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核電站常規(guī)島及電站輔助設(shè)施自主化設(shè)計有關(guān)問題探
摘 要 論述了核電站常規(guī)島及電站輔助設(shè)施設(shè)計自主化的重要意義、目標(biāo)。在國內(nèi)設(shè)計單位與國際標(biāo)準(zhǔn)的工程公司能力差異比較的基礎(chǔ)上，提出了實施上述目標(biāo)的步驟和方法。1 設(shè)計自主化的目標(biāo)
為使我國核電建設(shè)能走上健康持續(xù)發(fā)展的道路，國家有關(guān)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(shè)計自主化是基礎(chǔ)。只有做到設(shè)計自主化，才能實現(xiàn)工程管理、設(shè)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(shè)施(BOP)設(shè)計自主化的主要目標(biāo)是要通過技貿(mào)結(jié)合，以若干臺大型商用核電站的建設(shè)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(shè)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(shè)計／計算手段和方法，培育建立起一支合格的設(shè)計隊伍，最終能由國內(nèi)工程公司或設(shè)計部門向建設(shè)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(shè)計文件和相關(guān)工程服務(wù)。
實現(xiàn)上述設(shè)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(shè)過程中，通過外方為主，中外合作設(shè)計，完成包括設(shè)計管理、設(shè)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(shè)計技術(shù)以及各類工程文件編制在內(nèi)的全面技術(shù)轉(zhuǎn)讓；
b)3、4號機組的大部分設(shè)計責(zé)任轉(zhuǎn)移到中方，僅少量關(guān)鍵性技術(shù)責(zé)任仍由外方承擔(dān)；
c)5、6號機組由中方承擔(dān)全部設(shè)計責(zé)任。
考慮到我國核電站建設(shè)將走上系列化、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的道路，除少量改進項目之外，后4臺機組的重新設(shè)計工作量將大大減少。因此，1、2號機組設(shè)計技術(shù)轉(zhuǎn)讓的成功與否是設(shè)計自主化能否得以實現(xiàn)的關(guān)鍵。
2 設(shè)計自主化的現(xiàn)狀
2.1 常規(guī)島工程設(shè)計自主化現(xiàn)狀
從技術(shù)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(shè)計院已經(jīng)具備了600 MW級火力發(fā)電廠的設(shè)計資格，在工程設(shè)計實踐方面，也已有了相當(dāng)?shù)姆e累。
在核電工程方面，國內(nèi)電力設(shè)計部門自主承擔(dān)完成了秦山一期300 MW機組常規(guī)島設(shè)計任務(wù)，目前正開展秦山二期600 MW級常規(guī)島工程設(shè)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(shè)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(shè)計院具體承擔(dān)了常規(guī)島部分土建、工藝設(shè)計任務(wù)并完全承擔(dān)了相應(yīng)的技術(shù)責(zé)任。整個設(shè)計工作按國際標(biāo)準(zhǔn)和慣例組織進行，目前工作已接近完成。
與國際標(biāo)準(zhǔn)的工程公司(A／E公司)相比，我們至少應(yīng)在以下幾個方面通過國際合作，從技術(shù)轉(zhuǎn)讓中獲取相應(yīng)的能力，才能真正談得上設(shè)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(dāng)?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(guān)鍵；
c)接口控制能力，包括接口的預(yù)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的理解和比較。
國際標(biāo)準(zhǔn)的A／E公司與國內(nèi)設(shè)計單位(CDI)能力差異比較見表1和表2。
2.2 BOP設(shè)計自主化
國內(nèi)設(shè)計院已基本具備了BOP設(shè)計自主化的能力。特別是在嶺澳核電站項目中，國內(nèi)設(shè)計院與業(yè)主的經(jīng)驗和能力相結(jié)合，除個別系統(tǒng)由于商務(wù)、系統(tǒng)小成套等因素導(dǎo)致工藝設(shè)計由外方承擔(dān)外，已全面實現(xiàn)了包括工程管理、采購、設(shè)計(工藝設(shè)計和土建設(shè)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(zé)、權(quán)，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(quán)力。 主要從技術(shù)協(xié)調(diào)角度組織管理項目設(shè)計，基本沒有人員調(diào)配、費用控制和收入分配的權(quán)力。項目三大控制職責(zé)主要由生產(chǎn)處室實現(xiàn)，導(dǎo)致項目技術(shù)、工期、費用職責(zé)不清。
項目管理隊伍 有專責(zé)的項目經(jīng)理工作班子，職能包括項目的計劃，設(shè)計管理協(xié)調(diào)，商務(wù)、會計、質(zhì)保、預(yù)算、采購、合同等與項目實施有關(guān)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(chǔ)，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(shè)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(shè)計和提高設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(yù)見性和控制能力有待加強。
