1 概述

    隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，對我國能源行業(yè)提出了非常緊迫的要求。目前，從保證我國的能源安全、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、支持國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等多方面迫切需要出發(fā)，我國已制訂立足于火電，大力發(fā)展水電，適度開發(fā)新型能源的政策，如核電和風(fēng)力發(fā)電等。我國核電的建設(shè)正從試驗(yàn)性、補(bǔ)償性調(diào)整為向戰(zhàn)略性和進(jìn)取性的發(fā)展。這對于我國的核電事業(yè)是一個(gè)極好的發(fā)展機(jī)會，而核電站閥門的巨大需求則給國內(nèi)外閥門生產(chǎn)廠商帶來了廣闊的市場前景。

     2 核電行業(yè)的發(fā)展前景

     2.1 國際上核電發(fā)展現(xiàn)狀

    在世界范圍內(nèi)，核電已經(jīng)是成熟的技術(shù)。截止2002年底統(tǒng)計(jì)，全世界運(yùn)行中的核電機(jī)組有441個(gè)，總裝機(jī)容量3.5~3.6億kW，約占全球供電量的16.1%。有17個(gè)國家核電占其本國總發(fā)電量1/4以上，如法國為77%，韓國38%，日本36%，英國28%，美國也達(dá)到了20%。但由于受美國三哩島核事故和前蘇聯(lián)切爾諾貝利災(zāi)難性核事故的影響，使核電建設(shè)在其安全性方面產(chǎn)生了理論上的爭論，并對其建設(shè)速度和規(guī)模帶來了一定的影響。例如，1970年， 核發(fā)電量在全球發(fā)電總量中僅占2%。到了1988年，這個(gè)份額急劇增長到16%。而這兩次事故后，到2002年，核電的發(fā)展一直停留在這個(gè)水平上。

    2.2 我國核電發(fā)展現(xiàn)狀

    自從1985年我國自行設(shè)計(jì)開發(fā)建造秦山一期300MW壓水堆以來，先后通過自行設(shè)計(jì)開發(fā)、引進(jìn)國外技術(shù)等多種方式建造了秦山一期、大亞灣、秦山二期、秦山三期、嶺澳和田灣等6座核電站，總裝機(jī)容量達(dá)到870萬kW （表1）。

    2002年，秦山二期1號機(jī)組2月并網(wǎng)發(fā)電，廣東嶺澳核電站1號機(jī)組5月投入商業(yè)運(yùn)行，秦山三期（重水堆）核電站1號機(jī)組也成功并網(wǎng)發(fā)電。在“九五"期間，我國開工建設(shè)的核電機(jī)組就有8套。預(yù)計(jì)這8套機(jī)組全部建成后，我國的核電裝機(jī)容量將達(dá)到900萬kW，約占全國總發(fā)電能力的2%，并形成浙江秦山、廣東大亞灣、江蘇田灣三大核電基地。

表1 我國現(xiàn)有核電站統(tǒng)計(jì)  

