【上海方工】核電閥門的概述和市場數(shù)據(jù)
上海方工認(rèn)為核電是核電站安全運(yùn)行中的必不可少的重要組成部分，是核電站安全運(yùn)行不可或缺的關(guān)鍵附件。由于核電站的特殊性、安全性和可靠性，核電閥門產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造過程中，有著比常規(guī)閥門更多的測試要求和更嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。
核電閥門包含核島NI、常規(guī)島CI和電站輔助設(shè)BOP系統(tǒng)中使用的閥門，按照安全級(jí)別劃分為核安全I(xiàn)級(jí)、II級(jí)、Ⅲ級(jí)和非核級(jí)，其中核安全I(xiàn)級(jí)要求最高。據(jù)統(tǒng)計(jì)一座具有兩臺(tái)100萬機(jī)組的電站有各類閥門2.8-3萬臺(tái)。下面表格分別是所有核電閥門和安全級(jí)別閥門的閥門用量比例數(shù)據(jù)。
在投資比例方面，總體而言核電閥門的投入費(fèi)用在核電建設(shè)總投資額中的占比約為2 %。
3.中國核電分布
上海方工認(rèn)為中國核電站分布具有明顯的“近海性”，均分布在沿海省區(qū)。截至2022年1月5日，中國核電站分布在東部沿海8個(gè)省份分別是：廣東、浙江、福建、江蘇、遼寧、山東、廣西、海南。按“十四五”規(guī)劃部署：預(yù)計(jì)到2025年，在運(yùn)裝機(jī)達(dá)到70GW，在建30GW，合計(jì)100GW。
在運(yùn)機(jī)組裝機(jī)容量：廣東、浙江、福建、江蘇、遼寧、山東、廣西、海南分別為1614萬千瓦、910萬千瓦、1101萬千瓦、661萬千瓦、559萬千瓦、271萬千瓦、217萬千瓦、130萬千瓦。
在建機(jī)組裝機(jī)容量：廣東、浙江、福建、江蘇、遼寧、廣西、海南分別為225萬千瓦、225萬千瓦、345萬千瓦、127萬千瓦、239萬千瓦、236萬千瓦、252萬千瓦。
同時(shí)，需要積極關(guān)注的是：“一帶一路”及其周邊國家已經(jīng)和正在計(jì)劃發(fā)展核電，預(yù)計(jì)到2030年新建機(jī)組預(yù)計(jì)將達(dá)到107臺(tái)，將產(chǎn)生近6000億產(chǎn)值，閥門行業(yè)按照核電站建設(shè)2%的投入資金估算，估計(jì)將帶來120億元的市場需求。
4.核閥國產(chǎn)化進(jìn)展
上海方工認(rèn)為國內(nèi)已有近30家企業(yè)獲得了國家核安全局頒發(fā)的民用核承壓設(shè)備設(shè)計(jì)和生產(chǎn)資格許可證，可以設(shè)計(jì)、生產(chǎn)核安全級(jí)閥門。核閥國產(chǎn)化方面，在運(yùn)核電機(jī)組已成功應(yīng)用的核級(jí)閥門有：閘閥、截止閥、止回閥、球閥、蝶閥、隔膜閥；少部分彈簧式安全閥、調(diào)節(jié)閥和節(jié)流閥已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化應(yīng)用。2021年，中核科技、江蘇神通、浙江三方、哈爾濱電站閥門等企業(yè)取得較大業(yè)績，為核級(jí)閥門國產(chǎn)化工作做出了突出貢獻(xiàn)。具體見下表：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國核電閥門國產(chǎn)化方面已經(jīng)取得了可喜的進(jìn)展，90%以上的閥門品種實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。
閥門行業(yè)在核閥技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行布局的企業(yè)有：中核科技、江蘇神通、上海方工、浙江三方、哈爾濱電站閥門、紐威股份、大連大高等。主要面對(duì)的國外競爭對(duì)手有Velan、Tyco、Westinghouse、Emerson、Fuchs等。
5.核閥國產(chǎn)化應(yīng)用問題
問題一：高端核閥國產(chǎn)化率低
核電閥門附加值較高的高端領(lǐng)域，進(jìn)口閥門仍然占據(jù)絕對(duì)的優(yōu)勢。以國內(nèi)某核電項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目安全Ⅰ級(jí)閥門進(jìn)口閥門數(shù)量占到閥門總數(shù)的3.3%，但金額卻占到總金額的58%?？梢姡穗婇y門附加值較高的高端領(lǐng)域國產(chǎn)化仍任重道遠(yuǎn)。
