1核電行業概述
    核電站（見圖1）就是利用一座或若干座動力反應堆所產生的熱能來發電或發電兼供熱的動力設施。反應堆是核電站的關鍵設備，鏈式裂變反應就在其中進行。目前世界上核電站常用的反應堆有壓水堆、沸水堆、重水堆和改進型氣冷堆以及快堆等。但用的最廣泛的是壓水反應堆。壓水反應堆是以普通水作冷卻劑和慢化劑，它是從軍用堆基礎上發展起來的最成熟、最成功的動力堆堆型。

    核電站使用的燃料稱為“核燃料”。核燃料含有易裂變物質鈾-235。一座100萬千瓦的核電站每年只需要補充30噸左右的核燃料，而同樣規模的燒煤電廠每年要燒煤300萬噸。

圖一

圖二 核力發電廠主機DCS系統

A核電站發電原理及結構
    核電廠用的燃料是鈾。用鈾制成的核燃料在“反應堆”的設備內發生裂變而產生大量熱能，再用處于高壓力下的水把熱能帶出，在蒸汽發生器內產生蒸汽，蒸汽推動汽輪機帶著發電機一起旋轉，電就產生，通過電網送到四面八方。

    核電站除了關鍵設備—核反應堆外，還有許多與之配合的重要設備。以壓水堆核電站為例，它們是主泵，穩壓器，蒸汽發生器，安全殼，汽輪發電機和危急冷卻系統等。它們在核電站中有各自的特殊功能。

    主泵如果把反應堆中的冷卻劑比做人體血液的話，那主泵則是心臟。它的功用是把冷卻劑送進堆內，然后流過蒸汽發生器，以保證裂變反應產生的熱量及時傳遞出來。

    穩壓器又稱壓力平衡器，是用來控制反應堆系統壓力變化的設備。在正常運行時，起保持壓力的作用；在發生事故時，提供超壓保護。穩壓器里設有加熱器和噴淋系統，當反應堆里壓力過高時，噴灑冷水降壓；當堆內壓力太低時，加熱器自動通電加熱使水蒸發以增加壓力。

    蒸汽發生器它的作用是把通過反應堆的冷卻劑的熱量傳給二次回路水，并使之變成蒸汽，再通入汽輪發電機的汽缸作功。

    安全殼用來控制和限制放射性物質從反應堆擴散出去，以保護公眾免遭放射性物質的傷害。萬一發生罕見的反應堆一回路水外逸的失水事故時，安全殼是防止裂變產物釋放到周圍的最后一道屏障。安全殼一般是內襯鋼板的預應力混凝土厚壁容器。

    汽輪機核電站用的汽輪發電機在構造上與常規火電站用的大同小異，所不同的是由于蒸汽壓力和溫度都較低，所以同等功率機組的汽輪機體積比常規火電站的大。

    危急冷卻系統為了應付核電站一回路主管道破裂的極端失水事故的發生，近代核電站都設有危急冷卻系統。它是由注射系統和安全殼噴淋系統組成。一旦接到極端失水事故的信號后，安全注射系統向反應堆內注射高壓含硼水，噴淋系統向安全殼噴水和化學藥劑。便可緩解事故后果，限制事故蔓延。

B核電站分類
壓水堆核電站
    以壓水堆為熱源的核電站。它主要由核島和常規島組成。壓水堆核電站核島中的四大部件是蒸汽發生器、穩壓器、主泵和堆芯。在核島中的系統設備主要有壓水堆本體，一回路系統，以及為支持一回路系統正常運行和保證反應堆安全而設置的輔助系統。常規島主要包括汽輪機組及二回等系統，其形式與常規火電廠類似。

沸水堆核電站
    以沸水堆為熱源的核電站。沸水堆是以沸騰輕水為慢化劑和冷卻劑并在反應堆壓力容器內直接產生飽和蒸汽的動力堆。沸水堆與壓水堆同屬輕水堆，都具有結構緊湊、安全可靠、建造費用低和負荷跟隨能力強等優點。它們都需使用低富集鈾作燃料。沸水堆核電站系統有：主系統（包括反應堆）；蒸汽-給水系統；反應堆輔助系統等。

重水堆核電站
    以重水堆為熱源的核電站。重水堆是以重水作慢化劑的反應堆，可以直接利用天然鈾作為核燃料。重水堆可用輕水或重水作冷卻劑，重水堆分壓力容器式和壓力管式兩類。重水堆核電站是發展較早的核電站，有各種類別，但已實現工業規模推廣的只有加拿大發展起來的坎杜型壓力管式重水堆核電站。

