【上海方工】核電閥門的概述和市場數(shù)據(jù)
上海方工認為核電是核電站安全運行中的必不可少的重要組成部分，是核電站安全運行不可或缺的關(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、制造過程中，有著比常規(guī)閥門更多的測試要求和更嚴苛的標準。
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，按照安全級別劃分為核安全I級、II級、Ⅲ級和非核級，其中核安全I級要求最高。據(jù)統(tǒng)計一座具有兩臺100萬機組的電站有各類閥門2.8-3萬臺。下面表格分別是所有核電閥門和安全級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：預計到2025年，在運裝機達到70GW，在建30GW，合計100GW。
在運機組裝機容量：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。
在建機組裝機容量：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，需要積極關(guān)注的是：“一帶一路”及其周邊國家已經(jīng)和正在計劃發(fā)展核電，預計到2030年新建機組預計將達到107臺，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，估計將帶來120億元的市場需求。
4.核閥國產(chǎn)化進展
上海方工認為國內(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)計和生產(chǎn)資格許可證，可以設(shè)計、生產(chǎn)核安全級閥門。核閥國產(chǎn)化方面，在運核電機組已成功應用的核級閥門有：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)流閥已實現(xiàn)國產(chǎn)化應用。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，為核級閥門國產(chǎn)化工作做出了突出貢獻。具體見下表：
據(jù)統(tǒng)計，目前我國核電閥門國產(chǎn)化方面已經(jīng)取得了可喜的進展，90%以上的閥門品種實現(xiàn)了國產(chǎn)化。
閥門行業(yè)在核閥技術(shù)和產(chǎn)品進行布局的企業(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。主要面對的國外競爭對手有Velan、Tyco、Westinghouse、Emerson、Fuchs等。
5.核閥國產(chǎn)化應用問題
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，進口閥門仍然占據(jù)絕對的優(yōu)勢。以國內(nèi)某核電項目為例，該項目安全Ⅰ級閥門進口閥門數(shù)量占到閥門總數(shù)的3.3%，但金額卻占到總金額的58%?？梢?，核電閥門附加值較高的高端領(lǐng)域國產(chǎn)化仍任重道遠。
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)計水平相差較大，至今一些關(guān)鍵閥門的設(shè)計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，維修更換時需要大量的時間研磨或加工等。
問題四：控制附件配套能力有待加強
目前國內(nèi)還無法制造提供1E 級、K1 類閥門電動裝置，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級電磁閥、氣－液聯(lián)動式執(zhí)行機構(gòu)等產(chǎn)品還需要從國外進口。另外，通用執(zhí)行機構(gòu)的控制精度也不高。
問題五：試驗及測試條件不足
調(diào)節(jié)閥、主蒸汽隔離閥等核電閥門產(chǎn)品因為其特殊性，對可靠性要求較高。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研究的試驗設(shè)備和試驗臺架的條件。
6.核閥技術(shù)領(lǐng)域重點關(guān)注問題
隨著第三代核電機型的商業(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，核電閥門遠端自動控制、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。
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
三代核電機型“華龍一號”對閥門提出了更高的抗震要求：需滿足SL-1(運行基準地震動）在3個方向同時作用4.8g，SL-2（極限安全地震動）在3個方向同時作用6g的要求。針對這些新要求，閥門企業(yè)需積極組織技術(shù)攻關(guān)。
問題三：精度
需加強對核閥門的精度設(shè)計，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)在兩個方面：新材料、新結(jié)構(gòu)的研發(fā)和提升計算機輔助分析的能力。
7.結(jié)語
核電制造業(yè)是一個國家裝備最高水平的代表，具有技術(shù)高新、價值高端、產(chǎn)業(yè)鏈長的特點，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)濟發(fā)展方式、搶占未來科技發(fā)展制高點的戰(zhàn)略選擇，更是切實夯實核安全的技術(shù)基礎(chǔ)。因此，建立更廣泛技術(shù)業(yè)務平臺，擺脫對國外依賴，在節(jié)省大量資源同時，可促進對國外先進技術(shù)的消化吸收，推動國內(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，通過行業(yè)上下的積極努力，閥門行業(yè)一定能夠為中國核電建設(shè)做出更大的貢獻。
