劉 颯,周釗正,范翔峰2,吳秀坤

(1.中國核電發(fā)展中心,北京 100045；2.中國原子能科學(xué)研究院,北京 102413)

核電廠調(diào)試是對安裝完后的設(shè)備和系統(tǒng)進行全面的檢驗,以保證設(shè)備及總體性能滿足設(shè)計要求和有關(guān)運行準(zhǔn)則。調(diào)試是核電工程建設(shè)的最后一道工序,是連接工程和生產(chǎn)的一個交匯點,它是將調(diào)試合格的設(shè)備和系統(tǒng)移交到生產(chǎn)運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié),同時也是培養(yǎng)和鍛煉核電工程、生產(chǎn)等各方面人才的重要階段。

核電相關(guān)企業(yè)都已建立了核電調(diào)試專業(yè)人才隊伍,目前從事核電調(diào)試工作的人員已發(fā)展到約3 000人,具有5年以上核電調(diào)試經(jīng)驗的人員達800余人。隨著核電調(diào)試專業(yè)化的發(fā)展,對核電調(diào)試取費的研究越來越受到關(guān)注,但由于調(diào)試是核電廠建造環(huán)節(jié)的最后一環(huán),承接了工程建造與運行之間的驗證、移交、協(xié)調(diào)等作用,這對調(diào)試取費帶來了一定的困難。

2010年5月,能源行業(yè)核電標(biāo)準(zhǔn)《核電廠建設(shè)項目工程其他費用編制規(guī)定》(NB/T 20025—2010),其中對核電調(diào)試費用的構(gòu)成給出了說明[1]，如圖1所示。

圖1 核電調(diào)試費用的構(gòu)成注：調(diào)試消耗費、調(diào)試工器具使用費、專項(特殊)試驗費,根據(jù)類似工程實踐和市場價格進行估算

標(biāo)準(zhǔn)中明確了費用的構(gòu)成,但并明確調(diào)試費用水平和取費依據(jù),在以后調(diào)試定額的編制過程中,各方專家對取費依據(jù)和費用水平存在較大分歧,導(dǎo)致調(diào)試定額難以發(fā)布。

隨著核電調(diào)試專業(yè)化的發(fā)展,提出客觀合理的核電調(diào)試取費指導(dǎo)意見和依據(jù),是核電廠調(diào)試任務(wù)順利完成和培養(yǎng)保持調(diào)試專業(yè)人才隊伍的重要保障,是目前亟需開展的重要工作。

1 核電廠調(diào)試工作范圍及工作流程

1.1 工作范圍

以成熟的二代改進型壓水堆雙機組為例,調(diào)試工作從調(diào)試準(zhǔn)備開始至最終驗收(FAC)結(jié)束,調(diào)試工作范圍包括：

1)調(diào)試準(zhǔn)備,包括調(diào)試人員組織、文件準(zhǔn)備、技術(shù)準(zhǔn)備、物資準(zhǔn)備,以及調(diào)試人員的培訓(xùn)與授權(quán)等；

2)調(diào)試試驗的技術(shù)組織、管理和協(xié)調(diào),包括調(diào)試進度計劃編制、執(zhí)行、跟蹤與反饋,調(diào)試過程質(zhì)量控制,調(diào)試期間文件管理等；

3)調(diào)試試驗,按照調(diào)試程序規(guī)定開展的各類試驗；

4)調(diào)試期間的接口管理與移交。

根據(jù)相關(guān)核安全法規(guī)[2]要求,調(diào)試試驗包括預(yù)運行試驗(冷態(tài)性能試驗和熱態(tài)性能試驗)、初始臨界和低功率試驗以及功率試驗。上述試驗又可分為單系統(tǒng)試驗、分部啟動試驗、整體啟動試驗和專項試驗,具體包括：

