核電機組大修中長期規劃策略研究1)

(中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300)

1 目的和意義

大修是核電站運行生產活動的一個重要環節。為保證下一運行周期內機組安全穩定運行，必須按照一定周期和計劃，執行正常運行期間無法進行的維修、變更改造、檢查和試驗等工作。目前，國內的核電基地均擁有2臺或2臺以上的機組，每臺機組有上萬條預防性維修項目，為了科學有序的安排多臺機組的大修工作，需制定大修中長期規劃，對未來五到十年的大修類型、循環長度、大修工期、大修項目等進行統籌規劃。在確保機組安全可靠性的前提下，合理調配各項資源，為大修順利實施創造有利條件，為公司經營業績的提升奠定基礎。

2 大修規劃制定流程

大修規劃是綜合考慮法規要求、大修策略、電網需求、企業經營目標等因素制定的，與公司經營規劃、發電規劃、成本規劃、燃料規劃、物資規劃等密切相關，其制定流程主要分為圖1中四個階段。

圖1 大修規劃制定流程

大修類型確定和大修重點項目規劃主要針對單臺機組，這兩個因素決定了大修工期的長短。同時，大修工期又反過來指導大修項目的規劃安排。大修分布規劃主要針對多機組，關注企業的社會效益和經濟效益，統籌調配人力、物資等大修資源。大修的分布決定了年度大修次數、年度大修天數，進而決定了公司的年度發電業績。

3 大修策略

根據工期長短和標志性項目，核電站大修通常可分為年度大修、十年大修、短大修三個標準類型。中核運行有7臺壓水堆機組和2臺重水堆機組。結合多年大修經驗，采取了“長短結合，均衡分布”的大修策略，即所有機組均設置年度大修、十年大修。在十年大修中集中實施重大周期性項目和重大變更改造項目；在年度大修中平衡項目工作量，工期均衡。另外，壓水堆機組增設了以汽輪機發電機組全面檢修為關鍵路徑的五年大修，以便于主機軸系中心調整并集中安排工期較長的項目。目前，中核運行的壓水堆機組尚未規劃和實施無低低水位的短大修，若要實現，須對在役檢查大綱進行修改。

以M310機組為例(圖2)，長燃料循環改造后，M310機組6個運行周期執行一次十年大修，兩次十年大修中間視情況安排一次五年大修，其余為年度大修。

4 大修重點項目規劃

大修重點項目包含數據庫里的周期性項目和變更改造、糾正性維修等非周期性項目，其中的周期性項目應是大于一個運行循環的項目。大修重點項目應具有以下一個或多個特征：嚴重影響機組設備可靠性，直接或潛在影響大修工期，受場地、物資、外部協作等資源或技術條件限制，成本較高等。大修重點項目規劃的目的是通過合理安排重點項目的檢修時機，確保重要設備的安全可靠性，有效控制大修工期，同時為更優化的技術、商務、物資準備創造條件。

現以中核運行M310機組為例，分析大修重點項目規劃的方法。經詳細分析和經驗反饋，識別出表1中大修周期性重點項目。同時，重大缺陷處理和重大技術改造也列入重點項目清單，進行統籌規劃。

表1 M310機組大修重點項目

重點項目規劃需遵循以下原則：

1)項目工作量與大修類型、大修工期相匹配。工期較長的項目優先安排在五年大修、十年大修等工期較長的大修中實施。例如，秦山第二核電廠應急柴油機有五年檢修和十年檢修項目，均工期較長，因此，應在十年大修和五年大修中安排一臺應急柴油機的檢修。另一臺的檢修工作則安排在十年大修和五年大修前的年度大修中執行。

2)需串行檢修的項目應盡量安排到不同大修中執行，避免延長大修工期。例如：不同列核島6 kV配電盤的檢修、不同應急柴油機的全面檢修、不同列重要廠用水系統泵組和鼓型濾網的全面檢修、主變/輔變的全面檢修等，均應盡量分散大修安排。

3)避免共模故障。例如余熱排出泵、上充泵、主蒸汽氣動隔離閥的解體工作，需盡量錯開大修安排。

4)避免設備重復隔離，充分考慮項目開展的同步性。例如：泵體和電機的解體、容器內檢和相關閥門的檢修，都應盡量同步安排；6 kV配電盤與下游380 V配電盤、相關低壓控制電源的檢修應盡量同步以減少停電次數和再供電操作；核安全相關設備的檢修應盡量結合上游電源的檢修安排執行窗口，避免出現A列配電盤檢修的時候安排B列設備檢修的情況。

5)充分考慮檢修空間和檢修資源(人力、備件等)的限制。

5 大修工期分析

大修重點項目中長期規劃是大修工期制定的基礎。確定大修重點項目后，需要估算各項目所需工時，找出占關鍵路徑的項目，利用關鍵路徑法測算大修工期。大修工期的測算應基于當前階段核電站正常的檢修能力。對于已執行過的大修項目，工時主要以歷史數據為依據。對于未執行過的項目，主要通過專家判斷法、類比估算法等方法估算工時[1]。

