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高温堆核电站核岛建筑工程造价优化研究

2018-01-28秦旭映刘凯

中华建设 2018年7期
关键词:核岛定额设计方案

秦旭映 刘凯

一、HTR-PM600建设概览

在20万千瓦模块式高温气冷堆核电站示范工程(HTR-PM)基础上,我国正在开发60万千瓦模块式高温气冷堆核电站(HTR-PM600)。HTR-PM600将充分借鉴HTR-PM在设计、制造、建造和执照申请方面的经验,实现标准化、模块化、规模化设计和建造。该项目建成后将成为国际首个商用高温气冷堆核电站,目前正处于标准设计阶段。

1. HTR-PM600建设的重大意义

(1)符合国家能源政策

2014年6月,国务院办公厅印发了《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》,明确了要安全高效发展核电,同时加强高温气冷堆核电站等国家科技重大专项的实施。

(2)有利于低碳经济的发展,有助于保护环境

推进核电建设,对保护生态环境,促进社会经济的可持续发展有较大的帮助,能够适应低碳经济的发展。

(3)有助于我国核电走出去,助力海外市场推广

我国高温气冷堆项目正在与沙特阿拉伯、印度尼西亚等国家开展合作,有望实现核电走出去的重大突破。

2. HTR-PM600造价优化的重要性

HTR-PM作为示范工程,依托一定政府资金支持,目的是技术验证和工程示范。而HTR-PM600的建设目的则是商业应用,HTR-PM600能否实现商业化运行取决于其经济性。目前,在投资方对燃料价格和上网电价都无法控制的情况下,通过方案优化、降低造价、节约投资,是提高其经济性的有效途径。

二、高温气冷堆项目投资组成及建设方案

1.投资组成

按照中国国家能源局2010年发布的《核电厂建设项目建设预算编制方法》,在高温气冷堆项目的投资组成中,以建筑工程费、设备购置费、安装工程费最为重要。其中建筑工程费,特别是核岛部分,是与工程布置等建设方案关联度最大、也是在厂址选择等前期设计中优先考虑的部分。因此,很有必要探讨工程布置等建设方案的优化对核岛建筑工程费的影响。

2.建设方案

高温气冷堆示范工程采用双堆带一机的模式,堆芯额定输出热功率为2x250MWt,机组名义电功率为200MWe。在示范工程基础上,60万kW高温气冷堆核电站采用6个反应堆模块连接1台蒸汽轮机的设计方案,每个反应堆模块热功率为250MW,机组的热功率将达到1500MW,电功率可达655MW。6个反应堆模块如何布置,是HTR-PM600项目需要着重考虑的建设方案。

三、核岛建筑工程造价优化影响因素分析

影响工程投资的主要因素有:设计方案、投资计算方法、计价依据等,下面对各主要因素在核岛建筑工程造价优化过程中的影响和作用进行逐项分析。

1. 设计方案

影响核岛建筑工程造价的设计方案主要分为两类,一类是平面布置方案,一类是建筑结构基础设计方案,如下主要阐述平面布置方案和建筑结构基础设计方案对核岛建筑工程造价优化的影响。

(1)平面布置方案

高温气冷堆示范工程所采取的双堆方案,反应堆厂房的平面布置比较松散,核附属项目比例较大。与压水堆相比投资密度偏低,建筑体积利用率不高,因此,该方案还有优化空间。

在HTR-PM基础上,如果简单的将HTR-PM600的6个反应堆模块采取品字形或是矩形等方式布置,其平面布置还是比较松散,设备投资密度偏低,经济性较差,需要进一步优化。

综合考虑了结构、布局、工艺需求等因素后,确定圆形安全壳方案为HTR-PM600的初步设计方案。该方案采用穹顶、圆形安全壳设计,既提高了体积利用率,又使得核岛建筑工程费单位功率投资密度和单位建筑体积投资密度较为合理、具有较好的经济性。

除了对平面布置方案予以优化外,还对优化得出的圆形安全壳方案对应的建筑结构基础设计方案进行优化,并从造价角度进行分析。

(2)基础设计方案

从结构的刚度、整体稳定性、承载能力、竖向及水平向地震作用以及扭转地震影响等角度分析,对圆形安全壳方案从结构上提出了三种基础处理方案:

基础方案1:基坑肥槽采用C15素混凝土回填;

基础方案2:在基础底板下设置锚索,基坑肥槽采用原土回填;

基础方案3:将核附属厂房基础底板从地面一层下落至核岛底部,与核岛基础连为一体,基坑肥槽采用原土回填。

通过分析研究,三个备选方案中 基础方案1造价最低,经济性最好。

2.投资计算方法

投资计算方法有:单位生产能力法、生产能力估算法、比例估算法、系数估算法、估算指标法、概算指标法、概算法、预算法等,计算误差依次从高到低。目前常用的方法有估算指标法、概算指标法和概算法。估算指标法计算简单,但误差大,仅适用于相同或相似工程的造价估算。概算法计算复杂,工作量大,但精确度高,可适用于任何工程。

分别用“估算指标法”和“概算法”计算 “圆形安全壳方案”的投资额:“概算法”比“估算指标法”计算出的核岛建筑工程费稍有增加,其中人工与混凝土含量指标增加较多,而钢材含量指标有所降低。可见,采用的计算方法不同,得到的投资额大小也不相同。

3.计价依据

HTR-PM600投资估算采用的估算指标来源于HTRPM,而HTR-PM投资概算采用的定额为93版核概算定额。根据国家能源局公告2015年第4号文件,自2015年10月1日起,开始执行核电厂建设工程预算定额2015版,原定额作废,现行工程计价必须采用新版定额。计价采用的定额不同,也会造成投资结果出现偏差。

将HTR-PM核岛建筑工程分别套用89版核预算、93版核概算及2015版核预算定额,核岛建筑工程单位立方米的造价指标逐步增加。究其原因为,套用不同的定额,其钢材、砼等主要材料用量基本相同,但工日用量却差别较大。

可见,在相同条件下,同一个工程项目分别套用不同的计价定额,得出的造价结果并不相同,误差大小因套用的定额不同而异。

4. 其他因素

从新技术应用层面考虑,HTR-PM600作为国际首个商用高温气冷堆核电站,无成熟的设计经验可供借鉴,随着设计的深入,经验的不断积累,设计方案仍有优化空间。

从规模化、模块化角度分析,HTR-PM600正处于初始阶段,随着建造数量的增加,设备采购量加大,建造经验不断积累,模块化生产技术逐渐成熟,规模化效应将会显现出来。

从国家政策及核电行业长远发展趋势看,在我国核电走出去的同时,放宽行业准入条件,允许国内外其他行业进入我国核行业的步伐将逐步加快。在这个过程中,建造成本有可能将进一步降低。

四、优化核岛建筑工程投资的有效途径

通过上述分析研究,对降低HTR-PM600核岛建筑工程投资的有效途径归纳如下:

1.设计阶段是降低造价、控制建设投资的最关键阶段:技经与设计人员应密切配合,协同工作,技经分析的结果及建议要及时向设计环节反馈,设计专业要根据反馈建议对设计方案精心优化,建立“方案设计→经济性分析→建议反馈→方案优化→经济性再分析→再反馈→再优化”的良性循环机制。

2.设计方案优化:通过优化设计,采用紧凑型模块化组合方案,提高设备投资密度及单位功率投资密度,分摊管理与设计等间接费用,共用核辅助设施及系统,共用基础设施。

3.采用合适的计价方法和依据:投资计算应采用与项目特征相适应的计价方法、正确的计价依据、及时的人材机价格,以确保工程造价的准确性。

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