核电机组大修中长期规划策略研究1)

(中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300)

1 目的和意义

大修是核电站运行生产活动的一个重要环节。为保证下一运行周期内机组安全稳定运行，必须按照一定周期和计划，执行正常运行期间无法进行的维修、变更改造、检查和试验等工作。目前，国内的核电基地均拥有2台或2台以上的机组，每台机组有上万条预防性维修项目，为了科学有序的安排多台机组的大修工作，需制定大修中长期规划，对未来五到十年的大修类型、循环长度、大修工期、大修项目等进行统筹规划。在确保机组安全可靠性的前提下，合理调配各项资源，为大修顺利实施创造有利条件，为公司经营业绩的提升奠定基础。

2 大修规划制定流程

大修规划是综合考虑法规要求、大修策略、电网需求、企业经营目标等因素制定的，与公司经营规划、发电规划、成本规划、燃料规划、物资规划等密切相关，其制定流程主要分为图1中四个阶段。

图1 大修规划制定流程

大修类型确定和大修重点项目规划主要针对单台机组，这两个因素决定了大修工期的长短。同时，大修工期又反过来指导大修项目的规划安排。大修分布规划主要针对多机组，关注企业的社会效益和经济效益，统筹调配人力、物资等大修资源。大修的分布决定了年度大修次数、年度大修天数，进而决定了公司的年度发电业绩。

3 大修策略

根据工期长短和标志性项目，核电站大修通常可分为年度大修、十年大修、短大修三个标准类型。中核运行有7台压水堆机组和2台重水堆机组。结合多年大修经验，采取了“长短结合，均衡分布”的大修策略，即所有机组均设置年度大修、十年大修。在十年大修中集中实施重大周期性项目和重大变更改造项目；在年度大修中平衡项目工作量，工期均衡。另外，压水堆机组增设了以汽轮机发电机组全面检修为关键路径的五年大修，以便于主机轴系中心调整并集中安排工期较长的项目。目前，中核运行的压水堆机组尚未规划和实施无低低水位的短大修，若要实现，须对在役检查大纲进行修改。

以M310机组为例(图2)，长燃料循环改造后，M310机组6个运行周期执行一次十年大修，两次十年大修中间视情况安排一次五年大修，其余为年度大修。

4 大修重点项目规划

大修重点项目包含数据库里的周期性项目和变更改造、纠正性维修等非周期性项目，其中的周期性项目应是大于一个运行循环的项目。大修重点项目应具有以下一个或多个特征：严重影响机组设备可靠性，直接或潜在影响大修工期，受场地、物资、外部协作等资源或技术条件限制，成本较高等。大修重点项目规划的目的是通过合理安排重点项目的检修时机，确保重要设备的安全可靠性，有效控制大修工期，同时为更优化的技术、商务、物资准备创造条件。

现以中核运行M310机组为例，分析大修重点项目规划的方法。经详细分析和经验反馈，识别出表1中大修周期性重点项目。同时，重大缺陷处理和重大技术改造也列入重点项目清单，进行统筹规划。

表1 M310机组大修重点项目

重点项目规划需遵循以下原则：

1)项目工作量与大修类型、大修工期相匹配。工期较长的项目优先安排在五年大修、十年大修等工期较长的大修中实施。例如，秦山第二核电厂应急柴油机有五年检修和十年检修项目，均工期较长，因此，应在十年大修和五年大修中安排一台应急柴油机的检修。另一台的检修工作则安排在十年大修和五年大修前的年度大修中执行。

2)需串行检修的项目应尽量安排到不同大修中执行，避免延长大修工期。例如：不同列核岛6 kV配电盘的检修、不同应急柴油机的全面检修、不同列重要厂用水系统泵组和鼓型滤网的全面检修、主变/辅变的全面检修等，均应尽量分散大修安排。

3)避免共模故障。例如余热排出泵、上充泵、主蒸汽气动隔离阀的解体工作，需尽量错开大修安排。

4)避免设备重复隔离，充分考虑项目开展的同步性。例如：泵体和电机的解体、容器内检和相关阀门的检修，都应尽量同步安排；6 kV配电盘与下游380 V配电盘、相关低压控制电源的检修应尽量同步以减少停电次数和再供电操作；核安全相关设备的检修应尽量结合上游电源的检修安排执行窗口，避免出现A列配电盘检修的时候安排B列设备检修的情况。

5)充分考虑检修空间和检修资源(人力、备件等)的限制。

5 大修工期分析

大修重点项目中长期规划是大修工期制定的基础。确定大修重点项目后，需要估算各项目所需工时，找出占关键路径的项目，利用关键路径法测算大修工期。大修工期的测算应基于当前阶段核电站正常的检修能力。对于已执行过的大修项目，工时主要以历史数据为依据。对于未执行过的项目，主要通过专家判断法、类比估算法等方法估算工时[1]。

现以秦山第二核电厂M310机组年度大修为例，说明大修计划工期确定的方法。

表2 M310机组标准年度大修工期测算

压水堆M310机组的大修大体上可以分为表2中三个阶段。其中大修停机过程(M0～M3)和启机过程(M8～M13)每次大修的工期相差不大，每次大修工期的区别主要体现在M3～M8这个阶段。通过对各阶段工期历史数据进行分析，标准年度大修的工期测算为32 d。制定大修中长期规划时，通常在目标工期的基础上增加3 d预留工期，因此标准年度大修的计划工期为35 d。

