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1、引言
三门核电1号机组是全球首台AP1000核电机组,于2009年4月开工建设。建造过程中因核岛设计严重滞后、关键设备供货严重延误、项目管理模式复杂等不利因素,叠加首堆监管的特殊性,导致工程建设进度延误长达58个月。工程延期直接造成项目总投资增加,给电力市场化改革下的核电项目经济性带来巨大挑战。因此,必须在保证安全质量的前提下,制定合理的工期目标,从源头控制工程总投资,努力提高项目经济性,为机组参与市场化竞争提供基础。
2、依托项目进度延误主要原因分析
AP1000技术首次应用于工程实践,导致三门核电一期工程建设过程中出现许多未曾预料到的困难,建设工期几近翻倍。分析其进度延误的主要原因,可为后续AP1000项目合理控制建设工期提供借鉴。依托项目进度延误的主要原因有:
(1)核岛设计进度严重滞后。西屋联合体的前期设计工作开展不充分导致项目出现“边设计、边建造、边修改”的现象,对建安施工进度造成严重影响。
(2)设备技术要求高、研发和制造难度大。如主泵采用首次制造的高功率、高转动惯量的大尺寸屏蔽泵,原型试验耗时近三年才完成;设备采购技术规范未按计划发布或发布后频繁变更,导致设备供货进度滞后严重,直接制约建安施工的推进。
(3)项目合同模式与管理关系复杂。项目参与方引入西屋联合体,管理模式较核电工程通常采用的工程总承包模式更为复杂,接口众多导致责任界面不清晰,管理和协调难度大,使项目推进难度显著增加。
(4)首堆监管的特殊性增加了核安全评审的难度和周期。一期工程因首堆的特殊性倍受监管部门与外界的关注,加之建造过程中暴露一些问题和技术风险,使得国家监管部门对审评工作更加谨慎和严苛,从而影响了项目的整体进度。
3、AP1000项目合理工期分析
三门核电一期工程单台机组计划建设总工期为56个月,尽管由于上述多种原因导致项目总工期大幅延误,但从一期工程延误原因分析以及3、4号机组FCD前准备经验来看,在剔除首堆建设的特殊因素、AP1000建造技术逐步标准化的情况下,后续AP1000项目单机组的建设工期56个月是合理可行的。
(1)建安阶段:核岛FCD至冷态试验开始工期43个月。关键施工逻辑为核岛底板大体积混凝土浇筑后3个月就位CV底封头,随后交叉施工CV内部混凝土结构和就位主要CA结构模块,至FCD后18个月和23个月分别施工完成107英尺平台(地面标高为100英尺)和135英尺平台,此后引入IHP、RVI、Q601、环吊、SG等大型设备和模块,以便CV顶封头就位;环吊可用后立即开展SG支撑及相关钢结构安装、主泵和RVI安装等工作,实现RCS主系统移交和调试,支持冷态试验开始。关键路径图如下所示,各环节工期和逻辑较为合理,只要设计进度满足要求,关键设备和模块按期交付现场,此阶段43个月的工期是可实现的。
(2)调试阶段:冷态试验开始至机组商运工期13个月。关键路径逻辑为冷态试验试后2个月开始热态功能试验,热试持续约2个月,之后进行3个月左右的装料准备,装料后6个月具备商运条件。从三门和海阳核电一期工程的实践看,剔除首堆和首三堆试验的影响,此阶段13个月工期是可实现的。
4、AP1000项目工期优化方向
在核电项目经济性面临多方面挑战的新形势下,工期优化势在必行。长远来看,随着主泵、DCS和爆破阀等关键设备完全实现国产化后,如AP1000机组能实现规模化和批量化建设,建造技术和施工组织可以实现标准化,总工期可在56个月的基础上适当缩短。工期优化的方向包括:核岛内部结构施工关键路径逻辑和工期优化、主设备安装关键路径逻辑和工期优化、大宗材料施工及系统移交关键路径逻辑和工期优化、专用工器具开发和施工技术方案优化、资源投入优化等。几个具体的切入点举例如下:
