《中国电力报》整版报道山东核电探寻绿色发展“密码”

2022-08-02 16:58  来源:中国电力报    海水淡化  山东核电站  海阳核电站  核能供热  核能供暖  核能制氢

核能发电、区域供暖、工业供热(冷)、海水淡化、核能制氢……凭借核能持续性强、供能形式多样等优势,山东核电正一点点扩大对核能的综合利用范围,而随着技术的进步,它也将迎来更多的契机、拥有更多元化的应用场景。山东核电也将不断去探索、不断去克服困难,奋力发掘核能的无限潜力。


近日,《中国电力报》整版刊发山东核电题为《黄海之滨,探寻绿色发展“密码”》的文章。漫漫开工路如何准备?“暖核一号”如何攻坚?核能的无限潜能如何发掘?让我们走进山东核电的发展故事,解开它的绿色发展“密码”。以下为报道全文:

北纬36度46分,东经121度9分。

这里是山东海阳,这里是全国首个“零碳”供暖城市,这里也是刚刚开工的海阳核电基地所在地。

7月14日,山东海阳核电二期工程暨900兆瓦远距离跨区域核能供热工程启动仪式举行。

此刻的海阳,海风拂面,绿树成荫,金色的沙滩激发起绿色的蓬勃,高质量发展的画卷已铺展开来。

今日,让我们一同走进海阳,走进这座美丽的海滨小城,感悟这座“零碳”供暖城市的神韵,共同解开它的绿色发展“密码”。

乘“东风”扬帆起


海阳核电二期工程开工现场

我们将时间的指针拨回4月20日,这是海阳核电3、4号机组核准的日子。项目获得核准后,山东核电便正式踏上了核电机组开工建设的漫漫施工路。虽然从获得核准到正式开工,这期间只有不到三个月的时间,但他们却为此准备了13年。

在3、4号机组设计过程中,山东核电设计团队充分吸取一期工程设计变更、安全审评等方面的经验,建立了由业主主导、各相关单位参与的设计经验反馈管理体系。在此基础上,诸多复杂问题顺利解决、几十余项重要设计经验得到优化改进,二期工程的安全性、可靠性和运维便利性得到极大提升。

“尤其是3、4号机组的凝结水精处理系统的优化,着实费了我们一番功夫。”设计团队负责人高宁感慨道。由于凝结水精处理系统涉及设计、施工、采购、调试等专业,问题量大、接口复杂,问题的收集、追溯也就变得尤为困难,而这也是在一期工程中困扰大家的痛难点问题。“咬住问题不放松,必须在二期开工前将问题一网打尽。”他们立即成立经验反馈专项小组,通过调研、专题讨论等方式,逐一梳理并攻克每一个难题,最终确定了整改方案,为提升机组凝结水精处理系统可靠性打下了基础。“开工后,我们将持续强化设计质量监督、设计变更控制,不断开展设计经验反馈,保障工程顺利推进。”高宁说。

“兵马未动、粮草先行”,有力的物资供应亦是保障工程顺利开工的重要前提。

山东核电采购团队提前谋划、合理推进,在总结1、2号机组经验的基础上,跟踪当前形式、分析厂家产能、对比现场需求及制造周期、评估投资合理必要性……经过反复斟酌修改,他们最终摸索出了一份科学合理的采购进度管控方案。依托该方案,目前,新建机组设备采购工作大部分已完成、长周期主设备制造资源和进度得到有效保障、国产化研发取得显著成效。

“前事不忘,后事之师”,前期项目的经验反馈对我们来讲是一笔宝贵的财富,一定要好好总结利用,务必提前做好各项风险防范措施,将风险化解在‘萌芽’之中。”这是二期工程采购团队负责人在采购例会上常说的一句话。在他们的努力下,经验反馈活动深入开展,设备制造工艺不断优化,产品制造质量大幅提升,设备采购经验反馈工作取得了可喜的阶段性成果:堆内构件下堆芯支撑板变形导致燃料销孔位置度偏差、蒸汽发生器水室封头接管预堆边等现象全部得以规避。目前,海阳3、4号机组设备制造质量整体稳定,为二期工程的顺利开工赢得了先机。

“海阳核电3、4号机组采用三代非能动压水堆核电技术,单台机组容量1253兆瓦,满足国际最高安全标准。”国家电投核能发展总工程师,山东核电党委书记、董事长吴放在介绍道,“作为核电企业,我们要清醒认识行业的特殊性,始终坚持安全是核能发展的生命线。”

山东核电核岛施工队也有着一致的心声:“务必确保机组顺利、安全、按时开工。”他们是一支对安全十分较真儿、战斗力惊人的队伍。在工程前期准备工作中,不管工作多艰难、环境多恶劣,只要有需要,他们必挺身而出。

