核電廠調(diào)試取費(fèi)研究

劉 颯,周釗正,范翔峰2,吳秀坤

(1.中國核電發(fā)展中心,北京 100045；2.中國原子能科學(xué)研究院,北京 102413)

核電廠調(diào)試是對安裝完后的設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢驗(yàn),以保證設(shè)備及總體性能滿足設(shè)計(jì)要求和有關(guān)運(yùn)行準(zhǔn)則。調(diào)試是核電工程建設(shè)的最后一道工序,是連接工程和生產(chǎn)的一個交匯點(diǎn),它是將調(diào)試合格的設(shè)備和系統(tǒng)移交到生產(chǎn)運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié),同時也是培養(yǎng)和鍛煉核電工程、生產(chǎn)等各方面人才的重要階段。

核電相關(guān)企業(yè)都已建立了核電調(diào)試專業(yè)人才隊(duì)伍,目前從事核電調(diào)試工作的人員已發(fā)展到約3 000人,具有5年以上核電調(diào)試經(jīng)驗(yàn)的人員達(dá)800余人。隨著核電調(diào)試專業(yè)化的發(fā)展,對核電調(diào)試取費(fèi)的研究越來越受到關(guān)注,但由于調(diào)試是核電廠建造環(huán)節(jié)的最后一環(huán),承接了工程建造與運(yùn)行之間的驗(yàn)證、移交、協(xié)調(diào)等作用,這對調(diào)試取費(fèi)帶來了一定的困難。

2010年5月,能源行業(yè)核電標(biāo)準(zhǔn)《核電廠建設(shè)項(xiàng)目工程其他費(fèi)用編制規(guī)定》(NB/T 20025—2010),其中對核電調(diào)試費(fèi)用的構(gòu)成給出了說明[1]，如圖1所示。

圖1 核電調(diào)試費(fèi)用的構(gòu)成注：調(diào)試消耗費(fèi)、調(diào)試工器具使用費(fèi)、專項(xiàng)(特殊)試驗(yàn)費(fèi),根據(jù)類似工程實(shí)踐和市場價格進(jìn)行估算

標(biāo)準(zhǔn)中明確了費(fèi)用的構(gòu)成,但并明確調(diào)試費(fèi)用水平和取費(fèi)依據(jù),在以后調(diào)試定額的編制過程中,各方專家對取費(fèi)依據(jù)和費(fèi)用水平存在較大分歧,導(dǎo)致調(diào)試定額難以發(fā)布。

隨著核電調(diào)試專業(yè)化的發(fā)展,提出客觀合理的核電調(diào)試取費(fèi)指導(dǎo)意見和依據(jù),是核電廠調(diào)試任務(wù)順利完成和培養(yǎng)保持調(diào)試專業(yè)人才隊(duì)伍的重要保障,是目前亟需開展的重要工作。

1 核電廠調(diào)試工作范圍及工作流程

1.1 工作范圍

以成熟的二代改進(jìn)型壓水堆雙機(jī)組為例,調(diào)試工作從調(diào)試準(zhǔn)備開始至最終驗(yàn)收(FAC)結(jié)束,調(diào)試工作范圍包括：

1)調(diào)試準(zhǔn)備,包括調(diào)試人員組織、文件準(zhǔn)備、技術(shù)準(zhǔn)備、物資準(zhǔn)備,以及調(diào)試人員的培訓(xùn)與授權(quán)等；

2)調(diào)試試驗(yàn)的技術(shù)組織、管理和協(xié)調(diào),包括調(diào)試進(jìn)度計(jì)劃編制、執(zhí)行、跟蹤與反饋,調(diào)試過程質(zhì)量控制,調(diào)試期間文件管理等；

3)調(diào)試試驗(yàn),按照調(diào)試程序規(guī)定開展的各類試驗(yàn)；

4)調(diào)試期間的接口管理與移交。

根據(jù)相關(guān)核安全法規(guī)[2]要求,調(diào)試試驗(yàn)包括預(yù)運(yùn)行試驗(yàn)(冷態(tài)性能試驗(yàn)和熱態(tài)性能試驗(yàn))、初始臨界和低功率試驗(yàn)以及功率試驗(yàn)。上述試驗(yàn)又可分為單系統(tǒng)試驗(yàn)、分部啟動試驗(yàn)、整體啟動試驗(yàn)和專項(xiàng)試驗(yàn),具體包括：

