核電站常規(guī)島及電站輔助設施自主化設計有關問題探討

摘　要　論述了核電站常規(guī)島及電站輔助設施設計自主化的重要意義、目標。在國內(nèi)設計單位與國際標準的工程公司能力差異比較的基礎上，提出了實施上述目標的步驟和方法。

關鍵詞　核電站　常規(guī)島　電站輔助設施　設計自主化　目標　實施方法

Abstract　The significance and target of China′s self-reliance in design of CI(conventional island)and BOP(balance of plant)of nuclear power plants are discussed in the article.The inadequacies in capability of Chinese Design Institute as compared with the international standard A／E Company are pointed out and the way to achieve the mentioned target is expounded.
Key words　nuclear power plants,CI,BOP,self-reliant design,target,way to achieve

1　設計自主化的目標

　　為使我國核電建設能走上健康持續(xù)發(fā)展的道路，國家有關主管部門明確提出必須實現(xiàn)核電發(fā)展的四個自主化。四個自主化中，核電工程設計自主化是基礎。只有做到設計自主化，才能實現(xiàn)工程管理、設備制造和電站營運的自主化，進而降低核電站的投資，降低核能發(fā)電的電價，我國的核電也才能得到快速地發(fā)展。

　　常規(guī)島及電站輔助設施(BOP)設計自主化的主要目標是要通過技貿(mào)結合，以若干臺大型商用核電站的建設為載體，逐步全面建立大型商用核電站常規(guī)島和BOP的自主設計能力，并具備一定的研究開發(fā)能力。包括建立并完善整套規(guī)程、規(guī)范及程序文件，配套合適的設計／計算手段和方法，培育建立起一支合格的設計隊伍，最終能由國內(nèi)工程公司或設計部門向建設單位提交合乎規(guī)程規(guī)范要求、質(zhì)量要求和進度要求的整套設計文件和相關工程服務。

　　實現(xiàn)上述設計自主化的步驟是：

　　a)在大型商用核電站的首兩臺機組的建設過程中，通過外方為主，中外合作設計，完成包括設計管理、設計規(guī)范、適用的計算機軟件和數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)的擬定、計算與優(yōu)化、施工圖設計技術以及各類工程文件編制在內(nèi)的全面技術轉讓；

　　b)3、4號機組的大部分設計責任轉移到中方，僅少量關鍵性技術責任仍由外方承擔；

　　c)5、6號機組由中方承擔全部設計責任。

　　考慮到我國核電站建設將走上系列化、標準化建設的道路，除少量改進項目之外，后4臺機組的重新設計工作量將大大減少。因此，1、2號機組設計技術轉讓的成功與否是設計自主化能否得以實現(xiàn)的關鍵。

2　設計自主化的現(xiàn)狀

2.1　常規(guī)島工程設計自主化現(xiàn)狀

　　從技術角度而言，核電站常規(guī)島與常規(guī)火力發(fā)電廠汽輪機島之間并無本質(zhì)上的區(qū)別。我國幾個主要的電力設計院已經(jīng)具備了600 MW級火力發(fā)電廠的設計資格，在工程設計實踐方面，也已有了相當?shù)姆e累。

　　在核電工程方面，國內(nèi)電力設計部門自主承擔完成了秦山一期300 MW機組常規(guī)島設計任務，目前正開展秦山二期600 MW級常規(guī)島工程設計工作。而嶺澳核電項目則在大型商業(yè)核電站常規(guī)島設計自主化方面邁出了第一步。通過與常規(guī)島供貨商的合作，國內(nèi)電力設計院具體承擔了常規(guī)島部分土建、工藝設計任務并完全承擔了相應的技術責任。整個設計工作按國際標準和慣例組織進行，目前工作已接近完成。

