核电厂调试取费研究

2019-11-26周钊正范翔峰2吴秀坤

中国核电 2019年5期

刘飒,周钊正,范翔峰2,吴秀坤

(1.中国核电发展中心,北京 100045；2.中国原子能科学研究院,北京 102413)

核电厂调试是对安装完后的设备和系统进行全面的检验,以保证设备及总体性能满足设计要求和有关运行准则。调试是核电工程建设的最后一道工序,是连接工程和生产的一个交汇点,它是将调试合格的设备和系统移交到生产运行的关键环节,同时也是培养和锻炼核电工程、生产等各方面人才的重要阶段。

核电相关企业都已建立了核电调试专业人才队伍,目前从事核电调试工作的人员已发展到约3 000人,具有5年以上核电调试经验的人员达800余人。随着核电调试专业化的发展,对核电调试取费的研究越来越受到关注,但由于调试是核电厂建造环节的最后一环,承接了工程建造与运行之间的验证、移交、协调等作用,这对调试取费带来了一定的困难。

2010年5月,能源行业核电标准《核电厂建设项目工程其他费用编制规定》(NB/T 20025—2010),其中对核电调试费用的构成给出了说明[1]，如图1所示。

图1 核电调试费用的构成注：调试消耗费、调试工器具使用费、专项(特殊)试验费,根据类似工程实践和市场价格进行估算

标准中明确了费用的构成,但并明确调试费用水平和取费依据,在以后调试定额的编制过程中,各方专家对取费依据和费用水平存在较大分歧,导致调试定额难以发布。

随着核电调试专业化的发展,提出客观合理的核电调试取费指导意见和依据,是核电厂调试任务顺利完成和培养保持调试专业人才队伍的重要保障,是目前亟需开展的重要工作。

1 核电厂调试工作范围及工作流程

1.1 工作范围

以成熟的二代改进型压水堆双机组为例,调试工作从调试准备开始至最终验收(FAC)结束,调试工作范围包括：

1)调试准备,包括调试人员组织、文件准备、技术准备、物资准备,以及调试人员的培训与授权等；

2)调试试验的技术组织、管理和协调,包括调试进度计划编制、执行、跟踪与反馈,调试过程质量控制,调试期间文件管理等；

3)调试试验,按照调试程序规定开展的各类试验；

4)调试期间的接口管理与移交。

根据相关核安全法规[2]要求,调试试验包括预运行试验(冷态性能试验和热态性能试验)、初始临界和低功率试验以及功率试验。上述试验又可分为单系统试验、分部启动试验、整体启动试验和专项试验,具体包括：

1)单系统试验,是指对某一系统内设备功能的验证；

2)分部启动试验,是指对实体连接或功能联锁的多个系统进行局部或初步的联合启动试验；

3)整体启动试验,是指从一回路水压试验开始至机组性能试验结束的机组功能试验,以及主要辅助系统的启动试验；

4)专项试验,是指验证机组处于特定事故工况或瞬态工况下,相关系统、设备满足设计的准则。

1.2 调试流程

按照核安全法规[2]要求,为了保证核电厂能以安全、有效并有章可循的方式进行调试,需要编制调试大纲,在调试大纲中应列出所需的全部试验和有关的活动,并周密地确定试验的顺序。以单系统试验为例,调试实施的主要工作流程如下：

(1)试验准备

包括试验文件准备、仪器仪表以及工具准备、现场条件准备和必要的风险分析与控制。

(2)试验实施

1)在试验开始时将系统投入运行；

2)检查有关试验条件是否满足；

3)按试验程序的要求进行试验；

4)记录试验数据；

5)试验结果分析；

6)根据需求提出变更申请；

7)协调相关方清除意见项；

8)试验结束时使系统处于关停状态；

9)编制试验报告；

10)移交系统、设备和文件。

(3)接口协调

在调试过程中,为了高效、有序地进行试验活动,需要进行各项协调工作,包括进度计划协调、许可证协调、移交工作协调、设计变更协调等。

2 核电厂调试费用分析

在明确核电厂调试定义、调试范围和工作流程的前提下,本文以百万千瓦级、双机组、全数字化二代改进型机组为研究对象进行调试费用的分析测算,并考虑了福岛事故后因改进项增加的调试工作量。选取福清核电厂1/2号、宁德核电厂1/2号机组的调试费用统计资料为样本,以核电调试人工、物资、外部委托等投入为基础进行调试费用测算。

