“国和一号”现代产业链建设经验观察 - 海洋观察站建设经验

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原标题:“国和一号”现代产业链建设经验观察

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“国和一号”现代产业链建设经验观察

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文 · 本刊记者 吴笑妍

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通讯员 王倩倩

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《国资报告》杂志2023年第11期

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“国和一号”(CAP1400)是国家电力投资集团有限公司(以下简称“国家电投”)落实国家三代核电自主化发展战略,在引进消化吸收非能动压水堆核电技术的基础上,依托“大型先进压水堆核电站”国家科技重大专项开发的、具有完全自主知识产权的第三代核电型号,历时十多年科研攻关,涉及700余家单位、3.1万余名科技工作者,集我国三代核电技术和产业创新之大成。

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在2023年“中国品牌日”品牌博览会上“国和一号”IP形象正式亮相

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国家“十四五”规划纲要提出:“坚持自主可控、安全高效,推进产业基础高级化、产业链现代化,保持制造业比重基本稳定,增强制造业竞争优势,推动制造业高质量发展。”

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着眼于提升产业链供应链韧性和安全水平,加快实现核电领域产业基础高级化和产业链现代化,国家电投掌链“国和一号”,引领我国核电技术和产业水平实现从二代向三代的跨越,树立起中国三代核电科技创新标杆,探索形成一条新型举国体制下的中国核电特色发展之路。

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剑指100%国产化,及早全面布局

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早在2021年6月,国家电投就全面启动了“国和一号”产业链“固链、强链、补链、塑链”工作,以“国和一号”为驱动,引领相关合作企业集智攻关,推动建立我国完整的、先进的、经济的、自主可控的核电产业链。

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国家电投上海核工程研究设计院(以下简称“上海核工院”)设立“国和系列工程设备100%国产化专项工作组”,累计派出120多个调研小组,依托“国和一号”示范工程和三门、海阳项目的合格供应商,由公司领导亲自挂帅,深入制造工厂一线,对国和系列电厂全厂设备进行调研。

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按照进口条目与项目的关联程度、国内加工制造的能力、科研经费的预估等情况,项目团队识别出存在供货风险的设备和关键零部件。通过全面调研摸排,统一了对“国和”系列工程设备国产化的认识,明确了设备国产化的工作范围。

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上海核工院依据国产化调研的风险评估情况,成立总体协调组、设计替代组、科研攻关组、工程应用组等专业工作团队,紧密联系“国和一号”和CAP1000供应商,全面部署和落实国产化相关工作,采用设计替代、补充鉴定、科研攻关和冗余采购等多种手段进行国产化布局。

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如果产业链体系上某个环节只有一家企业,价格必然会被垄断,成本也会随之提高;同时因为缺乏动力,技术也难以进步。只有合理的市场竞争格局,才可能促进整个产业体系的良性有序发展。因此,在重大专项实施过程中,国家电投有序地布局2到5家企业来承担同一种设备的制造。比如在大锻件方面,汇聚了中国一重、中国二重、上海重机厂、中国宝武、鞍钢集团、包钢、安徽应流等生产企业;蒸汽发生器方面,上海电气、东方电气、哈电集团、中国一重都能够制造;压力容器方面,几大电气集团都具备相应的制造能力;泵给阀门,有两大企业能生产主泵,有多家企业能够支撑一般泵给阀门的型号开发……

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这种布局,实际上要花费几倍的心血来沟通和协调。“国和一号”总设计师郑明光表示,利用国家的举国机制来提升整体平台能力,良性的竞争格局也使得产品质量得到保证、价格合理,产业链体系稳定有序、集体升级。

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2022年2月28日,“国和一号”产业链联盟在上海成立,截至目前累计有68家会员。成立大会上,国家电投副总经理、党组成员卢洪早表示,在2023年全面实现100%整机设备国产化的能力。

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2月28日,由国家电投主办的“国和一号”产业链联盟成立大会暨首届会员大会在沪召开。

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“国和一号”产业链联盟成立一年多以来,聚焦产业链“完整性、安全性、先进性”以及“产业基础高级化、产业链现代化”核心任务,设计新组织模式、搭建新创新平台,发挥新型举国体制优势和“双碳”目标为先进核能提供的超大规模市场机遇,为推动解决“国和一号”产业链存量问题及后续可持续高质量自主化发展的需求,做出了诸多努力。

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锻造长板补短板,协同攻关研发

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跳出传统产业链上下游企业单纯的支配控制关系,国家电投着力探索提供联结条件或者技术支撑,组织协同攻关和共性技术研发,形成了极具示范意义的创新之路。

