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中韩核电工业发展现状浅析

2011-05-23

中国核电 2011年1期
关键词:自主化核电机组核能

黄 刚

(国核电力规划设计研究院,北京 100094)

2009年末,韩国赢得了阿联酋价值超过200亿美元的核电建设合同。随后,韩国与土耳其政府签订韩国承建土耳其核电站的谅解备忘录。在此情况下,比较中韩核电发展进程,理性分析韩国核电的成功经验对中国核电的发展显得尤为重要。

1 韩国核电发展现状

1956年,韩国同美国签署和平利用核能的合作协议,开始了核电领域的探索;20世纪70年代初,韩国启动了核电工程,决定从美国西屋引进技术。20世纪80年代中期,韩国设定了自主化目标,并选定了System80作为其主要发展堆型,由此进入自主设计和标准化开创阶段。1995年,韩国灵光3、4号核电站自主化率达到95%。

20世纪70年代至今,韩国已运行的核电机组共计20台,装机容量约1 772万kW,超过该国总发电量的40%。另外,2005年,韩国核电机组利用率达到96.5%,位居世界第一。在拿下阿联酋项目后,韩国乘热打铁,于2010年初公布《核电出口产业化战略》:要在2030年向海外出口80台核电机组,创造4 000亿美元收益,力争把世界新增核电站市场的份额提高到20%,让韩国成为核电出口领域的强国。

目前,韩国所有核电厂均隶属于韩国电力公社。韩国电力公社是一家韩国的国有企业,集火电、水电、核电等业务于一身,该公司的年发电量几乎可以当做韩国全国的发电量来看待。而在核电领域,其囊括了设计、工程、建设、运行、核燃料、维护检修等全部业务。独立于该公司以外,有国家投资建设的核电技术研究院,其全面负责核电技术的开发,当某项技术研发完成,则由研究院整体转让给韩国电力公社并投入市场。同时,相关设备制造企业各司其职,分别负责部分环节,做到了个性化、专业化生产。

可靠的安全性、高度的技术实力;满足美国电力研究所用户要求文件(EPRIURD)、美国核电法规(USNRC)以及国际原子能机构(IAEA)要求的设计;世界最强的运行能力;长久的经验和确保按期竣工的能力;造价和运行费相对节省等已得到验证。这些都说明韩国核电产业已经具备了自主研发以及出口海外的能力。

2 中国核电发展现状

2.1 回顾中国核电事业的发展

从20世纪80年代中期至今,中国核电事业的发展主要经历了三个阶段:

第一阶段,中国核电起步阶段。20世纪80年代初,国家提出以发展核电促进国家核工业发展的战略方针,决定自行设计建造秦山30万kW核电站;1985年3月,秦山核电站浇灌第一罐混凝土,1991年12月并网发电成功,秦山核电站的建成结束了我国无核电的历史。

第二阶段,中国核电适度发展阶段。1994年9月,国务院批准成立中国广东核电集团公司,之后的10余年,中核集团公司与中广核集团公司共同推进中国核电业发展,先后建设、投产并运营管理大亚湾、岭澳一期、秦山二期、秦山三期、田湾等5个核电站10台核电机组。经过10余年的设计、建造、运营管理经验的积累和创新,两企业集团共同成为中国核电产业的领军企业。到2007年末,两企业控股投资建设的核电机组的装机容量已达到906万kW,占全国电力装机总量的1.4%。

第三阶段,中国核电进入积极推进阶段。2006年,国务院正式批准了《核电中长期发展规划(2005—2020年)》,明确到2020年中国的核电运行装机总量将达到4 000万kW、在建装机容量1 800万kW,在未来的10余年间,将新开工建设30台左右的百万千瓦级核电机组。

在此阶段,除了国家同意建设辽宁红沿河、福建宁德、广东阳江、广东台山等核电项目外,核电界诸多里程碑事件中引人关注的是国家核电技术公司的成立和国家五大发电集团之一的中国电力投资集团公司投资控股山东海阳核电站的建设。

