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创新之核:链接新动能

2023-08-27

国资报告 2023年7期
关键词:中广国产化核电

创新是第一动力。科技创新不仅是发展问题,更是生存问题。

中华人民共和国成立之后,中国核工业在无比困难的环境之下,走出了一条自力更生、艰苦奋斗的道路,赢得了中国的大国地位。

改革开放之后创立的中广核走了一条与之前我国核工业发展不同的道路。

大亚湾核电站从里到外、全盘引进国际最高水平建设,包括设计、设备、施工、调试、运行等技术和管理,都是全套引进。之后,中广核始终牢记“产业报国、技术报国”的初心,分步实现了核电系统的自主运营、自主建设、自主设计、自主研发,铸就了一条较为完整、颇具实力的核电发展产业链。

在掌握关键核心技术的基础上,中广核充分发挥企业“出题人”“答题人”“阅卷人”作用,以体制、机制和文化创新助推科技创新,在自主三代核电技术研发、核级数字化仪控系统自主化、太阳能光热发电技术示范等方面形成了丰硕成果,填补了多项国内空白,带动我国核电等产业整体水平和企业经营业绩持续提升,探索出了一条以自主创新推动战略性新兴产业发展壮大的道路。

当前,中广核处于科技创新催生新发展动能的关键时期,创新工作任重道远。杨长利说,“相较于国际同行,中广核在核电工程、运营等领域均已实现了从跟跑到并跑再到领跑的跨越,目前主要的短板弱项在科研领域。”

杨长利表示,中广核正在依托南方中心等重大科研平台建设,着力补齐科研基础设施短板;发挥全产业链优势集中优势资源开展专项攻关研发,推进部分关键核心装备全面自主可控;利用国企改革深化提升行动等契机,建立与科研活动相适应的制度和体制机制,是支撑科技创新发展的重要保障;聚集更多高端人才激发创新活力动力,以科技创新为引领提升核心竞争力。

创新铸链

2023年3月25日6时55分,广西防城港核电站3号机组具备商业运行条件,正式投产。这也是中国第二台正式投产的“华龙一号”核电机组。

杨长利在投产仪式现场表示,防城港核电站3号机组的高质量投产,进一步验证了“华龙一号”核电技术的安全可靠,进一步坚定了国家、社会和公众对发展核电的信心决心,对保障我国能源安全、实现绿色发展和科技自立自强具有重大意义。

“‘华龙一号采用177组堆芯燃料组件、双层安全壳、能动与非能动相结合等多项设计特征。”中广核研究院有限公司总工程师卢向晖介绍,“华龙一号”反应堆設计严格遵循国内法规要求,在安全性提升的基础上,反应堆堆芯功率较国内二代核电机组提升了约9%,整体上达到国际先进水平。

“华龙一号”技术于2020年10月20日获得了EUR认证证书;2022年2月7日通过英国通用设计(GDA)审查,获得英国核能监管办公室(ONR)签发的设计认可确认(DAC)和环境署(EA)签发的设计可接受性声明(SoDA)证书。

改革开放以后,“以市场换技术”的政策对我国引进先进技术、快速提升装备制造水平,起到了积极促进作用。与此同时,部分行业、企业对国外技术形成路径依赖,自主创新投入不够,成效不强,使得相关企业长期停留在低水平竞争格局之中。

创建伊始,中广核就始终保持着对自主创新工作的高度重视。

从引进二代M310技术到推出二代改进型的CPR1000、CPR1000+技术,再到开启三代ACPR1000技术研发,直至成功掌握“华龙一号”三代自主技术,多年来,中广核形成了“研发-建设-反馈-改进”的螺旋式循环,并始终保持与国际新技术、新标准的接轨和同步。

新中国成立后,我国坚持走自力更生发展工业之路,在核工业方面取得了30万千瓦自主核电机组等创新成果。改革开放后,国家对是否引入国外先进技术进行了深入讨论。最终,国家认为,应该在引进法国90万千瓦机组基础上高水平起步。

大亚湾核电站的建设,实现了我国百万千瓦级核电站的成功起步。但是由于历史原因,在设备国产化方面,基本上还是空白。整个大亚湾核电站,只有调试锅炉是国产设备。

在岭澳核电站启动时,虽然国家并没有对核电站设备国产化提出具体要求,但是中国广核集团以推进核电国产化为己任,坚定不移地把按国际标准推进我国核电站设备制造的国产化作为岭澳核电工程的重要任务。

