从核电装备产业的发展看我国高端装备制造的崛起

/赛迪智库　念沛豪　谢振忠　马力扬/



从核电装备产业的发展看我国高端装备制造的崛起

/赛迪智库念沛豪谢振忠马力扬/

全面振兴我国装备制造业，要坚持“创新驱动、高端引领、基础支撑、绿色发展”的方针，分步骤分阶段实施。近年来，高铁、核电装备等领域核心技术取得了重要突破，这些高端技术和专利成果逐步向一般装备制造业领域扩散，整体提升了装备制造业技术能力和工业基础，带动了冶金石化、工程机械、航天应用、建材装备、轻工纺织等装备制造产业的整体发展。

一、我国核电装备的行业地位

我国现有的核电装备制造技术是围绕国内自主研发的两种第三代核电技术设计的，分别是脱胎于法国技术、由中核集团与中广核集团合作开发的“华龙一号”和脱胎于美国技术、由国家核电技术公司下属的上海核工院设计研发的CAP1400。两种技术所需的关键装备包括压力容器、蒸汽发生器、堆内构件、反应堆冷却主泵、控制棒驱动机构和常规岛汽轮发电机组。目前，除了CAP1400的反应堆冷却主泵尚未实现完全国产化以外，其余所有关键设备都已经可以由国内供货商自主设计生产。如下表所示。

表　我国第三代核电技术装备供货企业

在国际市场上， 我国的核电装备制造企业与国外企业之间既有竞争关系，也有合作关系。一方面，核电装备制造企业在“走出去”的过程中需要面对美国西屋公司、通用电气、韩国斗山重工、法国阿海珐和日本日立集团等行业巨头的竞争；另一方面，国内核电装备制造企业与包括美国西屋公司、EMD内燃机车公司、斯必克公司（SPX）、韩国斗山重工、意大利安萨尔多公司在内的国外企业合作，吸收引进了一大批国外先进技术，为自主研发生产核电装备奠定了技术基础。现在，我国基于第三代核电技术研发设计的装备已经达到了国际一流水平，在国际市场上具备相当的竞争力。然而由于我国核电发展时间不长，与国外同行相比，装备的可靠性仍然受到了质疑。

二、核电装备的发展历程

（一）民用核电技术起步（20世纪70年代～1993年）

我国的核电装备产业与国家核电战略同期起步。20世纪70年代，中国核动力研究设计院设计建设了我国第一代核潜艇陆上模式堆，并在军用技术的基础上向民用核技术研究进行了探索，为我国核电产业的发展拉开了序幕。随后成立的上海核工程设计研究院将民用核技术作为主要研究目标，在国内已有研究的基础上做了大量的工作，完成了秦山一期核电站的设计蓝图。20世纪80年代，中核集团着手全面设计建设秦山一期核电站，所使用的核电装备全部都是我国自主研发制造的。然而，完全自主设计的秦山一期反应堆与国际主流技术不接轨，为了日后吸收学习国外更先进的设计思路，这条技术路线最终被主动放弃，核电装备的来源也从国家自主制造变为与技术一起从国外引进。

（二）引进和消化第二、三代核电技术（1994～2012年）

1994年5月建成投产的大亚湾核电站采用了法国的M310技术，设备几乎全部靠进口，是我国首座百万千瓦级商用核电站，随后也促成了中广核集团的成立。在大亚湾之后，中核集团与中广核集团分别与法方合作，继续吸收学习第二代核电技术，逐步具备了自主设计能力，开始在国内展开批量化建设。这一时期，中核集团的秦山二期核电站和中广核集团的岭澳二期核电站是我国应用法国第二代核电技术的标志性项目。通过技术合作与项目建设，两大核电集团完全吸收了二代核电技术的设计思想，为日后继续吸收引进第三代核电技术做好了准备。特别是中广核集团，在法国核电技术的基础上推出了自己的核电技术品牌CRP1000。虽然按照中方与法方的技术引进合同规定，CRP1000不能独立应用于国外核电建设项目，但作为国内首个自有第二代核电技术品牌，其影响意义十分重大。

从2006年开始，中核集团与中广核集团开始引进吸收法国第三代核电技术。依托“十一五”期间获批开工的核电项目，两大核电集团进行了大量的尝试，将自主设计水平提升到了“二代+”的技术水准。国内的核电装备供应商也借助这些项目上马的时机快速发展。2006年，国家发改委牵头召开了辽宁红沿河核电项目设备国产化工作会议，开始通过国家层面推进核电设备国产化。截止“十一五”末，国内大部分核岛相关设备都是国产的，核电站装备国产化率能够达到75%，设备商的制造能力得到了很大提升。由于国产设备制造成本低廉，而且国内核电市场前景广阔，国外的核电装备巨头纷纷抓住时机，在“十二五”期间与我国核电装备制造企业合作，转让了一批核电设备设计与制造技术，进一步促进了核电装备制造产业的发展，为“十二五”期间第三代核电技术的成果奠定了基础。