1)單系統(tǒng)試驗,是指對某一系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備功能的驗證；

2)分部啟動試驗,是指對實體連接或功能聯(lián)鎖的多個系統(tǒng)進行局部或初步的聯(lián)合啟動試驗；

3)整體啟動試驗,是指從一回路水壓試驗開始至機組性能試驗結(jié)束的機組功能試驗,以及主要輔助系統(tǒng)的啟動試驗；

4)專項試驗,是指驗證機組處于特定事故工況或瞬態(tài)工況下,相關(guān)系統(tǒng)、設(shè)備滿足設(shè)計的準(zhǔn)則。

1.2 調(diào)試流程

按照核安全法規(guī)[2]要求,為了保證核電廠能以安全、有效并有章可循的方式進行調(diào)試,需要編制調(diào)試大綱,在調(diào)試大綱中應(yīng)列出所需的全部試驗和有關(guān)的活動,并周密地確定試驗的順序。以單系統(tǒng)試驗為例,調(diào)試實施的主要工作流程如下：

(1)試驗準(zhǔn)備

包括試驗文件準(zhǔn)備、儀器儀表以及工具準(zhǔn)備、現(xiàn)場條件準(zhǔn)備和必要的風(fēng)險分析與控制。

(2)試驗實施

1)在試驗開始時將系統(tǒng)投入運行；

2)檢查有關(guān)試驗條件是否滿足；

3)按試驗程序的要求進行試驗；

4)記錄試驗數(shù)據(jù)；

5)試驗結(jié)果分析；

6)根據(jù)需求提出變更申請；

7)協(xié)調(diào)相關(guān)方清除意見項；

8)試驗結(jié)束時使系統(tǒng)處于關(guān)停狀態(tài)；

9)編制試驗報告；

10)移交系統(tǒng)、設(shè)備和文件。

(3)接口協(xié)調(diào)

在調(diào)試過程中,為了高效、有序地進行試驗活動,需要進行各項協(xié)調(diào)工作,包括進度計劃協(xié)調(diào)、許可證協(xié)調(diào)、移交工作協(xié)調(diào)、設(shè)計變更協(xié)調(diào)等。

2 核電廠調(diào)試費用分析

在明確核電廠調(diào)試定義、調(diào)試范圍和工作流程的前提下,本文以百萬千瓦級、雙機組、全數(shù)字化二代改進型機組為研究對象進行調(diào)試費用的分析測算,并考慮了福島事故后因改進項增加的調(diào)試工作量。選取福清核電廠1/2號、寧德核電廠1/2號機組的調(diào)試費用統(tǒng)計資料為樣本,以核電調(diào)試人工、物資、外部委托等投入為基礎(chǔ)進行調(diào)試費用測算。

2.1 調(diào)試費用構(gòu)成

調(diào)試費用包括調(diào)試試驗項目準(zhǔn)備、實施以及相關(guān)管理的費用,調(diào)試過程中使用物項的費用(含調(diào)試外購電量),調(diào)試期間施工單位配合的費用。

調(diào)試取費按照單系統(tǒng)試驗、分部啟動試驗和整體啟動試驗三個階段分別計費,其中專項試驗相對于調(diào)試試驗具有技術(shù)難度大和風(fēng)險高的特點,對試驗人員的技術(shù)能力、資質(zhì)以及工器具均有更高要求,需作為單項計費。

調(diào)試物項分為兩類,即調(diào)試消耗材料和調(diào)試用工器具,費用按照物項種類及參考價格形式列出。調(diào)試消耗材料按照一次性消耗方式計入調(diào)試成本。調(diào)試用工器具中,儀器儀表等固定資產(chǎn)則采用平均年限法攤銷,非固定資產(chǎn)按照一次性消耗方式計入調(diào)試成本。

施工單位配合調(diào)試工作(以下簡稱調(diào)試配合費)采取“費率”形式,以安裝工程費(不包括裝置性材料費)為基數(shù)計取費用。

調(diào)試費用的計費方式采用工日定額、工日綜合單價的形式?！肮と铡卑窗诵r工作制考慮,年工作日按國家規(guī)定為250天,“工日定額”綜合反映了試驗項目的準(zhǔn)備、實施以及相關(guān)管理工作所需投入的工日數(shù)?！肮と站C合單價”包含折算到每個調(diào)試人員的人工費、技術(shù)培訓(xùn)費、文件編制費、技術(shù)措施費、調(diào)試企業(yè)和現(xiàn)場管理費以及財務(wù)費用、稅金等。調(diào)試費用構(gòu)成以及單項費用的計費方式見表1。