(1)CV底封头吊装前在场外完成内部第1层结构的钢筋绑扎,并考虑第2/3层结构同时浇筑,以缩短后续模块就位时间。
(2)在評估不发生热变形的情况下,增加坡口加工机和焊机等资源,将主管道两个环路的安装焊接施工由串行改成并行施工,可以有效缩短关键路径工期。
(3)提前开始主泵制造并尽早到货,以便在SG永久支撑安装完成后即开始主泵安装,之后对主泵进行成品保护并连续安装SG腔室内大宗材料,可以适当缩短工期。
5、对后续项目工期控制的建议
综合笔者在进度管理方面的工作实践,在后续AP1000核电工程的工期控制中,应重点做好以下几个方面工作:
(1)在项目开工前建立一套分工明确的进度分级管理体系,集中力量编制不同层级的基准进度计划,各项工作相互衔接、连贯统一,并且具有联动性。后期在计划跟踪上重点抓住关键路径工作不放松,及时做好偏差分析和协调工作。
(2)着重做好关键模块和设备的采购进度管理,加强现场模块组装和设备到货与吊装就位之间的接口协调,确保供货进度能满足土建和安装的进度需求,使AP1000模块化和“开顶法”施工的优势充分发挥出来。
(3)选用成熟的合同管理模式和经验丰富的承包商,同时加强前期的合同谈判,力争设置更多有利于工期控制的合同条款。充分利用合同约束条款、支付点审查以及激励协议等商务手段推动工程建设。
(4)在满足质保要求的前提下,持续推进管理提升工作。建立重大问题定期协调机制,必要时成立专项工作组攻坚克难;坚持以问题为导向,适当简化工作流程和管理层级,通过与问题最终解决方直接协调来提高问题解决效率。
6、结语
AP1000依托项目三门核电一期工程均已顺利建成投产,这对于我国核电行业的发展具有重要意义,在不远的将来,AP1000项目的批量化建设也会成为可能。但随着核安全投入增加、物价不断上涨和电力市场化改革的推进,核电项目的经济性问题将会越来越突出。项目业主必须高度重视建设工期的控制和管理,充分吸收依托项目的良好管理经验,确保工程建设的工期合理可控。
三门核电1号机组是全球首台AP1000核电机组,于2009年4月开工建设。建造过程中因核岛设计严重滞后、关键设备供货严重延误、项目管理模式复杂等不利因素,叠加首堆监管的特殊性,导致工程建设进度延误长达58个月。工程延期直接造成项目总投资增加,给电力市场化改革下的核电项目经济性带来巨大挑战。因此,必须在保证安全质量的前提下,制定合理的工期目标,从源头控制工程总投资,努力提高项目经济性,为机组参与市场化竞争提供基础。
2、依托项目进度延误主要原因分析
AP1000技术首次应用于工程实践,导致三门核电一期工程建设过程中出现许多未曾预料到的困难,建设工期几近翻倍。分析其进度延误的主要原因,可为后续AP1000项目合理控制建设工期提供借鉴。依托项目进度延误的主要原因有:
(1)核岛设计进度严重滞后。西屋联合体的前期设计工作开展不充分导致项目出现“边设计、边建造、边修改”的现象,对建安施工进度造成严重影响。
(2)设备技术要求高、研发和制造难度大。如主泵采用首次制造的高功率、高转动惯量的大尺寸屏蔽泵,原型试验耗时近三年才完成;设备采购技术规范未按计划发布或发布后频繁变更,导致设备供货进度滞后严重,直接制约建安施工的推进。
(3)项目合同模式与管理关系复杂。项目参与方引入西屋联合体,管理模式较核电工程通常采用的工程总承包模式更为复杂,接口众多导致责任界面不清晰,管理和协调难度大,使项目推进难度显著增加。
(4)首堆监管的特殊性增加了核安全评审的难度和周期。一期工程因首堆的特殊性倍受监管部门与外界的关注,加之建造过程中暴露一些问题和技术风险,使得国家监管部门对审评工作更加谨慎和严苛,从而影响了项目的整体进度。
3、AP1000项目合理工期分析