　　與國際標準的工程公司(A／E公司)相比，我們至少應在以下幾個方面通過國際合作，從技術轉讓中獲取相應的能力，才能真正談得上設計的自主化。

　　a)項目管理的能力，包括項目管理隊伍的組成和工作程序的建立等；

　　b)適當?shù)挠嬎銠C系統(tǒng)(硬件和軟件)以及配套的工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其中工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是問題的關鍵；

　　c)接口控制能力，包括接口的預見性和確立、控制等；

　　d)系統(tǒng)的計算擬定和優(yōu)化(指工藝、電氣、儀控等主要系統(tǒng))；

　　e)設備采購規(guī)范書的編制能力；

　　f)施工、安裝、調(diào)試和運行文件的編制能力；

　　g)國際通用的標準、規(guī)范的理解和比較。

　　國際標準的A／E公司與國內(nèi)設計單位(CDI)能力差異比較見表1和表2。

2.2　BOP設計自主化

　　國內(nèi)設計院已基本具備了BOP設計自主化的能力。特別是在嶺澳核電站項目中，國內(nèi)設計院與業(yè)主的經(jīng)驗和能力相結合，除個別系統(tǒng)由于商務、系統(tǒng)小成套等因素導致工藝設計由外方承擔外，已全面實現(xiàn)了包括工程管理、采購、設計(工藝設計和土建設計)等各個環(huán)節(jié)的自主化。

表1　工程管理能力差異表

項目 A／E公司 CDI 項目經(jīng)理 能對工程實施全方位的控制，有職、責、權，對外代表公司對項目進行質(zhì)量、工期和費用三大控制，擁有項目組內(nèi)部人力調(diào)度和收入分配的權力。 主要從技術協(xié)調(diào)角度組織管理項目設計，基本沒有人員調(diào)配、費用控制和收入分配的權力。項目三大控制職責主要由生產(chǎn)處室實現(xiàn)，導致項目技術、工期、費用職責不清。 項目管理隊伍 有專責的項目經(jīng)理工作班子，職能包括項目的計劃，設計管理協(xié)調(diào)，商務、會計、質(zhì)保、預算、采購、合同等與項目實施有關的各個方面。 不健全的項目工作班子，依靠生產(chǎn)處室實現(xiàn)管理的職能。 工作程序 建立行之有效的工作程序并按程序辦事，工作人員的個人表現(xiàn)基本能與公司體系運作的有效性進行適度的分離。 以工作經(jīng)驗和工作慣例為基礎，工作程序不健全或不受重視，行政命令仍為主要工作手段之一。 工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 龐大適用的工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，包括工程設計數(shù)據(jù)庫、參考文檔數(shù)據(jù)庫等，有利于建立快速報價體系，電站優(yōu)化設計和提高設計效率與質(zhì)量，降低工程投資。 工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)正在建立和積累，但適用于國際標準的工程數(shù)據(jù)庫基本是空白。 質(zhì)保體系 正常運作的質(zhì)保體系和較強的質(zhì)保意識。 體系類似，運作的有效性和穩(wěn)定性正常。 接口控制 有豐富的接口控制經(jīng)驗，專門的管理程序和管理人員 對接口的預見性和控制能力有待加強。

表2　工程設計能力差異表

項目 A／E公司 CDI 標準規(guī)范 對國際通行的標準規(guī)范有廣泛深入的了解，并運用于工程實踐。 對國際通行的標準、規(guī)范的了解和使用有待加強。 系統(tǒng)設計

(System Design)

有較強的系統(tǒng)計算、分析、設計、選型和優(yōu)化的能力，有豐富的計算機軟件。 有一定的系統(tǒng)設計和分析計算能力，但仍以經(jīng)驗設計和引進設計為主，應變能力不強，適用計算機軟件不夠。 安裝設計

(設備、管道、

電纜等)

有較強的設計布置、力學分析、支吊系統(tǒng)設計、材料和型號選擇的經(jīng)驗和能力，有適用的參考數(shù)據(jù)庫支持，具備了3D模型設計能力。 有豐富的設備、管道、電纜等設計布置的經(jīng)驗和能力，掌握了3D模型設計能力，但缺乏適用的數(shù)據(jù)庫，所采用的設計計算軟件也僅適用于國內(nèi)工程。 土建設計 成熟的結構計算與設計。 與國外設計能力大致相當，但大型動力設備基礎的力學分析計算有待加強。 設備采購