2.1 调试费用构成

调试费用包括调试试验项目准备、实施以及相关管理的费用,调试过程中使用物项的费用(含调试外购电量),调试期间施工单位配合的费用。

调试取费按照单系统试验、分部启动试验和整体启动试验三个阶段分别计费,其中专项试验相对于调试试验具有技术难度大和风险高的特点,对试验人员的技术能力、资质以及工器具均有更高要求,需作为单项计费。

调试物项分为两类,即调试消耗材料和调试用工器具,费用按照物项种类及参考价格形式列出。调试消耗材料按照一次性消耗方式计入调试成本。调试用工器具中,仪器仪表等固定资产则采用平均年限法摊销,非固定资产按照一次性消耗方式计入调试成本。

施工单位配合调试工作(以下简称调试配合费)采取“费率”形式,以安装工程费(不包括装置性材料费)为基数计取费用。

调试费用的计费方式采用工日定额、工日综合单价的形式。“工日”按八小时工作制考虑,年工作日按国家规定为250天,“工日定额”综合反映了试验项目的准备、实施以及相关管理工作所需投入的工日数。“工日综合单价”包含折算到每个调试人员的人工费、技术培训费、文件编制费、技术措施费、调试企业和现场管理费以及财务费用、税金等。调试费用构成以及单项费用的计费方式见表1。

表1 调试费用构成及计费方式汇总表

2.2 调试费用测算条件

调试费用测算需满足如下条件：

1)标准的调试工期,单机组从开工(FCD)至商运工期为60个月,两台机组开工间隔期为10个月。调试准备自FCD后8个月启动,FCD后23个月首个工艺系统开始调试；调试整体启动试验工期为一回路水压试验开始至机组性能试验结束,工期为13个月。调试工作周期为从调试准备开始至最终验收(FAC)结束；

2)设备、材料、化学药品完整无损坏,符合质量标准和设计要求,并附有产品合格证书和详细出厂试验记录；

3)安装符合设计图纸要求和施工验收技术规范的规定,并已办理质量检验和评定签证；

4)调试现场的场地、道路、供水/气/汽/电、照明、通信、空调和消防等设施具备调试试验开始的先决条件；

5)调试指挥机构、运行人员考试、运行规章制度、系统图表、工器具、设备和系统标志、隔离设施等技术准备满足试运要求；

6)正常的气候条件；

7)符合现行法律法规及标准的要求。

同时,该费用范围不包括：

1)非调试方原因延长的调试工期、增加或重复的调试工作；

2)设计单位、设备供应商的支持保障费用；

3)超出设计标准的技术改造费用；

4)调试期间预防性和纠正性维修服务及机组商运前应营运方要求的整治性小修服务费用,机组性能试验结束后的技术服务和支持费用；

5)系统调试工作完成并移交生产部门后,系统试生产的物项消耗、维护保养、日常检修等费用,以及为机组生产需要提前引入承包商等相关费用。

2.3 调试人工费测算

人工费的计费方式为：工日定额×工日综合单价。由于国内已建核电机组存在不同程度的工期延误,这对于合理、准确的计算工日数量造成了一定困难。本文选取的测算对象的总建设工期和调试工期接近于标准工期,工日定额以宁德核电厂1/2号机组的实际人力投入为参考,并对比了福清核电厂1/2号机组、红沿河核电厂1/2号机组的人力投入,得出本文具有说服力的调试工日定额,即以试验为最小赋值单位,统计每个试验所消耗的人工日,包括试验准备和实施、文件编制、调试管理等工作内容。

根据调研结果,在福岛核事故发生前的核电项目估概算评审中,经行业内专家多次研究讨论后认可的调试工日定额为955人·年。本文测算的工日定额较955人·年增加了59人·年,其中因福岛改进项而增加的有37人·年。955人·年的测算对象为岭澳二期核电机组,由于岭澳二期是扩建工程,部分工作已在岭澳一期完成,因此人年数量相对保守,后续压水堆调试工作相较于岭澳二期调试人年都有所增加,按照上述涉及厂房和系统所覆盖的工作内容测算得出,此部分人力投入有22人·年。

对于工日综合单价,根据试验项目的复杂性和专业性,对单系统试验、分部启动试验和整体启动试验的工日单价进行了区别测算,其中单系统试验工日单价为35万(人·年)、分部启动试验工日单价为45万(人·年)、整体启动试验工日单价为58万(人·年)。

2.4 专项试验费测算

根据已建成核电机组的外部委托和调试实施情况,专项试验包括电源切换试验、控制系统失电试验、堆芯临界试验、核岛专项试验、安全壳强度及整体密封性试验、性能试验、控制棒驱动机构电源试验、辐射测量、堆芯燃料首次装载试验、反应堆控制系统试验和汽轮发电机组整组启动试验共11项试验。