2011年日本福岛核电事故延缓了国内核电产业的发展。出于对安全的考虑，国家停止审批新的核电项目，并要求以后新建的核电机组必须符合第三代核电技术的安全标准。于是，中核与中广核推出了各自的三代核电技术：ACP1000与ACPR1000+。这两种技术都是基于法国的第三代技术设计的。

与此同时， 国内的核电装备制造水平进一步提升，采用“二代+”和三代技术的核电站装备国产化率可以达到85%，蒸汽发生器、冷却主泵、堆内构件、主管道、反应堆压力容器、控制棒驱动机构、汽轮机等核岛与常规岛的核心设备全部实现了国产化制造，设备成本也大幅降低。20世纪90年代初，进口核电压力容器的成本在2.3亿元到2.4亿元之间，而国产化之后，设备价格下降到了1.2亿元左右。

（三）设计和完善第三代核电技术（2013～2014年）

2013年4月，国家能源局为了避免国内第三代核电技术过度分散，主导了中核与中广核两大集团各自第三代核电技术的融合谈判。到2014年8月，最终的融合方案被通过，国内第一个完全自主知识产权的第三代核电技术——“华龙一号”由此诞生。2015年5月8日，首个采用“华龙一号”的项目——福清5号核电机组开工。

中核集团的ACP1000与中广核集团的ACPR1000+都脱胎于法国技术，因此融合而成的“华龙一号”也因循了法国第三代核电技术路线。2003年，时任总理温家宝批示，要求加大吸收引进世界先进核电技术的力度。于是，在中核与中广核加紧吸收法方技术的同时，国家开始了一轮引进新技术的招标谈判。经过三年的努力，美国西屋公司的AP1000技术成功中标，新的核电央企——国家核电技术公司随之成立，负责全面引进和消化吸收美国的第三代核电技术。最早开展秦山一号核电站设计的上海核工程设计研究院也被划给了国家核电技术公司。

2009年，上海核工院在AP1000基础上初步设计完成了CAP1400技术，非能动大型压水堆净功率达到了128万kW。但为了获得完全知识产权并对第三国出口，上海核工院整合了设计思路，重新设计了蒸汽发生器、安全壳、主管道、主泵等关键设备，最终于2013年将堆芯功率提升到了4040MW，净功率预期可达到140万kW。2014年CAP1400陆续通过了能源局初步设计审查和核安全局的审评，成为了国内第二个完全自主知识产权的第三代核电技术。

国内的核电装备生产企业也紧跟技术升级进展，同期开始了满足“华龙一号”与CAP1400技术要求的装备研发制造。从2013年开始，中国一重、东方电气、上海电气与美国西屋公司展开全面合作，就设备设计与制造技术的转让问题进行谈判。到2014年年底，这几家大型装备制造企业的锻造技术与设备探伤技术已经可以满足制造第三代核电装备的需求，国内在建的第三代核电站的国产化设备率也逐步提升。目前，采用“华龙一号”技术的机组设备国产化比例能够达到86.5%，采用CAP1400技术的机组设备国产化比例达到了72%。

（四）三代技术全面应用与“走出去”（2015年至今）

随着福岛核事故的影响逐步淡化，国内重新开始了核电项目的审批。2015年，国内审批通过了两个新建核电项目，同时有三台机组开工建设。这样的审批速度恢复到了2011年之前的水平。而国产设备日趋成熟也降低了新建项目的成本，为我国核电技术与核电装备的应用提供了广阔的空间。

从2015年开始，李克强总理多次向海外推销中国核电技术。2015年10月，中广核与法国电力集团签订了英国新建核电项目的投资协议，成功迈出了核电“走出去”的第一步。国内核电装备制造企业也积极“走出去”，开始承接国外订单。上海电气在这方面成效显著。2015年3月，法国阿海珐通过来料加工的方式，向上海电气分包了6台蒸汽发生器的制造，用于南非库贝赫核电站的更换项目。这是国产核电主设备首次实现出口。

