核电阀门的技术现状及发展方向学习共享 2009-05-07 00:13 阅读83 评论0字号：大中小1 概述随着我国国民经济的持续快速发展，对我国能源行业提出了非常紧迫的要求。
目前，从保证我国的能源安全、优化能源结构、支持国民经济可持续发展等多方面迫切需要出发，我国已制订立足于火电，大力发展水电，适度开发新型能源的政策，如核电和风力发电等。
我国核电的建设正从试验性、补偿性调整为向战略性和进取性的发展。
这对于我国的核电事业是一个极好的发展机会，而核电站阀门的巨大需求则给国内外阀门生产厂商带来了广阔的市场前景。
2 核电行业的发展前景2.1 国际上核电发展现状在世界范围内，核电已经是成熟的技术。
截止2002年底统计，全世界运行中的核电机组有441个，总装机容量3.5~3.6亿kW，约占全球供电量的16.1%。
有17个国家核电占其本国总发电量1/4以上，如法国为77%，韩国38%，日本36%，英国28%，美国也达到了20%。
但由于受美国三哩岛核事故和前苏联切尔诺贝利灾难性核事故的影响，使核电建设在其安全性方面产生了理论上的争论，并对其建设速度和规模带来了一定的影响。
例如，1970年，核发电量在全球发电总量中仅占2%。
到了1988年，这个份额急剧增长到16%。
而这两次事故后，到2002年，核电的发展一直停留在这个水平上。
2.2 我国核电发展现状自从1985年我国自行设计开发建造秦山一期300MW压水堆以来，先后通过自行设计开发、引进国外技术等多种方式建造了秦山一期、大亚湾、秦山二期、秦山三期、岭澳和田湾等6座核电站，总装机容量达到870万kW （表1）。
表1 我国现有核电站统计2002年，秦山二期1号机组2月并网发电，广东岭澳核电站1号机组5月投入商业运行，秦山三期（重水堆）核电站1号机组也成功并网发电。
在“九五"期间，我国开工建设的核电机组就有8套。
预计这8套机组全部建成后，我国的核电装机容量将达到900万kW，约占全国总发电能力的2%，并形成浙江秦山、广东大亚湾、江苏田湾三大核电基地。
核电厂堆型/ 容量建设时间/年.月投入运行时间/年.月秦山一期自主开发压水堆/300 MW 1985.03 1991.12大亚湾法马通压水堆/2×900 MW 1987.081994.01 和1994.06秦山二期自主开发压水堆/2×642 MW 1996.062002.02 和2004.06秦山三期加拿大CANDU6 重水堆/2×728 MW 1998.062002.11 和2003.07岭澳法马通压水堆/2×984 MW 1997.052002.05 和2003.03田湾俄罗斯VVER-1000 压水堆/2×1060 MW 1999.10 2004~2005合计运行210万kW ，在建660万kW 。
总计870万kW另外还计划筹建下列4座核电站：（1）秦山核电一期：可扩建一至两台30万kW 机组的核电站；（2）秦山核电二期：预留3、4号机组厂址已完成“四通一平"工作；（3）三门核电：规划建设6台百万kW 级核电机组，目前，正积极争取一期工程两台百万kW 级新项目。
（4）田湾核电站：厂址规模按4台百万kW 级核电机组规划，并留有再建2到4台的余地。
由于核电站具有前期建设投资高的特点，作为发展中国家，发展核电站的主要困难在于技术储备不足，特别是缺少建设资金。
为了解决资金不足问题，我国核电站建设采取了多元化融资，结果造成核工业企业负债率过高，出现了多种核电站技术并存的局面。
广东大亚湾两套机组采用法国技术和设备，秦山三期引进加拿大重水堆机组，江苏连云港田湾核电站用的是俄罗斯VVER堆，就是这一特点的表现。
从规模上看，我国发电装机容量已达3.56亿kW，居世界第2位。
其中核电机组装机容量仅占0.7%，核能在一次能源消费中仅占0.4%，远低于世界16.1%的平均水平。
目前核能在我国能源结构中仍滞留在试验性、补偿性的地位，核电在总发电量中所占比重仍不过0.7%，在一次能源中所占比重则更是微不足道。
从速度上看，我国20年建造了6座核电站，而法国在1979年1980年之间就投资开工了7座百万kW 级核电站。
3 核电阀门市场前景与分析3.1 市场需求一座有2套百万kW级核电机组的核电站需各类阀门3万台，其中核岛（NI）用阀门1.3万台，常规岛（CI）用阀门1.3万台，电站辅助设施（BOP）用阀门0.35万台（表2、表3、表4）。
按每年有250万kW核电机组开工计算，则每年核电阀门的需求在3.75万台。
3.2 购置费用表2 典型两套百万kW 级机组规模压水堆电站的阀门用电量序压水堆核电站组成阀门配置比例数量（万台）号1 核岛（NI ）43.5% 1.32 常规岛（CI ）45% 1.353 电站辅助设施（BOP ）11.5% 0.35合计 3表3 核岛（CI ）的阀门配置情况序阀门类型阀门配置比例数量（台）号1 截止阀33.6% 43682 隔膜阀26.2% 34063 球阀12.8% 16644 止回阀7.2% 9365 蝶阀 5.7% 7416 闸阀 5.05 6507 调节控制阀 3.5% 4558 安全阀 2.5% 3259 蔬水阀0.3% 391减压阀0.2% 261其他阀门3% 3901合计13000表4 核岛（CI ）中不同安全等级的阀门配置情况序核安全等级阀门配置比例数量（台）号1 核一级 2.3% 3002 核二级30% 39003 核三级22% 28604 非核级45.7% 5940合计13000核电工程造价分为基础价（静态投资）、固定价（静态+价差）和建成价（动态投资）（表5和表6）。
