核電站的裝置選型和供貨商的選擇,應採用國際競爭性招標方式,在技術、經濟、自主化、國產化等方面進行深入分析比較,來選定供貨商和機型。國外製造商必須選擇國內裝置製造廠作為合作伙伴,轉讓技術、合作生產,逐步全面實現自主化和裝置國產化。
經初步研究,常規島部分可供選擇的國外主要裝置潛在供貨商有:英法GEC-ALSTHOM公司、美國西屋公司、日本三菱公司、美國GE公司等。到目前為止,ALSTHOM公司已同中國東方集團公司進行合作,形成一個聯合體;美國西屋公司已同上海核電裝置成套集團公司合資,組成西屋-上海聯隊。其它公司到目前尚未進行合作。
根據ALSTHOM公司、西屋公司、三菱公司和GE公司等核電裝置製造商所提供的資料,按照堆型的不同和一回路的不同,可以形成四類技術方案:
方案一——三環路改進型壓水堆核電機組;
方案二——ABB-CE的系統80(System 80)型壓水堆核電機組;
方案三——日本三菱公司的四環路壓水堆核電機組;
方案四——先進型沸水堆(ABWR)核電機組。
下面就各類技術方案分別進行分析。
1 三環路改進型壓水堆核電機組
此方案的一回路為標準的300 MW一個環路的三環路壓水堆。此類方案包括中廣核集團公司提出的CGP1000、歐洲公司(包括EDF、FRAMATOME、GEC-ALSTHOM)推出的CNP 1000和西屋-上海聯隊推出的CPWR1000三種壓水堆核電機組。
1.1 CGP1000與 CNP1000核電機組
CGP 1000由中廣核集團提出,以大亞灣核電站為參考站,並借鑑美國西屋公司和ABB-CE公司的部分先進的設計,有選擇地吸收了使用者要求檔案(URD)的要求,形成以300 MW一條環路的CGP1000技術方案。常規島部分,汽輪發電機組選用ALSTHOM的Arabelle1000型汽輪發電機組。
CNP1000由歐洲製造商(EDF、FRAMA-TOME、ALSTHOM)根據法國核電計劃及大亞灣核電站、嶺澳核電站等工程的設計、製造、安裝、執行及維修中積累起來的經驗推薦給中國的核電機組。常規島部分的汽輪發電機組也以Arabelle1000型汽輪發電機組作為推薦機組。
由於CGP1000和CNP1000的常規島部分的汽輪發電機組均為Arabelle1000型,所以實際上為同一類核電機組。
ALSTHOM在總結54臺第1代汽輪發電機組的執行經驗基礎上,組合出了Arabelle1000型汽輪發電機組,參考電站為Chooz B(2臺1 450 MW機組已分別於1996年7月11月投入執行)。
1.1.1 Arabelle1000型汽輪發電機組的主要技術資料
a)最大連續電功率:1 051 MW;
b)轉速:1 500 r/min;
c)機組效率:36.3%;
d)末級葉片長度:1 450 mm;
e)排汽面積:76.8 m2;
f)背壓:5.5 kPa;
g)凝汽器冷卻面積:68 633 m2; h)發電機額定輸出功率:1 050 MW;
i)發電機視在輸出功率:1 235 MVA;
j)發電機額定功率因數:0.85;
k)發電機額定端電壓:26 kV。
1.1.2 Arabelle1000型汽輪發電機組的.主要特點
a)缸體結構:三缸四排汽(HP/IP+2×LP94),汽輪機採用高中壓組合汽缸並直接和2個雙流低壓缸相連線,含有流向相反的高壓和中壓蒸汽流道。低壓缸為雙流式,低壓外缸體支承在冷凝器上面,不是直接裝在汽機基礎上,軸承座和內缸體直接座於汽機基礎上;
b)由於末級葉片比較長,具有較大的排汽面積,可使蒸汽膨脹過程加長,減少餘速損失,提高機組效率;
c)由於蒸汽在高/中壓缸中膨脹過程是以幹蒸汽單流方向進行,另外,在高、中壓排汽口加裝抽汽擴散器以增加效率,所以,Arabelle1000型汽輪機的高中壓膨脹效率相對比較高;
d)發電機採用水氫氫冷卻方式,勵磁系統採用無刷勵磁方式。
1.2 CPWR1000核電機組
CPWR1000由西屋-上海聯隊推出,由上海市核電辦公室牽頭,組織上海核工程研究設計院、華東電力設計院、西屋公司等單位聯合展開CPWR1000概念設計工作,並於1997年6月份完成。
CPWR1000是建立在西屋公司成熟的、經過設計、工程實踐驗證的技術上,以西班牙的Vandellos Ⅱ為參考電站(該電站已有50 000 h以上的高利用率的執行業績),結合西屋先進型壓水堆機組(APWR1000)技術,並進行適當改進而來。
1.2.1 CPWR1000汽輪發電機組主要技術資料
a)汽輪機型式:單軸、四缸、六排汽、凝汽式、二級再熱裝置;
b)轉速:1 500 r/min;
c)主蒸汽門前蒸汽壓力:6.764 MPa;
d)主蒸汽門前蒸汽溫度:283.5 ℃;
e)主蒸汽門前蒸汽流量:5 493.5 t/h;
f)主蒸汽門前蒸汽溼度:0.25%;
g)回熱抽汽級數:6級(1級高壓加熱器+1級除氧器+4級低壓加熱器);
h)給水溫度:223.9 ℃;
i)平均冷卻水溫度:23.0 ℃;
j)末級葉片長度:1 250 mm;
k)排汽壓力:5 kPa;
l)淨熱耗率:9.788 kJ/(Wh);
m)機組最大保證功率:1 071.09 MW;
n)發電機功率因數:0.9;
o)短路比:0.5;
p)冷卻方式:水氫氫;
q)勵磁系統:靜態勵磁系統。
1.2.2 APWR1000汽輪發電機組結構特點
汽輪發電機組採用1個雙流式高壓汽缸及3個雙流式低壓汽缸串聯組合,汽輪機末級葉片長度為1 250 mm,六排汽口,配置2臺一級汽水分離以及兩級蒸汽再熱的汽水分離再熱器。
1.2.3 CPWR1000相對於Vandellos Ⅱ的主要改進
a)核電機組最大保證出力由982 MW改為1 071 MW;
b)主汽門前蒸汽引數由6.44 MPa、280.2 ℃改為6.76 MPa、283.5 ℃;
c)平均冷卻水溫度由17.8 ℃改為23 ℃;
d)末級葉片長度由1 117.6 mm改為1 250 mm;
e)汽輪機旁路容量由40%額定汽量改為85%;
f)汽輪機回熱系統由不設除氧器改為帶除氧器;
g)發電機電壓擬由21 kV改為24 kV;
h)凝汽器壓力由7 kPa改為5 kPa;
i)汽輪機淨熱耗率由10.209 kJ/(Wh)降到9.788 kJ/(Wh)以下;
j)加大凝結水精處理裝置容量;
k)常規島儀表控制採用微機分散控制系統。
2 ABB-CE的系統80(System80)型壓水堆核電機組
此方案也是壓水堆機組,較三環路方案不同之處是核島部分為雙蒸發器,由美國燃燒工程公司(ABB-CE)開發而成。此方案也為韓國核電國產化方案,核島部分為ABB-CE的系統80反應爐,相匹配的常規島部分為美國GE公司的汽輪發電機組。