三门核电一期工程单台机组计划建设总工期为56个月,尽管由于上述多种原因导致项目总工期大幅延误,但从一期工程延误原因分析以及3、4号机组FCD前准备经验来看,在剔除首堆建设的特殊因素、AP1000建造技术逐步标准化的情况下,后续AP1000项目单机组的建设工期56个月是合理可行的。
(1)建安阶段:核岛FCD至冷态试验开始工期43个月。关键施工逻辑为核岛底板大体积混凝土浇筑后3个月就位CV底封头,随后交叉施工CV内部混凝土结构和就位主要CA结构模块,至FCD后18个月和23个月分别施工完成107英尺平台(地面标高为100英尺)和135英尺平台,此后引入IHP、RVI、Q601、环吊、SG等大型设备和模块,以便CV顶封头就位;环吊可用后立即开展SG支撑及相关钢结构安装、主泵和RVI安装等工作,实现RCS主系统移交和调试,支持冷态试验开始。关键路径图如下所示,各环节工期和逻辑较为合理,只要设计进度满足要求,关键设备和模块按期交付现场,此阶段43个月的工期是可实现的。
(2)调试阶段:冷态试验开始至机组商运工期13个月。关键路径逻辑为冷态试验试后2个月开始热态功能试验,热试持续约2个月,之后进行3个月左右的装料准备,装料后6个月具备商运条件。从三门和海阳核电一期工程的实践看,剔除首堆和首三堆试验的影响,此阶段13个月工期是可实现的。
4、AP1000项目工期优化方向
在核电项目经济性面临多方面挑战的新形势下,工期优化势在必行。长远来看,随着主泵、DCS和爆破阀等关键设备完全实现国产化后,如AP1000机组能实现规模化和批量化建设,建造技术和施工组织可以实现标准化,总工期可在56个月的基础上适当缩短。工期优化的方向包括:核岛内部结构施工关键路径逻辑和工期优化、主设备安装关键路径逻辑和工期优化、大宗材料施工及系统移交关键路径逻辑和工期优化、专用工器具开发和施工技术方案优化、资源投入优化等。几个具体的切入点举例如下:
(1)CV底封头吊装前在场外完成内部第1层结构的钢筋绑扎,并考虑第2/3层结构同时浇筑,以缩短后续模块就位时间。
(2)在評估不发生热变形的情况下,增加坡口加工机和焊机等资源,将主管道两个环路的安装焊接施工由串行改成并行施工,可以有效缩短关键路径工期。
(3)提前开始主泵制造并尽早到货,以便在SG永久支撑安装完成后即开始主泵安装,之后对主泵进行成品保护并连续安装SG腔室内大宗材料,可以适当缩短工期。
5、对后续项目工期控制的建议
综合笔者在进度管理方面的工作实践,在后续AP1000核电工程的工期控制中,应重点做好以下几个方面工作:
(1)在项目开工前建立一套分工明确的进度分级管理体系,集中力量编制不同层级的基准进度计划,各项工作相互衔接、连贯统一,并且具有联动性。后期在计划跟踪上重点抓住关键路径工作不放松,及时做好偏差分析和协调工作。
(2)着重做好关键模块和设备的采购进度管理,加强现场模块组装和设备到货与吊装就位之间的接口协调,确保供货进度能满足土建和安装的进度需求,使AP1000模块化和“开顶法”施工的优势充分发挥出来。
(3)选用成熟的合同管理模式和经验丰富的承包商,同时加强前期的合同谈判,力争设置更多有利于工期控制的合同条款。充分利用合同约束条款、支付点审查以及激励协议等商务手段推动工程建设。
(4)在满足质保要求的前提下,持续推进管理提升工作。建立重大问题定期协调机制,必要时成立专项工作组攻坚克难;坚持以问题为导向,适当简化工作流程和管理层级,通过与问题最终解决方直接协调来提高问题解决效率。
6、结语
AP1000依托项目三门核电一期工程均已顺利建成投产,这对于我国核电行业的发展具有重要意义,在不远的将来,AP1000项目的批量化建设也会成为可能。但随着核安全投入增加、物价不断上涨和电力市场化改革的推进,核电项目的经济性问题将会越来越突出。项目业主必须高度重视建设工期的控制和管理,充分吸收依托项目的良好管理经验,确保工程建设的工期合理可控。