CN111126814A - 一种核电厂改造相关的利益代价分析方法 - Google Patents

一种核电厂改造相关的利益代价分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种核电厂改造相关的利益代价分析方法，包括以下步骤：步骤1：计算改造方案的成本和安全利益值；步骤2：若改造方案的成本为负/正、安全利益值为正/负，则建议/不建议实施，若改造方案的成本为正/负、安全利益值为正/负，执行步骤3/4；步骤3：计算改造方案的单位成本的利益，若其大于或等于第一阈值，且成本小于或等于最大可接受改造成本，建议实施改造方案，否则建议不实施；步骤4：计算改造方案的单位安全水平的经济利益，若其大于或等于第二阈值，且安全利益值降低值小于或等于最大可接受安全降低值，则建议实施改造方案，否则建议不实施。本发明能够对核电厂的改造方案进行科学、合理的决策，有助于核电厂改造的实施。

Description

一种核电厂改造相关的利益代价分析方法
技术领域
本发明属于核电厂改造技术领域，具体涉及一种核电厂改造相关的利益代价分析方法。
背景技术
核电厂在运营中需要进行改造，以便消除核电厂原设计或实际状态中存在的缺陷、提高机组可用率或设备可靠性、对不符合现行安全标准的偏差进行改进、提高安全性等。核电站进行改造前，需要进行是否改造的决策。然而现阶段并未出现一种逻辑清楚的分析方法来使改造项目的决策更具科学性、合理性、计划性。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够使改造项目的决策更具科学性、合理性、计划性的核电厂改造相关的利益代价分析方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种核电厂改造相关的利益代价分析方法，在核电厂改造中用于决策是否实施改造方案，所述核电厂改造相关的利益代价分析方法包括以下步骤：
步骤1：计算所述改造方案的成本和安全利益值，然后执行步骤2；
步骤2：判断所述改造方案的成本的正负和安全利益值的正负，若所述改造方案的成本为负、安全利益值为正，则建议实施所述改造方案，若所述改造方案的成本为正、安全利益值为负，则建议不实施所述改造方案，若所述改造方案的成本为正、安全利益值为正，则执行步骤3，若所述改造方案的成本为负、安全利益值为负，则执行步骤4；
步骤3：计算所述改造方案的单位成本的利益，所述改造方案的单位成本的利益为所述改造方案的安全利益值与成本的比值，若所述改造方案的单位成本的利益大于或等于预设的第一阈值，且所述改造方案的成本小于或等于最大可接受改造成本，则建议实施所述改造方案，否则建议不实施所述改造方案；
步骤4：计算所述改造方案的综合经济效益和单位安全水平的经济利益，所述改造方案的单位安全水平的经济利益为所述改造方案的综合经济效益与安全利益值降低值的绝对值的比值，若所述改造方案的单位安全水平的经济利益大于或等于预设的第二阈值，且所述改造方案的安全利益值降低值小于或等于最大可接受安全降低值，则建议实施所述改造方案，否则建议不实施所述改造方案。
所述步骤1中，计算所述改造方案的成本的方法为：先确定所述改造方案相关的若干成本因素，从而基于各所述成本因素核算所述改造方案的成本。所述改造方案的成本包括所述改造方案的确定和实施所需的费用、实施所述改造方案后的运行维修费用。
所述步骤1中，利用PSA方法计算所述改造成本的安全利益值。
所述改造成本的安全利益值的影响因素包括影响堆芯损伤频率、大量早期释放频率、降低设计基准事故发生的频率。
所述改造方案的成本通过净现值表示。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明能够对核电厂的改造方案进行科学、合理的决策，从而有助于核电厂改造的实施。
附图说明
附图1为本发明的原理分析示意图。