其中，阀门的投资额一般占NI、CI、BOP部分设备供应费用的3.8%，占基础价的2%左右。
一座有两套百万kW 级机组规模的压水堆核电站其总造价（基础价）在42亿美元左右，建成价在53亿美元左右。
其中，阀门的投资额一般占NI、CI、BOP部分设备供应费用的3.8%，在总造价（基础价）的2%左右，即为0.84亿美元，约合人民币6.97亿元。
如前所述，在未来的11年间，每年需要有250万kW 核电机组开工，按21亿美元/百万kW 的基础价计算，即平均每年有52.5亿美元的资金用于核电站建设。
对于阀门行业意味着每年1.05亿美元（约合人民币8.71亿元）的巨大市场。
当然，如果在核电站建设连续、核电设备批量采购的情况下，核电站的造价（基础价）会降至16亿美元/百万kW左右，阀门行业的份额会在每年0.8亿美元（约合人民币6.64亿元）左右。
11年合计8.8亿美元（约合人民币73.04亿元）。
表5 国内现有核电厂建设费用 3.3 维修费用核电厂堆型/ 容量建成价秦山一期自主开发压水堆/300 MW秦山一期，1991年运行以来累计销售收入50亿元，还贷92%，总计54亿元大亚湾法马通压水堆/2×900 MW 40.7 亿元秦山二期自主开发压水堆/2×642 MW 17.79 亿元秦山三期加拿大CANDU6 重水堆/2×728 MW 28 亿元岭澳法马通压水堆/2×984 MW 34.9 亿元田湾俄罗斯VVER-1000 压水堆/2×1060MW32 亿元表6 百万KW 级核电厂基础价分项费用（70%国产化率）序号项目名称费用（万美元）比例%1 前期工程费5146 2.382 NI 、CI 、BOP 土建工程费16954 7.843 NI 、CI 、BOP 设备供应费109100 50.464 NI 、CI 、BOP 安装工程费15005 6.945 给排水、附属生产、生活福利费9997 4.626 设计与工程管理费17456 8.077 工程建设管理费20514 9.498 基本预备费12038 5.579 首炉燃料费10000 4.6310 基础价合计216207 10011 基础价（单位kW 价格（美元））1081 美元/kW基础价（单位kW 价格（人民币））8972.6 元/kW每年核电阀门的维修费用一般占核电站维修总额的50%左右。
而核电运行成本包括投资成本（建成价）、运行维修成本和燃料成本3部分。
其中投资成本一般占核电运行成本的57%，运行维修成本占2 9%，燃料成本占14%。
而运行成本中的大修费（维修总额）占核电运行成本的10%，以一座有两套百万kW 级机组规模的压水堆核电站为例，其总造价（基础价）在42亿美元左右，则相应的全服役周期的大修费用为7.34亿美元，阀门的维修费用为3.67亿美元，假定核电站的服役周期为20年，则每年核电站需花费在阀门上的维修费用为0.184亿美元（约合人民币1.52亿元）。
4 阀门行业存在的问题国内的核电装备制造业中的阀门行业，设计制造水平还远远落后于科技发达国家，各类阀门的可靠性和配套能力与国际水平仍有较大差距。
特别是在核电站用阀门的设计和生产能力上与国外先进水平差距很大。
（1）重要的核电站阀门技术尚未突破。
我国阀门行业已经能够生产核电站用核级闸阀、止回阀、蝶阀、球阀、隔膜阀等系列阀门。
但配套阀门档次不高，在技术层次上处于下游水平，而在主蒸气隔离阀、大口径安全阀（DN200mm）等技术含量高的阀门研制和生产上尚未取得重大突破。
（2）核电阀门总体水平仍然落后于世界先进水平。
如智能型驱动机构目前已较为普遍的应用于国外的阀门行业，但在国内还是空白。
具备在线诊断能力的核级闸阀对于核电站的正常运行和故障发现排除具有重要意义，但由于国内自动控制水平的限制，国内尚不能生产。
（3）重要的配套装置自动化程度低，可靠性差。
对于核电站用阀门来说，在事故状态下动作的及时准确非常重要，如主蒸气隔离阀按要求打开的时间仅为几秒钟，如果出现动作不及时或误操作都将带来严重的后果。
因此，阀门驱动装置的性能和质量非常重要。
而我国阀门配套用电动执行机构控制水平低，仍然停留在国外20世纪七八十年代的水平，与国外先进水平差距较大。
通用执行机构的控制精度不高，动作不灵敏，与国外同类产品相比还有一定差距。
（4）阀门制造工艺落后，管理薄弱。
目前，虽然有部分阀门企业得到了国家技改投资，加工水平有所提高，但行业整体加工能力依然不高。
如机械加工大多以万能机床加工为主，只有少数企业拥有部分数控加工中心，劳动生产率低，生产周期长。
（5）在核电阀门领域将面临国际各大知名企业的有力竞争。
国外研制和生产核电阀门已有近5 0余年的历史，经验丰富，产品种类齐全，技术先进，性能可靠，而且已成功应用于国内外数百个反应堆上（表7），见表8。
特别是在诸如主蒸气隔离阀等国内尚未具备设计生产能力的阀门方面，国外阀门企业有着很强的优势。