华龙一号经济性特征及提升建议

华龙一号经济性特征及提升建议

李国兴

摘要：当前，中国自主研发的华龙一号三代核电机型的首个项目已成功投入商业运营。然而，随着环保和核安全标准的不断提高，华龙一号核电项目的建设成本正逐渐增加。与此同时，核电在电网调峰和电力现货市场中的作用日益凸显，社会对核电的需求和期望也在提升，这使得华龙一号核电项目在经济竞争力上面临着不小的挑战。

本文旨在深入探讨华龙一号核电项目的经济性特征，并结合当前在运项目的经济性优化实践，提出针对后续华龙一号建设项目经济性优化的具体建议。通过这些分析和建议，为华龙一号核电项目的可持续发展提供有力支持，进一步推动中国核电产业的进步。

关键词：华龙一号；经济性；

能源，作为推动人类社会持续繁荣与进步的基石，在国民经济中占据举足轻重的地位。如同城市的血脉，能源源源不断地为城市的运转提供动力，而城市的现代化程度越高，对能源的依赖也就愈发强烈。然而，当能源主要依赖化石燃料的燃烧时，高消耗不仅影响人类社会的可持续发展，更带来了严重的环境问题，如空气污染和温室效应。同时，化石燃料的不可再生性也预示了资源的枯竭。

核电的崛起为解决这一难题提供了新的方向。核电对于保障国家能源安全、优化能源结构、促进科技进步、提高经济效益以及应对自然灾害等方面均有着不可替代的作用。其最大的优势在于其环保性，核电不排放二氧化硫、烟尘、氮氧化物和二氧化碳，这不仅能够有效减少火电带来的污染，更是对抗地球温室效应的重要武器。然而，日本福岛事故后，全球对核电安全的关注度急剧上升，这也促使核电在安全标准和技术上有了显著的提升。通过引入能动与非能动的安全系统、增强对恶意撞击的抵抗能力等措施，华龙一号在安全方面的投入与装备研发均达到了新高度。但与此同时，风电、光伏等新能源的发电成本大幅降低，煤电在容量补偿等多种政策支持下也预期会有成本下降的趋势。

因此，为了确保核电的竞争力，特别是在中国市场，作为三代核电代表堆型之一的华龙一号，控制其工程造价、提升其经济性变得尤为重要。这是确保核电在未来能源结构中占据一席之地、为社会的可持续发展提供稳定能源的关键。

（一）华龙一号经济性特点

1.建设成本高

华龙一号核电站总投资额超过400亿元。从项目的初步策划到最终的并网发电，整个过程通常需要历经数年之久。华龙一号建设周期涵盖了多个关键阶段，如项目的前期策划、厂址的广泛筛选、提出项目建议书、进行可行性研究、初步设计、采购及施工等。特别值得注意的是，核电站的选址到获得国务院的核准就需要耗费5至10年的时间，而从开工到实现并网又需要再投入5年的时间。这一系列复杂且耗时的过程，无疑彰显了核电厂建设周期的漫长性。

华龙一号作为我国自主研发的三代核电技术，其设计理念中贯彻了纵深防御原则。它结合了能动和非能动的安全系统，确保了核电站能够在多个层次上实现高效且安全的运行。然而，随着安全性的显著提升，华龙一号在经济性方面有所降低。从当前的建设实际情况来看，华龙一号机组的千瓦造价大约在16000元/kW左右，而燃煤电厂作为我国主要的发电方式，其千瓦造价仅为4000元/kW左右。

2.燃料成本相较低

燃煤电厂和核电厂在燃料消耗和成本上存在显著差异。根据最新数据，一座百万千瓦装机容量的燃煤电厂，每生产一度电需消耗约300克标准煤。以动力煤单价1000元/吨为基准，其燃料费用大约为0.3元/千瓦时。燃煤电厂每年消耗的煤炭总量高达300万吨，运输这些煤炭需要每天大约100节火车皮来承担。

相较之下，核电厂的燃料成本受核燃料价格和年换料量的影响。以华龙一号为例，它采用了177组燃料组件，拥有18个月的换料周期，在天然铀价格60美元/磅和年利用小时数7500小时的前提下，华龙一号每度电的燃料成本约为0.04元/千瓦时。这意味着，它每年仅需补充大约30吨的核燃料，这些核燃料每年仅需一辆重型卡车运输即可满足，极大地减少了运输成本和资源消耗。