2.2 中国核电技术路线的现状

目前,中国建成投产运行的核电机组主要为二代或二代改进型技术,但采用的技术路线种类较多。例如,在已投产的核电机组中,中核集团公司在秦山一期、二期核电站建设运行的基础上形成了自主知识产权的CNP300、CNP600、CNP1000/1500系列二代及二代改进型压水堆技术,我国出口总承包核电工程——巴基斯坦恰希玛300 MW压水堆核电站,便是采用上述成熟核电技术;秦山三期采用加拿大原子能公司的二代加重水堆型核电技术,江苏田湾核电站一期工程采用的是俄罗斯原子能出口公司的二代加核电技术;中广核集团公司在大亚湾、岭澳核电站建设和运行的基础上,自主创新形成了CPR1000二代改进型压水堆核电技术,在建的岭澳二期和辽宁红沿河核电站项目均采用该二代改进型压水堆核电技术。

2006年底,我国做出了统一技术路线,引进美国西屋第三代核电技术AP1000的决策。2007年5月,实现了我国第三代核电技术引进、工程建设并成立了作为自主化发展主要载体和平台的国家核电技术公司。这一系列决策表明我国批量化、规模化发展核电态势下,有关技术路线选择的争论已告一段落,接下来按照既定的决策推行下去,即在现阶段引进、消化、吸收第三代核电技术AP1000的同时,加大对二代改进型机组的建设及提高自主化比率,待第三代核电技术AP1000建成,达到自主化目标之后,再以第三代核电机组为主导批量建设核电站。

第三代核电技术将是我国未来20年内核电发展的主导,我国依托浙江三门和山东海阳核电站的4台机组项目,实施对第三代核电技术AP1000的自主化消化、吸收、再创新和建设,预计到2013年,第三代核电首堆工程建成期,初步实现第三代核电技术的自主化目标;2014—2015年,浙江三门和山东海阳4台机组全部建成时,将进一步提高第三代核电技术的自主化比率,并开发设计出我国具有完全自主知识产权的第三代核电技术CNP1400。届时,将以第三代核电技术为主导,批量化建设核电站,扩大我国核电的比重,实现核电发展战略目标。

同时,第四代核电技术目前尚处在概念设计和示范建设阶段,预计到2030年才能实现商业化运行。中国华能集团与清华大学就高温气冷堆第四代核电技术已经展开合作,于2004年11月在山东荣成正式启动了示范项目建设,该项目也已经被正式列入国家重大专项规划。

3 韩国核电发展的主要成功经验

3.1 制定和不断完善核能发展战略,培育核能作为战略出口产业

韩国90%以上的能源依赖进口,为保证能源供应安全,尽最大努力减少对进口能源的依赖,早期韩国就制定出核能发展的战略,且逐年不断完善,其核心为:①将核能作为国内电力生产的一个主要能源,促进核能发展,以增强稳定的能源供应;②培育核能作为战略出口产业,通过核技术的进步,自主创新,获取国际竞争能力,打入国际市场。

3.2 完善核能发展的法规体系,确保核能的发展目标

为促进原子能科学与技术的研究和发展,和平利用和开发核能,1958年韩国制定了原子能法(AEA),并逐年根据实际情况不断修改;它的目标是规范和促进原子能的发展、保护核设施的安全和辐射防护,所有关于核安全管理和辐射防护的条款都被列入AEA。原子能法(AEA)、电力事业法、环境影响评价法和其他有关法律是韩国管理原子能利用的国家法律。原子能法的实施保证了韩国核电顺利快速地发展。

3.3 管理体系清晰,责权利分明

在韩国,与核能相关的活动由多个组织机构计划和执行,主要有原子能委员会(AEC)、科学技术部(MOST)、核能安全委员会(NSC)、商务、产业和能源部(MOCIE)、财政和经济部(MOFE)以及环境部(MOE)等。

AEC是有关核能政策问题和利用的最高决策机构,AEC由9到11名成员组成,代表了政府、学术界和产业界的各个部门,AEC的主席是总理;其主要任务是制定、贯彻、实施包括安全在内的各项有关和平利用原子能的政策;协调各部门的关系,以确保韩国核能的顺利发展;分配国家有关和平利用原子能方面的预算;制定有关核燃料和反应堆方面的法规,确定核废物处置措施;办理主席和委员会决定的有关事宜等。

MOST全面负责韩国的核能研发,管理和准许工作;为了处理核安全方面的重要问题,1996年12月在MOST之下建立了NSC,NSC有7到9名成员,MOST是NSC的主席。MOCIE负责核电站的建设和运行、核燃料供应和中低水平的放射性废物管理。