在岭澳核电站设备国产化工作总结会议上,国家核电国产化专家组负责人许连义说:“当初国家批准上岭澳核电站的原则是大亚湾核电站的翻版,即过去大亚湾核电站是怎么搞的,岭澳核电站就照搬。但是中国广核集团高瞻远瞩,站在国家的立场,积极主动提出来要国产化,目的是为了下一步在中国实现核电自主化,设备国产化。”

岭澳核电站于2004年5月21日顺利通过了国家竣工验收委员会专家组的正式验收。终验工作报告指出:“岭澳一期的建成投产为我国核电发展积累了宝贵的经验,为全面实现大型商用核电站的设计自主化和设备本地化打下了良好的基础。”

2005年12月,岭澳核电二期1号机组主体工程开工建设,拉开了中国核电自主化、批量化建设的序幕。该项目被国务院确定为“核电自主化依托项目”。

在国家指导和支持下,在上下游企业的通力配合下,岭澳核电二期设备国产化率达到64%。在“以我为主、外方支持”的工程设计和设备供货模式带动下,实现了百万千瓦级核电工程设计自主化,形成了中国百万千瓦级压水堆核电自主品牌——CPR1000,总体性能居于国际同类型在役核电站领先水平。这标志着中国核电发展已经进入自主品牌技术批量化建设的新时期。CPR1000先后应用于红沿河、阳江、宁德等项目,目前仍是我国主力堆型之一。

与此同时,中广核也开始布局三代核技术。

“选择继续建设成熟的二代改进型技术项目,建设速度快,不需要新增研发投入,企业承担的风险小、收益大;选择研发自主三代核电技术,需要大量的投入,国外一般需要8—10年,企业承担的风险高。”杨长利说,中广核敏锐地意识到未来核电市场的竞争实质是技术路线的竞争,技术迭代是不可阻挡的趋势。要想成为国际一流核电企业,必须抓住技术代际转化的战略机遇,尽快拥有自主知识产权的三代核电技术。

2010年,中广核正式启动自主三代核电技术型号ACPR1000的研发。2011年日本福岛核事故后,国家要求新建核电项目必须采取三代技术,中广核在ACPR1000基础上,吸取了福岛事故的经验教训,增加了非能动安全等设计,确保核电厂的抗震等级、热工裕量以及主要技术指标达到或超过国际最高安全标准,并更名为ACPR1000+。

同期,中核集团也在研发自主百万千瓦级压水堆技术ACP1000。2013年4月,国家能源局组织召开自主创新三代核电技术合作协调会,推动中广核和中核进行技术融合,联合打造中国自主三代技术。两家企业求大同、存小异,促成了技术方案的融合,命名为“华龙一号”(HPR1000),寓意“中华复兴,巨龙腾飞”。2014年8月,“华龙一号”总体技术方案通过国家评审,成为我国第一个自主三代核电技术。

对于一家产业集团而言,创新有着丰富的类型,既包括核心产品创新,也包括相对应的工艺装备创新。

秦余新举例说,以前核电站检修转子,要把233吨的转子从发电机里抽出来,直径2米多的转子距离定子只有0.052米间隙,稍有疏忽就会发生剐蹭。“现在我们研发了检修机器人,大多数大修不需要抽转子了。”在新能源领域,中广核拥有唯一一家国家级太阳能研发中心——国家能源太阳能热发电技术研发中心,并于2016年在青海建设了5万千瓦槽式光热发电示范项目,培养了一批相关人才。与传统 风力发电、光伏发电项目相比,光热既能发电,也具有储能功能,能够较好地解决新能源发电存在的波动性、随机性问题。

随着核电主业创新能力不断外溢,中广核先后培育起了非动力核技术、环保等产业。“之前中广核的发展,得益于管理、技术的双轮驱动,但下一步可能要更加依赖创新驱动,这是大势所趋,也是央企的应尽职责。”中广核科技与数字化部总经理梁瞻翔表示。

在此方面,中广核已形成“四位一体”的科技创新总体格局,部署实施战略专项、自主化专项、尖峰计划数字化科研三大重点任务。

其中重大战略专项主要针对掌握未来生产力,开展华龙一号改进和第四代核电技术研发等;尖峰计划主要针对在运机组中遇到的具体技术问题;自主化专项主要针对行业面临的卡脖子问题进行攻关;数字化科研主要针对数字化技术与业务融合,实现生产经营的动力、效率变革。