問題二：研發(fā)能力有待提升
與國外著名核電閥門生產(chǎn)廠家相比，國內(nèi)閥門設(shè)計(jì)水平相差較大，至今一些關(guān)鍵閥門的設(shè)計(jì)制造仍然未能取得突破。VVP主蒸汽安全閥，穩(wěn)壓器安全閥、重要疏水閥、重要調(diào)節(jié)閥等。
問題三：制造質(zhì)量有待提高
主要表現(xiàn)在閥門密封性、使用壽命和閥體材料三個(gè)方面。國產(chǎn)核電閥門使用年限一國產(chǎn)普通閥門一般為20年左右使用年限，為進(jìn)口閥門的1/2。例如，核島閘閥的閥瓣可替換性較差，維修更換時(shí)需要大量的時(shí)間研磨或加工等。
問題四：控制附件配套能力有待加強(qiáng)
目前國內(nèi)還無法制造提供1E 級(jí)、K1 類閥門電動(dòng)裝置，部分技術(shù)要求高、制造難度大的配套附件，如限位開關(guān)、K1級(jí)電磁閥、氣－液聯(lián)動(dòng)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)等產(chǎn)品還需要從國外進(jìn)口。另外，通用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制精度也不高。
問題五：試驗(yàn)及測試條件不足
調(diào)節(jié)閥、主蒸汽隔離閥等核電閥門產(chǎn)品因?yàn)槠涮厥庑裕瑢?duì)可靠性要求較高。目前國內(nèi)的受資金、人才等因素影響大部分企業(yè)不具備組建和籌建高端閥門試驗(yàn)研究的試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)臺(tái)架的條件。
6.核閥技術(shù)領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注問題
隨著第三代核電機(jī)型的商業(yè)化，核電堆型向大型化、高參數(shù)、高性能方向發(fā)展，其可靠性、安全性的要求將越來越高，核電閥門遠(yuǎn)端自動(dòng)控制、高可靠性、長壽命的閥門是今后核電閥門研制和開發(fā)的重點(diǎn)。
問題一：密封
主要涉及閥座密封和閥桿密封的密封結(jié)構(gòu)研究、新的密封材料或者改進(jìn)現(xiàn)有的密封材料和基礎(chǔ)理論等方面。
問題二：抗震
三代核電機(jī)型“華龍一號(hào)”對(duì)閥門提出了更高的抗震要求：需滿足SL-1(運(yùn)行基準(zhǔn)地震動(dòng)）在3個(gè)方向同時(shí)作用4.8g，SL-2（極限安全地震動(dòng)）在3個(gè)方向同時(shí)作用6g的要求。針對(duì)這些新要求，閥門企業(yè)需積極組織技術(shù)攻關(guān)。
問題三：精度
需加強(qiáng)對(duì)核閥門的精度設(shè)計(jì)，不斷提升解決諸如空化、腐蝕和不平衡力等不利問題的技術(shù)能力。
問題四：安全可靠
為適應(yīng)第3代、第4代核電閥門安全性的使用要求，閥門的可靠性研究必不可少。解決可靠性問題主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：新材料、新結(jié)構(gòu)的研發(fā)和提升計(jì)算機(jī)輔助分析的能力。
7.結(jié)語
核電制造業(yè)是一個(gè)國家裝備最高水平的代表，具有技術(shù)高新、價(jià)值高端、產(chǎn)業(yè)鏈長的特點(diǎn)，大力提高核電設(shè)備制造能力，是提升我國核心競爭力的必然要求，是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、搶占未來科技發(fā)展制高點(diǎn)的戰(zhàn)略選擇，更是切實(shí)夯實(shí)核安全的技術(shù)基礎(chǔ)。因此，建立更廣泛技術(shù)業(yè)務(wù)平臺(tái)，擺脫對(duì)國外依賴，在節(jié)省大量資源同時(shí)，可促進(jìn)對(duì)國外先進(jìn)技術(shù)的消化吸收，推動(dòng)國內(nèi)自主研發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新，防止“卡脖子”問題再次出現(xiàn)。
上海方工認(rèn)為未來的中國能源版圖中，核電將成為中國能源結(jié)構(gòu)的重要組成，同時(shí)也意味著核閥的技術(shù)和產(chǎn)品需求良好增長前景，核閥企業(yè)需積極把握和關(guān)注。相信，借助國家政策春風(fēng)，通過行業(yè)上下的積極努力，閥門行業(yè)一定能夠?yàn)橹袊穗娊ㄔO(shè)做出更大的貢獻(xiàn)。
