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五、中国核电发展概况

中国核电站的建设始于20世纪80年代中期,大致可分为以下几个阶段。

1985~1995年为起步阶段。首台核电机组装在秦山核电站,1985年开工,1994年商业运行,电功率为300 MW,为中国自行设计建造和运行的原型核电机组,采用压水堆型反应堆。使中国成为继美、英、法、苏联、加拿大和瑞典后全球第7个能自行设计建造核电机组的国家。1982年从法国引进大亚湾核电机组(2×980 MW),1987年开工,1994年投运。

1996~2006年为推广应用阶段。建成秦山二期、三期、岭澳一期和田家湾等4座核电站的8台核电机组,总装机容量<10 000 MW,还出口了一台容量为300 MW的核电机组到巴基斯坦。在此期间,核电装机容量仅占中国发电总装机容量的1%左右。2006年底中国政府确定了核电要走引进、消化、吸收、再创新的发展道路。

2007~2020年为稳步推进阶段。鉴于国际核电事故和中国能源发展计划,中国确定要在确保安全的基础上高效发展核电。要优先安排沿海核电建设,稳步推进内陆核电项目,同时要切实抓好在役核电机组的安全运行和在建项目的安全建设。在第十二个五年计划期间要有序开工田家湾二期、红沿河二期、三门二期、海阳二期等项目,适时建设桃花江一期、大畈一期和彭泽一期工程。到2020年核电装机容量达70 000 MW,为以前容量的7倍。使核电装机容量占总电力装机容量上升到4.4%。

1999年后国际核电界将核电机组分为四代。第一代指20世纪50年代到60年代初建成的试验堆和原型堆核电机组。第二代指20世纪60年代中期到70年代建成的单机组容量在600~1 400 MW的标准型核电站,是当今运行的440多台核电机组的主体。第三代核电机组为在第二代基础上进一步提高安全性和经济性并在近期可建造的商用核电机级。第四代核电机组指待开发的具有创新技术的核电机组,比上一代具有更好的安全性和经济性,核废料少,核资源利用率高,其全寿命成本应比其他能源有明显优势,预计2030年后开始商业化。

中国现有的核电机组主要为第二代及其改进型压水堆机组,应发挥已有的成熟技术稳步发展沿海及内陆核电站。同时正积极试验和掌握第三代核电技术。中国已引进美国第三代核电技术AP-1000,并作为自主化依托项目建设浙江三门和山东海阳两个核电站的 4 台百万kW级核电机组,4 台的国产化率分别为 30%,50%,60%和70%。第5台基本实现国产化。

在发展第四代核电机组方面,中国在发展高温气冷堆和钠冷快堆方面取得了重要进展。20世纪80年代中期在清华大学开展了高温气冷堆的研发工作(10 MW),2003年满功率并网发电,是世界上唯一运行的模块式球床高温气冷堆(HTR-10)。2008年决定在此基础上在山东荣成建200 MW的示范核电站。经两年审查合格动工建设。在钠冷快堆研发方面,中国原子能科学院在2000年建造钠冷实验快堆,电功率20 MW。2010年已达临界,国产化率达70%,2011年7月成功并网发电,安全性已达到第四代要求,为中国快堆产业化打下坚实基础。现已成立“快堆产业化技术创新战略联盟”以促进中国快堆核电的产业化进程。

在可控热核聚变反应堆研究方面,中国1984年建成可控热核聚变反应装置——中国环流1号,1994年又建成中国环流器新1号装置,1999年中国科学院等离子物理研究院的HT-7超导托卡马克试验装置获得稳定的可重复的等离子体。2002年中国环流器2号(HL-2A)投入运行,使中国磁约束热核聚变研究进程加快,等离子体参数更接近聚变反应堆的要求。此装置与正在建造的国际热核聚变实验堆(ITER)相似,在国际上为中型装置,增强了中国参加ITER计划的实力。

我国现已建成独立完整的核科技工业体系,成为世界上为数不多的几个拥有完整核科技工业体系的国家之一。我国大陆已建核电机组见表1 -1。

表1 -1 我国大陆已建核电机组(截至2021年12月底)