1)單系統(tǒng)試驗(yàn),是指對某一系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備功能的驗(yàn)證；

2)分部啟動試驗(yàn),是指對實(shí)體連接或功能聯(lián)鎖的多個系統(tǒng)進(jìn)行局部或初步的聯(lián)合啟動試驗(yàn)；

3)整體啟動試驗(yàn),是指從一回路水壓試驗(yàn)開始至機(jī)組性能試驗(yàn)結(jié)束的機(jī)組功能試驗(yàn),以及主要輔助系統(tǒng)的啟動試驗(yàn)；

4)專項(xiàng)試驗(yàn),是指驗(yàn)證機(jī)組處于特定事故工況或瞬態(tài)工況下,相關(guān)系統(tǒng)、設(shè)備滿足設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則。

1.2 調(diào)試流程

按照核安全法規(guī)[2]要求,為了保證核電廠能以安全、有效并有章可循的方式進(jìn)行調(diào)試,需要編制調(diào)試大綱,在調(diào)試大綱中應(yīng)列出所需的全部試驗(yàn)和有關(guān)的活動,并周密地確定試驗(yàn)的順序。以單系統(tǒng)試驗(yàn)為例,調(diào)試實(shí)施的主要工作流程如下：

(1)試驗(yàn)準(zhǔn)備

包括試驗(yàn)文件準(zhǔn)備、儀器儀表以及工具準(zhǔn)備、現(xiàn)場條件準(zhǔn)備和必要的風(fēng)險分析與控制。

(2)試驗(yàn)實(shí)施

1)在試驗(yàn)開始時將系統(tǒng)投入運(yùn)行；

2)檢查有關(guān)試驗(yàn)條件是否滿足；

3)按試驗(yàn)程序的要求進(jìn)行試驗(yàn)；

4)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

5)試驗(yàn)結(jié)果分析；

6)根據(jù)需求提出變更申請；

7)協(xié)調(diào)相關(guān)方清除意見項(xiàng)；

8)試驗(yàn)結(jié)束時使系統(tǒng)處于關(guān)停狀態(tài)；

9)編制試驗(yàn)報告；

10)移交系統(tǒng)、設(shè)備和文件。

(3)接口協(xié)調(diào)

在調(diào)試過程中,為了高效、有序地進(jìn)行試驗(yàn)活動,需要進(jìn)行各項(xiàng)協(xié)調(diào)工作,包括進(jìn)度計(jì)劃協(xié)調(diào)、許可證協(xié)調(diào)、移交工作協(xié)調(diào)、設(shè)計(jì)變更協(xié)調(diào)等。

2 核電廠調(diào)試費(fèi)用分析

在明確核電廠調(diào)試定義、調(diào)試范圍和工作流程的前提下,本文以百萬千瓦級、雙機(jī)組、全數(shù)字化二代改進(jìn)型機(jī)組為研究對象進(jìn)行調(diào)試費(fèi)用的分析測算,并考慮了福島事故后因改進(jìn)項(xiàng)增加的調(diào)試工作量。選取福清核電廠1/2號、寧德核電廠1/2號機(jī)組的調(diào)試費(fèi)用統(tǒng)計(jì)資料為樣本,以核電調(diào)試人工、物資、外部委托等投入為基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)試費(fèi)用測算。

2.1 調(diào)試費(fèi)用構(gòu)成

調(diào)試費(fèi)用包括調(diào)試試驗(yàn)項(xiàng)目準(zhǔn)備、實(shí)施以及相關(guān)管理的費(fèi)用,調(diào)試過程中使用物項(xiàng)的費(fèi)用(含調(diào)試外購電量),調(diào)試期間施工單位配合的費(fèi)用。

