知己知彼 大国核电之俄罗斯
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引 言
作为安全、稳定、高效、清洁的能源,核电已为中国提供了三十多年可持续、低碳的电力供应,并于现在成为“一带一路”战略的重要组成部分。
“走出去”的核电产业链犹如一支出征的队伍,不但要求每个队员身体强健,更要保障相互间的配合与信息传递的流畅。实现前者的关键是基础建设和装备制造能力,而实现后者的关键则是工业信息化。
“工业信息化”并非单纯的IT软件采购,“工业信息化”姓“工”,是紧紧与国家工业捆绑在一起的、代表先进科技的第一生产力。
本文将力所能及地从现行政策、技术路线、国内情况、出口情况以及工业信息化五个要点入手,对世界上几大核电“玩家”的情况做简要的“截屏”分析,为我国的核电企业提供平行对比和规划未来的素材。(本文着重聚焦未来5到10年成熟的大型商用反应堆,暂不深入讨论前沿堆型,如:快中子、高温气冷、海上浮动、小堆、热核反应堆等。)
知己知彼 大国核电之俄罗斯
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现状简述
俄罗斯是世界上最大的核能生产国之一,2018年俄罗斯核电站总发电量为204.3TWH,占全国发电量的18.7%。
1954年俄罗斯、也是世界上第一座建成发电的核电站是5MW的奥布宁斯克(О́бнинск)。
80年代中期俄罗斯已经有25座核反应堆投入运行,但其核工业却由于1986年的切尔诺贝利事故、以及之后苏联解体造成的****而陷入了困境。1986年至1990年代中期,俄罗斯只启用了一座核电站。90年代末,随着向伊朗、中国和印度出口核反应堆,俄罗斯停滞的国内建设计划得以慢慢恢复。
根据最新的俄罗斯联邦发展战略(FTP - Federal Target Program),预计到2030年核能在俄罗斯电力供应中的份额将达到25-30%,2050年将达到45-50%,到21世纪末将达到70-80%。
FTP的实施也加速推动了俄罗斯成为快中子反应堆技术的世界领先者,以其“突破(Proryv)”项目作为驱动,将在2020-2030年间建造新型的商业化快中子反应堆。目标是实现核燃料的封闭循环、在核能发电过程中不再产生放射性核废料。
俄罗斯是世界上少数几个完全不支持那些“表面上政治正确的能源”(如风能、太阳能)的国家,整体国家战略就是毫无顾虑、坦荡荡地优先发展核电。
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技术路线
· 轻水冷却石墨反应堆(LWGR:俄罗斯独有的老式反应堆、部分已退役):
· 压水堆(VVER:Water-Water Energetic Reactor直译为水-水高能反应堆):
· 快中子反应堆:
· 浮动式压水堆:
· 球床模块式高温气冷堆(HTR)
从2020-25年开始,快中子反应堆将在俄罗斯发挥越来越大的作用。预计到2030年,快堆容量将达到14GW,2050年将达到34GW。
BN系列快堆是俄罗斯国家核电(ROSATOM)“突破(Proryv)”项目的一部分,该项目旨在开发封闭燃料循环的快堆,其MOX燃料将被再处理和回收。基本理念为避免严重的反应堆事故、关闭燃料循环、低放射性废物、不扩散、降低快堆的成本,以及在本世纪末实现俄罗斯350GW的核容量。
图片来源:www.world-nuclear.org
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国内装机
截止到2018年12月,俄罗斯核反应堆总装机容量为31.3GW。其中13座LWGR装机容量约为9.3 GW,20座VVER装机容量约为20.6GW,两座快堆装机容量为1. 4GW。俄罗斯国家核电(ROSATOM)总部设在莫斯科,全球员工超过25万人,是俄罗斯唯一一家运营核电站的公用事业公司。
2017年初ROSATOM首席执行官表示,政府将在2020年彻底结束国家对新建核电站的支持,也就是说ROSATOM必须开始学会自己赚钱,主要通过在国际市场上竞标商业核电项目。
图片来源:www.world-nuclear.org
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海外出口
核电技术出口是俄罗斯的国家战略,由外交部亲自负责在国外推广俄式核技术,包括在各地俄国大使馆建立ROSATOM海外代表处。ROSATOM在2016年初表示,俄罗斯每投资1卢布用于在海外建设核电站,其GDP就能获得2卢布的回报。
俄罗斯原子能技术出口公司(ASE)已成功在海外完成三个反应堆建设项目,全部为VVER-1000机组,包括中国江苏连云港田湾核电站的2台VVER-1000/V320型机组。
2018年6月,中核集团与俄罗斯国家原子能集团签署合同,双方将合作建设田湾7、8号及徐大堡3、4号机组,共4台VVER-1200型三代核电机组,两份合同总价36. 2亿美元。俄方负责核岛设计,参与仪控、电气等系统的联合设计,负责反应堆压力容器、蒸汽发生器、主循环管道、主泵、堆芯熔融物捕集器等14项核岛主设备以及部分辅助设备的供货。中方负责电厂总平面规划、常规岛和BOP设计。
ROSATOM表示,公司已在13个国家有了34个核电订单,每座约50亿美元,并正在就更多核反应堆进行谈判,所有出口订单的总价值超过3000亿美元。
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信息化战略
俄罗斯国家核电集团(ROSATOM)自2010年起就与达索系统(Dassault Systèmes)进行合作、并在后续签署战略合作协议,共同合作开发支持核电工程全寿期的PLM协同平台。
ROSATOM旗下负责核工程设计、运维与出口的设计公司ASE在最高峰期雇佣800人,耗时8年打造了全集团最骄傲的品牌之一:Multi-D(多维信息协同平台)。
Multi-D将核工程横轴分成各生命周期象限、纵轴分成各专业版块象限,将多方信息、包括供应商设备信息整合至同一平台,在一体化平台上矩阵式分工协作。从基于文档的传统基建领域,向数字化和信息化转型的未来电厂的方向一瞬千里。
Multi-D不但应用于核电工程领域,ASE更将此成套数字化解决方案卖给俄罗斯铁路集团(OAO),用于莫斯科到喀山高铁的工程建设全生命周期管理,ASE至此真正做到了数字业务转型。
作者观点
无论是大到两年一届在巴黎举办的世界核工展(WNE),还是小到在某地级市举办的核电技术交流论坛,每次俄罗斯国家核电(ROSATOM)的展台都是做得最大气、最精致也是最用心的。这背后代表着俄国人无论是政府高层、还是一线业务人员的精诚团结,以及对俄式核电技术出口全球的雄心壮志。
俄罗斯作为自上世纪50年代初第一批民用化核能的国家,走过二十多年的鼎盛建设**、在1986年背负了人类历史上最惨痛的核事故、经历了荣耀祖国的痛苦分裂、承受了长期的经济低迷与动荡、重整旗鼓走向国际自由市场竞争、筚路蓝缕直至今日。
面对中国“一带一路”两大名片之一的核电出口,俄国人既是伙伴又是对手。希望“中华龙”可以借鉴“俄国熊”的成功经验:整合资源、消除内耗、同舟共济、一致对外。
参考资料:
www.world-nuclear.org
作者
吕柯夫
达索系统核工程咨询顾问
毕业于UTT法国特鲁瓦科技大学并获得硕士工程师学位,十年核电项目经验。加入达索系统之前,曾供职于EDF法国电力集团,参与并管理核电站停堆大修项目、Post-Fukushima后福岛事故全法核电站应急机组改造设计、HPC-EPR英国欣克利角C欧洲第三代压水式核反应堆三维数字化设计与配置管理。