核電廠 堆型 / 容量 建設(shè)時(shí)間/年.月 投入運(yùn)行時(shí)間/年.月

秦山一期 自主開發(fā)壓水堆 /300 MW 1985.03 1991.12

大亞灣 法馬通壓水堆 /2×900 MW 1987.08 1994.01 和 1994.06

秦山二期 自主開發(fā)壓水堆 /2×642 MW 1996.06 2002.02 和 2004.06

秦山三期 加拿大 CANDU6 重水堆 /2×728 MW 1998.06 2002.11 和 2003.07

嶺澳 法馬通壓水堆 /2×984 MW 1997.05 2002.05 和 2003.03

田灣 俄羅斯 VVER-1000 壓水堆 /2×1060 MW 1999.10 2004~2005

合計(jì) 運(yùn)行210萬kW ，在建660萬kW ?？傆?jì)870萬kW

    另外還計(jì)劃籌建下列4座核電站： （1）秦山核電一期：可擴(kuò)建一至兩臺30萬kW 機(jī)組的核電站； （2）秦山核電二期：預(yù)留3、4號機(jī)組廠址已完成“四通一平"工作； （3）三門核電：規(guī)劃建設(shè)6臺百萬kW 級核電機(jī)組，目前，正積極爭取一期工程兩臺百萬kW 級新項(xiàng)目。 （4）田灣核電站：廠址規(guī)模按4臺百萬kW 級核電機(jī)組規(guī)劃，并留有再建2到4臺的余地。 由于核電站具有前期建設(shè)投資高的特點(diǎn)，作為發(fā)展中國家，發(fā)展核電站的主要困難在于技術(shù)儲備不足，特別是缺少建設(shè)資金。為了解決資金不足問題，我國核電站建設(shè)采取了多元化融資，結(jié)果造成核工業(yè)企業(yè)負(fù)債率過高，出現(xiàn)了多種核電站技術(shù)并存的局面。廣東大亞灣兩套機(jī)組采用法國技術(shù)和設(shè)備，秦山三期引進(jìn)加拿大重水堆機(jī)組，江蘇連云港田灣核電站用的是俄羅斯VVER堆，就是這一特點(diǎn)的表現(xiàn)。從規(guī)模上看，我國發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)3.56億kW，居世界第2位。其中核電機(jī)組裝機(jī)容量僅占0.7%，核能在一次能源消費(fèi)中僅占0.4%，遠(yuǎn)低于世界16.1%的平均水平。目前核能在我國能源結(jié)構(gòu)中仍滯留在試驗(yàn)性、補(bǔ)償性的地位，核電在總發(fā)電量中所占比重仍不過0.7%，在一次能源中所占比重則更是微不足道。從速度上看，我國20年建造了6座核電站，而法國在1979年1980年之間就投資開工了7座百萬kW 級核電站。

    3 核電閥門市場前景與分析

    3.1 市場需求

    一座有2套百萬kW級核電機(jī)組的核電站需各類閥門3萬臺，其中核島（NI）用閥門1.3萬臺，常規(guī)島（CI）用閥門1.3萬臺， 電站輔助設(shè)施（BOP）用閥門0.35萬臺（表2、表3、表4）。按每年有250萬kW核電機(jī)組開工計(jì)算，則每年核電閥門的需求在3.75萬臺。