規(guī)范書

由專門的部門、人員和程序來完成，對各主要發(fā)電設備主、輔機供貨商比較了解，所編設備采購規(guī)格書內(nèi)容比較全面(包括商務、技術、材料、質(zhì)保、包裝、運輸安裝、服務等各方面內(nèi)容)。 無專門的采購部門，以過往工作經(jīng)驗為主，以編寫技術規(guī)格書為主，內(nèi)容相對較簡單。 安裝、調(diào)試、

運行文件

有較強的文件編寫能力。 基本無經(jīng)驗，能力有待提高。

3　工程設計模式

3.1　常規(guī)島工程設計模式

　　為了要實現(xiàn)設計自主化，必須最大限度地參與核電站的設計和管理實踐活動，只有參與才能掌握，只有干才能學會，只有敢于承擔風險才能取得勝利。

　　由于國內(nèi)設計單位的資源、經(jīng)驗和能力的局限性，選擇一家國際著名的工程公司進行合作設計可更有效地借鑒國外先進的管理手段，設計技術以及信息財富，有利于國內(nèi)設計單位在較短的時間內(nèi)盡快趕上國際先進水平。

　　在選擇國外合作伙伴時要注意在電站工程設計方面，國際上流行著兩種不同的模式，在這兩種模式中，工程公司所起的作用也不同。

3.1.1　美國模式

　　a)設備制造商僅負責設計和提供直接由其制造的產(chǎn)品，國內(nèi)俗稱主機供應商；

　　b)工程公司在電站的成套設計、工程管理、采購、工程服務(土建、安裝、調(diào)試運行、維修)等方面起著非常大的作用，并且有豐富的經(jīng)驗。

3.1.2　歐、日模式

　　a)設備制造商不但能負責設計和提供直接由其制造的產(chǎn)品，對主廠房內(nèi)的工藝系統(tǒng)也有較強的設計和成套能力；

　　b)一般不請獨立的工程公司協(xié)助其進行輔助系統(tǒng)的成套設計；

　　c)其工程設計力量是屬于設備制造商的一部分，所提供的工程設計總是與公司的設備緊密聯(lián)系在一起，屬專門化的設計。

3.1.3　選擇美國模式的優(yōu)勢

　　筆者認為，如創(chuàng)建合資的工程公司，則采取美國模式更為有利，主要因為：

　　a)從工程的觀點看，美國模式無論是設備制造還是電站設計均十分接近我國傳統(tǒng)的、成熟的火力發(fā)電項目建設實踐，雙方合作容易找到共同一致的基礎。

　　b)美國的工程公司總是獨立于設備制造之外，具有和多家廠商合作的經(jīng)驗，因而在電站設計方面，增強了靈活性，減少了局限性，可增強國內(nèi)設計院的應變能力。

　　c)在主設備的招標評標過程中，唯有美國模式的工程公司才能公允地同參與競爭的各供貨商進行評判。若選擇了歐洲某設備貨商合作，將使自己陷入“唯一性”，而失去了“靈活性”和“公允性”。

　　d)美國工程公司由于其在工程項目中的地位和作用，積累了非常豐富和廣泛靈活的經(jīng)驗，對提高國內(nèi)設計單位的水平有利。

　　e)一般而言，美國公司在提供技術轉讓方面，持相對比較開放的態(tài)度。

3.2　BOP工程設計模式

　　可按嶺澳核電項目現(xiàn)有的模式，繼續(xù)擴大國內(nèi)設計的份額，把設計自主化推上一個新臺階。

4　結語

　　大型商業(yè)核電站的自主化設計是設備國產(chǎn)化制造的基礎，也是我國核電建設走上持續(xù)健康發(fā)展道路的關鍵。在核電站常規(guī)島及電站輔助設施自主化設計方面，我國已積累了相當?shù)慕?jīng)驗，建立了一定的能力。通過技貿(mào)結合，以核電建設項目為依托，以組建中合作的工程公司為實施主體，在6臺系列化、標準化機組的建設過程中，將設計責任逐步由外方轉移到國內(nèi)設計單位，進而全面實現(xiàn)設計自主化是完全必要和完全可能的。

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