表1 調(diào)試費用構(gòu)成及計費方式匯總表

2.2 調(diào)試費用測算條件

調(diào)試費用測算需滿足如下條件：

1)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)試工期,單機組從開工(FCD)至商運工期為60個月,兩臺機組開工間隔期為10個月。調(diào)試準(zhǔn)備自FCD后8個月啟動,FCD后23個月首個工藝系統(tǒng)開始調(diào)試；調(diào)試整體啟動試驗工期為一回路水壓試驗開始至機組性能試驗結(jié)束,工期為13個月。調(diào)試工作周期為從調(diào)試準(zhǔn)備開始至最終驗收(FAC)結(jié)束；

2)設(shè)備、材料、化學(xué)藥品完整無損壞,符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求,并附有產(chǎn)品合格證書和詳細(xì)出廠試驗記錄；

3)安裝符合設(shè)計圖紙要求和施工驗收技術(shù)規(guī)范的規(guī)定,并已辦理質(zhì)量檢驗和評定簽證；

4)調(diào)試現(xiàn)場的場地、道路、供水/氣/汽/電、照明、通信、空調(diào)和消防等設(shè)施具備調(diào)試試驗開始的先決條件；

5)調(diào)試指揮機構(gòu)、運行人員考試、運行規(guī)章制度、系統(tǒng)圖表、工器具、設(shè)備和系統(tǒng)標(biāo)志、隔離設(shè)施等技術(shù)準(zhǔn)備滿足試運要求；

6)正常的氣候條件；

7)符合現(xiàn)行法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)的要求。

同時,該費用范圍不包括：

1)非調(diào)試方原因延長的調(diào)試工期、增加或重復(fù)的調(diào)試工作；

2)設(shè)計單位、設(shè)備供應(yīng)商的支持保障費用；

3)超出設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)改造費用；

4)調(diào)試期間預(yù)防性和糾正性維修服務(wù)及機組商運前應(yīng)營運方要求的整治性小修服務(wù)費用,機組性能試驗結(jié)束后的技術(shù)服務(wù)和支持費用；

5)系統(tǒng)調(diào)試工作完成并移交生產(chǎn)部門后,系統(tǒng)試生產(chǎn)的物項消耗、維護保養(yǎng)、日常檢修等費用,以及為機組生產(chǎn)需要提前引入承包商等相關(guān)費用。

2.3 調(diào)試人工費測算

人工費的計費方式為：工日定額×工日綜合單價。由于國內(nèi)已建核電機組存在不同程度的工期延誤,這對于合理、準(zhǔn)確的計算工日數(shù)量造成了一定困難。本文選取的測算對象的總建設(shè)工期和調(diào)試工期接近于標(biāo)準(zhǔn)工期,工日定額以寧德核電廠1/2號機組的實際人力投入為參考,并對比了福清核電廠1/2號機組、紅沿河核電廠1/2號機組的人力投入,得出本文具有說服力的調(diào)試工日定額,即以試驗為最小賦值單位,統(tǒng)計每個試驗所消耗的人工日,包括試驗準(zhǔn)備和實施、文件編制、調(diào)試管理等工作內(nèi)容。

根據(jù)調(diào)研結(jié)果,在福島核事故發(fā)生前的核電項目估概算評審中,經(jīng)行業(yè)內(nèi)專家多次研究討論后認(rèn)可的調(diào)試工日定額為955人·年。本文測算的工日定額較955人·年增加了59人·年,其中因福島改進項而增加的有37人·年。955人·年的測算對象為嶺澳二期核電機組,由于嶺澳二期是擴建工程,部分工作已在嶺澳一期完成,因此人年數(shù)量相對保守,后續(xù)壓水堆調(diào)試工作相較于嶺澳二期調(diào)試人年都有所增加,按照上述涉及廠房和系統(tǒng)所覆蓋的工作內(nèi)容測算得出,此部分人力投入有22人·年。