3.负荷因子影响大

在电力运营中，负荷因子是一个关键指标，它反映了电力系统或发电机组的工作效率和负载状态。负荷因子高意味着发电机组能够更稳定、更长时间地运行在额定负荷下。相反，低负荷因子则表明资源利用效率有待提升。负荷因子受到许多不同因素的影响，主要包括电力需求的变化、供应能力的稳定性、电网内负载的均衡分布以及发电机组自身的技术特点等。

从经济效益和风险的角度来看，核电项目要维持盈亏平衡，对负荷因子的要求相对较高，比煤电项目更为严格。在进行敏感性分析时，售电价格被视为一个重要的敏感指标，其中年利用小时数（与负荷因子直接相关）对电价的影响尤为显著。具体来说，当负荷因子出现5%的下降时，含增值税的平均上网电价将会相应增加17元/（mw·h），这显示了负荷因子与经济效益之间的紧密关系。

4.运行维护成本较高

在核电领域，从人员培训到维护、再到乏燃料后处理，每一步都伴随着高昂的成本投入。华龙一号核电操纵员的技术水平要求极高，所有人员都必须经过严格的专业培训，并取得相应的从业资格证书才能上岗。普通操纵员的培训周期平均长达5年，而高级操纵员的培训时间则更长。为了满足培训需求，核电站还需配备全范围模拟机，并对模拟机进行持续的维护，这同样需要投入大量的成本。

在核电站的日常运营中，运行维修和定期大修都是必不可少的环节。这些工作需要使用到高技术含量的设备与材料，许多设备和材料需要从国外进口。这不仅涉及到高昂的采购成本，还包括了运输费及其它税费等一系列额外的支出，这些都无形中增加了核电的运行维护成本。

此外，乏燃料后处理也是核电站运营中不可或缺的一部分。乏燃料中虽然包含大量的放射性物质，但同时也含有可回收利用的铀和钚等有用元素。通过乏燃料后处理，可以提取这些有用元素，实现资源的再利用。然而，乏燃料后处理过程复杂、技术难度高，且需要严格的安全措施，因此其成本也相当高昂。

5．投资风险大

在2011年3月11日日本福岛第一核电站发生核泄漏事故后，为确保核电安全，中国政府迅速作出反应，决定暂停所有核电项目的审批，包括那些已经处于前期工作阶段的项目。紧接着，所有核电新建和在建项目都进行了严格的自检和国家检查，而原计划建设的项目也暂时停止了建设批复。

受此影响，我国原本计划在内陆地区建设的三个核电站（湖南桃花江、湖北咸宁和江西彭泽）也暂时搁置了建设计划。据统计，截至2012年底，这三个项目的前期投资已经累计达到百亿元，而国家政策的突然调整无疑给这些巨额投资带来了巨大的财务压力。

与燃煤电厂、风电、光伏电源等相比，核电站的投资风险更为显著，华龙一号核电站前期投入高达数十亿元，而投资回收期更是长达15年以上。在核电站的建设过程中，不仅面临着技术上持续改进与创新的挑战和风险，还需要应对政策的变化，这些因素都增加了核电站的投资风险

（二）华龙一号经济性提升建议

1.借鉴同期三代堆型设计 提升自身经济性

在我国核电事业迅速发展的背景下，多种先进的三代堆型在建在运，其中华龙一号作为中国自主研发的标志性成果，承载着重要的战略意义。然而，面对市场上其他先进的三代核电技术，如AP1000和CAP系列，华龙一号在保持技术自主性的同时，也面临着提升经济性的挑战。

AP1000以其非能动安全系统为特点，大幅减少了设备、管道和阀门的数量，同时其厂房布置简单，占地面积和建筑规模相对较小，这使得其单位千瓦造价整体低于华龙一号；而国和一号堆型，在全面吸收AP1000技术的基础上，通过再创新，不仅实现了技术的自主化，还通过规模效应进一步降低了单位千瓦造价。

为了提升华龙一号的经济性，建议深入分析AP1000和CAP系列堆型的设计理念和技术特点，通过消化吸收这些先进技术，并结合自身的实际情况，进行有针对性的优化和改进，以便提升华龙一号的经济性。