調(diào)試取費(fèi)按照單系統(tǒng)試驗(yàn)、分部啟動試驗(yàn)和整體啟動試驗(yàn)三個階段分別計(jì)費(fèi),其中專項(xiàng)試驗(yàn)相對于調(diào)試試驗(yàn)具有技術(shù)難度大和風(fēng)險高的特點(diǎn),對試驗(yàn)人員的技術(shù)能力、資質(zhì)以及工器具均有更高要求,需作為單項(xiàng)計(jì)費(fèi)。

調(diào)試物項(xiàng)分為兩類,即調(diào)試消耗材料和調(diào)試用工器具,費(fèi)用按照物項(xiàng)種類及參考價格形式列出。調(diào)試消耗材料按照一次性消耗方式計(jì)入調(diào)試成本。調(diào)試用工器具中,儀器儀表等固定資產(chǎn)則采用平均年限法攤銷,非固定資產(chǎn)按照一次性消耗方式計(jì)入調(diào)試成本。

施工單位配合調(diào)試工作(以下簡稱調(diào)試配合費(fèi))采取“費(fèi)率”形式,以安裝工程費(fèi)(不包括裝置性材料費(fèi))為基數(shù)計(jì)取費(fèi)用。

調(diào)試費(fèi)用的計(jì)費(fèi)方式采用工日定額、工日綜合單價的形式?！肮と铡卑窗诵r工作制考慮,年工作日按國家規(guī)定為250天,“工日定額”綜合反映了試驗(yàn)項(xiàng)目的準(zhǔn)備、實(shí)施以及相關(guān)管理工作所需投入的工日數(shù)?！肮と站C合單價”包含折算到每個調(diào)試人員的人工費(fèi)、技術(shù)培訓(xùn)費(fèi)、文件編制費(fèi)、技術(shù)措施費(fèi)、調(diào)試企業(yè)和現(xiàn)場管理費(fèi)以及財務(wù)費(fèi)用、稅金等。調(diào)試費(fèi)用構(gòu)成以及單項(xiàng)費(fèi)用的計(jì)費(fèi)方式見表1。

表1 調(diào)試費(fèi)用構(gòu)成及計(jì)費(fèi)方式匯總表

2.2 調(diào)試費(fèi)用測算條件

調(diào)試費(fèi)用測算需滿足如下條件：

1)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)試工期,單機(jī)組從開工(FCD)至商運(yùn)工期為60個月,兩臺機(jī)組開工間隔期為10個月。調(diào)試準(zhǔn)備自FCD后8個月啟動,FCD后23個月首個工藝系統(tǒng)開始調(diào)試；調(diào)試整體啟動試驗(yàn)工期為一回路水壓試驗(yàn)開始至機(jī)組性能試驗(yàn)結(jié)束,工期為13個月。調(diào)試工作周期為從調(diào)試準(zhǔn)備開始至最終驗(yàn)收(FAC)結(jié)束；

2)設(shè)備、材料、化學(xué)藥品完整無損壞,符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求,并附有產(chǎn)品合格證書和詳細(xì)出廠試驗(yàn)記錄；

3)安裝符合設(shè)計(jì)圖紙要求和施工驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范的規(guī)定,并已辦理質(zhì)量檢驗(yàn)和評定簽證；

4)調(diào)試現(xiàn)場的場地、道路、供水/氣/汽/電、照明、通信、空調(diào)和消防等設(shè)施具備調(diào)試試驗(yàn)開始的先決條件；

5)調(diào)試指揮機(jī)構(gòu)、運(yùn)行人員考試、運(yùn)行規(guī)章制度、系統(tǒng)圖表、工器具、設(shè)備和系統(tǒng)標(biāo)志、隔離設(shè)施等技術(shù)準(zhǔn)備滿足試運(yùn)要求；