對于工日綜合單價,根據(jù)試驗項目的復(fù)雜性和專業(yè)性,對單系統(tǒng)試驗、分部啟動試驗和整體啟動試驗的工日單價進行了區(qū)別測算,其中單系統(tǒng)試驗工日單價為35萬(人·年)、分部啟動試驗工日單價為45萬(人·年)、整體啟動試驗工日單價為58萬(人·年)。

2.4 專項試驗費測算

根據(jù)已建成核電機組的外部委托和調(diào)試實施情況,專項試驗包括電源切換試驗、控制系統(tǒng)失電試驗、堆芯臨界試驗、核島專項試驗、安全殼強度及整體密封性試驗、性能試驗、控制棒驅(qū)動機構(gòu)電源試驗、輻射測量、堆芯燃料首次裝載試驗、反應(yīng)堆控制系統(tǒng)試驗和汽輪發(fā)電機組整組啟動試驗共11項試驗。

專項試驗的特殊性分析如下：

1)試驗準(zhǔn)備周期長：專項試驗通?？缦到y(tǒng),部分試驗更是跨島甚至涉及整個機組,實施的先決條件多、試驗邊界復(fù)雜,系統(tǒng)或機組需要處于特定狀態(tài),一般而言,在正常的調(diào)試組織機構(gòu)以外還需成立每個試驗項目的專項組織機構(gòu);

2)人員資質(zhì)要求高：如安全殼打壓試驗和主回路水壓試驗,試驗負(fù)責(zé)人應(yīng)有高操或等同資質(zhì),并具有主持此類試驗的經(jīng)歷,現(xiàn)場操作檢查人員應(yīng)有不少于5年的核電工作經(jīng)驗,具有相關(guān)系統(tǒng)負(fù)責(zé)人授權(quán),專用儀器儀表操作人員和特殊工作人員須經(jīng)過特別培訓(xùn),取得相應(yīng)資質(zhì)授權(quán)、持證上崗,堆芯相關(guān)試驗涉及到反應(yīng)性改變的操作,必須由持證核電操縱員執(zhí)行;

3)試驗風(fēng)險大：專項試驗用來驗證電站系統(tǒng)在瞬態(tài)和事故狀態(tài)下的安全性,試驗相關(guān)參數(shù)會超過系統(tǒng)設(shè)備的正常運行值,試驗人員需要進行操作或進入壓力邊界,實施過程存在較大的人身傷害和設(shè)備損壞風(fēng)險。

由于專項試驗風(fēng)險和技術(shù)難度高,要求從事該項試驗的人員具有豐富的核電調(diào)試經(jīng)驗,具備對核電機組運行狀態(tài)掌控的能力及相應(yīng)資質(zhì)。此部分人員需經(jīng)過大量的培訓(xùn)和長期培養(yǎng),較一般調(diào)試工程師需投入更多資源和費用。根據(jù)福清核電廠1/2號、寧德核電廠1/2號機組的專項試驗外部委托費用結(jié)算數(shù)據(jù)和社會資源的市場化水平,本文建議專項試驗費用采用綜合產(chǎn)值的形式體現(xiàn)。如為了保持與調(diào)試其他試驗項目取費方式的一致,即采用人年乘以綜合工日單價的形式,則專項試驗工日綜合單價將高于其他試驗項目。

2.5 外購電測算

調(diào)試外購電指從機組首個系統(tǒng)開始調(diào)試至機組投入商用期間,執(zhí)行調(diào)試試驗所需的從電網(wǎng)采購的電能量,此部分費用是調(diào)試消耗性資源支出的主要部分。本文結(jié)合寧德核電廠1/2號、紅沿河核電廠1/2號、福清核電廠1號機組的實際用電情況,對調(diào)試外購電的主要計量方式及用電量進行分析,以確定核電雙機組的調(diào)試外購電量。

工程建設(shè)期間調(diào)試外購電的主要計量點有：

1)臨時電源點：在輔助變投運前,現(xiàn)場部分調(diào)試工作采用臨時供電方式來實現(xiàn),一般在1號機組初期調(diào)試階段使用,此時配電盤下游基本無大容量負(fù)荷；

