高溫堆核電站核島建筑工程造價優(yōu)化研究

秦旭映 劉凱

一、HTR-PM600建設(shè)概覽

在20萬千瓦模塊式高溫氣冷堆核電站示范工程（HTR-PM）基礎(chǔ)上，我國正在開發(fā)60萬千瓦模塊式高溫氣冷堆核電站（HTR-PM600）。HTR-PM600將充分借鑒HTR-PM在設(shè)計、制造、建造和執(zhí)照申請方面的經(jīng)驗，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、規(guī)模化設(shè)計和建造。該項目建成后將成為國際首個商用高溫氣冷堆核電站，目前正處于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計階段。

1. HTR-PM600建設(shè)的重大意義

（1）符合國家能源政策

2014年6月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020年）》，明確了要安全高效發(fā)展核電，同時加強高溫氣冷堆核電站等國家科技重大專項的實施。

（2）有利于低碳經(jīng)濟的發(fā)展，有助于保護環(huán)境

推進核電建設(shè)，對保護生態(tài)環(huán)境，促進社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展有較大的幫助，能夠適應(yīng)低碳經(jīng)濟的發(fā)展。

（3）有助于我國核電走出去，助力海外市場推廣

我國高溫氣冷堆項目正在與沙特阿拉伯、印度尼西亞等國家開展合作，有望實現(xiàn)核電走出去的重大突破。

2. HTR-PM600造價優(yōu)化的重要性

HTR-PM作為示范工程，依托一定政府資金支持，目的是技術(shù)驗證和工程示范。而HTR-PM600的建設(shè)目的則是商業(yè)應(yīng)用，HTR-PM600能否實現(xiàn)商業(yè)化運行取決于其經(jīng)濟性。目前，在投資方對燃料價格和上網(wǎng)電價都無法控制的情況下，通過方案優(yōu)化、降低造價、節(jié)約投資，是提高其經(jīng)濟性的有效途徑。

二、高溫氣冷堆項目投資組成及建設(shè)方案

1.投資組成

按照中國國家能源局2010年發(fā)布的《核電廠建設(shè)項目建設(shè)預(yù)算編制方法》，在高溫氣冷堆項目的投資組成中，以建筑工程費、設(shè)備購置費、安裝工程費最為重要。其中建筑工程費，特別是核島部分，是與工程布置等建設(shè)方案關(guān)聯(lián)度最大、也是在廠址選擇等前期設(shè)計中優(yōu)先考慮的部分。因此，很有必要探討工程布置等建設(shè)方案的優(yōu)化對核島建筑工程費的影響。

2.建設(shè)方案

高溫氣冷堆示范工程采用雙堆帶一機的模式，堆芯額定輸出熱功率為2x250MWt，機組名義電功率為200MWe。在示范工程基礎(chǔ)上，60萬kW高溫氣冷堆核電站采用6個反應(yīng)堆模塊連接1臺蒸汽輪機的設(shè)計方案，每個反應(yīng)堆模塊熱功率為250MW，機組的熱功率將達到1500MW，電功率可達655MW。6個反應(yīng)堆模塊如何布置，是HTR-PM600項目需要著重考慮的建設(shè)方案。

三、核島建筑工程造價優(yōu)化影響因素分析

影響工程投資的主要因素有：設(shè)計方案、投資計算方法、計價依據(jù)等，下面對各主要因素在核島建筑工程造價優(yōu)化過程中的影響和作用進行逐項分析。

1. 設(shè)計方案

影響核島建筑工程造價的設(shè)計方案主要分為兩類，一類是平面布置方案，一類是建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計方案，如下主要闡述平面布置方案和建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計方案對核島建筑工程造價優(yōu)化的影響。

（1）平面布置方案

高溫氣冷堆示范工程所采取的雙堆方案，反應(yīng)堆廠房的平面布置比較松散，核附屬項目比例較大。與壓水堆相比投資密度偏低，建筑體積利用率不高，因此，該方案還有優(yōu)化空間。

在HTR-PM基礎(chǔ)上，如果簡單的將HTR-PM600的6個反應(yīng)堆模塊采取品字形或是矩形等方式布置，其平面布置還是比較松散，設(shè)備投資密度偏低，經(jīng)濟性較差，需要進一步優(yōu)化。

綜合考慮了結(jié)構(gòu)、布局、工藝需求等因素后，確定圓形安全殼方案為HTR-PM600的初步設(shè)計方案。該方案采用穹頂、圓形安全殼設(shè)計，既提高了體積利用率，又使得核島建筑工程費單位功率投資密度和單位建筑體積投資密度較為合理、具有較好的經(jīng)濟性。

除了對平面布置方案予以優(yōu)化外，還對優(yōu)化得出的圓形安全殼方案對應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計方案進行優(yōu)化，并從造價角度進行分析。