上海方工認(rèn)為核電是核電站安全運(yùn)行中的必不可少的重要組成部分，是核電站安全運(yùn)行不可或缺的關(guān)鍵附件。由于核電站的特殊性、安全性和可靠性，核電閥門產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造過程中，有著比常規(guī)閥門更多的測試要求和更嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。
核電閥門包含核島NI、常規(guī)島CI和電站輔助設(shè)BOP系統(tǒng)中使用的閥門，按照安全級(jí)別劃分為核安全I(xiàn)級(jí)、II級(jí)、Ⅲ級(jí)和非核級(jí)，其中核安全I(xiàn)級(jí)要求最高。據(jù)統(tǒng)計(jì)一座具有兩臺(tái)100萬機(jī)組的電站有各類閥門2.8-3萬臺(tái)。下面表格分別是所有核電閥門和安全級(jí)別閥門的閥門用量比例數(shù)據(jù)。
在投資比例方面，總體而言核電閥門的投入費(fèi)用在核電建設(shè)總投資額中的占比約為2 %。
3.中國核電分布
上海方工認(rèn)為中國核電站分布具有明顯的“近海性”，均分布在沿海省區(qū)。截至2022年1月5日，中國核電站分布在東部沿海8個(gè)省份分別是：廣東、浙江、福建、江蘇、遼寧、山東、廣西、海南。按“十四五”規(guī)劃部署：預(yù)計(jì)到2025年，在運(yùn)裝機(jī)達(dá)到70GW，在建30GW，合計(jì)100GW。
在運(yùn)機(jī)組裝機(jī)容量：廣東、浙江、福建、江蘇、遼寧、山東、廣西、海南分別為1614萬千瓦、910萬千瓦、1101萬千瓦、661萬千瓦、559萬千瓦、271萬千瓦、217萬千瓦、130萬千瓦。
在建機(jī)組裝機(jī)容量：廣東、浙江、福建、江蘇、遼寧、廣西、海南分別為225萬千瓦、225萬千瓦、345萬千瓦、127萬千瓦、239萬千瓦、236萬千瓦、252萬千瓦。
同時(shí)，需要積極關(guān)注的是：“一帶一路”及其周邊國家已經(jīng)和正在計(jì)劃發(fā)展核電，預(yù)計(jì)到2030年新建機(jī)組預(yù)計(jì)將達(dá)到107臺(tái)，將產(chǎn)生近6000億產(chǎn)值，閥門行業(yè)按照核電站建設(shè)2%的投入資金估算，估計(jì)將帶來120億元的市場需求。
4.核閥國產(chǎn)化進(jìn)展
上海方工認(rèn)為國內(nèi)已有近30家企業(yè)獲得了國家核安全局頒發(fā)的民用核承壓設(shè)備設(shè)計(jì)和生產(chǎn)資格許可證，可以設(shè)計(jì)、生產(chǎn)核安全級(jí)閥門。核閥國產(chǎn)化方面，在運(yùn)核電機(jī)組已成功應(yīng)用的核級(jí)閥門有：閘閥、截止閥、止回閥、球閥、蝶閥、隔膜閥；少部分彈簧式安全閥、調(diào)節(jié)閥和節(jié)流閥已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化應(yīng)用。2021年，中核科技、江蘇神通、浙江三方、哈爾濱電站閥門等企業(yè)取得較大業(yè)績，為核級(jí)閥門國產(chǎn)化工作做出了突出貢獻(xiàn)。具體見下表：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國核電閥門國產(chǎn)化方面已經(jīng)取得了可喜的進(jìn)展，90%以上的閥門品種實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。
閥門行業(yè)在核閥技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行布局的企業(yè)有：中核科技、江蘇神通、上海方工、浙江三方、哈爾濱電站閥門、紐威股份、大連大高等。主要面對(duì)的國外競爭對(duì)手有Velan、Tyco、Westinghouse、Emerson、Fuchs等。
5.核閥國產(chǎn)化應(yīng)用問題
問題一：高端核閥國產(chǎn)化率低
核電閥門附加值較高的高端領(lǐng)域，進(jìn)口閥門仍然占據(jù)絕對(duì)的優(yōu)勢。以國內(nèi)某核電項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目安全Ⅰ級(jí)閥門進(jìn)口閥門數(shù)量占到閥門總數(shù)的3.3%，但金額卻占到總金額的58%。可見，核電閥門附加值較高的高端領(lǐng)域國產(chǎn)化仍任重道遠(yuǎn)。
問題二：研發(fā)能力有待提升