“為了提高华龙一号的安全性,设备的冗余量较大,某种程度上影响了建造周期长和安装速度慢,影响了核心竞争力。”周建平说,“如何在确保安全的基础上不断提高经济性,这个是华龙一号改进提升的重要方向,也是关系到中广核核心竞争力的重要问题。”

“回顾历史,中广核每一轮重大发展成就的取得,都靠的是自主创新,靠的是拳头产品的有力支撑。”杨长利表示,当前,中广核正系统实施四代堆型、小型压水堆、燃料、智能核电等战略专项,加快推动战略性新兴产业的前瞻性布局,积极锻造面对未来更长远的发展的先进生产力。

协作补链

核电是质量要求最为严格、技术最为复杂的民用工程之一,代表着一个国家的整体工业水平。以CPR1000为例,每台机组共有380多个系统,7万余台套设备,参建人数约2万多人,项目涉及核反应堆物理、机械、电仪等60余个专业,每台机组建设工期长达58~60个月。显然,单靠一家公司的力量,难以独立完成这样一个庞然大物——实际上,当时参与项目供货的企业近5000家。

作为改革开放的典型产物,中广核在科技创新的道路上,也始终保持着开放协作的态度,与中外企业精诚合作,充分发挥需求引领的带动作用,为上下游产业链企业提供资金支持、技术标准、应用场景。

这一模式发轫于大亚湾时期,壮大于岭澳后期,成熟于“华龙一号”时期。

最初,作为业主单位的中广核走这一条路,可以说是不得已而为之。因为与当时国内外的同业企业相比,白手起家的中广核在人才储备、技术体系等方面毫无优势,只有通过行业协作方式补齐产业链。

“可以说,十多年来,中广核已经在事实上扮演了核电发展产业链链长的角色,发挥了科技创新、产业控制、安全支撑三大关键作用。”梁瞻翔说。

也正是依靠这样一个分工精细、合作密切的科研生态圈,中广核得以后发先至、弯道超车;也带领国内大批企业在核能制造、施工等领域取得了长足进步。

最先被带动的,是施工企业。

为了推进我国核电建设自主化的进程,大亚湾时期合营公司董事会就提出,外方承担施工任务时,必须带着中国企业。

通过这样的历练,包括中核二三公司、中建二局、山东电建、中交四航局等企业学到了与国际接轨的施工模式,共同为我国打造出了一支具备世界级竞争力的核电建设主力军。

岭澳二期项目建设期间,中广核联合国内58家制造企业,成立了设备国产化联合研发中心。面对成员单位生产资源紧张、人员缺失、经验匮乏、能力不足等问题,中广核起到了一个非常好的纽带和协调作用。

针对当时国内企业起点低的现状,中广核在对外谈判时突出技术转让,要求外商对国产化负全责等条款。

经过激烈竞争,东方电气所属的东方锅炉厂成为法马通的国产化分包商,承担制造蒸汽发生器等核岛主设备的重任。由于缺乏经验,项目初期拖期严重。

在中广核的推动下,东锅领导与法马通高层频繁沟通,加大协调力度,工人三班倒,法马通和岭澳驻厂代表全天守候在现场指导。经过全力追赶,终于把延误的工期赶了回来。国产蒸汽发生器,从德阳到乐山,过岷江入长江,经上海再海运,如期到达岭澳核电站工地。

这样的例子还有很多。

正是通过这种方式,中广核极大地推动了国内关键设备制造技术和能力升级,实现了核岛与常规岛主设备全部国产化,受到国家能源局、国家核安全局、中国机械工业联合会的高度评价,认为其“为中国核电设备国产化建立了一个共同发展的平台,为我国核电的产业化发展注入了新鲜的力量”。

在其后的“华龙一号”型号研发中,面对全新的三代核电技术以及复杂多变的国际产业链供应形势,中广核加强统筹布局和顶层设计,带动上下游5400多家企业,共同开发新技术、研制新装備、持续突破关键设备核心技术,全面实现核岛主设备、核二三级泵、电气设备、核级仪控系统等400多项关键设备国产化。

“中广核聚焦高质量发展这一‘国之大者,在推进国家核电装备国产化、自主化过程中,发挥了不可替代的作用。”宁小平说。目前,国内核电装备制造业产品供应链全面形成,覆盖我国国内建设的各类核电堆型,核电装备制造能力达到国际水平。

2023年4月23日,东方电气集团党组书记、董事长俞培根率队访问中广核时提到,正是得益于中广核对东方电气很多装备首台套的大胆应用,推动了东方电气研发制造能力的不断提升。