（2）基礎(chǔ)設(shè)計方案

從結(jié)構(gòu)的剛度、整體穩(wěn)定性、承載能力、豎向及水平向地震作用以及扭轉(zhuǎn)地震影響等角度分析，對圓形安全殼方案從結(jié)構(gòu)上提出了三種基礎(chǔ)處理方案：

基礎(chǔ)方案1：基坑肥槽采用C15素混凝土回填；

基礎(chǔ)方案2：在基礎(chǔ)底板下設(shè)置錨索，基坑肥槽采用原土回填；

基礎(chǔ)方案3：將核附屬廠房基礎(chǔ)底板從地面一層下落至核島底部，與核島基礎(chǔ)連為一體，基坑肥槽采用原土回填。

通過分析研究，三個備選方案中 基礎(chǔ)方案1造價最低，經(jīng)濟性最好。

2.投資計算方法

投資計算方法有：單位生產(chǎn)能力法、生產(chǎn)能力估算法、比例估算法、系數(shù)估算法、估算指標(biāo)法、概算指標(biāo)法、概算法、預(yù)算法等，計算誤差依次從高到低。目前常用的方法有估算指標(biāo)法、概算指標(biāo)法和概算法。估算指標(biāo)法計算簡單，但誤差大，僅適用于相同或相似工程的造價估算。概算法計算復(fù)雜，工作量大，但精確度高，可適用于任何工程。

分別用“估算指標(biāo)法”和“概算法”計算 “圓形安全殼方案”的投資額：“概算法”比“估算指標(biāo)法”計算出的核島建筑工程費稍有增加，其中人工與混凝土含量指標(biāo)增加較多，而鋼材含量指標(biāo)有所降低。可見，采用的計算方法不同，得到的投資額大小也不相同。

3.計價依據(jù)

HTR-PM600投資估算采用的估算指標(biāo)來源于HTRPM，而HTR-PM投資概算采用的定額為93版核概算定額。根據(jù)國家能源局公告2015年第4號文件，自2015年10月1日起，開始執(zhí)行核電廠建設(shè)工程預(yù)算定額2015版，原定額作廢，現(xiàn)行工程計價必須采用新版定額。計價采用的定額不同，也會造成投資結(jié)果出現(xiàn)偏差。

將HTR-PM核島建筑工程分別套用89版核預(yù)算、93版核概算及2015版核預(yù)算定額，核島建筑工程單位立方米的造價指標(biāo)逐步增加。究其原因為，套用不同的定額，其鋼材、砼等主要材料用量基本相同，但工日用量卻差別較大。

可見，在相同條件下，同一個工程項目分別套用不同的計價定額，得出的造價結(jié)果并不相同，誤差大小因套用的定額不同而異。

4. 其他因素

從新技術(shù)應(yīng)用層面考慮，HTR-PM600作為國際首個商用高溫氣冷堆核電站，無成熟的設(shè)計經(jīng)驗可供借鑒，隨著設(shè)計的深入，經(jīng)驗的不斷積累，設(shè)計方案仍有優(yōu)化空間。

從規(guī)模化、模塊化角度分析，HTR-PM600正處于初始階段，隨著建造數(shù)量的增加，設(shè)備采購量加大，建造經(jīng)驗不斷積累，模塊化生產(chǎn)技術(shù)逐漸成熟，規(guī)模化效應(yīng)將會顯現(xiàn)出來。

從國家政策及核電行業(yè)長遠發(fā)展趨勢看，在我國核電走出去的同時，放寬行業(yè)準(zhǔn)入條件，允許國內(nèi)外其他行業(yè)進入我國核行業(yè)的步伐將逐步加快。在這個過程中，建造成本有可能將進一步降低。

四、優(yōu)化核島建筑工程投資的有效途徑

通過上述分析研究，對降低HTR-PM600核島建筑工程投資的有效途徑歸納如下：

1.設(shè)計階段是降低造價、控制建設(shè)投資的最關(guān)鍵階段：技經(jīng)與設(shè)計人員應(yīng)密切配合，協(xié)同工作，技經(jīng)分析的結(jié)果及建議要及時向設(shè)計環(huán)節(jié)反饋，設(shè)計專業(yè)要根據(jù)反饋建議對設(shè)計方案精心優(yōu)化，建立“方案設(shè)計→經(jīng)濟性分析→建議反饋→方案優(yōu)化→經(jīng)濟性再分析→再反饋→再優(yōu)化”的良性循環(huán)機制。

2.設(shè)計方案優(yōu)化：通過優(yōu)化設(shè)計，采用緊湊型模塊化組合方案，提高設(shè)備投資密度及單位功率投資密度，分攤管理與設(shè)計等間接費用，共用核輔助設(shè)施及系統(tǒng)，共用基礎(chǔ)設(shè)施。

3.采用合適的計價方法和依據(jù)：投資計算應(yīng)采用與項目特征相適應(yīng)的計價方法、正確的計價依據(jù)、及時的人材機價格，以確保工程造價的準(zhǔn)確性。