3.4 核电站建设分工明确,调动一切因素,尽快实现国产化

韩国在政府的协调下,其核电建设的管理采用单一体制,由KHNP作为唯一的核电业主,对核电项目建设进行管理和运营核电站。每当国内企业在分工上出现重叠,政府都要干预,重新组合,以避免引起不必要的国内争斗。韩国核电建设的工业团队主要由韩国电力技术公社、原子能研究所等组成,见图1。

3.5 技术路线明确,压水堆(P W R):OPR1000&APR1400

为了统一堆型,20世纪80年代中期,韩国核产业界开始推行核电厂的标准化设计,选择CE System80的蒸汽供应系统作为改进型压水堆核电站标准化设计的基础。1987—1997年,韩国与CE公司进行了10年的技术转让工作,灵光3、4号核电站第一个应用了该项技术,并获得了成功。之后韩国进一步设计出“韩国标准核电厂(KSNP-OPR1000)”,其符合美国先进轻水堆设计要求。

图1 韩国核电的工业团队Fig.1 Industrial teams of South Korea nuclear power

3.6 依靠自己的力量实现核电国产化

韩国以加快国产化为目的,尽量利用国际现有的先进技术,早日形成自己的核电品牌,供国内使用,减少不必要的重复进口。

(1)通过多个项目的建设,实现韩国标准化核电厂KSNP(KSNP+)的国产化:技术转让基于 Westinghouse(CE)System80技术;实现NSSS 和BOP设计100%国产化,实现NSSS和BOP设备设计和供应95%国产化,实现项目建设和管理100%国产化。

(2)培育研究和创新的能力,依靠自己的力量设计和开发韩国新一代的APR1400(西屋System 80+的改进型)。

(3)为了实现长期稳定的国际合作,与西屋等公司建立长期的商业联盟关系。

3.7 韩国政府的正确决策与领导

韩国核电厂的成功建设与政府的正确决策与领导密切相关:

(1) 经受20世纪70年代初期出现的两次石油危机的冲击后,韩国政府决定走发展核电的道路,并制定一个可行的长期发展核电的规划。在核电厂的建设初期,政府对国内工业水平和能力作了粗略估计,制定出不同阶段技术转让所采取的政策。

(2) 政府对国内投入核电厂建设的力量,给予支持和鼓励。对核设备进口给予优惠,实行减少或免收关税的政策。

(3) 为了搞好技术转让,政府对本国有关工业部门预先作出安排,指定接受技术转让的对口单位。在引进外国核电厂的同时,派出相应的工程技术人员出国进修或培训,以便尽快地掌握核技术的精华。技术转让的数量和质量,在很大程度上取决于国内人才的培养和人力的投入。要做好技术转让工作,国内必须事先作好充分准备。

(4) 政府加强对各工业部门之间的联系与协调:国内参加核电厂建设的单位、厂家之间要加强合作与相互支持,并共同维护政府政策的严肃性与一致性;对部门之间出现的竞争,政府要进行干预;对人力、物力和资金投入的重叠,政府要采取措施加以纠正。

4 中韩核电发展比较分析

我国核电事业发展至今20余年,从无到有,形成了较为完整的核工业体系。纵观韩国核电成功出口的同时,中国核电人切莫妄自菲薄,更不可神化韩国核电,应理性比较分析两国核电的发展历程,吸取、总结其经验教训,对核电行业发展内在规律进行探索。比较中韩核电工业,主要存在如下情况。

4.1 中国与韩国发展核电的起点不同

我国与韩国的核电产业几乎同时起步,但与韩国相比,起点上差别较大。韩国走的是引进、消化、吸收的道路,直接引进核电先进国家的成熟技术,起步时的堆型机组功率大,接触到的技术更成熟;而我国从军用核动力起步,完全靠自主研发,机组功率较小,技术需要一点点摸索。

4.2 中国与韩国发展核电的外部条件不同

新中国成立之后相当长的一段时期,我国遭遇了大范围的技术封锁,导致我国核电技术向发达国家学习步履维艰。虽然后来我国引进了法国M310核电技术,但仍受到大量的限制,这段时间我们更多地靠自力更生学习消化,而韩国没有遇到这些问题。在发达国家的帮助扶持下,韩国保持了技术的延续性和对先进核电国家的技术跟踪。