附图2为本发明的方法实施示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：核电厂改造相关的利益代价分析方法的原理如下：
改造项目利益代价分析的任务是：分析实现改造目标的直接或间接成本因素；确定改造成本的主要构成因素；确定改造项目的成本；分析改造项目的安全影响；根据改造项目的成本和安全分析结果确定改造项目是否建议实施或需要进一步分析；确定项目的优先级；提出是否实施改造的建议。
每一项改造都需要成本，并可能对安全产生影响。改造的总成本，指可解决问题的过程中可能发生的成本总和。这一成本包括了研究费用、实施费用和运行费用(提高或降低可用率、增加或减少维修成本……)。用净现值表示改造项目的总成本。改造的安全效益值，指根据准则得到的一个或多个方案的安全指标的变化值，如堆芯熔化概率的降低、严重事故情况放射性产物的排放的降低、设计基准事故运行时的排放量降低等。
改造项目利益代价分析原理图见图1。图1所示的坐标系中，横轴为改造方案的成本，纵轴为改造方案的安全效益。
在第Ⅰ象限中，具有正的安全效益和成本，其分为四个区域：
区域1：图1的第Ⅰ象限中以左斜实线标示的区域。在该区域中，与成本C相比，安全效益G高：G＞K1C，C＜Cmax，认为安全改造是“有利益的”，改造费用是可接受的，建议进行改造。
区域2：图1的第Ⅰ象限中以左斜并交替的实线和虚线表示的区域。在该区域中，与成本C相比安全效益G差：G＜K2C，C＜Cmax。认为安全改造是“没有利益的”，建议不作改造。
区域3：图1的第Ⅰ象限中以右斜的实线标示的区域。在该区域中，与成本C相比安全效益G中等：K2C＜G＜K1C，C＜Cmax。安全改造是“有中等利益的”，需要准确计算这一改造的成本和利益，确定改造是否合适。
区域4：图1的第Ⅰ象限中以右斜并交替的实线和虚线表示的区域。在该区域中，C＞Cmax，认为修改费用非常昂贵，建议不作改造。
在第Ⅱ象限中，具有正的安全效益和负的成本即正的利益，建议实施改造。
在第Ⅲ象限中，具有负的安全效益和成本，其分为四个区域：
区域1：图1的第Ⅲ象限中以左斜实线标示的区域。在该区域中，与利益B相比安全下降少：|D|＜K3|B|，|D|＜Dmax。认为成本降低是“有利益的”，安全下降是可接受的，建议进行改造。
区域2：图1的第Ⅲ象限中以左斜并交替的实线和虚线表示的区域。在该区域中，与利益B相比安全下降多：|D|＞K2|B|，不认为成本降低是“有利益的”，建议不作改造。、
区域3：图1的第Ⅲ象限中以右斜的实线标示的区域。在该区域中，与利益B相比安全下降中等：K3|B|＜|D|＜K2|B|；|D|＜Dmax。成本下降是“有中等利益的”，需要准确计算这一改造的成本和利益，确定改造是否值得实施。
区域4：图1的第Ⅲ象限中以以右斜并交替的实线和虚线表示的区域。在该区域中，|D|＞Dmax，认为安全水平的下降幅度是不可接受的，建议不作改造。
在第Ⅳ象限中，具有负的安全效益和正的成本即利益为负，建议不实施改造。
图1中，K1，K2，K3分别表示3条分界线的斜率。
基于上述原理，提出一种核电厂改造相关的利益代价分析方法，在核电厂改造中用于决策是否实施改造方案。
该核电厂改造相关的利益代价分析方法包括以下步骤：
步骤1：计算改造方案的成本和安全利益值，然后执行步骤2。
该步骤中，计算改造方案的成本的方法为：先确定改造方案相关的若干成本因素，从而基于各成本因素核算改造方案的成本。改造方案的成本包括改造方案的确定和实施所需的费用、实施改造方案后的运行维修费用。改造方案的成本通过净现值表示。
对于一项改造，主要从改造的确定和实施费用、实施改造后的运行维修费用两方面考虑，下面列出了两方面费用主要费用清单。对于具体的改造项目，下面的费用清单中可能有不适用或对总费用影响较小的费用项，或者还有其它影响改造项目成本的主要费用项目，在实际分析中，需要结合具体的改造项目列出改造费用清单：
改造的确定和实施费用包括(费用只出现一次)：
·确定硬件和/或文件修改的费用，其中包括可能的鉴定实验；
·机组上实施改造的费用(采购，安装，鉴定试验，实施改造对大修工期的可能影响)；