6)正常的氣候條件；

7)符合現(xiàn)行法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)的要求。

同時,該費(fèi)用范圍不包括：

1)非調(diào)試方原因延長的調(diào)試工期、增加或重復(fù)的調(diào)試工作；

2)設(shè)計(jì)單位、設(shè)備供應(yīng)商的支持保障費(fèi)用；

3)超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)改造費(fèi)用；

4)調(diào)試期間預(yù)防性和糾正性維修服務(wù)及機(jī)組商運(yùn)前應(yīng)營運(yùn)方要求的整治性小修服務(wù)費(fèi)用,機(jī)組性能試驗(yàn)結(jié)束后的技術(shù)服務(wù)和支持費(fèi)用；

5)系統(tǒng)調(diào)試工作完成并移交生產(chǎn)部門后,系統(tǒng)試生產(chǎn)的物項(xiàng)消耗、維護(hù)保養(yǎng)、日常檢修等費(fèi)用,以及為機(jī)組生產(chǎn)需要提前引入承包商等相關(guān)費(fèi)用。

2.3 調(diào)試人工費(fèi)測算

人工費(fèi)的計(jì)費(fèi)方式為：工日定額×工日綜合單價。由于國內(nèi)已建核電機(jī)組存在不同程度的工期延誤,這對于合理、準(zhǔn)確的計(jì)算工日數(shù)量造成了一定困難。本文選取的測算對象的總建設(shè)工期和調(diào)試工期接近于標(biāo)準(zhǔn)工期,工日定額以寧德核電廠1/2號機(jī)組的實(shí)際人力投入為參考,并對比了福清核電廠1/2號機(jī)組、紅沿河核電廠1/2號機(jī)組的人力投入,得出本文具有說服力的調(diào)試工日定額,即以試驗(yàn)為最小賦值單位,統(tǒng)計(jì)每個試驗(yàn)所消耗的人工日,包括試驗(yàn)準(zhǔn)備和實(shí)施、文件編制、調(diào)試管理等工作內(nèi)容。

根據(jù)調(diào)研結(jié)果,在福島核事故發(fā)生前的核電項(xiàng)目估概算評審中,經(jīng)行業(yè)內(nèi)專家多次研究討論后認(rèn)可的調(diào)試工日定額為955人·年。本文測算的工日定額較955人·年增加了59人·年,其中因福島改進(jìn)項(xiàng)而增加的有37人·年。955人·年的測算對象為嶺澳二期核電機(jī)組,由于嶺澳二期是擴(kuò)建工程,部分工作已在嶺澳一期完成,因此人年數(shù)量相對保守,后續(xù)壓水堆調(diào)試工作相較于嶺澳二期調(diào)試人年都有所增加,按照上述涉及廠房和系統(tǒng)所覆蓋的工作內(nèi)容測算得出,此部分人力投入有22人·年。

對于工日綜合單價,根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目的復(fù)雜性和專業(yè)性,對單系統(tǒng)試驗(yàn)、分部啟動試驗(yàn)和整體啟動試驗(yàn)的工日單價進(jìn)行了區(qū)別測算,其中單系統(tǒng)試驗(yàn)工日單價為35萬(人·年)、分部啟動試驗(yàn)工日單價為45萬(人·年)、整體啟動試驗(yàn)工日單價為58萬(人·年)。

2.4 專項(xiàng)試驗(yàn)費(fèi)測算

根據(jù)已建成核電機(jī)組的外部委托和調(diào)試實(shí)施情況,專項(xiàng)試驗(yàn)包括電源切換試驗(yàn)、控制系統(tǒng)失電試驗(yàn)、堆芯臨界試驗(yàn)、核島專項(xiàng)試驗(yàn)、安全殼強(qiáng)度及整體密封性試驗(yàn)、性能試驗(yàn)、控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)電源試驗(yàn)、輻射測量、堆芯燃料首次裝載試驗(yàn)、反應(yīng)堆控制系統(tǒng)試驗(yàn)和汽輪發(fā)電機(jī)組整組啟動試驗(yàn)共11項(xiàng)試驗(yàn)。

