核電閥門的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向

     隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，對(duì)我國(guó)能源行業(yè)提出了非常緊迫的要求。目前，從保證我國(guó)的能源**、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、支持國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等多方面迫切需要出發(fā)，我國(guó)已制訂立足于火電，大力發(fā)展水電，適度開(kāi)發(fā)新型能源的政策，如核電和風(fēng)力發(fā)電等。我國(guó)核電的建設(shè)正從試驗(yàn)性、補(bǔ)償性調(diào)整為向戰(zhàn)略性和進(jìn)取性的發(fā)展。這對(duì)于我國(guó)的核電事業(yè)是一個(gè)極好的發(fā)展機(jī)會(huì)，而核電站閥門的巨大需求則給國(guó)內(nèi)外閥門生產(chǎn)廠商帶來(lái)了廣闊的市場(chǎng)前景。

      2 核電行業(yè)的發(fā)展前景

      2.1 國(guó)際上核電發(fā)展現(xiàn)狀

     在世界范圍內(nèi)，核電已經(jīng)是成熟的技術(shù)。截止2002年底統(tǒng)計(jì)，全世界運(yùn)行中的核電機(jī)組有441個(gè)，總裝機(jī)容量3.5~3.6億kW，約占全球供電量的16.1%。有17個(gè)國(guó)家核電占其本國(guó)總發(fā)電量1/4以上，如法國(guó)為77%，韓國(guó)38%，日本36%，英國(guó)28%，美國(guó)也達(dá)到了20%。但由于受美國(guó)三哩島核事故和前蘇聯(lián)切爾諾貝利災(zāi)難性核事故的影響，使核電建設(shè)在其**性方面產(chǎn)生了理論上的爭(zhēng)論，并對(duì)其建設(shè)速度和規(guī)模帶來(lái)了一定的影響。例如，1970年，核發(fā)電量在全球發(fā)電總量中僅占2%。到了1988年，這個(gè)份額急劇增長(zhǎng)到16%。而這兩次事故后，到2002年，核電的發(fā)展一直停留在這個(gè)水平上。

      2.2 我國(guó)核電發(fā)展現(xiàn)狀

     自從1985年我國(guó)自行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)建造秦山一期300MW壓水堆以來(lái)，先后通過(guò)自行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、引進(jìn)國(guó)外技術(shù)等多種方式建造了秦山一期、大亞灣、秦山二期、秦山三期、嶺澳和田灣等6座核電站，總裝機(jī)容量達(dá)到870萬(wàn)kW（表1）。

表1 我國(guó)現(xiàn)有核電站統(tǒng)計(jì)         2002年，秦山二期1號(hào)機(jī)組2月并網(wǎng)發(fā)電，廣東嶺澳核電站1號(hào)機(jī)組5月投入商業(yè)運(yùn)行，秦山三期（重水堆）核電站1號(hào)機(jī)組也成功并網(wǎng)發(fā)電。在“九五”期間，我國(guó)開(kāi)工建設(shè)的核電機(jī)組就有8套。預(yù)計(jì)這8套機(jī)組全部建成后，我國(guó)的核電裝機(jī)容量將達(dá)到900萬(wàn)kW，約占國(guó)內(nèi)總發(fā)電能力的2%，并形成浙江秦山、廣東大亞灣、江蘇田灣三大核電基地。

      另外還計(jì)劃籌建下列4座核電站：
     （1）秦山核電一期：可擴(kuò)建一至兩臺(tái)30萬(wàn)kW 機(jī)組的核電站；
     （2）秦山核電二期：預(yù)留3、4號(hào)機(jī)組廠址已完成“四通一平”工作；
     （3）三門核電：規(guī)劃建設(shè)6臺(tái)百萬(wàn)kW 級(jí)核電機(jī)組，目前，正積極爭(zhēng)取一期工程兩臺(tái)百萬(wàn)kW 級(jí)新項(xiàng)目。
     （4）田灣核電站：廠址規(guī)模按4臺(tái)百萬(wàn)kW 級(jí)核電機(jī)組規(guī)劃，并留有再建2到4臺(tái)的余地。