2)輔助變壓器高壓側(cè)：由系統(tǒng)通過輔助變供給現(xiàn)場調(diào)試活動產(chǎn)生的電量,主要在主變不可用前或檢修時為現(xiàn)場提供調(diào)試電源；

3)主變高壓側(cè)：由系統(tǒng)通過主變供給現(xiàn)場調(diào)試活動產(chǎn)生的電量,現(xiàn)場構(gòu)筑物、設(shè)備與系統(tǒng)調(diào)試啟動主要由主變供電,此部分是產(chǎn)生調(diào)試外購電的主體。

因從臨時電源點消耗的調(diào)試外購電,相對整個調(diào)試電量所占比例極小,參考嶺澳二期經(jīng)驗僅為6‰左右,故調(diào)試外購電量統(tǒng)計及差異分析主要基于輔助變壓器和主變壓器的電量數(shù)據(jù)進行。此外,核電項目現(xiàn)場用電還有來源于施工和安裝的消耗,此部分一般采用現(xiàn)場10 kV環(huán)網(wǎng)供給,與調(diào)試外購電的取用渠道和方式不同,不具備附加到調(diào)試外購電的客觀條件。

機組從開始調(diào)試至商運依次要經(jīng)過冷試、熱試、裝料、臨界、沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)等重要節(jié)點,根據(jù)各節(jié)點的實現(xiàn)順序,現(xiàn)場構(gòu)筑物、設(shè)備與系統(tǒng)逐步開展調(diào)試并投入運行。匯總各節(jié)點調(diào)試外購電使用情況,紅沿河核電廠1/2號、寧德核電廠1/2號、福清核電廠1號五臺機組的電量數(shù)據(jù)見表2。

表2 調(diào)試外購電數(shù)據(jù)參考表

如上表所示,單臺機組調(diào)試外購電在1.49～1.81億kW·h之間,雙機組調(diào)試外購電在3.29～3.42億kW·h之間。由于調(diào)試外購電量與大功率設(shè)備試驗時間有較大關(guān)聯(lián),各項目調(diào)試外購電量的差異主要受機組裝料之后的工期和處理設(shè)備缺陷造成機組未并網(wǎng)狀態(tài)運行時間的影響。此差異分析較為復(fù)雜,本文不做詳細(xì)說明,但對于標(biāo)準(zhǔn)工期下的調(diào)試外購電量,建議計為3億kW·h。

2.6 測算結(jié)果分析及建議

根據(jù)上述界定的調(diào)試范圍、調(diào)試流程、人工、專項試驗、調(diào)試用電的界定范圍,通過計算調(diào)試試驗項目的工日投入和人工全成本,根據(jù)福清、寧德核電廠項目與調(diào)試相關(guān)的物項采購情況,本文計算得出兩臺機組調(diào)試總體費用水平為6.78億元(不含調(diào)試外購電和調(diào)試配合費)。由于調(diào)試外購電存在地區(qū)價差,建議以外購電量的形式體現(xiàn)。調(diào)試配合費由于受安裝工程費的影響,建議以費率的形式體現(xiàn)。調(diào)試費用測算情況見表3。

3 結(jié) 論

本文通過對合理工期下已建成的核電機組的調(diào)試費用數(shù)據(jù)進行整理、分析和測算,明確核電調(diào)試費用的組成和范圍,給出了二代改進型壓水堆雙機組的調(diào)試取費水平建議,并在一定程度上合理的反映了調(diào)試生產(chǎn)和消耗之間的定量關(guān)系,提出了調(diào)試費用項目的設(shè)置及計算標(biāo)準(zhǔn)。

雖然因設(shè)計的不同導(dǎo)致二代加機型和三代(CAP和“華龍”)調(diào)試工作內(nèi)容有較大差別,但是在方法論上應(yīng)該是統(tǒng)一的,盡管各參建單位調(diào)試組織模式、合同模式存在差異,但對調(diào)試取費無本質(zhì)性的影響,本文對核電雙機組調(diào)試費用的測算方法可以為編制我國三代核電機組調(diào)試取費提供參考依據(jù)。