续表

1.秦山核电站

秦山核电站是我国自行设计建造的第一个实验型反应堆核电站,1985年开工建设,1991年并网发电。反应堆为双回路轻水压水堆,功率为300 MW,主要是为积累核电经验。实际上,建设核电站的任务早在1970年就已列入党中央和国家领导人的重要议事日程。1970年2月8日,时任国务院总理的周恩来在听取上海市缺电情况汇报后说:“从长远看,要解决上海和华东用电问题,要靠核电。二机部不能光是爆炸部,要搞原子能发电。”因此,秦山核电工程最初命名为“728工程”。不过,受当时社会政治环境的影响,核电发展的初期走了很多弯路,在核反应堆堆型的选择上主观反对国外建设核电站普遍采用的压水堆技术,而盲目选用了“熔盐增殖堆”(该堆型目前国际上仍在研究开发之中,尚未实现规模化应用,是第四代核能系统的概念设计堆型之一)。在当时的技术条件下,开发该种堆型是不可行的。为此,一批专家提议改变设计堆型,1974年3月31日,在周恩来总理主持的中央专门会议上批准采用压水堆技术,研制、建设300 MW试验性原型反应堆,我国压水堆核电站的研究、设计进入正常轨道。但到了1979年3月28日,美国三里岛核电站2号机组发生了由于一系列人为误操作引起的堆芯失水熔化的重大事故,带有放射性的气体从电站通风系统中外逸。尽管事故未对周围环境和居民健康造成危害,但在美国国内引起了较大的核电恐慌,也对我国的核电计划造成了巨大的压力,核电的科研设计工作再次陷入停顿。1981年10月31日,国务院正式批准建设我国大陆第一座300 MW压水堆核电站,1982年4月正式确定浙江省海盐县秦山为核电站厂址,1982年12月30日,我国政府向全世界郑重宣布了建设秦山核电站的决定。

1985年3月20日,秦山核电一期工程正式开工建设,1991年8月8日全部燃料组件装填完毕,1991年10月31日反应堆首次临界,1991年12月15日发电并网成功。秦山核电站是我国第一座自行设计、建造的核电站,实现了我国核电事业“零”的突破,是我国核电发展史上的一个重要里程碑。

秦山核电一期工程实际建成总投资 17.75 亿元,比投资为 5 916 元/kW,约合713美元/kW。项目建成投运以来,运行业绩良好,为我国核电事业积累了宝贵的经验,培养了大批国家急需的核电人才。目前,该种堆型已出口巴基斯坦,其中第一台300 MW核电机组已于2000年9月投入商业运行,第二台机组于2006年1月开工建设。

图1-3 中国内地首座核电站—秦山核电一期(300MW)

2.大亚湾核电站

广东大亚湾核电站位于广东省深圳市东部大鹏半岛大亚湾畔,是我国大陆引进国外资金、先进技术和管理经验,建设和运营的第一座大型商业核电站,堆型为轻水压水堆,有两台额定功率为900 MW的核电机组,其核岛和常规岛设备分别由法国法玛通公司和英法通用电气——阿尔斯通公司供应,由广东核电合营有限公司负责建设和营运。广东核电合营有限公司注册资本4亿美元,其中广东核电投资有限公司出资3亿美元,占股75%;香港核电投资有限公司出资1亿美元,占股25%。大亚湾核电站总投资约40.7亿美元,除资本金4亿美元外,其余通过中国银行从国外筹措出口信贷和商业贷款,2008年7月4日,大亚湾核电站按计划偿还最后一笔基建贷款,累计偿还贷款本息共计56.74亿美元,成功实践了“借贷建设、售电还贷”的经营模式。大亚湾核电站于1987年8月7日开工建设,两台机组相继于1994年2月1日和5月6日投入商业运行,所生产电力70%供应香港,30%供应广东。

图1-4 大亚湾核电站

3.秦山二期核电站

秦山二期核电站是我国首座自主设计、自主建造、自主管理、自主运营的 2×650 MW商用压水堆核电站,由中国核工业集团公司控股。反应堆堆型为轻水压水堆(PWR,Presure water reator)是国家批准的“九五”开工建设的第一座核电工程。1996年6月2日,秦山核电二期主体工程正式开工,两台机组分别于2002年4月15日、2004年5月3日投入商业运行,使我国实现了由自主建设小型原型堆核电站到自主建设大型商用核电站的重大跨越,为我国自主设计、建设百万千瓦级核电站奠定了坚实的基础,并对促进我国核电国产化发展发挥了重要作用。