專項(xiàng)試驗(yàn)的特殊性分析如下：

1)試驗(yàn)準(zhǔn)備周期長：專項(xiàng)試驗(yàn)通?？缦到y(tǒng),部分試驗(yàn)更是跨島甚至涉及整個機(jī)組,實(shí)施的先決條件多、試驗(yàn)邊界復(fù)雜,系統(tǒng)或機(jī)組需要處于特定狀態(tài),一般而言,在正常的調(diào)試組織機(jī)構(gòu)以外還需成立每個試驗(yàn)項(xiàng)目的專項(xiàng)組織機(jī)構(gòu);

2)人員資質(zhì)要求高：如安全殼打壓試驗(yàn)和主回路水壓試驗(yàn),試驗(yàn)負(fù)責(zé)人應(yīng)有高操或等同資質(zhì),并具有主持此類試驗(yàn)的經(jīng)歷,現(xiàn)場操作檢查人員應(yīng)有不少于5年的核電工作經(jīng)驗(yàn),具有相關(guān)系統(tǒng)負(fù)責(zé)人授權(quán),專用儀器儀表操作人員和特殊工作人員須經(jīng)過特別培訓(xùn),取得相應(yīng)資質(zhì)授權(quán)、持證上崗,堆芯相關(guān)試驗(yàn)涉及到反應(yīng)性改變的操作,必須由持證核電操縱員執(zhí)行;

3)試驗(yàn)風(fēng)險大：專項(xiàng)試驗(yàn)用來驗(yàn)證電站系統(tǒng)在瞬態(tài)和事故狀態(tài)下的安全性,試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)會超過系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)行值,試驗(yàn)人員需要進(jìn)行操作或進(jìn)入壓力邊界,實(shí)施過程存在較大的人身傷害和設(shè)備損壞風(fēng)險。

由于專項(xiàng)試驗(yàn)風(fēng)險和技術(shù)難度高,要求從事該項(xiàng)試驗(yàn)的人員具有豐富的核電調(diào)試經(jīng)驗(yàn),具備對核電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)掌控的能力及相應(yīng)資質(zhì)。此部分人員需經(jīng)過大量的培訓(xùn)和長期培養(yǎng),較一般調(diào)試工程師需投入更多資源和費(fèi)用。根據(jù)福清核電廠1/2號、寧德核電廠1/2號機(jī)組的專項(xiàng)試驗(yàn)外部委托費(fèi)用結(jié)算數(shù)據(jù)和社會資源的市場化水平,本文建議專項(xiàng)試驗(yàn)費(fèi)用采用綜合產(chǎn)值的形式體現(xiàn)。如為了保持與調(diào)試其他試驗(yàn)項(xiàng)目取費(fèi)方式的一致,即采用人年乘以綜合工日單價的形式,則專項(xiàng)試驗(yàn)工日綜合單價將高于其他試驗(yàn)項(xiàng)目。

2.5 外購電測算

調(diào)試外購電指從機(jī)組首個系統(tǒng)開始調(diào)試至機(jī)組投入商用期間,執(zhí)行調(diào)試試驗(yàn)所需的從電網(wǎng)采購的電能量,此部分費(fèi)用是調(diào)試消耗性資源支出的主要部分。本文結(jié)合寧德核電廠1/2號、紅沿河核電廠1/2號、福清核電廠1號機(jī)組的實(shí)際用電情況,對調(diào)試外購電的主要計(jì)量方式及用電量進(jìn)行分析,以確定核電雙機(jī)組的調(diào)試外購電量。

工程建設(shè)期間調(diào)試外購電的主要計(jì)量點(diǎn)有：

1)臨時電源點(diǎn)：在輔助變投運(yùn)前,現(xiàn)場部分調(diào)試工作采用臨時供電方式來實(shí)現(xiàn),一般在1號機(jī)組初期調(diào)試階段使用,此時配電盤下游基本無大容量負(fù)荷；

2)輔助變壓器高壓側(cè)：由系統(tǒng)通過輔助變供給現(xiàn)場調(diào)試活動產(chǎn)生的電量,主要在主變不可用前或檢修時為現(xiàn)場提供調(diào)試電源；

3)主變高壓側(cè)：由系統(tǒng)通過主變供給現(xiàn)場調(diào)試活動產(chǎn)生的電量,現(xiàn)場構(gòu)筑物、設(shè)備與系統(tǒng)調(diào)試啟動主要由主變供電,此部分是產(chǎn)生調(diào)試外購電的主體。