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任何的先进型号都需要有设备的支撑,对设备的安全性、可靠性、可利用率要求更高,寿命要求更长。原本的设备很难满足先进型号的要求,所以需要持续的技术迭代,通过技术来牵引产业、装备、材料的发展。然而,核电设备严苛的要求、超常规的尺寸、特殊的用途、极少的用量,让许多新产品的研发投入与收益不成正比。

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被称为“核电之肺”的蒸汽发生器,是压水堆核电站主设备之一。传统蒸汽发生器关键材料(690U型管、大型锻件、核级焊材等)和设计软件长期依赖进口,且有些并不适配“国和一号”,需要重新设计制造。

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作为国内最早担负核电站设备建造任务的企业,上海电气核电集团有限公司(以下简称“上海电气”)毅然扛起了“国和一号”装备制造的重任。他们联合产业链上游的宝武钢铁集团,从原材料开始自己研发,协同攻关,成功研发出了适用于“国和一号”的大尺寸镍基合金支撑板,解决了“国和一号”蒸汽发生器产业链上的短板。

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反应堆冷却剂泵,简称“主泵”,是核反应系统中唯一的转动设备,提供反应堆冷却剂的循环驱动力,型号研发伊始就采用“双线并行”的模式,一面推进屏蔽电机主泵研发,另一面启动了湿绕组主泵技术方案。

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作为中国三代核电技术研发设计的牵总方,上海核工院与国核示范、沈鼓核电、哈电动装及上海电气凯士比核电泵阀有限公司4方组建联合攻关团队,全力以赴确保主泵工作及时有效推进:成立主泵研发及工程应用协调推进工作组,召开季度例会、团队例会、专题协调会,党员先锋队全方位全天候推动主泵各项技术、质量和项目问题尤其是突发问题的解决……

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通过产业链上下游的协同作战,2022年,“国和一号”示范工程全部4台湿绕组主泵与4台屏蔽电机主泵均完成产品试验,具备交付条件。两种主泵技术方案的实现,标志着我国已经完全掌握了这一关键核心技术并形成产能,对实现高质量现代产业链集群和营造产业链良好生态具有重要意义。

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与两款主泵的攻坚历程相似,非能动余热排出流量控制阀(PV20)的研发问世周期也大大缩短。通过产业链联盟牵头组建单位牵引整合上下游资源,提前进行周密部署和反复研判,形成风险控制措施,采取研发与取证并行推进,在国家核安全局的全程取证监督见证下,阀门全部性能试验和鉴定试验均一次性通过。据浙江三方核电事业部总经理罗陆生介绍,“产品完成样机设计、制造及全部63项试验仅历时14个月,完成核1级取证仅历时19个月,明显优于行业水平。”

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此外,“国和一号”产业链也带动了民营企业的科技创新和快速发展。

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蒸汽发生器中的U型管不仅尺寸繁多,而且对于密封精度、防腐蚀、防放射性的要求很高。此前,只有法国瓦卢瑞克、日本住友和瑞典Sandvik三家公司能够生产。

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宝银特种钢管有限公司(以下简称“宝银公司”)前身是一家叫作“江苏银环”的地方民营企业,曾经为国内一些火电站生产过高压加热器U型管。2006年,江苏银环引入产业链上游企业宝钢集团,合资组建宝银公司,承担国家重大专项急需的核电站用U型管生产任务。彼时,还没有三代核电技术,二代+的U型管进口价格达到了220万元/吨。

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亲自远赴国外求技术,却被“一杯咖啡一张光碟”打发的经历让宝银公司负责人至今难以忘记,不愿低头认输的他决定自主研发。在设计单位上海核工院和总设计师郑明光的指导下,宝银公司投入了大量资金,自主研制精密管装备和全流程生产线,经过几年的攻关努力,终于生产出了第一根国产核电站用U型管,且价格只有此前进口价的三分之一,仅仅当年就为国家节省了150亿元。这也让原本拒绝合资合作的外国企业态度发生了巨大的逆转。

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通过加入“国和一号”产业链,宝银公司不断提升研发生产能力,成长速度十分惊人。如今它已成为当地“专精特新”重点企业,也是全球第四个具备核电站核岛用U型管生产能力的企业。

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“国和一号”每个核电机组有65000到70000件设备,从反应堆到大量主设备如蒸汽发生器主管道,从大设备到锻件材料,从蒸汽发生器到U型管、管道焊接材料,从燃料包壳到锆合金,从电缆到探测器、防火材料、双向不锈钢材料等等,涉及约70个行业学科。