秦山二期核电站全面贯彻了国家制定的“以我为主、中外合作”的方针,并通过自主设计、建设,掌握了核电的核心技术,创立了我国第一个具有自主知识产权的商用核电品牌——CNP650,实现了国家建设秦山二期核电站的目标。核电站采用当今世界上技术成熟、安全可靠的压水堆堆型,设计与建设均采用国际标准,根据20世纪90年代国际先进压水堆核电站的要求,在堆芯设计、安全系统设计等核电站安全性、可靠性和经济性方面取得了多项创新性成果。通过优化设备设计和系统参数,有效提高了核电机组的出力,最大出力可达689 MW,平均出力为570 MW,高于600 MW的设计值。秦山二期核电站的设备国产化率达到了55%,通过该项目的建设,提升了我国核电设备制造的能力。其中,在55项关键设备中,有47项基本实现了国产化。

秦山二期核电站比投资为1 330美元/kW,是国内已经建成的商用核电站中最低的。

4.岭澳核电站一期

岭澳核电站一期工程设计装机容量为2×984 MW,堆型为轻水压水堆,由广东核电集团公司建设和营运,法国法马通公司总包。相当于是大亚湾核电站的翻版。主体工程于1997年5月15日正式开工,2003年1月建成投入商业运行。

该工程的设备提供情况为:法国法马通公司为工程总承包,国内从法马通公司和GEC阿尔斯通公司手中分包了部分技术含量较高的设备在国内生产,如蒸汽发生器、稳压器等关键设备由东方锅炉厂和法国夏龙厂合作生产。汽轮机和发电机的静子部分包给东方汽轮机厂和电机厂生产,转子部分由法国提供。法国德拉斯公司选择了杭州锅炉厂和哈尔滨锅炉厂为常规岛辅机部分的分包商。

岭澳核电站一期以大亚湾核电站为参考,结合经验反馈、新技术应用和核安全发展的要求,实施了52项技术改进。全面提高核电站整体安全水平和机组运行的可靠性、经济性,实现了部分设计自主化和部分设备制造国产化,整体国产化率达到30%,因此降低了投资,比投资约为1 700美元/kW。

5.秦山三期核电站

秦山三期(重水堆)核电站是国家“九五”重点工程,中国和加拿大两国政府迄今最大的贸易项目。由加拿大原子能源有限公司(ACEL,Atomic Energy of Canada Limited)投资、设计、建设并运营,它采用加拿大坎杜6重水堆核电技术,装机容量2×728 MW,设计寿命40年,设计年容量因子85%,运行20年后产权和管理权归中国。主体工程于1998年开工建设,2003年7月全面建成投产。工程比中加主合同规定的进度提前112天全面建成投产,创造了国际33座重水堆建设周期最短的纪录。2005年9月22日,工程通过国家竣工验收。该电站核电设备主要加拿大进口,国内分包和合作的份额较小,电站建设的比投资约为1 790美元/kW。

在工程建设中,秦山三期工程实现了国际水准的工程建造自主化、调试自主化、生产准备自主化、运营管理自主化;建立了“垂直管理,分级授权,相互协作,横向约束,规范化、程序化和信息化运作”管理模式,实现了工程管理与国际接轨;工程全部104个单位工程评为优良,优良率为100%;提前112天全面建成投产,比国家批准的投资概算节约10.6%;电站各项指标满足设计要求,是目前世界上先进水平的坎杜6型机组,为我国核电发展积累了宝贵的经验。

进入生产运营期后,秦山三核通过公司各级组织和全体员工的共同努力,两台机组保持安全可靠经济运行。公司连年实现年度安全目标并超额完成年度发电目标和利润指标;一号机组在整个第三次循环周期中实现不停堆连续安全运行463天;坚持自主科技创新,两台机组功率成功提升8 MW。电站整体运营水平在国际同类型核电站中名列前茅,公司核心竞争力持续增强。至2008年底,秦山三核已累计安全发电631亿kW·h,相当于少消耗标准煤2 136万吨,为长三角经济的高速发展注入了强劲的动力。环境监测结果表明,电站自投入运营以来未对其周围环境产生影响。取得了良好的经济效益、环境效益和社会效益。