    3.2 購置費(fèi)用

表2 典型兩套百萬 kW 級機(jī)組規(guī)模壓水堆電站的閥門用電量

序號 壓水堆核電站組成 閥門配置比例 數(shù)量（萬臺）

1 核島（NI ） 43.5% 1.3

2 常規(guī)島（CI ） 45% 1.35

3 電站輔助設(shè)施（BOP ） 11.5% 0.35

合計(jì) 3

表3 核島（CI ）的閥門配置情況

序號 閥門類型 閥門配置比例 數(shù)量 （ 臺 ）

1 截止閥 33.6% 4368

2 隔膜閥 26.2% 3406

3 球閥 12.8% 1664

4 止回閥 7.2% 936

5 蝶閥 5.7% 741

6 閘閥 5.05 650

7 調(diào)節(jié)控制閥 3.5% 455

8 安全閥 2.5% 325

9 蔬水閥 0.3% 39

10 減壓閥 0.2% 26

11 其他閥門 3% 390

合計(jì) 13000

表4 核島（CI ）中不同安全等級的閥門配置情況

序號 核安全等級 閥門配置比例 數(shù)量（臺）

1 核一級 2.3% 300

2 核二級 30% 3900

3 核三級 22% 2860

4 非核級 45.7% 5940

合計(jì) 13000

    核電工程造價(jià)分為基礎(chǔ)價(jià)（靜態(tài)投資）、固定價(jià)（靜態(tài)+價(jià)差）和建成價(jià)（動態(tài)投資）（表5和表6）。其中，閥門的投資額一般占NI、CI、BOP部分設(shè)備供應(yīng)費(fèi)用的3.8%，占基礎(chǔ)價(jià)的2%左右。一座有兩套百萬kW 級機(jī)組規(guī)模的壓水堆核電站其總造價(jià)（基礎(chǔ)價(jià)）在42億美元左右，建成價(jià)在53億美元左右。其中，閥門的投資額一般占NI、CI、BOP部分設(shè)備供應(yīng)費(fèi)用的3.8%，在總造價(jià)（基礎(chǔ)價(jià)）的2%左右， 即為0.84億美元，約合人民幣6.97億元。如前所述，在未來的11年間，每年需要有250萬kW 核電機(jī)組開工，按21億美元/百萬kW 的基礎(chǔ)價(jià)計(jì)算，即平均每年有52.5億美元的資金用于核電站建設(shè)。對于閥門行業(yè)意味著每年1.05億美元（約合人民幣8.71億元）的巨大市場。當(dāng)然，如果在核電站建設(shè)連續(xù)、核電設(shè)備批量采購的情況下，核電站的造價(jià)（基礎(chǔ)價(jià)）會降至16億美元/百萬kW左右， 閥門行業(yè)的份額會在每年0.8億美元（約合人民幣6.64億元）左右。11年合計(jì)8.8億美元（約合人民幣73.04億元）。

    3.3 維修費(fèi)用

表5 國內(nèi)現(xiàn)有核電廠建設(shè)費(fèi)用

核電廠 堆型 / 容量 建成價(jià)

秦山一期 自主開發(fā)壓水堆 /300 MW 秦山一期，1991年運(yùn)行以來累計(jì)銷售收入50億元， 還貸92%，總計(jì)54億元

大亞灣 法馬通壓水堆 /2×900 MW 40.7 億元

秦山二期 自主開發(fā)壓水堆 /2×642 MW 17.79 億元

秦山三期 加拿大 CANDU6 重水堆 /2×728 MW 28 億元

嶺澳 法馬通壓水堆 /2×984 MW 34.9 億元

田灣 俄羅斯 VVER-1000 壓水堆 /2×1060 MW 32 億元

表6 百萬KW 級核電廠基礎(chǔ)價(jià)分項(xiàng)費(fèi)用（70%國產(chǎn)化率）

序號 項(xiàng)目名稱 費(fèi)用 （ 萬美元 ） 比例 %

1 前期工程費(fèi) 5146 2.38

2 NI 、 CI 、 BOP 土建工程費(fèi) 16954 7.84

3 NI 、 CI 、 BOP 設(shè)備供應(yīng)費(fèi) 109100 50.46

4 NI 、 CI 、 BOP 安裝工程費(fèi) 15005 6.94

5 給排水、附屬生產(chǎn)、生活福利費(fèi) 9997 4.62

6 設(shè)計(jì)與工程管理費(fèi) 17456 8.07

7 工程建設(shè)管理費(fèi) 20514 9.49

8 基本預(yù)備費(fèi) 12038 5.57

9 首爐燃料費(fèi) 10000 4.63

10 基礎(chǔ)價(jià)合計(jì) 216207 100

11 基礎(chǔ)價(jià)（單位 kW 價(jià)格（美元）） 1081 美元 /kW 基礎(chǔ)價(jià)（單位 kW 價(jià)格（人民幣）） 8972.6 元 /kW

    每年核電閥門的維修費(fèi)用一般占核電站維修總額的50%左右。而核電運(yùn)行成本包括投資成本（建成價(jià)）、運(yùn)行維修成本和燃料成本3部分。其中投資成本一般占核電運(yùn)行成本的57%，運(yùn)行維修成本占29%，燃料成本占14%。而運(yùn)行成本中的大修費(fèi)（維修總額）占核電運(yùn)行成本的10%， 以一座有兩套百萬kW 級機(jī)組規(guī)模的壓水堆核電站為例，其總造價(jià)（基礎(chǔ)價(jià)）在42億美元左右，則相應(yīng)的全服役周期的大修費(fèi)用為7.34億美元，閥門的維修費(fèi)用為3.67億美元，假定核電站的服役周期為20年，則每年核電站需花費(fèi)在閥門上的維修費(fèi)用為0.184億美元（約合人民幣1.52億元）。

