核电站常规岛及电站辅助设施自主化设计有关问题探讨

1　设计自主化的目标
　　为使我国核电建设能走上健康持续发展的道路，国家有关主管部门明确提出必须实现核电发展的四个自主化。四个自主化中，核电工程设计自主化是基础。只有做到设计自主化，才能实现工程管理、设备制造和电站营运的自主化，进而降低核电站的投资，降低核能发电的电价，我国的核电也才能得到快速地发展。
　　常规岛及电站辅助设施(BOP)设计自主化的主要目标是要通过技贸结合，以若干台大型商用核电站的建设为载体，逐步全面建立大型商用核电站常规岛和BOP的自主设计能力，并具备一定的研究开发能力。包括建立并完善整套规程、规范及程序文件，配套合适的设计／计算手段和方法，培育建立起一支合格的设计队伍，最终能由国内工程公司或设计部门向建设单位提交合乎规程规范要求、质量要求和进度要求的整套设计文件和相关工程服务。
　　实现上述设计自主化的步骤是：
a)在大型商用核电站的首两台机组的建设过程中，通过外方为主，中外合作设计，完成包括设计管理、设计规范、适用的计算机软件和数据库、系统的拟定、计算与优化、施工图设计技术以及各类工程文件编制在内的全面技术转让；
b)3、4号机组的大部分设计责任转移到中方，仅少量关键性技术责任仍由外方承担；
c)5、6号机组由中方承担全部设计责任。
　　考虑到我国核电站建设将走上系列化、标准化建设的道路，除少量改进项目之外，后4台机组的重新设计工作量将大大减少。因此，1、2号机组设计技术转让的成功与否是设计自主化能否得以实现的关键。
2　设计自主化的现状
2.1　常规岛工程设计自主化现状
　　从技术角度而言，核电站常规岛与常规火力发电厂汽轮机岛之间并无本质上的区别。我国几个主要的电力设计院已经具备了600 MW级火力发电厂的设计资格，在工程设计实践方面，也已有了相当的积累。
　　在核电工程方面，国内电力设计部门自主承担完成了秦山一期300 MW机组常规岛设计任务，目前正开展秦山二期600 MW级常规岛工程设计工作。而岭澳核电项目则在大型商业核电站常规岛设计自主化方面迈出了第一步。通过与常规岛供货商的合作，国内电力设计院具体承担了常规岛部分土建、工艺设计任务并完全承担了相应的技术责任。整个设计工作按国际标准和惯例组织进行，目前工作已接近完成。
　　与国际标准的工程公司(A／E公司)相比，我们至少应在以下几个方面通过国际合作，从技术转让中获取相应的能力，才能真正谈得上设计的自主化。
a)项目管理的能力，包括项目管理队伍的组成和工作程序的建立等；
b)适当的计算机系统(硬件和软件)以及配套的工程数据库系统，其中工程数据库系统是问题的关键；
c)接口控制能力，包括接口的预见性和确立、控制等；
d)系统的计算拟定和优化(指工艺、电气、仪控等主要系统)；
e)设备采购规范书的编制能力；
f)施工、安装、调试和运行文件的编制能力；
g)国际通用的标准、规范的理解和比较。
　　国际标准的A／E公司与国内设计单位(CDI)能力差异比较见表1和表2。
2.2BOP设计自主化
　　国内设计院已基本具备了BOP设计自主化的能力。特别是在岭澳核电站项目中，国内设计院与业主的经验和能力相结合，除个别系统由于商务、系统小成套等因素导致工艺设计由外方承担外，已全面实现了包括工程管理、采购、设计(工艺设计和土建设计)等各个环节的自主化。

项目	A／E公司	CDI
项目经理	能对工程实施全方位的控制，有职、责、权，对外代表公司对项目进行质量、工期和费用三大控制，拥有项目组内部人力调度和收入分配的权力。	主要从技术协调角度组织管理项目设计，基本没有人员调配、费用控制和收入分配的权力。项目三大控制职责主要由生产处室实现，导致项目技术、工期、费用职责不清。
项目管理队伍	有专责的项目经理工作班子，职能包括项目的计划，设计管理协调，商务、会计、质保、预算、采购、合同等与项目实施有关的各个方面。	不健全的项目工作班子，依靠生产处室实现管理的职能。
工作程序	建立行之有效的工作程序并按程序办事，工作人员的个人表现基本能与公司体系运作的有效性进行适度的分离。	以工作经验和工作惯例为基础，工作程序不健全或不受重视，行政命令仍为主要工作手段之一。
工程数据库系统	庞大适用的工程数据库系统，包括工程设计数据库、参考文档数据库等，有利于建立快速报价体系，电站优化设计和提高设计效率与质量，降低工程投资。	工程数据库系统正在建立和积累，但适用于国际标准的工程数据库基本是空白。
质保体系	正常运作的质保体系和较强的质保意识。	体系类似，运作的有效性和稳定性正常。
接口控制	有丰富的接口控制经验，专门的管理程序和管理人员	对接口的预见性和控制能力有待加强。