     由于核電站具有前期建設(shè)投資高的特點(diǎn)，作為發(fā)展中國(guó)家，發(fā)展核電站的主要困難在于技術(shù)儲(chǔ)備不足，特別是缺少建設(shè)資金。為了解決資金不足問(wèn)題，我國(guó)核電站建設(shè)采取了多元化融資，結(jié)果造成核工業(yè)企業(yè)負(fù)債率過(guò)高，出現(xiàn)了多種核電站技術(shù)并存的局面。廣東大亞灣兩套機(jī)組采用法國(guó)技術(shù)和設(shè)備，秦山三期引進(jìn)加拿大重水堆機(jī)組，江蘇連云港田灣核電站用的是俄羅斯VVER堆，就是這一特點(diǎn)的表現(xiàn)。從規(guī)模上看，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)3.56億kW，居世界第2位。其中核電機(jī)組裝機(jī)容量?jī)H占0.7%，核能在一次能源消費(fèi)中僅占0.4%，遠(yuǎn)低于世界16.1%的平均水平。目前核能在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中仍滯留在試驗(yàn)性、補(bǔ)償性的地位，核電在總發(fā)電量中所占比重仍不過(guò)0.7%，在一次能源中所占比重則更是微不足道。從速度上看，我國(guó)20年建造了6座核電站，而法國(guó)在1979年1980年之間就投資開(kāi)工了7座百萬(wàn)kW級(jí)核電站。

      3 核電閥門市場(chǎng)前景與分析

      3.1 市場(chǎng)需求

     一座有2套百萬(wàn)kW級(jí)核電機(jī)組的核電站需各類閥門3萬(wàn)臺(tái)，其中核島（NI）用閥門1.3萬(wàn)臺(tái)，常規(guī)島（CI）用閥門1.3萬(wàn)臺(tái)，電站輔助設(shè)施（BOP）用閥門0.35萬(wàn)臺(tái)（表2、表3、表4）。按每年有250萬(wàn)kW核電機(jī)組開(kāi)工計(jì)算，則每年核電閥門的需求在3.75萬(wàn)臺(tái)。 

表2 典型兩套百萬(wàn) kW 級(jí)機(jī)組規(guī)模壓水堆電站的閥門用電量

表3 核島（CI ）的閥門配置情況

表4 核島（CI ）中不同**等級(jí)的閥門配置情況

     核電工程造價(jià)分為基礎(chǔ)價(jià)（靜態(tài)投資）、固定價(jià)（靜態(tài)+價(jià)差）和建成價(jià)（動(dòng)態(tài)投資）（表5和表6）。其中，閥門的投資額一般占NI、CI、BOP部分設(shè)備供應(yīng)費(fèi)用的3.8%，占基礎(chǔ)價(jià)的2%左右。一座有兩套百萬(wàn)kW級(jí)機(jī)組規(guī)模的壓水堆核電站其總造價(jià)（基礎(chǔ)價(jià)）在42億美元左右，建成價(jià)在53億美元左右。其中，閥門的投資額一般占NI、CI、BOP部分設(shè)備供應(yīng)費(fèi)用的3.8%，在總造價(jià)（基礎(chǔ)價(jià)）的2%左右，即為0.84億美元，約合人民幣6.97億元。如前所述，在未來(lái)的11年間，每年需要有250萬(wàn)kW 核電機(jī)組開(kāi)工，按21億美元/百萬(wàn)kW的基礎(chǔ)價(jià)計(jì)算，即平均每年有52.5億美元的資金用于核電站建設(shè)。對(duì)于閥門行業(yè)意味著每年1.05億美元（約合人民幣8.71億元）的巨大市場(chǎng)。當(dāng)然，如果在核電站建設(shè)連續(xù)、核電設(shè)備批量采購(gòu)的情況下，核電站的造價(jià)（基礎(chǔ)價(jià)）會(huì)降至16億美元/百萬(wàn)kW左右，閥門行業(yè)的份額會(huì)在每年0.8億美元（約合人民幣6.64億元）左右。11年合計(jì)8.8億美元（約合人民幣73.04億元）。