    4 閥門行業(yè)存在的問題

    國內(nèi)的核電裝備制造業(yè)中的閥門行業(yè)，設(shè)計(jì)制造水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于科技發(fā)達(dá)國家，各類閥門的可靠性和配套能力與國際水平仍有較大差距。特別是在核電站用閥門的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力上與國外先進(jìn)水平差距很大。

  （1）重要的核電站閥門技術(shù)尚未突破。我國閥門行業(yè)已經(jīng)能夠生產(chǎn)核電站用核級閘閥、止回閥、蝶閥、球閥、隔膜閥等系列閥門。但配套閥門檔次不高，在技術(shù)層次上處于下游水平，而在主蒸氣隔離閥、大口徑安全閥（DN200mm）等技術(shù)含量高的閥門研制和生產(chǎn)上尚未取得重大突破。

  （2）核電閥門總體水平仍然落后于世界先進(jìn)水平。如智能型驅(qū)動機(jī)構(gòu)目前已較為普遍的應(yīng)用于國外的閥門行業(yè)，但在國內(nèi)還是空白。具備在線診斷能力的核級閘閥對于核電站的正常運(yùn)行和故障發(fā)現(xiàn)排除具有重要意義，但由于國內(nèi)自動控制水平的限制，國內(nèi)尚不能生產(chǎn)。

  （3）重要的配套裝置自動化程度低，可靠性差。對于核電站用閥門來說，在事故狀態(tài)下動作的及時(shí)準(zhǔn)確非常重要，如主蒸氣隔離閥按要求打開的時(shí)間僅為幾秒鐘，如果出現(xiàn)動作不及時(shí)或誤操作都將帶來嚴(yán)重的后果。因此，閥門驅(qū)動裝置的性能和質(zhì)量非常重要。而我國閥門配套用電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制水平低，仍然停留在國外20世紀(jì)七八十年代的水平，與國外先進(jìn)水平差距較大。通用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制精度不高，動作不靈敏，與國外同類產(chǎn)品相比還有一定差距。

  （4）閥門制造工藝落后，管理薄弱。目前，雖然有部分閥門企業(yè)得到了國家技改投資，加工水平有所提高，但行業(yè)整體加工能力依然不高。如機(jī)械加工大多以萬能機(jī)床加工為主，只有少數(shù)企業(yè)擁有部分?jǐn)?shù)控加工中心，勞動生產(chǎn)率低，生產(chǎn)周期長。

  （5）在核電閥門領(lǐng)域?qū)⒚媾R國際各大知名企業(yè)的有力競爭。國外研制和生產(chǎn)核電閥門已有近50余年的歷史，經(jīng)驗(yàn)豐富，產(chǎn)品種類齊全，技術(shù)先進(jìn)，性能可靠，而且已成功應(yīng)用于國內(nèi)外數(shù)百個(gè)反應(yīng)堆上（表7），見表8。特別是在諸如主蒸氣隔離閥等國內(nèi)尚未具備設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的閥門方面，國外閥門企業(yè)有著很強(qiáng)的優(yōu)勢。

表7 國外部分為核電站配套閥門情況

閥門生產(chǎn)廠商 核電站 配套設(shè)備

法國 萬納托公司 （vanatome） 核電站 核級閥門 核廢物處理工廠 核級閥門 研究實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆及回路 核級閥門 壓水堆 主蒸氣隔離閥、主蒸氣安全釋放閥、穩(wěn) 壓器安全釋放閥、給水旁排閥門、波紋 管閥門、截止閥、控制閥、楔式閘閥、 平行閘閥、旋啟式止回閥、輔助回路安 全閥、二回路安全閥、蒸發(fā)器安全閥、 隔膜閥、多閥組 沸水堆 快堆 氣冷堆 鈾濃堆 CANDU 重水堆 海軍核反應(yīng)堆 各類一回路閥門