“我们这支队伍干起活来可一点儿也不含糊!”核岛施工队队长程明星说。在一次防水卷材修复过程中,施工队在现场进行旁站监督,逐个排查核实下游承包商提交的数据,生怕出一丝纰漏而影响工程的防水性能。经过一夜的不眠不休,当东方泛起鱼肚白时,问题得到顺利解决,此时他们身上的衣衫早已被汗水沾湿,但他们没有一丝一毫的怨言,因为工程可以安全、顺利开工了。

2027年,海阳核电基地将有4台机组运行,年发电量约400亿千瓦时,能够满足山东省一半以上人口的居民生活用电需求,相当于约5100余万人。每年可节约原煤消耗约1710万吨,减排二氧化碳约3200万吨、二氧化硫约10.4万吨、氮氧化物约9万吨。

把“春天”带回家


海阳核电核能供热首站

“3年以来比较稳定,比正常烧煤或者别的供暖要稳定很多。屋子里像春天一样温暖。”

“取暖费降了,温度还高了。而且再也闻不到煤烟的味儿了,也没有煤灰了。”

“我们家的亲戚发现这边的核能供暖特别好,他们也期待早日用上核能供暖。”

……

“实惠”“温暖”“空气新鲜”,这是“暖核一号”在供暖季给用户留下的最深印象。别看现在他们对核能供热赞不绝口,可是在推广初期,出于对核能的不了解,海阳居民对核能供热产生了疑虑:温度有保证么?

如今,这个问题有了最好的答案:供暖期间,海阳亚沙村小区居民刁文平家的温度计一直稳定在26摄氏度左右。“不仅取暖效果十分稳定,相比过去锅炉供暖,室温还要高出三四摄氏度。家里穿个短袖就够了。”刁文平对核能供热的效果连连称赞。

“供暖费我们家就交了1900块钱,比去年省了100来块呢。岁数大了挣钱费劲,省点我就高兴,省就是赚嘛。”金阳海岸花园小区居民在看到今年的供暖账单后喜上眉梢。

海阳核能供热让核能首次以“暖”的方式“飞”入寻常百姓家,也真正做到了让利于民,为当地百姓带来了看得见的实惠。

此时,人们不禁要问,这种利用核能的方式,能确保安全吗?

吴放给出了肯定的回答:“安全!核能供热是从核电机组二回路抽取蒸汽作为热源,通过换热站进行多道隔离、多级换热,最终经市政供热管网将热量传递至用户,此过程仅有热量的传递,没有水等其他介质交换。”

安全有序,一直是核能利用的前提。而这也是山东核电在“暖核一号”的设计、施工、调试等过程中。一直坚守且绝不逾越的红线。

“安全没有模棱两可。”这是山东核电设计管理处常规岛科刘宪岭,在一场长达9个小时的供热核心技术方案讨论会上发出的铿锵之音。高压缸排汽压力控制是抽气项目供热的核心之一。控制技术好不好,直接影响高压缸末级叶片可靠性,项目的安全也就无法保障。为了实现百分之百的安全,设计管理处组建了一直横跨“老中青”三代的供热领域设计团队,不停的对技术方案进行深入细致的研究和探讨。抽汽管道调阀控压、汽轮机再热调阀控压……会上,一个又一个技术方案被提出后又被否定。最终,经过9个小时的反复质疑、论证、推敲,以及一次次的“红脸”“争执”,会议形成了推荐方案。

方案有了,施工过程中的安全更需精准把控。

“我们在突破常规的同时,要时刻坚守安全底线。”这是山东核电工程处常规岛施工科闫健在施工过程中一直坚守的初心。“暖核一号”要在已运行的核电站内实施大量工程改造,施工技术难度大、安全风险高。所以,他的“安全强迫症”更“严重”了。几乎每晚他都会和各参建单位管理人员召开专题会,讨论重要施工技术方案、研究设计文件细节、梳理制约工程进展的安全风险等。其间,他和团队还主动提出了空调间循环水管道布置等优化改造方案,在缩短工期的同时进一步提高了施工现场的安全水平。“我们最终还实现了安全质量巡视全覆盖、中高风险作业全程旁站监督。”闫健颇为自豪地说。

调试是检验施工质量的关键,亦是“暖核一号”投运前的最后一环,也最具挑战性。

“在保证安全下要进度才有意义。”这是山东核电系统设备处工艺系统科于先波在调试工作中一直秉持的理念。在项目的联合调试中,于先波和他的团队发现了一个“极具隐蔽性”的问题——外网水有杂质,这样热网循环水泵机械密封容易损坏。去年冬天,为了赶在寒潮来临前解决问题,他带领团队马不停蹄地在国内展开调研,并与专家研讨分析原因。最终,通过采购材质更加坚硬的机械密封,使上述情况得到极大改善。