“所以有时候东方电气会说,卖给中广核的装备价格肯定低于市场价。因为双方这么多年国产化的合作,已经不只是买卖关系了。”宁小平说,在此过程中双方是互相成就的。“特别是疫情期间就会发现,进口装备需要调试、维修时,响应速度远远跟不上国内装备。”

支持国产化,并不是意味着排斥对外合作。

欧洲先进压水堆EPR(European Pressurized Reactor)是由法国和德国共同研发的第三代核电技术,单台机组装机容量175万千瓦,是当今世界上发电功率最大的核电机组。

中广核按照国家部署,引进技术建设台山核电一期两台EPR机组,这是继芬兰OL3和法国FA3项目之后,全球第三个开工建设的EPR项目,项目建设采用“中国+法国”联合投资、联合设计,“部分国产化+全球供应”设备,中国建造和中方为主的调试模式,设计参考电站为2005年开建的芬兰OL3项目。

2007年11月26日,中广核与法国企业签署项目合作协议。2009年12月21日,台山核电合营有限公司揭牌,同日,项目主体工程开工建设。

项目建设中,针对参与方较多、接口较为复杂的情况,台山核电独创的高层协调机制“CEPR项目协调委员会”(简称C9)发挥了重要作用。C9由中广核发起,联合主要参建方法国电力公司(EDF)、阿海珐集团(AREVA)、阿尔斯通集团(ALSTOM)、中核建设集团、中国建筑、中国能建、东方电气集团和上海电气集团等9家企业共同成立。成员由各公司一把手组成,通过高层定期会晤,及时掌握项目建设进展,协调解决重大问题。

在中广核及我国产业链企业丰富经验的基础上,在芬兰参考电站设计和工程建设经验的支持下,台山核电建设顺利,2012年就超过了芬兰和法国项目的进度。

前面没有了带路师傅怎么办?中广核果断地作出决策“台山项目要做EPR全球首堆”,并很快在C9中形成共识。

此后的6年时间,中广核凭借着核电建设的经验和技术底气,在中外参建方的通力合作下,克服了重重困难和各种不确定性。在设计上,持续推动系统固化,从设计引领现场逐步转变为现场驱动设计,从下游调试反推上游设计和供货。建立、运作和完善自主技术决策机制,成功应对和化解了首堆工程特有的设计反复迭代带给下游设备制造、安装和调试的叠加放大效应。

2015年12月,“华龙一号”示范项目——防城港二期工程(3、4号机组)正式开工建设。为建好“华龙一号”示范项目,借鉴台山EPR首堆的建设经验,中广核联合中国核建、中船重工、一重、中机、哈尔滨电气、东方电气、中国建工、中国能建、上海电气10家国内主要核电工程建设、装备制造企业,成立了H10协调机制,有效提升了研发制造施工效率。

加强与上下游企业合作的同时,中广核也加强与高校、科研院所等机构合作,打造了“一心两圆”科技创新体系。“一心”是指通过调整集团下属研究院、设计院、苏州院定位和分工,优化资源配置,加快培育集团科研核心能力,其中研究院负责从0到1,设计院负责从1到N,苏州院负责运营过程中的具体技术。“两圆”是指积极融入国家整体创新战略,立足区位优势,重点打造两大区域创新中心,深化与高校、科研单位和产业链伙伴合作,构建紧密型、松散型“两个朋友圈”,打造原创技术策源地。

“既抓得住研发的核心环节,又拢得起行业资源,中广核要同步加强核心研发能力和科研管理能力,统筹发挥好创新‘出题人‘答题人‘阅卷人作用。”杨长利表示。

改革强链

高位起步、加速发展,40多年来,中广核在核能产业拥有了强大的竞争优势。但是在包括新能源在内的其他板块,都面临着激烈的行业竞争。

“我们不怕竞争。竞争不过别人,说明还是核心能力不够强。”方春法说,新进企业布局核电产业时,中广核可以毫无保留地把相关制度规范分享过去。“但他不一定能达到我们这样的水平,因为有些能力是有形的,有些能力是无形的。”

“我们认为,核心技术、核心产品、核心团队才是各个板块能否实现高质量发展的三个关键。”方春法说。

核电站的运行涉及300多个系统、近万套设备,它们由数字化仪控系统(DCS)精确控制,保证核电站安全可靠高效运行。作为核电站的“神经中枢”,DCS的重要性不言而喻。核级DCS技术复杂、质量标准严、鉴定要求高,长期以来被美国、日本、德国等国外供应商垄断。