表2 工程設(shè)計能力差異表
項目 A／E公司 CDI
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 對國際通行的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的了解和使用有待加強。
系統(tǒng)設(shè)計
(System Design) 有較強的系統(tǒng)計算、分析、設(shè)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(shè)計和分析計算能力，但仍以經(jīng)驗設(shè)計和引進設(shè)計為主，應(yīng)變能力不強，適用計算機軟件不夠。
安裝設(shè)計
(設(shè)備、管道、
電纜等) 有較強的設(shè)計布置、力學(xué)分析、支吊系統(tǒng)設(shè)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(shè)計能力。 有豐富的設(shè)備、管道、電纜等設(shè)計布置的經(jīng)驗和能力，掌握了3D模型設(shè)計能力，但缺乏適用的數(shù)據(jù)庫，所采用的設(shè)計計算軟件也僅適用于國內(nèi)工程。
土建設(shè)計 成熟的結(jié)構(gòu)計算與設(shè)計。 與國外設(shè)計能力大致相當(dāng)，但大型動力設(shè)備基礎(chǔ)的力學(xué)分析計算有待加強。
設(shè)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(shè)備主、輔機供貨商比較了解，所編設(shè)備采購規(guī)格書內(nèi)容比較全面(包括商務(wù)、技術(shù)、材料、質(zhì)保、包裝、運輸安裝、服務(wù)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(shù)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(shè)計模式
3.1 常規(guī)島工程設(shè)計模式
為了要實現(xiàn)設(shè)計自主化，必須最大限度地參與核電站的設(shè)計和管理實踐活動，只有參與才能掌握，只有干才能學(xué)會，只有敢于承擔(dān)風(fēng)險才能取得勝利。
由于國內(nèi)設(shè)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(shè)計可更有效地借鑒國外先進的管理手段，設(shè)計技術(shù)以及信息財富，有利于國內(nèi)設(shè)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(shè)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(shè)備制造商僅負(fù)責(zé)設(shè)計和提供直接由其制造的產(chǎn)品，國內(nèi)俗稱主機供應(yīng)商；
b)工程公司在電站的成套設(shè)計、工程管理、采購、工程服務(wù)(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(shè)備制造商不但能負(fù)責(zé)設(shè)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(shè)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(shè)計；
c)其工程設(shè)計力量是屬于設(shè)備制造商的一部分，所提供的工程設(shè)計總是與公司的設(shè)備緊密聯(lián)系在一起，屬專門化的設(shè)計。
3.1.3 選擇美國模式的優(yōu)勢
筆者認(rèn)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(shè)備制造還是電站設(shè)計均十分接近我國傳統(tǒng)的、成熟的火力發(fā)電項目建設(shè)實踐，雙方合作容易找到共同一致的基礎(chǔ)。
b)美國的工程公司總是獨立于設(shè)備制造之外，具有和多家廠商合作的經(jīng)驗，因而在電站設(shè)計方面，增強了靈活性，減少了局限性，可增強國內(nèi)設(shè)計院的應(yīng)變能力。
c)在主設(shè)備的招標(biāo)評標(biāo)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(shè)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(shè)計單位的水平有利。
e)一般而言，美國公司在提供技術(shù)轉(zhuǎn)讓方面，持相對比較開放的態(tài)度。
3.2 BOP工程設(shè)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(shè)計的份額，把設(shè)計自主化推上一個新臺階。
4 結(jié)語
大型商業(yè)核電站的自主化設(shè)計是設(shè)備國產(chǎn)化制造的基礎(chǔ)，也是我國核電建設(shè)走上持續(xù)健康發(fā)展道路的關(guān)鍵。在核電站常規(guī)島及電站輔助設(shè)施自主化設(shè)計方面，我國已積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗，建立了一定的能力。通過技貿(mào)結(jié)合，以核電建設(shè)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(biāo)準(zhǔn)化機組的建設(shè)過程中，將設(shè)計責(zé)任逐步由外方轉(zhuǎn)移到國內(nèi)設(shè)計單位，進而全面實現(xiàn)設(shè)計自主化是完全必要和完全可能的。
作者：廣東省電力設(shè)計研究院 王兵
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