特種材料研制滯后于主設備制造，關鍵材料嚴重依賴進口。特種材料嚴重制約著主設備的國產化。因此，國家應制定優惠政策，引導企業加強對特種材料的研制。

6 我國自主化和國產化的發展

（1）找準自主化和國產化的切入點，制定長期方針政策。我國目前已具備百萬千瓦等級以上機組的設計制造條件，我們應重點發展百萬千瓦等級以上機組；應有長期的規劃，比如30年、50年等，規劃應有前瞻性、科學性，政策應有連續性；批量建造成熟的第二代改進型壓水堆，以滿足近期經濟發展要求；同時引進第三代技術（含獨立開發第三代技術），5～10年內具備自主化條件，以利于核電順利升級換代。

（2）核電站設計應有名副其實的總體院，這樣更有利電站的設計和開發。我國常規電力設計院不接觸核，核設計院缺乏常規島系統和電力系統的設計經驗。設立總體院，可以將核島、常規島和電力系統有機地聯系起來，這樣可以進行整體規劃：總體設計應由總體院進行，詳細設計再分常規島和核島進行。

（3）核蒸汽供應系統制造與設計應統一。首先，科研納入企業發展規劃，可以得到持續的經費支持，設計與工藝結合，可以促進科技進步，有利于產品質量提高，生產效率提高，更有利于引進先進技術的消化吸收。其次，核蒸汽供應系統制造與設計統一，有助于生產廠家（承包商）形成核蒸汽供應系統的成套供貨能力，保持核蒸汽供應系統的完整性，可相應減少接口，有利于保證質量，控制風險，這也是核電業主所希望的。

（4）成立核電技術研發機構，建立試驗基地，組織科研隊伍（包括科研和制造部門）,調集有研究能力的科研人員，培養新生科研力量，同有過設備制造經驗的企業結合在一起，利用它們已有的科研和生產經驗，共同開展研制工作。

（5）科研機構及生產企業和核電業主單位應建立長期戰略合作伙伴關系，業主單位可以及時得到技術支持，科研機構及生產企業也可以及時了解生產過程中的經驗反饋，發現和甄別設計過程及設備制造過程中存在不足，以便及時改進設計，使設備和系統能夠及時更新換代，促進和完善自主化的研發。

7 結束語

核電自主化和國產化是我國核電發展的重要途徑，核電設備制造自主化是降低核電站造價、提高市場競爭力的重要環節。

核電投資巨大，建設周期又長，我國要依靠進口發展核電，不僅存在資金問題，而且昂貴的造價也是我們難以承受的，這無疑阻礙了我國核電產業的發展。只有實現核電設計自主化和裝備國產化，才有可能減少核電站投資風險，降低發電成本，進而實現可與火電相競爭造價，使核電的發展進入良性循環。

核電站是安全、技術要求都非常高的復雜工程。我們永遠也無法到世界上去買一個現成的、完整的“核電國產化自主化”回來，因此，我們在爭取引進先進技術，提高自主化起點的同時，必須主動消化吸收，積極組織研發和攻關，加強自身的基本建設，研究開發配套技術，迅速提高核電設計的自主能力。

借助核電大發展的機遇，積極推進我國核電產業的國產化和自主化，提高我國核電產業的競爭能力，促進我國重大裝備產業的健康發展，加快我國核工業與世界核電產業接軌，實現我國核電產業平穩健康有序地發展。

[1] 徐大懋.發展核電——中國能源結構調整的必由之路[R].2005中國替代能源與電力國際峰會.上海，2005．

[2] 蘇州熱工研究院信息中心.核電信息周刊262期[J]，2009．

[3] 中電聯2009年電力行業研究分析報告[R]，2009．

[4] 核動力運行研究所.核電設備國產化專輯CINNOHYDT-200805，2008．

[5] 華賁.能源結構分析[M].2004．

Localization and indigenization of China nuclear power industry

ZHANG Xing-fa
(Shandong Nuclear Power Co.，Ltd.， Haiyang of Shandong Prov. 265100，China)

It points out that China needs to develop nuclear power to solve the shortage of energy source. Localization and independence is the key for the development of nuclear power industry. Localized and independent nuclear power possesses economical competitiveness. China has the condition and capability to realize localization and independence of nuclear power industry. Technology introduction, adaptation and assimilation can enhance the R&D capability of China’s nuclear power industry, and speed up the process of localization and independence.

energy source; nuclear power; localization and independence

TM623

A

1674-1617(2009)02-0172-07

2009－01－14

張興法（1972—），河南葉縣人，高級工程師，國家核安全注冊工程師,部門主管，從事AP1000核島的設計管理工作。