上海方工認為核電是核電站安全運行中的必不可少的重要組成部分，是核電站安全運行不可或缺的關(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、制造過程中，有著比常規(guī)閥門更多的測試要求和更嚴苛的標準。
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，按照安全級別劃分為核安全I級、II級、Ⅲ級和非核級，其中核安全I級要求最高。據(jù)統(tǒng)計一座具有兩臺100萬機組的電站有各類閥門2.8-3萬臺。下面表格分別是所有核電閥門和安全級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：預計到2025年，在運裝機達到70GW，在建30GW，合計100GW。
在運機組裝機容量：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。
在建機組裝機容量：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，需要積極關(guān)注的是：“一帶一路”及其周邊國家已經(jīng)和正在計劃發(fā)展核電，預計到2030年新建機組預計將達到107臺，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，估計將帶來120億元的市場需求。
4.核閥國產(chǎn)化進展
上海方工認為國內(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)計和生產(chǎn)資格許可證，可以設(shè)計、生產(chǎn)核安全級閥門。核閥國產(chǎn)化方面，在運核電機組已成功應用的核級閥門有：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)流閥已實現(xiàn)國產(chǎn)化應用。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，為核級閥門國產(chǎn)化工作做出了突出貢獻。具體見下表：
據(jù)統(tǒng)計，目前我國核電閥門國產(chǎn)化方面已經(jīng)取得了可喜的進展，90%以上的閥門品種實現(xiàn)了國產(chǎn)化。
閥門行業(yè)在核閥技術(shù)和產(chǎn)品進行布局的企業(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。主要面對的國外競爭對手有Velan、Tyco、Westinghouse、Emerson、Fuchs等。
5.核閥國產(chǎn)化應用問題
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，進口閥門仍然占據(jù)絕對的優(yōu)勢。以國內(nèi)某核電項目為例，該項目安全Ⅰ級閥門進口閥門數(shù)量占到閥門總數(shù)的3.3%，但金額卻占到總金額的58%?？梢?，核電閥門附加值較高的高端領(lǐng)域國產(chǎn)化仍任重道遠。
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)計水平相差較大，至今一些關(guān)鍵閥門的設(shè)計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，維修更換時需要大量的時間研磨或加工等。
問題四：控制附件配套能力有待加強
目前國內(nèi)還無法制造提供1E 級、K1 類閥門電動裝置，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級電磁閥、氣－液聯(lián)動式執(zhí)行機構(gòu)等產(chǎn)品還需要從國外進口。另外，通用執(zhí)行機構(gòu)的控制精度也不高。
問題五：試驗及測試條件不足
調(diào)節(jié)閥、主蒸汽隔離閥等核電閥門產(chǎn)品因為其特殊性，對可靠性要求較高。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研究的試驗設(shè)備和試驗臺架的條件。
6.核閥技術(shù)領(lǐng)域重點關(guān)注問題
隨著第三代核電機型的商業(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，核電閥門遠端自動控制、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。
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
三代核電機型“華龍一號”對閥門提出了更高的抗震要求：需滿足SL-1(運行基準地震動）在3個方向同時作用4.8g，SL-2（極限安全地震動）在3個方向同時作用6g的要求。針對這些新要求，閥門企業(yè)需積極組織技術(shù)攻關(guān)。
問題三：精度
需加強對核閥門的精度設(shè)計，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)在兩個方面：新材料、新結(jié)構(gòu)的研發(fā)和提升計算機輔助分析的能力。
7.結(jié)語
核電制造業(yè)是一個國家裝備最高水平的代表，具有技術(shù)高新、價值高端、產(chǎn)業(yè)鏈長的特點，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)濟發(fā)展方式、搶占未來科技發(fā)展制高點的戰(zhàn)略選擇，更是切實夯實核安全的技術(shù)基礎(chǔ)。因此，建立更廣泛技術(shù)業(yè)務平臺，擺脫對國外依賴，在節(jié)省大量資源同時，可促進對國外先進技術(shù)的消化吸收，推動國內(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，通過行業(yè)上下的積極努力，閥門行業(yè)一定能夠為中國核電建設(shè)做出更大的貢獻。