現以秦山第二核電廠M310機組年度大修為例，說明大修計劃工期確定的方法。

表2 M310機組標準年度大修工期測算

壓水堆M310機組的大修大體上可以分為表2中三個階段。其中大修停機過程(M0～M3)和啟機過程(M8～M13)每次大修的工期相差不大，每次大修工期的區別主要體現在M3～M8這個階段。通過對各階段工期歷史數據進行分析，標準年度大修的工期測算為32 d。制定大修中長期規劃時，通常在目標工期的基礎上增加3 d預留工期，因此標準年度大修的計劃工期為35 d。

經窗口分析和經驗反饋，若在年度大修中安排以下預防性維修項目會占關鍵路徑，有很大幾率突破目標工期：柴油機全面解體檢查、主變內檢及濾油、主泵及其電機全面解體檢查。以上項目無法都放在十年大修或者五年大修中執行，必然會有部分項目落在年度大修中，這樣的年度大修稱為“非標準年度大修”，大修計劃工期應適當延長。

經過對各種大修類型進行工期測算，中核運行現階段標準大修的計劃工期如表3所示。

表3 中核運行標準大修計劃工期

在保證設備安全和質量的前提下縮短大修工期，是公司提升業績的重要手段。檢修技術水平、大修組織管理水平和大修規劃水平等對大修工期均有重大影響。從大修規劃的角度，可以通過以下途徑對大修工期實現優化：

1)優化重大項目的檢修時機。使項目工作量與大修類型、大修工期匹配，分散安排需串行檢修的重點項目。

2)優化項目周期設置。比如相同隔離條件的重點項目周期是否能優化為一致、有替換關系的重點項目周期是否能設置為整數倍關系等，通過這些優化減少設備隔離、檢修次數。

3)充分利用電網調停窗口、機組小修消缺窗口，執行部分原應在大修期間執行的項目，尤其是占大修關鍵路徑的項目，減少大修期間的工作壓力。

4)挑選合適的大修，實現短工期的突破。在滿足大綱周期要求的情況下，合理調開占關鍵路徑的項目(例如調開配電盤檢修和低低水位閥門檢修)，為實現短工期大修創造條件。

6 大修分布規劃

由大修重點項目規劃梳理分析出各次大修的關鍵路徑，得到各次大修的計劃工期，結合平均大修周期和上次大修結束時間，構建出大修分布規劃的初步框架。以此為基礎，測算出每年發電量、機組能力因子等重要指標，結合公司生產經營目標、大修重疊情況等對燃料循環、大修工期等進行優化設置，最終形成大修分布規劃。

大修分布規劃的制定需遵循以下幾個原則：

1)滿足核安全相關法規制度、運行技術規范的要求。

2)考慮社會用電需求。大修應合理避開迎峰度夏用電高峰并合理利用春節、國慶等社會用電低谷。中核運行核電機組供電華東電網， 7～8月用電需求尤其緊張，因此應盡量避免在7～8月進行大修。近年來，春節、國慶等重大節假日，中核運行越來越多的機組需要參與降功率或調停。為減少機組調停帶來的電量損失，可視情況利用上述社會用電低谷進行大修，但需注意大修結束時間避開節假日，因為節假日機組并網操作和升功率活動將受到限制。

3)滿足燃料管理策略。大修的布置要在滿足燃料管理策略的前提下進行優化。根據目前中核運行壓水堆機組的燃料管理策略，機組達到平衡循環后，一般通過換料時增減4組新燃料組件，實現循環長度調整最長25 d左右。例如，秦山第二核電廠4號機組第6個循環多裝載了4組新燃料，實現了循環長度的延長。必要時也可采用降功率延伸運行和犧牲燃料燃耗深度的方法對循環長度進行調整。例如，為避免其他大修重疊，秦山第二核電廠2號機組第11個循環延伸運行十多天。重水堆機組的大修時間不受燃料策略限制，大修分布具有一定靈活性。

4)滿足公司經營業績需要。規劃中重點關注年度發電量和機組平均能力因子，使其每年較為平均并維持在較高水平。合理調整跨年或跨年前后大修的開始時間，是調整年度發電量的有效方法。必要時也通過調整重點項目規劃以調整大修工期。中核運行還通過調整方家山2臺機組長循環實施計劃，將其由第4次大修提前至第3次大修實施，避免了公司經營業績過度起伏的情況。

5)合理調配人力、物資等大修資源，避免資源緊張。中核運行9臺機組，組織管理上，分為秦山第一核電廠，秦山第二核電廠1、2號機組，秦山第二核電廠3、4號機組，秦山第三核電廠，方家山共5個生產單元。大修分布上應避免同一生產單元兩臺機組大修時間發生重疊，避免公司3臺機組大修時間發生重疊。同時，對同一批人員操作的項目的時間窗口也需要錯開安排，涉及外部支持的項目計劃窗口盡量避免落在重大節日期間，以免對方人員難以安排。

經過充分分析和調整，中核運行大修中長期分布規劃有效控制了每年大修重疊天數，控制了7～8月間的大修次數，并合理利用了春節和國慶安排大修。每年大修次數維持在5～7次，年度電量保持在500億kW·h左右。

7 結束語

近年來，中核運行大修業績節節攀升，大修工期“30目標”在各堆型機組上全部實現。大修業績不斷提升，大修規劃的作用不容忽視。與世界上很多優秀的核電站相比，國內核電站在大修業績優化方面還有不斷提升的空間。今后大修規劃工作還需不斷探索創新，使其更具有適應性和前瞻性，能更好平衡安全性和經濟性的關系，實現電廠利益最大化。