表5 國(guó)內(nèi)現(xiàn)有核電廠建設(shè)費(fèi)用      3.3 維修費(fèi)用

表6 百萬(wàn)KW 級(jí)核電廠基礎(chǔ)價(jià)分項(xiàng)費(fèi)用（70%國(guó)產(chǎn)化率）

     每年核電閥門的維修費(fèi)用一般占核電站維修總額的50%左右。而核電運(yùn)行成本包括投資成本（建成價(jià)）、運(yùn)行維修成本和燃料成本3部分。其中投資成本一般占核電運(yùn)行成本的57%，運(yùn)行維修成本占29%，燃料成本占14%。而運(yùn)行成本中的大修費(fèi)（維修總額）占核電運(yùn)行成本的10%，以一座有兩套百萬(wàn)kW級(jí)機(jī)組規(guī)模的壓水堆核電站為例，其總造價(jià)（基礎(chǔ)價(jià)）在42億美元左右，則相應(yīng)的全服役周期的大修費(fèi)用為7.34億美元，閥門的維修費(fèi)用為3.67億美元，假定核電站的服役周期為20年，則每年核電站需花費(fèi)在閥門上的維修費(fèi)用為0.184億美元（約合人民幣1.52億元）。

      4 閥門行業(yè)存在的問(wèn)題

     國(guó)內(nèi)的核電裝備制造業(yè)中的閥門行業(yè)，設(shè)計(jì)制造水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于科技發(fā)達(dá)國(guó)家，各類閥門的可靠性和配套能力與國(guó)際水平仍有較大差距。特別是在核電站用閥門的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力上與國(guó)外先進(jìn)水平差距很大。

     （1）重要的核電站閥門技術(shù)尚未突破。我國(guó)閥門行業(yè)已經(jīng)能夠生產(chǎn)核電站用核級(jí)閘閥、止回閥、蝶閥、球閥、隔膜閥等系列閥門。但配套閥門檔次不高，在技術(shù)層次上處于下游水平，而在主蒸氣隔離閥、大口徑**閥（DN200mm）等技術(shù)含量高的閥門研制和生產(chǎn)上尚未取得重大突破。

     （2）核電閥門總體水平仍然落后于世界先進(jìn)水平。如智能型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)目前已較為普遍的應(yīng)用于國(guó)外的閥門行業(yè)，但在國(guó)內(nèi)還是空白。具備在線診斷能力的核級(jí)閘閥對(duì)于核電站的正常運(yùn)行和故障發(fā)現(xiàn)排除具有重要意義，但由于國(guó)內(nèi)自動(dòng)控制水平的限制，國(guó)內(nèi)尚不能生產(chǎn)。

     （3）重要的配套裝置自動(dòng)化程度低，可靠性差。對(duì)于核電站用閥門來(lái)說(shuō)，在事故狀態(tài)下動(dòng)作的及時(shí)準(zhǔn)確非常重要，如主蒸氣隔離閥按要求打開(kāi)的時(shí)間僅為幾秒鐘，如果出現(xiàn)動(dòng)作不及時(shí)或誤操作都將帶來(lái)嚴(yán)重的后果。因此，閥門驅(qū)動(dòng)裝置的性能和質(zhì)量非常重要。而我國(guó)閥門配套用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制水平低，仍然停留在國(guó)外20世紀(jì)七八十年代的水平，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大。通用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制精度不高，動(dòng)作不靈敏，與國(guó)外同類產(chǎn)品相比還有一定差距。

     （4）閥門制造工藝落后，管理薄弱。目前，雖然有部分閥門企業(yè)得到了國(guó)家技改投資，加工水平有所提高，但行業(yè)整體加工能力依然不高。如機(jī)械加工大多以萬(wàn)能機(jī)床加工為主，只有少數(shù)企業(yè)擁有部分?jǐn)?shù)控加工中心，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。