4.3 中国与韩国发展核电的经济体制不同

我国在改革开放后开始探索社会主义市场经济发展道路,并逐步进入了转型期,社会各个方面都发生了巨大的变化。在这个阶段,我国核电行业的决策层也需要经历一个学习、摸索的过程,不断总结经验教训,根据外部环境的变化作出决策调整。而在同一时期,韩国市场经济体制相对完善,核电在其国家能源战略中的定位十分明确,并较早地制定了相关法规和规划,在决策上保持了更好的连续性。

4.4 中国与韩国发展核电的战略与政策不同

从20世纪70年代起,韩国一直将核电定位为主导能源战略。我国的能源和电力政策长期以来偏重火电,对核电的定位在“补充”、“适度”、“积极”中摇摆不定。

随着我国能源需求不断上升,环境成本不断加大,火电显然不能满足我国对“干净”的能源的需求。而同期韩国在经受20世纪70年代初期石油危机的冲击后,韩国感受到能源贫乏的痛处而在政策上大力支持核电开发,制定了发展核电的长期规划,并积极发展核电产业。

韩国核电实现出口,可能与美国的大力扶持分不开,其背后有着十分复杂的国际政治博弈,不能简单说成韩国核电的成功仅仅依靠的是技术。如果从核电产业链的角度来看,韩国核电产业链的头尾两端——核燃料生产和核废料后处理方面相对薄弱,其综合实力与我国缺少可比性,切不可盲从韩国经验。

5 建议与对策

通过对中韩核电发展的比较分析,要实现我国核电大发展,有如下建议与对策:

(1)遵循国家意志,统一核电发展技术路线、尽快实现大型核电机组自主化、国产化

第三代核电技术的引进是经过国家全方位论证、委员决定的重大战略决策,按照战略部署,在消化、吸收第三代核电技术之后,国家将批量化建设第三代核电机组,完成国家核电总的战略发展目标。在第三代核电技术AP1000基本达到自主化之前,适量建设一批二代改进型核电机组是必要的,目前我国在建及拟建的核电机组共34台,其中除浙江三门、山东海阳4台机组采用AP1000技术,广东台山2台机组拟采用EPR技术之外,其余28台、共2 852万kW装机均(拟)采用二代改进型核电技术。考虑到核电的安全性,二代改进型机组容量已经足够,现阶段不宜另行核准更多的二代改进型核电机组的建设。

(2)改革和完善核电管理体制,加大市场化和专业化程度

建议在强化政府核能战略规划和核安全监管的前提下,对特大型发电集团放开核电控股投资权,实现核电控股业主多元化;推进核电产业的市场化和专业化,实现核电设计、工程和研发业务与核电站经营分开,尽快形成专注于核电设计研发的核能工程技术开发与总承包公司,为核电运营企业提供专业化的设计、工程和其他服务。

(3)坚持自主创新,实现技术储备,改变依赖于外国专业力量的格局

引进一定要和自主创新相结合。我国正在消化、吸收、全面掌握AP1000技术的基础上,开发具有我国自主知识产权、功率更大的CAP1400和后续CAP1700核电站。与国外先进的核电国家相比,我国核电科研实力仍然比较薄弱。政府和企业都需要重视加大科技发展的支持力度,培育优良的人才队伍,并且要从根本上认识到“核电技术装备自主化是降低能源海外依存度的根本”,必须采取逐步走向自主创新的道路。当前要组织好大型先进压水堆重大科技专项的技术攻关,实现核心技术突破。国内有实力的核电研发机构要通力合作、联合攻关,必要时候应借鉴国外经验,将核电研发资源优化重组,形成资源优势和人才合力。并且要做好以核电市场来引导我国核电装备制造业的自主化跨越式发展。另外强调“自主化”,而不是简单地将国外的核心设备拿到国内来组装的“国产化”。真正的自主化是实现低成本批量化建设的基础。

[1] 潘群峰. 论核电“三国”与核电产业发展战略[J]. 价值工程,2009.

[2] 肖新建,高世宪,韩文科. 我国核电实现跨越式发展的优势、挑战与建议[J]. 中国能源,2009.

[3] 臧明昌. 第三代核电和西屋公司AP1000评述[J]. 核科学与工程,2005.

[4] 薛新民. 韩国发展核电的经验值得借鉴[J]. 中国能源网,2010.

[5] 祁恩兰. 我国核电的建设形势及思考[J]. 电力建设,2009.

[6] 韩国核电实现出口,中国何时被选择[J]. 中国工业报,2010.

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