因從臨時電源點(diǎn)消耗的調(diào)試外購電,相對整個調(diào)試電量所占比例極小,參考嶺澳二期經(jīng)驗(yàn)僅為6‰左右,故調(diào)試外購電量統(tǒng)計(jì)及差異分析主要基于輔助變壓器和主變壓器的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行。此外,核電項(xiàng)目現(xiàn)場用電還有來源于施工和安裝的消耗,此部分一般采用現(xiàn)場10 kV環(huán)網(wǎng)供給,與調(diào)試外購電的取用渠道和方式不同,不具備附加到調(diào)試外購電的客觀條件。

機(jī)組從開始調(diào)試至商運(yùn)依次要經(jīng)過冷試、熱試、裝料、臨界、沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)等重要節(jié)點(diǎn),根據(jù)各節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)順序,現(xiàn)場構(gòu)筑物、設(shè)備與系統(tǒng)逐步開展調(diào)試并投入運(yùn)行。匯總各節(jié)點(diǎn)調(diào)試外購電使用情況,紅沿河核電廠1/2號、寧德核電廠1/2號、福清核電廠1號五臺機(jī)組的電量數(shù)據(jù)見表2。

表2 調(diào)試外購電數(shù)據(jù)參考表

如上表所示,單臺機(jī)組調(diào)試外購電在1.49～1.81億kW·h之間,雙機(jī)組調(diào)試外購電在3.29～3.42億kW·h之間。由于調(diào)試外購電量與大功率設(shè)備試驗(yàn)時間有較大關(guān)聯(lián),各項(xiàng)目調(diào)試外購電量的差異主要受機(jī)組裝料之后的工期和處理設(shè)備缺陷造成機(jī)組未并網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行時間的影響。此差異分析較為復(fù)雜,本文不做詳細(xì)說明,但對于標(biāo)準(zhǔn)工期下的調(diào)試外購電量,建議計(jì)為3億kW·h。

2.6 測算結(jié)果分析及建議

根據(jù)上述界定的調(diào)試范圍、調(diào)試流程、人工、專項(xiàng)試驗(yàn)、調(diào)試用電的界定范圍,通過計(jì)算調(diào)試試驗(yàn)項(xiàng)目的工日投入和人工全成本,根據(jù)福清、寧德核電廠項(xiàng)目與調(diào)試相關(guān)的物項(xiàng)采購情況,本文計(jì)算得出兩臺機(jī)組調(diào)試總體費(fèi)用水平為6.78億元(不含調(diào)試外購電和調(diào)試配合費(fèi))。由于調(diào)試外購電存在地區(qū)價差,建議以外購電量的形式體現(xiàn)。調(diào)試配合費(fèi)由于受安裝工程費(fèi)的影響,建議以費(fèi)率的形式體現(xiàn)。調(diào)試費(fèi)用測算情況見表3。

3 結(jié) 論

本文通過對合理工期下已建成的核電機(jī)組的調(diào)試費(fèi)用數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析和測算,明確核電調(diào)試費(fèi)用的組成和范圍,給出了二代改進(jìn)型壓水堆雙機(jī)組的調(diào)試取費(fèi)水平建議,并在一定程度上合理的反映了調(diào)試生產(chǎn)和消耗之間的定量關(guān)系,提出了調(diào)試費(fèi)用項(xiàng)目的設(shè)置及計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。

雖然因設(shè)計(jì)的不同導(dǎo)致二代加機(jī)型和三代(CAP和“華龍”)調(diào)試工作內(nèi)容有較大差別,但是在方法論上應(yīng)該是統(tǒng)一的,盡管各參建單位調(diào)試組織模式、合同模式存在差異,但對調(diào)試取費(fèi)無本質(zhì)性的影響,本文對核電雙機(jī)組調(diào)試費(fèi)用的測算方法可以為編制我國三代核電機(jī)組調(diào)試取費(fèi)提供參考依據(jù)。