核级DCS核心技术不能突破,核电站“神经中枢”就无法摆脱受制于人的局面,我国就难以真正实现核电装备的自主化。

2007年,广利核先是将火电领域应用成熟的非核级仪控系统在红沿河一号机组进行试用,打破了国产仪控系统零占有率的局面。2010年,广利核在此基础上攻克了多项核心技术难题,发布了我国首个具有自主知识产权的核级DCS系统——和睦系统(FirmSys),填补了国内空白,使我国成为全球第四个掌握该核心技术的国家。

目前,在面向全球的公开招标中,我国新建核电站中国产核级仪控系统覆盖率已达100%,把西门子、三菱电子等企业挤出了中国市场。其中和睦系统市场占有率达到70%。

广利核的起步时间不长,为什么能够占据更大市场份额?孙永滨认为,首先是因为广利核是一家混合所有制企业,对于生存的紧迫感更加突出。“我们只能自己养活自己。集团很难给我们注资,因为那样民营股东也需要对应注资,对他们压力太大。”

因此,广利核成立前期,只能靠承接工程建设等周边业务维持运转,同时还要咬牙拿出大量资金进行研发投入。从和睦系统研发起步到2017年工程化阶段,广利核凭借着一次次小“战役”的胜利,坚持依靠自我滚动发展。“一些国有全资公司对集团投入有依赖心理,所以研发效能相对不高。”孙永滨说。

其次,中广核对广利核实施了特殊管理办法。广利核董事长江国进和孙永滨一样,到广利核之后就沒有换过岗位。“干得不好就是我们俩的责任,就有可能被撤职。而不是像有的公司一样,十年换了四五任负责人,究竟是谁的责任说不清。”

鉴于广利核在创新方面的突出表现,2021年9月,中国广核集团以广利核公司为主体,联合集团中与数字化业务关联度较高的几家企业组建了上海中广核工程科技有限公司(以下简称“上海科技”),作为中广核数字化产业平台。

“从集团工程公司旗下一家默默无闻的三级企业,到以我们为依托组建数字化板块,充分体现了集团公司对科技创新和数字化工作的重视,体现了中国广核集团‘有为者有位的良好奋斗环境。”孙永滨表示,在很多企业这种现象是基本不可能出现的。

再次,作为国务院国资委首批科改示范企业之一,广利核自身在激发科研人员创新活力方面形成了一整套行之有效的做法。

在创新体系方面,广利核提出了“产品化、工程化、产业化”的“三化融合”要求,推动技术产品化、产品工程化,通过工程实现产业化,贯通了从需求到产业的路径,形成“以产业总师牵头,市场推广师+资本与财务运营师协助”的铁三角团队,共同承担产业发展的整体责任。

在薪酬体系方面,上海科技探索形成了“800米赛马行政管理干部年薪制”“技术线总师积分制”“骨干员工动态出入库”等多项创新机制。相关改革举措被国资委收录为典型案例,改革实践及成效得到了各界好评。

目前,“和睦系统”已广泛应用在国内多个在役机组的改造和新机组的建设中,实现了从第二代核电技术到第四代核电技术的应用全覆盖。除核电外,“和睦系统”还可广泛应用于其他同样有高可靠要求的工业领域,商业前景广阔。

截至2022年底,和睦系统投入产出比已达1:13;2022年广利核科技成果转化收益同比增长61%。

针对当前科研工作中基础研究、应用研究界限逐渐模糊的情况,中广核科技与数字化部在做好科研工作顶层设计、资源统筹、分类管理的同时,也对研发人员的激励政策做了深入思考。

“我们的很多创新领域不像消费产业,研发投入见效没有那么快,匹配相应的激励手段也比较困难。”梁瞻翔表示,不能鼓励大家都集中到短平快的项目中去,作为央企,最优秀的人才还应该聚焦到关乎国计民生的战略专项方向中去。

为此,中广核制定了如下举措。一是提升战略专项团队负责人的待遇。中广核面向集团乃至全社会招聘战略专项总指挥,给予二级公司主要负责人相应待遇。二是给予相应决策权限,可以直接决定团队组织权、技术权和经费使用权,避免后顾之忧。三是进行里程碑式激励。项目推进到一定阶段后,提供具有竞争力的奖金。“当然是约束激励并重。”梁瞻翔表示,这一体系还在不断优化,目的就是为了更好激发科技人才创新活力。

在加强集团层面战略专项统筹的同时,中广核对各产业公司承担的自主化专项、尖峰计划也予以充分授权,尽可能提供政策、资金保障,增强板块之间,内部外部之间的协同。

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