快堆核電站
    由快中子引起鏈式裂變反應所釋放出來的熱能轉換為電能的核電站。快堆在運行中既消耗裂變材料，又生產新裂變材料，而且所產可多于所耗，能實現核裂變材料的增殖。

    目前，世界上已商業運行的核電站堆型，如壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨氣冷堆等都是非增殖堆型，主要利用核裂變燃料，即使再利用轉換出來的钚-239等易裂變材料，它對鈾資源的利用率也只有1％—2％，但在快堆中，鈾-238原則上都能轉換成钚-239而得以使用，但考慮到各種損耗，快堆可將鈾資源的利用率提高到60％—70％。

C中國現有核電站介紹
    截至2013年12月31日，中國投入商業運行的核電機組數量已達17臺，總裝機占全國發電裝機總量的1.19%。在建核電機組約占全球在建核電機組的40%。

    秦山核電站位于杭州灣畔，一期工程是中國第一座依靠自己的力量設計、建造和運營管理的30萬千瓦壓水堆核電站。1985年3月澆灌第一罐核島底板混凝土，1991年12月首次并網發電，1994年4月設入商業運行，1995年7月通過國家驗收。

    秦山三期（重水堆）核電站采用加拿大成熟的坎杜6重水堆核電技術，建造兩臺70萬千瓦級核電機組。1號機組于2002年11月19日首次并網發電，并于2002年12月31日投入商業運行。2號機組于2003年6月12日首次并網發電，并于2003年7月24日投入商業運行。

    廣東深圳大亞灣核電站1987年8月7日工程正式開工，1994年2月1日和5月6日兩臺單機容量為984MWe壓水堆反應堆機組先后投入商業營運。大亞灣核電站二期工程，是中國自主設計、自主建造、自主管理、自主運營的首座2×60萬千瓦商用壓水堆核電站，于1996年6月2日開工，經過近6年的建設，第一臺機組于2002年4月15日比計劃提前47天投入商業運行。

    田灣核電站位于江蘇省連云港市連云區田灣，廠區按4臺百萬千瓦級核電機組規劃，并留有再建2至4臺的余地。一期建設2臺單機容量106萬千瓦的俄羅斯AES-91型壓水堆核電機組，設計壽命40年，年平均負荷因子不低于80％，年發電量為140億千瓦時。工程于1999年10月20日正式開工，單臺機組的建設工期為62個月,分別于2004年和2005年建成投產。

    嶺澳核電站一期工程于1997年5月開工建設。它位于廣東大亞灣西海岸大鵬半島東南側。嶺澳核電站是“九五”期間我國開工建設的基本建設項目中最大的能源項目之一。嶺澳核電站（一期）擁有兩臺百萬千瓦級壓水堆核電機組，2003年1月全面建成投入商業運行，2004年7月16日通過國家竣工驗收。目前正展開二期工程建設。

    陽江核電站位于粵西沿海的陽江市，總投資近700億元人民幣,項目采用中國自主品牌核電技術――CPR1000，進行標準化、批量化建設。作為我國一次核準開工建設容量最大的核電項目，陽江核電站工程建設6臺百萬千瓦級核電機組。1號機組于2014年3月25日下午正式投入商運；2號機組1月7日完成冷試；3號機組已進入了設備安裝和調試階段；4號機組于2012年11月17日實現FCD,5號機組于2013年9月18日實現FCD；6號機組于2013年12月23日實現FCD。

    紅沿河核電站遼寧紅沿河核電站位于瓦房店市東崗鎮,發電量將達到9600余萬千瓦時，年實現利稅約60億元。1號機組2013年2月17日并網成功，標志中國東北第一個核電廠已具備發電能力。2號機組于2013年11月23日首次并網成功。

2核電行業自動化產品應用介紹
A.自動化產品在核電各個環節的應用情況
    核電和其他電力行業相似，主要使用DCS對整個生產流程進行控制。
DCS系統主要包括數據采集系統（DAS），模擬量控制系統（MCS），順序控制系統（SCS）三個系統。

A1.數據采集系統（DAS）
    連續采集和處理所有與系統測點信號及設備狀態信號，以便及時向操作人員提供有關的運行信息，實現系統安全經濟運行。一旦發生任何異常工況，及時報警。DAS至少有下列功能：顯示，制表記錄，歷史數據存儲和檢索，性能計算。