6.田湾核电站

田湾核电站位于江苏省连云港市连云区田湾,一期工程建设2×1 060 MW的俄罗斯AES-91型压水堆核电机组,设计寿命40年,年平均负荷因子不低于80%,年发电量达140亿kW·h,由中国核工业集团公司控股建设。

田湾核电站采用的俄AES-91型核电机组是在总结WWER-1000/V320机组的设计、建造和运行经验基础上,按照国际现行核安全和辐射安全标准要求,并采用一些成熟的先进技术而完成的改进型设计,在安全标准和设计性能上具有起点高、技术先进的特点。田湾核电站的安全设计优于当前世界上正在运行的绝大部分压水堆核电站,其安全设计在某些方面已接近或达到国际上第三代核电站水平。电站采取“中俄合作,以我为主”的建设方式,俄方负责核电站总的技术责任和核岛、常规岛设计及成套设备供应与核电站调试,中方负责工程建设管理、土建施工、围墙内部分设备的第三国采购、电站辅助工程和外围配套工程的设计、设备采购及核电站大部分安装工程。

田湾核电站于1999年10月20日正式开工。2006年5月,1号机组并网成功,2007年5月,2号机组并网发电,电站建设比投资为1 511美元/kW。

7.清华大学10 MW(热功率)高温气冷堆

清华大学10 MW(热功率)高温气冷堆是国家863计划重大科技项目,由清华大学核能技术设计研究院设计和建造。该项目于1992年经国务院批准立项,1995年6月动工兴建,2000年12月建成并实现临界,2003年1月顺利实现10 MW热功率满负荷运行。该反应堆是我国自行研究开发、自主设计、自主制造、自主建设、自主运行的世界上第一座具有非能动安全特性的模块式球床高温气冷实验堆。该反应堆的建造表明我国在高温气冷堆技术领域已达到世界先进水平。

我国在2006年2月发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》中,将大型先进压水堆及高温气冷堆核电站确定为16个重大科技专项之一。高温气冷堆具有安全性好、温度高、用途广等特点,是具有第四代核能利用系统主要技术特征的先进核能技术,也是目前国际上发展第四代核能系统的优选堆型之一。高温气冷堆技术的开发,对于提升我国的自主创新能力、优化能源结构、实现经济与社会可持续发展具有重要意义。

8.中国实验快堆

中国实验快堆(热功率为65 MW,电功率为20 MW)也是国家863计划重大科技项目,于2000年5月开工建设,2002年8月完成了核岛厂房封顶,2010年7月21日首次达到临界。

9.华龙一号的开发与建设(HPR1000)

为响应国家充分利用清洁能源与绿色能源的号召,满足我国核电“走出去”战略和自身发展需要,2013年4月25日,中国国家能源局主持召开了自主创新三代核电技术合作协调会,中广核和中核同意在前期两集团分别研发的ACPR1000+和ACP1000的基础上,联合开发“华龙一号”(图1 -5)。

图1-5 华龙一号核电站效果图

2014年8月22日,“华龙一号”总体技术方案通过国家能源局和国家核安全局联合组织的专家评审。专家组一致认为,“华龙一号”成熟性、安全性和经济性满足三代核电技术要求,设计技术、设备制造和运行维护技术等领域的核心技术具有自主知识产权,是目前国内可以自主出口的核电机型,建议尽快启动示范工程。为此,两集团签署《关于自主三代百万千瓦核电技术“华龙一号”技术融合的协议》,并将该技术投入到核电站建设中。目前,国家已同意依托中广核防城港核电站3、4号机组和中核福清5、6号机组建设“华龙一号”国内示范项目(图1 -6)。

图1-6 华龙一号核电站现场图

华龙一号作为中国核电“走出去”的主打品牌,在设计创新方面,提出“能动和非能动相结合”的安全设计理念,采用177个燃料组件的反应堆堆芯、多重冗余的安全系统、单堆布置、双层安全壳,全面平衡贯彻了“纵深防御”的设计原则,设置了完善的严重事故预防和缓解措施,其安全指标和技术性能达到了国际三代核电技术的先进水平,具有完整自主知识产权,不仅满足了国内核电建设的需要,还将推广到巴基斯坦等海外国家的核电站建设中,提高了国家核电建设的知名度和国际影响力。 dQFexAaK8Oc1mdUOvpmeCiLcGW90NA+GNfn4wvZMyhSUfwcXDe+Cax8mWOaBfDSb

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