一直以来,山东核电坚持先立后破,在确保机组安全的同时,迈出我国核能综合利用第一步,依托1、2号机组于2018年起在国内率先开展大型压水堆热电联产研究和实践。目前,“暖核一号”已安全稳定运行了3个供暖季,助力海阳市成为全国首个“零碳”供暖城市。

筑“绿色”向未来


海阳核电鸟瞰图

近500万平方米,这是“暖核一号”二期的供热面积,通往千家万户的每一根管道都有温度。

近3000万平方米,这是“暖核一号”三期的供热面积,核能“绿热”将涌进更多家庭。

在核能供暖在海阳取得成功实践之后,山东省政府正在规划依托胶东半岛已建、在建及规划核电项目,打造覆盖整个胶东半岛的取暖用能新业态。

此次开工的海阳核电三期900兆瓦核能供热工程,就是开展远距离跨区域供热的一次有益尝试。据了解,该工程将于2023年供暖季前建成,建成后,单台机组年发电量达95亿千瓦时,供暖面积可达3000万平方米,满足包括烟台、威海、青岛在内的100万居民的取暖需求,同时还可开展核能工业供汽,届时机组热效率将达到55.9%,是原来的1.5倍,减碳及减排效果是二期项目的5倍。

工程能否达到预期效果?技术是关键。

这就不得不提在核能供热中起到关键作用的核电机组堆机控制系统。“三代核电机组设计的反应堆运行出力是由汽轮发电机组的发电量来决定的,也就是我们通常说的‘堆跟机’的控制模式,是‘一对一’的关系”刘宪岭解释道,“现在核电机组需要供热,‘一对一’的关系变成了‘一对二’,加之一天内不同时间、以及整个供暖季的气温变化情况,城镇采暖对热量的需求也在发生着变化,为了使这一关系达到平衡,一套可以灵活应对热量和电量不停变化的系统—适用于大规模供热模式的核电机组堆机控制系统应运而生。这也是国内核电机组中的首创了。”

确保900兆瓦核能供热工程顺利投产,城市侧的大温差改造也尤为重要。

何为大温差改造?刘宪岭用了一个形象的比喻:“同样供水120摄氏度,常规供热项目回水温度约50摄氏度,即送到百公里外的水只释放掉了70摄氏度温差对应的热量;而大温差技术,可将回水温度降至20摄氏度甚至更低,可大大提升供热输送效率和项目经济性。”

山东核电对核能综合利用的探索可不止于此。除了900兆瓦核能供热工程,他们还实施了“水热同产同传”“核能+光伏”“核能+光伏+储能”等工程,并取得了成果。

2022年4月11日,海阳核电“核能+光伏”工程正式投运,工程装机容量1009千瓦,年发电量约126万千瓦时,采用“就地逆变,集中并网”的方式,利用厂区空余场地建成分布式光伏发电系统工程。“我们真正让闲置地‘活’了起来,而且发的电一丁点儿也不浪费,全部用于施工。”参与该工程建设的于先波介绍。目前,厂区内的“核能+光伏+储能”工程正在有序推进,后续还将一体化推进厂区地面光伏、屋面光伏、光伏廊道等建设,并与电储能结合,建设光储充一体化车棚、厂区智慧路灯等。

成绩不止于此。今年7月,2022年金砖国家可持续发展目标解决方案大赛获奖项目公布,山东核电“核能+水热同产同传及综合智慧能源”项目斩获优胜奖。作为世界首个核能+水热同传项目,山东核电联合清华大学等高校及设计研究院所,共同研制成功并实施了世界首套水热同产同传系统,实现核能先发电、后制水、再供暖的三级高效利用。“我们通过对多级闪蒸和多效蒸馏两种“热法”海水淡化技术进行创新,通过利用核电厂的清洁蒸汽热源,将海水直接变成95摄氏度的高温高品质淡水。‘水热同产同传’技术可以同步缓解我国北方清洁热源、淡水资源紧张两大重点民生问题,可以说是一举多得。”刘宪岭说。

核能发电、区域供暖、工业供热(冷)、海水淡化、核能制氢……凭借核能持续性强、供能形式多样等优势,山东核电正一点点扩大对核能的综合利用范围,而随着技术的进步,它也将迎来更多的契机、拥有更多元化的应用场景。山东核电也将不断去探索、不断去克服困难,奋力发掘核能的无限潜力。

时间属于奋进者,而奋斗更需要创新与开拓。尽管“零碳”供暖已取得成功实践,但对山东核电来说,他们在绿色之路上的探索故事还将继续。

在压力与动力交错的能源行业发展大势中,当站在“双碳”发展的历史节点上,山东核电人正在努力探索属于他们的绿色之路。

“征途漫漫,惟有奋斗”。且看数年之后,山东核电必将策马奔腾,为我国推进清洁取暖、“双碳”目标实现提供更经济更环保的核能方案,为经济社会高质量发展贡献创造出更大的绿色奇迹!

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