经窗口分析和经验反馈，若在年度大修中安排以下预防性维修项目会占关键路径，有很大几率突破目标工期：柴油机全面解体检查、主变内检及滤油、主泵及其电机全面解体检查。以上项目无法都放在十年大修或者五年大修中执行，必然会有部分项目落在年度大修中，这样的年度大修称为“非标准年度大修”，大修计划工期应适当延长。

经过对各种大修类型进行工期测算，中核运行现阶段标准大修的计划工期如表3所示。

表3 中核运行标准大修计划工期

在保证设备安全和质量的前提下缩短大修工期，是公司提升业绩的重要手段。检修技术水平、大修组织管理水平和大修规划水平等对大修工期均有重大影响。从大修规划的角度，可以通过以下途径对大修工期实现优化：

1)优化重大项目的检修时机。使项目工作量与大修类型、大修工期匹配，分散安排需串行检修的重点项目。

2)优化项目周期设置。比如相同隔离条件的重点项目周期是否能优化为一致、有替换关系的重点项目周期是否能设置为整数倍关系等，通过这些优化减少设备隔离、检修次数。

3)充分利用电网调停窗口、机组小修消缺窗口，执行部分原应在大修期间执行的项目，尤其是占大修关键路径的项目，减少大修期间的工作压力。

4)挑选合适的大修，实现短工期的突破。在满足大纲周期要求的情况下，合理调开占关键路径的项目(例如调开配电盘检修和低低水位阀门检修)，为实现短工期大修创造条件。

6 大修分布规划

由大修重点项目规划梳理分析出各次大修的关键路径，得到各次大修的计划工期，结合平均大修周期和上次大修结束时间，构建出大修分布规划的初步框架。以此为基础，测算出每年发电量、机组能力因子等重要指标，结合公司生产经营目标、大修重叠情况等对燃料循环、大修工期等进行优化设置，最终形成大修分布规划。

大修分布规划的制定需遵循以下几个原则：

1)满足核安全相关法规制度、运行技术规范的要求。

2)考虑社会用电需求。大修应合理避开迎峰度夏用电高峰并合理利用春节、国庆等社会用电低谷。中核运行核电机组供电华东电网， 7～8月用电需求尤其紧张，因此应尽量避免在7～8月进行大修。近年来，春节、国庆等重大节假日，中核运行越来越多的机组需要参与降功率或调停。为减少机组调停带来的电量损失，可视情况利用上述社会用电低谷进行大修，但需注意大修结束时间避开节假日，因为节假日机组并网操作和升功率活动将受到限制。

3)满足燃料管理策略。大修的布置要在满足燃料管理策略的前提下进行优化。根据目前中核运行压水堆机组的燃料管理策略，机组达到平衡循环后，一般通过换料时增减4组新燃料组件，实现循环长度调整最长25 d左右。例如，秦山第二核电厂4号机组第6个循环多装载了4组新燃料，实现了循环长度的延长。必要时也可采用降功率延伸运行和牺牲燃料燃耗深度的方法对循环长度进行调整。例如，为避免其他大修重叠，秦山第二核电厂2号机组第11个循环延伸运行十多天。重水堆机组的大修时间不受燃料策略限制，大修分布具有一定灵活性。

4)满足公司经营业绩需要。规划中重点关注年度发电量和机组平均能力因子，使其每年较为平均并维持在较高水平。合理调整跨年或跨年前后大修的开始时间，是调整年度发电量的有效方法。必要时也通过调整重点项目规划以调整大修工期。中核运行还通过调整方家山2台机组长循环实施计划，将其由第4次大修提前至第3次大修实施，避免了公司经营业绩过度起伏的情况。

5)合理调配人力、物资等大修资源，避免资源紧张。中核运行9台机组，组织管理上，分为秦山第一核电厂，秦山第二核电厂1、2号机组，秦山第二核电厂3、4号机组，秦山第三核电厂，方家山共5个生产单元。大修分布上应避免同一生产单元两台机组大修时间发生重叠，避免公司3台机组大修时间发生重叠。同时，对同一批人员操作的项目的时间窗口也需要错开安排，涉及外部支持的项目计划窗口尽量避免落在重大节日期间，以免对方人员难以安排。

经过充分分析和调整，中核运行大修中长期分布规划有效控制了每年大修重叠天数，控制了7～8月间的大修次数，并合理利用了春节和国庆安排大修。每年大修次数维持在5～7次，年度电量保持在500亿kW·h左右。

7 结束语

近年来，中核运行大修业绩节节攀升，大修工期“30目标”在各堆型机组上全部实现。大修业绩不断提升，大修规划的作用不容忽视。与世界上很多优秀的核电站相比，国内核电站在大修业绩优化方面还有不断提升的空间。今后大修规划工作还需不断探索创新，使其更具有适应性和前瞻性，能更好平衡安全性和经济性的关系，实现电厂利益最大化。