积极发展核电是我国能源结构优化调整的必然趋势。我国核电通过吸收再创新,已实现由“二代”向“三代”技术的跨越。核电站大修是核电站生产活动中的最重要环节之一,具有项目多、强度大、接口复杂等特点;另一方面,核电站大修关涉电力生产的中断和投资的回收周期。因此,关于核电站大修,既要践行“应修必修、修必修好”的理念,确保电站可持续地平稳、安全运行;又要从中长期时间跨度(即5～10a)的层面来整体优化各专业大修项目的安排(主要是结合有关法规、维修大纲、机组状况等因素),以使维修成本总体合理、各部工作量大体均衡、上网电量尽量增加。

1 大修项目中长期规划管理的整体架构

核电站换料大修的成败是电站管理、安全、质量、运行、检修、技术等综合能力的体现,其目标是在保证安全、质量的前提下尽量缩短大修工期,各项安全、质量指标可控。当前,虽然大修管理多面临组织复杂、新机组\新团队\新技术、计划无参考、工期紧迫、疫情防控难、安全\质量要求高等问题,但仍可从组织体系、安全管理、质量管理、进度管理、风险分析、信息系统建设等方面进行突破。但前提是合理的、科学的大修项目首先被确立,而这需要通过优秀的中长期规划来达成。

另外:电力市场环境下必须要充分考虑外部制约因素(如与水电的错峰、对主网用电的高峰/低谷的趋避等);不同专业的大修中长期项目可能受实际技术和资源的限制,在选择上应审慎考量(主要指成本较高项目、影响工期项目、剂量较高项目,以及受场地、吊装设备、备件、工具、技术人员数量、外部协作等条件限制的项目)。

大修中长期规划的比选。当前的核电站类型主要是两类:轻水堆和重水堆。前者的大修形式以长、中、短大修相接合的做法为主,后者则倾向于大修工期基本相同的做法。鉴于我国现阶段发展核电以“重水堆”为主,侧重分析下第二种方式的特色:方便对各个大修工况和大修检修窗口展开比较,这样就可为优化大修检修指标提供数据支撑;因大修项目大致趋近(都是标准工况),就有助于大修计划的编纂、大修开展时段核安全的评估,以及大修标准化工作的推进;可维系公司每年经营利润的平滑性。

2 大修项目的优化原则

核电站换料大修管理是在特定的期间内,在有限的资源条件下完成特定的任务的活动,它具有明显的项目特征。对于需进行多阶段统筹优化的大修项目中长期规划来说,进行每一阶段大修项目的优选宜遵循一定的方略。以下为根据多个项目生产期间获取的珍贵经验,以及长期的核电运检实践所攫取出的原则和策略,以供相关工作作参考。

对于某些项目,虽然维修大纲要求在大修中予以执行,但不是必须在大修中才能执行,则尽量不安排在大修中实施;由同一专业执行的数个项目,若它们之间满足相同隔离要求则应予以合并,以提升工程效率;对于同一专业拟承担的检修活动数目,应结合此轮大修的类型作确定:主要是依托现有资源,且不能对大修关键路径起影响(对大修工期无影响的活动可尽量均匀分配在历次大修中实施);对于同类设备,应考虑对它们进行全部检修所需资源(人/机/料/场地等)是否足够,以及是否影响到相邻作业场所,如两台RRA泵组的全面检查不宜安排在同一次大修中进行。

对于某些QSR设备,应虑及因检修缺陷带来的共摸故障对重要安全系统的负作用(如不可同步对两组SEBIM阀执行全检工作,不可在同一条VVP管线上同步对3个以上的安全阀作全检工作等);不同专业的相关项目应同时安排,以减少设备解体频度,降低对设备的破坏。如进行安全壳贯穿件阀门维护时,应将更换密封垫工作与贯穿件试验同步开展;对于专业部门提出的想要结合大修来进行的设备预检或工程改造,但大纲中没对此作相应要求,则安排时必须考虑对工期的影响。若这些外加项目的工期预期较长且设备状态尚可,则尽量安排在十年大修中进行;对于重要的防腐工程和土建项目应进行长远规划,以规避集中实施对大修工期的影响;借助延伸运行改变燃料循环长度(-20EFPD,+30EFPD),控制内外部减载,减少实际运行天数。