     （5）在核電閥門領(lǐng)域?qū)⒚媾R國(guó)際各大知名企業(yè)的有力競(jìng)爭(zhēng)。國(guó)外研制和生產(chǎn)核電閥門已有近50余年的歷史，經(jīng)驗(yàn)豐富，產(chǎn)品種類齊全，技術(shù)先進(jìn)，性能可靠，而且已成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外數(shù)百個(gè)反應(yīng)堆上（表7），見(jiàn)表8。特別是在諸如主蒸氣隔離閥等國(guó)內(nèi)尚未具備設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的閥門方面，國(guó)外閥門企業(yè)有著很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

表7 國(guó)外部分為核電站配套閥門情況

      5  展望

     改革開(kāi)發(fā)以來(lái)，我國(guó)閥門行業(yè)得到了快速發(fā)展，現(xiàn)已基本形**才培養(yǎng)、科學(xué)研究、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和制造較為完善的體系，除少數(shù)的特殊產(chǎn)品外，現(xiàn)有產(chǎn)品品種和數(shù)量基本上能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的需要，具備很大的潛力和優(yōu)勢(shì)。

     （1）部分閥門我國(guó)擁有**。如我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的核島（NI）用全封閉電動(dòng)閘閥，該閥采用特制的電傳動(dòng)裝置和旋轉(zhuǎn)一直線運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)副，無(wú)填料，對(duì)于系統(tǒng)的**運(yùn)行和簡(jiǎn)化維護(hù)保養(yǎng)都有著積極的意義。

     （2）在跟蹤國(guó)外先進(jìn)技術(shù)上取得了一定進(jìn)展。我國(guó)已經(jīng)能夠設(shè)計(jì)和生產(chǎn)鈉冷快中子增殖堆用閥門，能夠?yàn)閲?guó)外核電站檢修生產(chǎn)部分核級(jí)閥門。特別是在核電站反應(yīng)堆用余熱排出系統(tǒng)用低流阻閥門的研制和生產(chǎn)上取得了突破。

     （3）核電領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)化程度不斷提高，對(duì)解決閥門配套能力有利。為降低核電造價(jià)，國(guó)家在核電產(chǎn)業(yè)政策上，積極推動(dòng)各項(xiàng)重要設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化工作，對(duì)于生產(chǎn)核電閥門企業(yè)來(lái)講，在爭(zhēng)取國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策支持的基礎(chǔ)上，加大自主研發(fā)的力度，聯(lián)合各外協(xié)作廠家，可以在閥門驅(qū)動(dòng)裝置、控制裝置和傳動(dòng)裝置等方面取得突破，解決制約閥門整機(jī)性能提高的瓶頸問(wèn)題。

     （4）閥門行業(yè)制造管理水平在逐年提高。現(xiàn)在，我國(guó)很多閥門企業(yè)已不滿足于生產(chǎn)中低壓、自動(dòng)化程度低的通用閥門，不滿足于粗放的生產(chǎn)管理方式。各企業(yè)都在通過(guò)不斷的進(jìn)行質(zhì)量體系認(rèn)證、國(guó)家核**認(rèn)證等方式提高企業(yè)的質(zhì)量管理水平，通過(guò)不斷引進(jìn)新設(shè)備，如數(shù)控加工中心、自動(dòng)焊生產(chǎn)線等提高閥門的加工制造能力，通過(guò)建立各型閥門的綜合測(cè)試中心、專用試驗(yàn)回路，提高對(duì)**閥、節(jié)流閥、疏水閥和減壓閥等特殊閥門的性能檢測(cè)水平。

     （5）隨著改革開(kāi)放的不斷深入，我國(guó)閥門行業(yè)可以加強(qiáng)與國(guó)外核電閥門企業(yè)的合作，充分利用其先進(jìn)的技術(shù)、資金及管理等優(yōu)勢(shì)，提升自身的技術(shù)實(shí)力和管理水平，完善測(cè)試手段和檢驗(yàn)方法，*終實(shí)現(xiàn)在我國(guó)核電閥門領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)化的目標(biāo)。      3.2 購(gòu)置費(fèi)用