A2.模擬量控制系統（MCS）
    控制系統應包括由微處理器構成的各個子系統，這些子系統對脫硫系統及輔助系統進行調節控制。應脫硫系統作為一個整體進行控制，確保系統快速和穩定地滿足工況的變化，并保持穩定的運行。控制系統應滿足脫硫島安全啟、停及正常運行的要求。控制系統應劃分為若干子系統，子系統設計應遵守“獨立完整”的原則，以保持數據通訊總線上信息交換量最少。冗余組態的控制系統，在控制系統局部故障時，不引起系統的危急狀態，并應使這一影響限制到最小。

    控制的基本策略是快速地響應代表負荷或能量指令的前饋信號，并通過閉環反饋控制和其它先進策略，對該信號進行靜態精確度和動態補償的調整。控制系統應具有一切必要的手段，自動補償及修正系統自身的瞬態響應及其它必需的調整和修正。在自動控制范圍內，控制系統應能處于自動方式而不需任何性質的人工干預。控制系統應能操縱被控設備，控制設備實現性能要求的能力，不受到控制系統的限制。閉環控制的所有測量應通過硬接線連到各自的控制回路模件上，此外，所有控制回路應保證其運行范圍內的穩定性。

A3.順序控制系統（SCS）
    所設計的功能組和子組級順序控制應進行自動順序操作，各子組項的啟、停在安全的基礎上能獨立進行；并可手動操作。順序過程是可視化的；順序控制是按邏輯順序進行的，每步都要檢查，在正常運行時，順序一旦啟動直至結束。在順序過程中每一步有指示，在此步完成后自行熄滅，順序是否完成有指示。設備的聯鎖、保護指令具有最高優先級：手動指令則比自動指令優先。

A4.主要應用的自動化產品（見表1）

B.基本市場指標
    《核電中長期發展規劃（2011-2020年）》確定中國2015年將完成原規劃當中的在運4000萬千瓦核電裝機的目標，在建核電裝機規模有所上調，將略超過2000萬千瓦；到2020年中國核電裝機將達到在運5800萬千瓦，在建3000萬千瓦。

    日前，國務院常務會議討論并通過了《核電安全規劃（2011~2020年）》和《核電中長期發展規劃（2011~2020年）》。《規劃》提出，在核電項目建設節奏上要“合理把握”、“穩步推進”，“穩妥恢復正常建設”；在準入門檻上，“新建核電機組必須符合三代安全標準”，“按照全球最高安全要求新建核電項目”。同時，《規劃》明確了穩妥恢復核電正常建設和按照全球最高安全標準新建核電項目的方針。以沿海優先、內陸暫緩的步驟開始建設。

    福島核事故發生以前，我國核電建設正以世界上絕無僅有的速度突飛猛進，每年新建核電站七八座。此次《規劃》的出臺，標志著今后我國核電產業發展和規模都將有所放緩。

3核電自動化市場容量和增長預測
    核電市場增長是較為平穩的，大約每年7-10套機組。而隨著市場化的進行，價格會逐漸透明。參與者的增加和國產化的進程（政策導向），會使價格不斷的下降，可以大膽預測，在不久的將來，隨著價格的下降，市場規模可能出現萎縮。

ADCS在核電行業增長預測（見表2、表3、圖4）
    核電行業的主要自動化產品是DCS和儀表的應用。DCS是核電行業主要應用的自動化產品。可預測未來幾年之內由于各種因素DCS在核電行業的銷售份額呈現下降趨勢。

    核電行業DCS供應商2013年排名靠前的分別是Mitsubishi/Hollysys，Siemens/Areva，Invensys。其中Mitsubishi/Hollysys，Siemens/Areva的市場份額總和超過60%以上。

B儀表在核電行業增長預測（見表4、圖4、表5）
    Emerson由于其在大型電廠以及核電站中的優勢,它的儀表銷售在供應商中占有絕對優勢。Schlumberger儀表的銷量也很大,在整個行業總銷售額中排名僅次Emerson。

    核電還不是一個常態的市場，項目的偶發性，價格不透明，合同范圍的不標準化，導致很難進行準確的定量評估自動化廠商在核電行業的表現。

    通過對中國電力行業自動化產品應用的研究后,我們發現新能源市場主要是風力發電和核電,還有電網建設,今后將會對自動化產品有較大的需求.自動化廠商應該抓住此機遇,推出一些更適用的自動化產品以及解決方案,滿足以上客戶的需求,必要時,可以為該行業提供一些專用產品或解決方案.另外,也應抓住國家推動節能減排政策的時機,提供合適的自動化產品和方案,幫助電力企業實現高效環保生產。

4在建核電項目介紹（見表6）

5中國籌建中的核電站（見表7）

供稿/德佳咨詢（www.delkaconsulting.com）