3 大修中长期规划主要策略

大修规划是大修管理的龙头环节。为确保应修必修、修必修好,同时满足各项成本和环境保护的最优化,需从多个方面作协同考虑。

科学择定大修窗口,为实施短大修创立条件:避开夏季高温时段。从全网负荷预测和历年用电情况看,7、8月份为负荷高峰期,此时若安排大修,一方面降低了电站经济性,另一方面不利于电力供需矛盾的缓解。因此应优化核燃料设计,确保夏季满功率运行;避开极端天气时段(如南方的台风季节,北方的极寒季节)。这些时段同样缺电概率较高,因此不宜安排机组大修;避开法定假期。因大修启动阶段需历经核安全监管当局的审查,若适逢假期则会延长审核时间,从而总体上拖延了大修工期;趋向电网要求减载时点。随着电力建设和全国联网的加速,上世纪90年代延续至本世纪初的电荒事件基本不再呈现,一般9、10月份以后电网会下达减载通知,为缩减机组实际运行天数、提升电站经济性,可于此时安排机组大修,这是进行大修中长期规划时需要突出考虑的;启动并网时规避电网用电低谷。

以“长-短”交替方式作为大修中长期规划的主要策略。即充分利用长大修来安排重大项目,以达成设备缺陷和隐患的彻底消除,促进机组最佳状态的形成,为后续短大修奠定坚实基础;制定大修前准备工作方案,主要包括大修备件集中采购方法、机组运行状态综合评估方略、项目风险评判、对短大修影响评估等,并及时采取合理有效措施予以解决;对各类资源和条件作有机整合。一些在功率运行期间不便进行的维修项目应优先安排在大修期间执行(严格按试验规定组织),对机组运行状态未作明确限定的大修项目则可排定在机组功率期间。行车、电源和专用工器具的检修确保在预大修期完成,这样这些设备在大修期间就可以正常使用。

充分统筹各类资源(业主方/承包商/专用工具等)配置情况,科学规划大修业务当量,使大修重叠次数不超资源允许;认真审视检修项目的关联性,符合相同隔离条件的项目尽可能一次性安排,减少隔离次数;追求工作量平衡,尽量使各专业工作量、每月项目数量保持较小差异(即不应使资源过于集中于某场点或某时点);考虑到季节对大修项目的制约,一般情况下制热系统宜于冬季前检修,而制冷系统则在夏季前开展,通风系统检修应避开炎热天气。

总之,提高核电机组大修业绩已成为各核电站关注焦点。核电站大修中长期规划管理中,主要要研究重点大修项目的合理安排,关键是依托大数据和运检经验确立大修类型、划设大修工期和筛选参修项目。在实际执行中应严循大修中长期规划管理策略,合理分配人机资源、精密计算经济得失,达到大修安全、质量、进度和成本的最佳统一。

4 结语

核电站换料大修繁杂异常,牵涉到方方面面。合理的核电站大修可维系机组设备的运行可靠性和上网电量的稳定性,而达成这一期望的重要保障就是做好大修项目中长期规划的管理。科学的大修中长期规划能清晰给出大修可期目标、准确界定大修工作范围、完善各阶段的工作衔接,这样就能方便备件采购、前期准备,为安全、规范、优质、高效完成大修奠定基础。在电力市场环境下开展核电站大修中长期规划,重点要做好大修窗口择定、大修类型确立、大修项目甄选、大修资源统筹、大修阶段过渡等工作,以使与电站有关的各项安排更具备合理性、计划性和预见性,从而在整体上提升了电站的经济效益和社会效益。