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“一个核电产业链体系,需要完整的配套、供应,其实把一个国家材料和设备的整个基础工业体系全都带动了起来。”郑明光说。在他看来,举国机制、国家平台,实现了高端产业链、供应链体系的大集成、大联合、大配套、大对接。

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锚定可持续发展,建立产业生态

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目前,我国在役的55台核电机组的堆芯仪表套管组件均由国外公司供货,是制约核能自主化发展的“卡脖子”关键设备。浙江伦特机电有限公司(以下简称“浙江伦特”)是温州一家设计和制造温度仪表的民营企业,自2015年起,与上海核工院联合开展“国和一号”堆芯仪表套管组件的国产化研发工作,历经5年研制成功,并已完成“国和一号”示范工程的设备供货。

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“加入‘国和一号’产业链联盟后,能够很快打通上下游,有需求时不再是大海捞针,而是可以通过链主单位快速对接到符合需求的上下游企业,且经过联盟筛选过的这些企业供货能力和产品质量都很靠谱,对我们也是一个很好的支撑,否则研发周期会长很多很多,甚至可能根本无法开始。”浙江伦特机电有限公司总经理吴方亮对《国资报告》记者说。

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除了搭建平台,促进联盟会员间信息沟通、技术交流、资源共享、业务合作、联合攻关,“国和一号”产业链联盟还致力于科研、技术、知识产权、投融资、商业模式、市场开发模式的优化创新,促进新技术、新工艺、新产品、新服务和新平台等科技成果的落地和应用,形成了良好的产业链生态。

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比如,针对部分核电装备研发周期长、投入大的特点,创新性引入“研发供货一体化”模式,研发成功即供货应用,实现研发、设计、生产协同管理,为研发难度大、市场需求相对不足的设备研发提供保障,解决首台(套)应用难题。

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同时,强化企业创新主体,积极探索和运用多样化研发投入和产业化发展新模式,开展联合攻关,并按照“谁投入、谁受益”的原则按参研经费比例确定成果转化收益比例,打造短期有收益有成果、长期有前景有突破的合作生态。无论是原料生产企业还是装备制造企业,都可以充分利用联盟中的高校资源,发挥专家优势,加强联盟单位之间的合作,缩短研发的进程,提高成功率,而不是闭门造车。

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在“国和一号”示范工程某大型模块吊装现场,工人乘坐升降机检查吊具

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在采访中,记者不止一次听到“产学研检用一体化”的说法,浙江伦特、上海昱章等多家联盟单位的负责人也都曾提到,如果没有“国和一号”的相关需求,企业根本就没有想到过生产相关产品或是往相关技术方向发展。

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吴方亮认为,在这个过程中,浙江伦特最大的收获就是把配套的能力培养起来了,可以针对一些其他产品的开发不断勇敢试错并调整设计思路。浙江伦特还同上海核工院联合建立了一个研发试验中心,拥有完整的现代化检验设备,检测中心已获得CNAS(China National Accreditation Service for Conformity Assessment,即中国合格评定国家认可委员会)认可的实验室资质,这就意味着,不仅能满足企业自己的日常检测,还能够为其他企业通过检测的产品出具全球互认的检测报告。

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“我们不再像以往那样逆向地去模仿别人已有的先进技术和产品,而是真正做到从无到有,正向研发,并能够加以验证,这才是一个核心能力,是从0到1的突破。”吴方亮说。

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正如上海核工院相关负责人所言:“‘国和一号’产业链联盟不仅仅是要培养各联盟单位取得技术上的突破,更要推动他们提高在市场上的占有率和竞争优势。”

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如今,随着“双碳”目标的推进,核电再一次迎来了春天。

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“国和一号”产业链联盟十分重视联盟单位的可持续发展,积极策源新型号,开发满足更多战略需求的核电核能型号,一体化小堆、先进紧凑式多功能小堆、多用途同位素研究堆研发全面开花。从山东荣成到浙江三门再到广东廉江,已创下在运在建12台非能动核电机组成绩的“国和”系列,迈入了实现批量化建设的新阶段。在为社会提供更可靠、更多用途、更加智慧的核能系统,抢占产业链前沿制高点的同时,也不断为联盟单位开拓市场,让产业链研发的新设备、新材料广泛应用于更多核电场景。

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此外,“国和一号”产业链联盟积极响应国家“一带一路”倡议落实核电“走出去”战略,支撑国内大循环为主体的双循环,推动非能动核电机组批量建设+产业集群升级+产业链“走出去”。

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