維蘭 （VELAN） 秦山一期 閘閥、止回閥、蝶閥、球閥等 秦山二期 全球 300 多個(gè)核電站 30萬個(gè)核級閥門：具備在線診斷能 力的核級閘閥、可拆卸閥座的安全 殼隔離止回閥、波紋管密封截止閥

美國 安德森·格林伍德 閥門有限公司 核電站 核閥、減壓閥、安全閥、調(diào)節(jié)器

APCO威勒邁特閥門公司 核潛艇 止回閥 CCI閥門公司 核電站 核閥、調(diào)節(jié)閥、控制閥、蝶閥

科提斯萊特流體控制公司 美國海軍及核電站 控制閥、安全閥、電磁操作隔離控制閥

克瑞閥門集團(tuán)公司 核電站 閘閥、球閥、止回閥、蝶閥、 核電閥門、截止閥、銅閥

    5 展望

    改革開發(fā)以來，我國閥門行業(yè)得到了快速發(fā)展，現(xiàn)已基本形成人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)和制造較為完善的體系，除少數(shù)的特殊產(chǎn)品外，現(xiàn)有產(chǎn)品品種和數(shù)量基本上能滿足國民經(jīng)濟(jì)各部門的需要，具備很大的潛力和優(yōu)勢。

   （1）部分閥門我國擁有專利。如我國自行設(shè)計(jì)制造的核島（NI）用全封閉電動閘閥，該閥采用特制的電傳動裝置和旋轉(zhuǎn)一直線運(yùn)動傳動副，無填料，對于系統(tǒng)的安全運(yùn)行和簡化維護(hù)保養(yǎng)都有著積極的意義。

   （2）在跟蹤國外先進(jìn)技術(shù)上取得了一定進(jìn)展。我國已經(jīng)能夠設(shè)計(jì)和生產(chǎn)鈉冷快中子增殖堆用閥門，能夠?yàn)閲夂穗娬緳z修生產(chǎn)部分核級閥門。特別是在核電站反應(yīng)堆用余熱排出系統(tǒng)用低流阻閥門的研制和生產(chǎn)上取得了突破。

    （3）核電領(lǐng)域國產(chǎn)化程度不斷提高，對解決閥門配套能力有利。為降低核電造價(jià)，國家在核電產(chǎn)業(yè)政策上，積極推動各項(xiàng)重要設(shè)備的國產(chǎn)化工作，對于生產(chǎn)核電閥門企業(yè)來講，在爭取國家產(chǎn)業(yè)政策支持的基礎(chǔ)上，加大自主研發(fā)的力度，聯(lián)合各外協(xié)作廠家，可以在閥門驅(qū)動裝置、控制裝置和傳動裝置等方面取得突破，解決制約閥門整機(jī)性能提高的瓶頸問題。

   （4）閥門行業(yè)制造管理水平在逐年提高?，F(xiàn)在，我國很多閥門企業(yè)已不滿足于生產(chǎn)中低壓、自動化程度低的通用閥門，不滿足于粗放的生產(chǎn)管理方式。各企業(yè)都在通過不斷的進(jìn)行質(zhì)量體系認(rèn)證、國家核安全認(rèn)證等方式提高企業(yè)的質(zhì)量管理水平，通過不斷引進(jìn)新設(shè)備，如數(shù)控加工中心、自動焊生產(chǎn)線等提高閥門的加工制造能力，通過建立各型閥門的綜合測試中心、專用試驗(yàn)回路，提高對安全閥、節(jié)流閥、疏水閥和減壓閥等特殊閥門的性能檢測水平。

   （5）隨著改革開放的不斷深入，我國閥門行業(yè)可以加強(qiáng)與國外核電閥門企業(yè)的合作，充分利用其先進(jìn)的技術(shù)、資金及管理等優(yōu)勢，提升自身的技術(shù)實(shí)力和管理水平，完善測試手段和檢驗(yàn)方法，最終實(shí)現(xiàn)在我國核電閥門領(lǐng)域國產(chǎn)化的目標(biāo)。