2.适当提升机组功率

在核电行业中，规模效应是一个重要的经济原则。在一定规模范围内，随着单机容量的增加，核电机组单位造价会呈现出规律性的下降趋势。这种趋势使得大容量机组成为核电站建设的首选。目前，业界在机组设计中普遍倾向于大容量，新一代的核电机组设计容量通常都设定在1200MW至1500MW之间。例如我国自主研发的国和一号，就是大容量机组的典型代表。

尽管大容量机组在降低单位造价方面具有优势，但并不意味着机组容量越大就越好。特别是对于投资者而言，综合考虑市场需求、技术成熟度和资金状况等因素，选择最适合的机组容量才是关键。

3.降低国产设备成本

华龙一号在设备国产化方面取得了显著进展，国产化率已接近九成。其主设备供应商队伍稳定，并且随着华龙一号机组的加速建设，设备研发成本正在逐步被有效摊销，预示着华龙一号设备成本有望实现进一步下降。

对于产业链中的各位合作伙伴，包括业主和设备制造商，建议大家共同探寻并锁定共同的利益点，通过深入合作与协调，努力降低国产化设备的成本。这样做不仅能加强华龙一号堆型设备在成本上相较于其它三代堆型的竞争优势，还能显著提升华龙一号在核电市场的竞争力，实现更广泛的市场拓展取得共赢。

4. 重视前期设计工作

根据系统工程理论，系统生命周期成本的70%由概念设计阶段决定，到设计工作完成，系统成本的85%已被决定[4]。因此，加强设计阶段的审查工作，深化设计以及尽量避免施工过程中的设计变更，对于成本控制至关重要。

前期设计工作的投入成本相对有限，但其对后续成本的影响巨大。在确保设计安全和工程质量的前提下，需要更加关注设计的合理性和经济性。对于重大设计方案，必须通过全面的技术方案必选，确保其技术可行、经济合理。

为了降低项目建设期间因设计变更或设计延误导致的施工风险，应完善并固定设计方案。在项目设计阶段，应充分考虑当前国内的施工工艺和采购情况，积极借鉴已有的核电施工经验，对设计进行优化，以提高施工的便利性和效率。

5.提高机组负荷因子

华龙一号机组的上网电价和发电小时数在很大程度上受到政策调控的影响。为了提高机组负荷因子，核电企业可以采取一系列措施来优化机组的运行效率。这些措施包括：（1）优化换料方案，通过科学合理地规划换料周期和换料策略，减少因换料导致的停机时间，提高机组的运行效率；（2）延长换料周期，在确保安全性的前提下，通过技术创新和运维优化，尝试延长换料周期，从而增加机组的连续运行时间；（3）严格执行定期大修计划，并对日常运行维护检修工作给予高度重视，确保机组设备处于良好的运行状态。（4）加强对核心设备的实时管控，利用先进的监控技术和手段，对核心设备进行实时监控和数据分析，及时发现并处理潜在问题，防止设备故障导致的停堆事故。（5）提升操纵员技能水平，通过培训和技能提升计划，增强操纵员的专业素养和操作技能，使其在复杂工况下能够做出准确判断和操作，降低人为因素导致的停堆风险。

结语

鉴于当前优质核电厂址的稀缺性、环保和核安全标准的日益严格，华龙一号核电项目的造价正逐步攀升。最近获得核准的华龙一号项目总投资持续增长，同时，核电在电网调峰和电力现货市场中的参与需求也在增强，这使得华龙一号面临越来越大的竞争。为了显著提升华龙一号的经济性，必须全面从设计、建设到运营等多个环节进行优化和革新，以期降低成本、增强市场竞争力，从而推动我国核电产业的长远健康发展。

参考文献

［1］刘秉文，詹翼，黄文修，凌峥． 核电厂先进建造技术经济性评估方法研究［J］． 建筑经济，2018，39( 11) : 87 ～91

[2] NB/20024-2010，核电厂建设项目建设预算编制方法[S].

[3]薛广宇,冯献灵.中国核电经济性的特点及提高方法分析[J].产业与科技论坛, 2021.

[4]胡江,李文安."华龙一号"经济性优化路径研究[J].中国能源, 2023, 45(7):70-77.

[5] INCOSE. System Engineering Handbook(4th edition)[Z].2015.