與國外著名核電閥門生產(chǎn)廠家相比，國內(nèi)閥門設(shè)計(jì)水平相差較大，至今一些關(guān)鍵閥門的設(shè)計(jì)制造仍然未能取得突破。VVP主蒸汽安全閥，穩(wěn)壓器安全閥、重要疏水閥、重要調(diào)節(jié)閥等。
問題三：制造質(zhì)量有待提高
主要表現(xiàn)在閥門密封性、使用壽命和閥體材料三個(gè)方面。國產(chǎn)核電閥門使用年限一國產(chǎn)普通閥門一般為20年左右使用年限，為進(jìn)口閥門的1/2。例如，核島閘閥的閥瓣可替換性較差，維修更換時(shí)需要大量的時(shí)間研磨或加工等。
問題四：控制附件配套能力有待加強(qiáng)
目前國內(nèi)還無法制造提供1E 級(jí)、K1 類閥門電動(dòng)裝置，部分技術(shù)要求高、制造難度大的配套附件，如限位開關(guān)、K1級(jí)電磁閥、氣－液聯(lián)動(dòng)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)等產(chǎn)品還需要從國外進(jìn)口。另外，通用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制精度也不高。
問題五：試驗(yàn)及測試條件不足
調(diào)節(jié)閥、主蒸汽隔離閥等核電閥門產(chǎn)品因?yàn)槠涮厥庑?，?duì)可靠性要求較高。目前國內(nèi)的受資金、人才等因素影響大部分企業(yè)不具備組建和籌建高端閥門試驗(yàn)研究的試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)臺(tái)架的條件。
6.核閥技術(shù)領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注問題
隨著第三代核電機(jī)型的商業(yè)化，核電堆型向大型化、高參數(shù)、高性能方向發(fā)展，其可靠性、安全性的要求將越來越高，核電閥門遠(yuǎn)端自動(dòng)控制、高可靠性、長壽命的閥門是今后核電閥門研制和開發(fā)的重點(diǎn)。
問題一：密封
主要涉及閥座密封和閥桿密封的密封結(jié)構(gòu)研究、新的密封材料或者改進(jìn)現(xiàn)有的密封材料和基礎(chǔ)理論等方面。
問題二：抗震
三代核電機(jī)型“華龍一號(hào)”對(duì)閥門提出了更高的抗震要求：需滿足SL-1(運(yùn)行基準(zhǔn)地震動(dòng)）在3個(gè)方向同時(shí)作用4.8g，SL-2（極限安全地震動(dòng)）在3個(gè)方向同時(shí)作用6g的要求。針對(duì)這些新要求，閥門企業(yè)需積極組織技術(shù)攻關(guān)。
問題三：精度
需加強(qiáng)對(duì)核閥門的精度設(shè)計(jì)，不斷提升解決諸如空化、腐蝕和不平衡力等不利問題的技術(shù)能力。
問題四：安全可靠
為適應(yīng)第3代、第4代核電閥門安全性的使用要求，閥門的可靠性研究必不可少。解決可靠性問題主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：新材料、新結(jié)構(gòu)的研發(fā)和提升計(jì)算機(jī)輔助分析的能力。
7.結(jié)語
核電制造業(yè)是一個(gè)國家裝備最高水平的代表，具有技術(shù)高新、價(jià)值高端、產(chǎn)業(yè)鏈長的特點(diǎn)，大力提高核電設(shè)備制造能力，是提升我國核心競爭力的必然要求，是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、搶占未來科技發(fā)展制高點(diǎn)的戰(zhàn)略選擇，更是切實(shí)夯實(shí)核安全的技術(shù)基礎(chǔ)。因此，建立更廣泛技術(shù)業(yè)務(wù)平臺(tái)，擺脫對(duì)國外依賴，在節(jié)省大量資源同時(shí)，可促進(jìn)對(duì)國外先進(jìn)技術(shù)的消化吸收，推動(dòng)國內(nèi)自主研發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新，防止“卡脖子”問題再次出現(xiàn)。
上海方工認(rèn)為未來的中國能源版圖中，核電將成為中國能源結(jié)構(gòu)的重要組成，同時(shí)也意味著核閥的技術(shù)和產(chǎn)品需求良好增長前景，核閥企業(yè)需積極把握和關(guān)注。相信，借助國家政策春風(fēng)，通過行業(yè)上下的積極努力，閥門行業(yè)一定能夠?yàn)橹袊穗娊ㄔO(shè)做出更大的貢獻(xiàn)。