2015年美国通用电气收购了法国阿尔斯通公司电力和电网业务。为安抚监管机构对于业务垄断的担忧，通用电气承诺拆分阿尔斯通的燃气轮机业务，将这一业务的核心部分转售给意大利安萨尔多能源公司。这使得上海电气间接受益。2014年，上海电气收购了安萨尔多公司40%的股份，未来可以从意大利方面获得完整的燃机技术，进一步提升核电装备的制造水平。

三、主要做法

（一）学习引进国外技术，逐步实现装备制造自主化

我国民用核电技术起步于军方的研究成果。从20世纪70年代的核潜艇反应堆设计到20世纪80年代后期建设秦山一期核电站，这些都是我国研究人员利用有限资源自主研发的成果。但是，民用核电技术不同于军用技术，对于技术开发速度和商业应用效率都有较高的要求。考虑到未来对外承接核电项目的需要，我国的核电技术必须对接国际主流设计思想。因此，从20世纪80年代中期开始，国家先后引进了法国、加拿大、俄罗斯和美国的核电技术，与美国、法国、意大利、韩国等多国装备制造商建立合作，在各项技术指标中有针对性地选择最优方案，抓紧吸收融合国际同行的先进设计理念，在保证运营效率和安全性的前提下不断努力降低项目成本，终于形成了有自主知识产权的两种第三代核电技术，并逐步实现核电技术装备国产化，用不到30年的时间追上了国际先进水平，为核电技术走出去打下了坚实的基础。

（二）融合设计思路，合作突破技术瓶颈

我国核电装备生产企业的客户只有中核集团、中广核集团与国家核电技术公司这三大国有核工业集团。在技术发展初期，国有集团在市场上的分头垄断局面分散了装备设计制造的研发力量，阻碍了技术的突破。三大集团互相不共享技术、不开放市场，导致国产第三代核电技术的研发进展一度较为缓慢，直到2013年国家能源局介入，要求中核集团与中广核集团融合发展各自脱胎于法国技术的第三代核电技术，才促成了“华龙一号”技术的诞生。中核集团的ACP1000与中广核集团的ACPR1000+都因循了法国技术路线，具备共同的技术基础。双方研究人员在合作开始后，互相取长补短，迅速突破了堆芯组件设计、安全系统布置等关键障碍。类似核电装备制造这样的重大装备专项对于技术与资金的要求是一般企业无法独自承担的。面对技术瓶颈，只有企业依托市场合力研究，才能尽快突破技术限制，占领市场先机。

（三）加大初期投资力度，抢抓市场机遇

中国一重集团是少数几家同时为两种国产第三代核电技术生产装备的企业之一。在装备开发初期，企业生产的试制产品良品率不高，也不稳定，需要对改造探伤检测设备和热处理设备的开发追加投资。由于此类设备的改造成本非常大，这种情况增加了企业背负的经营压力。为了尽快解决问题，确立中国一重在国内同领域的绝对领先地位，企业果断增加了项目预算，最终投入了40多亿元，经过技术人员的细致检测与严密分析，逐项解决了试制产品中存在的问题，最终使中国一重的锻件良品率稳定在90%以上，成为“华龙一号”和CAP1400两种技术压力容器的供货方。装备的工艺提升与技术升级需要大量时间和资本投入。面对转瞬即逝的市场机遇，企业必须下大力度做好初期投资，保障技术研究和装备试造的需求。

（四）通过项目积累经验，提高装备制造水平

我国的核电装备产业在“十一五”期间飞速发展的关键因素，在于国内核电市场的蓬勃发展。国内新建的一批核电站使核电装备制造企业得以在生产与交易过程中得到锻炼，让实用技术更好地应用到产品当中去。“十一五”期间，国内平均每年有5～8个核电项目上马建设，各大装备供货商不仅通过项目取得了丰厚利润，而且能够在设备制造过程中不断发现设计中存在的问题，积累了大量经验，逐项予以克服。与之形成鲜明对比的，是“十五”期间，由于国内没有新开工的核电站，导致核电装备产业无法得到连续发展的机会，研发投入也很有限，产业建设的停滞直接影响了装备技术升级的速度。能源短缺问题是国家发展的严重瓶颈，而核能资源是解决这一问题的重要途径。随着我国不断深化改革加快发展，核电市场必将复苏，甚至更进一步地扩大需求。同时，新技术带来的市场竞争力也为核电装备企业在国际市场上赢来了发展契机。只有通过在市场中不断历练，核电装备产业才能持续发展，稳步升级。