表2　工程设计能力差异表

项目	A／E公司	CDI
标准规范	对国际通行的标准规范有广泛深入的了解，并运用于工程实践。	对国际通行的标准、规范的了解和使用有待加强。
系统设计 (System Design)	有较强的系统计算、分析、设计、选型和优化的能力，有丰富的计算机软件。	有一定的系统设计和分析计算能力，但仍以经验设计和引进设计为主，应变能力不强，适用计算机软件不够。
安装设计 (设备、管道、 电缆等)	有较强的设计布置、力学分析、支吊系统设计、材料和型号选择的经验和能力，有适用的参考数据库支持，具备了3D模型设计能力。	有丰富的设备、管道、电缆等设计布置的经验和能力，掌握了3D模型设计能力，但缺乏适用的数据库，所采用的设计计算软件也仅适用于国内工程。
土建设计	成熟的结构计算与设计。	与国外设计能力大致相当，但大型动力设备基础的力学分析计算有待加强。
设备采购 规范书	由专门的部门、人员和程序来完成，对各主要发电设备主、辅机供货商比较了解，所编设备采购规格书内容比较全面(包括商务、技术、材料、质保、包装、运输安装、服务等各方面内容)。	无专门的采购部门，以过往工作经验为主，以编写技术规格书为主，内容相对较简单。
安装、调试、 运行文件	有较强的文件编写能力。	基本无经验，能力有待提高。

3　工程设计模式
3.1　常规岛工程设计模式
　　为了要实现设计自主化，必须最大限度地参与核电站的设计和管理实践活动，只有参与才能掌握，只有干才能学会，只有敢于承担风险才能取得胜利。
　　由于国内设计单位的资源、经验和能力的局限性，选择一家国际著名的工程公司进行合作设计可更有效地借鉴国外先进的管理手段，设计技术以及信息财富，有利于国内设计单位在较短的时间内尽快赶上国际先进水平。
　　在选择国外合作伙伴时要注意在电站工程设计方面，国际上流行着两种不同的模式，在这两种模式中，工程公司所起的作用也不同。
3.1.1美国模式
a)设备制造商仅负责设计和提供直接由其制造的产品，国内俗称主机供应商；
b)工程公司在电站的成套设计、工程管理、采购、工程服务(土建、安装、调试运行、维修)等方面起着非常大的作用，并且有丰富的经验。
3.1.2欧、日模式
a)设备制造商不但能负责设计和提供直接由其制造的产品，对主厂房内的工艺系统也有较强的设计和成套能力；
b)一般不请独立的工程公司协助其进行辅助系统的成套设计；
c)其工程设计力量是属于设备制造商的一部分，所提供的工程设计总是与公司的设备紧密联系在一起，属专门化的设计。
3.1.3选择美国模式的优势
　　笔者认为，如创建合资的工程公司，则采取美国模式更为有利，主要因为：
a)从工程的观点看，美国模式无论是设备制造还是电站设计均十分接近我国传统的、成熟的火力发电项目建设实践，双方合作容易找到共同一致的基础。
b)美国的工程公司总是独立于设备制造之外，具有和多家厂商合作的经验，因而在电站设计方面，增强了灵活性，减少了局限性，可增强国内设计院的应变能力。
c)在主设备的招标评标过程中，唯有美国模式的工程公司才能公允地同参与竞争的各供货商进行评判。若选择了欧洲某设备货商合作，将使自己陷入“唯一性”，而失去了“灵活性”和“公允性”。
d)美国工程公司由于其在工程项目中的地位和作用，积累了非常丰富和广泛灵活的经验，对提高国内设计单位的水平有利。
e)一般而言，美国公司在提供技术转让方面，持相对比较开放的态度。
3.2BOP工程设计模式
　　可按岭澳核电项目现有的模式，继续扩大国内设计的份额，把设计自主化推上一个新台阶。
4　结语
　　大型商业核电站的自主化设计是设备国产化制造的基础，也是我国核电建设走上持续健康发展道路的关键。在核电站常规岛及电站辅助设施自主化设计方面，我国已积累了相当的经验，建立了一定的能力。通过技贸结合，以核电建设项目为依托，以组建中合作的工程公司为实施主体，在6台系列化、标准化机组的建设过程中，将设计责任逐步由外方转移到国内设计单位，进而全面实现设计自主化是完全必要和完全可能的。