专项试验的特殊性分析如下：

1)试验准备周期长：专项试验通常跨系统,部分试验更是跨岛甚至涉及整个机组,实施的先决条件多、试验边界复杂,系统或机组需要处于特定状态,一般而言,在正常的调试组织机构以外还需成立每个试验项目的专项组织机构;

2)人员资质要求高：如安全壳打压试验和主回路水压试验,试验负责人应有高操或等同资质,并具有主持此类试验的经历,现场操作检查人员应有不少于5年的核电工作经验,具有相关系统负责人授权,专用仪器仪表操作人员和特殊工作人员须经过特别培训,取得相应资质授权、持证上岗,堆芯相关试验涉及到反应性改变的操作,必须由持证核电操纵员执行;

3)试验风险大：专项试验用来验证电站系统在瞬态和事故状态下的安全性,试验相关参数会超过系统设备的正常运行值,试验人员需要进行操作或进入压力边界,实施过程存在较大的人身伤害和设备损坏风险。

由于专项试验风险和技术难度高,要求从事该项试验的人员具有丰富的核电调试经验,具备对核电机组运行状态掌控的能力及相应资质。此部分人员需经过大量的培训和长期培养,较一般调试工程师需投入更多资源和费用。根据福清核电厂1/2号、宁德核电厂1/2号机组的专项试验外部委托费用结算数据和社会资源的市场化水平,本文建议专项试验费用采用综合产值的形式体现。如为了保持与调试其他试验项目取费方式的一致,即采用人年乘以综合工日单价的形式,则专项试验工日综合单价将高于其他试验项目。

2.5 外购电测算

调试外购电指从机组首个系统开始调试至机组投入商用期间,执行调试试验所需的从电网采购的电能量,此部分费用是调试消耗性资源支出的主要部分。本文结合宁德核电厂1/2号、红沿河核电厂1/2号、福清核电厂1号机组的实际用电情况,对调试外购电的主要计量方式及用电量进行分析,以确定核电双机组的调试外购电量。

工程建设期间调试外购电的主要计量点有：

1)临时电源点：在辅助变投运前,现场部分调试工作采用临时供电方式来实现,一般在1号机组初期调试阶段使用,此时配电盘下游基本无大容量负荷；

2)辅助变压器高压侧：由系统通过辅助变供给现场调试活动产生的电量,主要在主变不可用前或检修时为现场提供调试电源；

3)主变高压侧：由系统通过主变供给现场调试活动产生的电量,现场构筑物、设备与系统调试启动主要由主变供电,此部分是产生调试外购电的主体。

因从临时电源点消耗的调试外购电,相对整个调试电量所占比例极小,参考岭澳二期经验仅为6‰左右,故调试外购电量统计及差异分析主要基于辅助变压器和主变压器的电量数据进行。此外,核电项目现场用电还有来源于施工和安装的消耗,此部分一般采用现场10 kV环网供给,与调试外购电的取用渠道和方式不同,不具备附加到调试外购电的客观条件。

机组从开始调试至商运依次要经过冷试、热试、装料、临界、冲转、并网等重要节点,根据各节点的实现顺序,现场构筑物、设备与系统逐步开展调试并投入运行。汇总各节点调试外购电使用情况,红沿河核电厂1/2号、宁德核电厂1/2号、福清核电厂1号五台机组的电量数据见表2。

表2 调试外购电数据参考表

如上表所示,单台机组调试外购电在1.49～1.81亿kW·h之间,双机组调试外购电在3.29～3.42亿kW·h之间。由于调试外购电量与大功率设备试验时间有较大关联,各项目调试外购电量的差异主要受机组装料之后的工期和处理设备缺陷造成机组未并网状态运行时间的影响。此差异分析较为复杂,本文不做详细说明,但对于标准工期下的调试外购电量,建议计为3亿kW·h。

2.6 测算结果分析及建议

根据上述界定的调试范围、调试流程、人工、专项试验、调试用电的界定范围,通过计算调试试验项目的工日投入和人工全成本,根据福清、宁德核电厂项目与调试相关的物项采购情况,本文计算得出两台机组调试总体费用水平为6.78亿元(不含调试外购电和调试配合费)。由于调试外购电存在地区价差,建议以外购电量的形式体现。调试配合费由于受安装工程费的影响,建议以费率的形式体现。调试费用测算情况见表3。