四、几点启示

（一）充分发挥集中力量办大事的制度优势和大国大市场优势

高端装备制造历来是世界各国竞相发展的重点，是国民经济社会发展和国防现代化建设急需必需的战略性产业。高端装备制造体现多学科和多领域的高精尖技术集成，研发制造过程需要巨额的财力和物力投入，在很多国家都是政府大力支持的产业或者是政府主导型产业。由于高端装备制造的战略性，一些重大核心技术和关键装备为国外所垄断；由于产业技术复杂性和高投入性，靠市场自发力量也难以突破。我国有集中力量办大事的制度优势，发展高端装备制造必须把这个制度优势同市场经济的优势结合起来，集中人财物力和创新资源，有效提高执行力，通过实施高端装备创新工程等取得重点领域的集中突破。如高铁、核电装备制造集中于少数几家国有企业，紧紧攥成一个拳头，有效形成创新合力，避免了被国外企业各个击破。同时，我国幅员辽阔，资源能源富集，人口众多，是世界上少有的超大规模市场，对于发展高铁、核电等产业具有天然的空间优势、能源优势和消费市场优势，全国性的大市场也为行业技术积累和产品迭代完善提供广阔的腾挪空间。如，高铁装备的发展是与我国南北5500km、东西5000km的超长地理距离和13亿人口的庞大出行需求离不开的；核电装备发展也是我国广阔地域空间范围内能源消耗不平衡的必然要求。

（二）“以我为主”掌控核心技术，引进吸收与自主创新并举

我国一些行业的发展经验和教训证明，世界制造强国对战略性技术的垄断始终不会放松，一些关键核心技术靠花钱是买不来的，靠市场也是换不来的，有时反而会失去市场，必须立足自主创新、掌握自主技术、打造自主品牌。我国高铁装备制造成功的重要原因就是牢牢抓住关键核心技术不放，坚持以独资企业而非合资企业引进国外技术，立足于创新积累和自主研发，辅以引进消化吸收和系统集成创新。如：高铁装备产业明确提出“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”，在项目运作上实行引进少量原装、国内散件组装、整车国内生产。在技术发展上，对国内没有基础的核心技术，在订单签约时与转让关键技术进行捆绑；对其他核心技术，在引进产品的基础上反复进行模拟调试、自主研发。事实证明，通过技术引进可以达到国际一流水平，但要引领行业发展，必须摆脱国外对核心技术和零部件的制约，通过自主研发形成有国内自主知识产权的产品品牌。

（三）装备制造业要走“高端引领、重点突破、分步推进”之路

全面振兴我国装备制造业，要坚持“创新驱动、高端引领、基础支撑、绿色发展”的方针，分步骤分阶段实施。近年来，高铁、核电装备等领域核心技术取得了重要突破，这些高端技术和专利成果逐步向一般装备制造业领域扩散，整体提升了装备制造业技术能力和工业基础，带动了冶金石化、工程机械、航天应用、建材装备、轻工纺织等装备制造产业的整体发展。如：高端机床被称为装备制造工作母机中的“战斗机”，为工程机械、轻工纺织、航空装备、轨道交通等装备制造业提供高科技生产设备，是装备制造业发展的利器。同时，高端装备制造大企业如南车、北车、中核、中广核等，也发挥了行业引领作用，带动整机和零部件配套企业的发展，初步形成了功能互补、相互支撑、共生发展的集群化企业生态体系。现阶段，从高端环节入手，集中力量突破一些关键核心领域，再以高带低、以点带面、分步实施、整体推进，应当是一条被实践证明了的装备制造业发展路径。

（四）发展高端装备制造要以全球化视野走向世界市场

“ 世界性” 是经济全球化条件下所有制造强国的核心特征，体现为一国制造对世界范围内制造业的影响力、引领力、控制力，以至顶尖技术和产品的市场垄断。中国制造只有以自身之强为支撑，走出国门、走向世界、影响全球，才能成为世界之强。发展高端装备制造业，要率先“走出去”充分利用两种资源、两个市场。一是在全球范围内扩大市场空间，打造“中国制造”名片，改善“中国制造”的世界形象，提高制造业国际竞争力；二是通过基础设施互联互通，推动建材、钢铁、工程机械等相关行业企业走出去，带动优势和富余产能跨出国门；三是为制造业整体“走出去”提供模式借鉴，亚投行的金融合作机制探索、国际合作共建园区的实践、规避投资地政治经济风险的举措等，都是在这方面做出的积极努力。从近年来我国政府不遗余力地向“一带一路”沿线、中东欧、非洲等地区推介高铁、核电等高端装备取得的成果来看，已经起到了这样的作用。

（本文节选自《我国高端装备制造崛起的经验与启示——以高铁、核电装备为例》，内容有删减，题目自拟。）