·现场实施人员的剂量费用(该值与多种因素有关，参照国际同行经验，建议按照单位人员剂量货币转换因子￥36000/人·rem确定)；
·现场的废物处理费用；
·确定定期试验、修改运行技术规范和维修大纲的费用；
·编写操作文件：各种定期试验、维修……；
·“附加”费用：操纵员的培训或鉴定(如有必要)；
·其他费用。
实施改造后的运行维修费用(复现费用)：
·对设备进行维修和实施定期试验的费用(或者由于改造而避免的费用)；
·备件及其贮存的费用；
·对于机组可用率、可操作性和效率的可能影响(有利的或不利的)；
·运行时产生(或避免)废物的处理费用；
·实施改造后由于运行技术规范的变更对可用率的可能影响(有利的或不利的)；
·由于改造所避免的机组不可用率或大修费用(提高或降低设备可靠性)；
·实施改造后增加(或减少)的操作或维护人员剂量费用(该值与多种因素有关，参照国际同行经验，建议按照单位人员剂量货币转换因子￥36000/人·rem确定)；
·运行的可能简化或复杂化(这一点难于作出评价，建议在有关改造的最后决策中对改造作定性评价时考虑)；
·对机组寿命的影响。
从以上费用清单中鉴别出改造涉及的费用项目。
复现费用(或者按时间分期的费用，主要是运行费用)需进行折现处理。把这些影响(有利或不利的)的总和作为成本(COST)。
根据上文列出的费用清单，确定改造成本的主要构成因素，估计主要费用。初步估计各个费用项目的数量级，确定改造项目的费用由哪些主要费用构成。根据已有的改造项目经验，逐个分析确定的主要费用项目，量化主要各费用项目，计算改造项目的总成本。
该步骤中，利用PSA方法计算改造成本的安全利益值。改造成本的安全利益值的影响因素包括影响堆芯损伤频率、大量早期释放频率、降低设计基准事故发生的频率。
安全的目标是保护公众免受放射性物质扩散引起的电离辐射的影响。在使公众遭受危险之前，不充分的安全以很高的费用表现出来。
·引起安全功能不可用的某些较小故障表现为对机组的可用率产生影响，并对其它机组产生影响。
·某些重要的但没有堆芯熔化的故障(例如蒸汽发生器传热管破裂事故或燃料池冷却丧失事故)可能表现为费用很高的维修、机组的长期不可用。这同样还造成对所有机组的影响(检查、不可用，维修)。
·某些具有燃料损伤但没有向外界明显排放的事故(三哩岛事故类型)将表现为机组的最后关闭。同时将对邻近机组的可用性产生影响。
·某些产生堆芯熔化且向外界有明显排放的事故，即使没有对公众造成严重影响也将表现为厂址关闭。
·在有早期排放的极端情况下，一方面可能有公众辐射，引起公众中死亡风险的增加；另一方面有土壤的持久污染，由此可能对国家经济造成严重影响。
安全后果的评价可根据下述各项准则进行：
·对堆芯损伤风险(CDF)的影响；
·对经过滤的延迟放射性排放风险的影响；
·对大量的早期放射性排放风险(LERF)的影响；
·对设计基准事故排放风险的影响；
·事故后的舆论影响。
在这些准则中选择最适宜的准则进行评价，如果有多项准则是恰当的话，可以逐一进行分析，并采用其中最重要的准则。
对于一项安全相关的改造项目，主要从改造项目对三大安全功能(反应性控制、堆芯冷却、放射性物质屏障)的直接和(或)间接影响进行评价。下面列出安全影响项目清单，在实际分析中，需要参考以下安全影响项目清单，结合具体的改造列出改造项目的安全影响项目清单：
·对反应性控制功能的直接影响；
·对堆芯冷却功能的直接影响；
·对放射性物质屏障功能的直接影响；
·对安全相关设备可靠性的影响；
·对安全支持系统的影响；
·对1、2、3、4类事故的影响；
·对超设计基准事故的影响；
·对设备分级和设备鉴定的影响；
·其它安全影响。
根据上文列出的安全影响项目，确定改造的安全影响因素，估计改造的总体安全影响，确定改造总体上是否提高机组安全水平。安全影响的定量评价通过PSA的计算完成，在实际的改造项目利益代价分析的定量安全评价中，尽量以堆芯损伤频率的变化值(△CDF)、大量早期释放频率的变化值(△LERF)或设计基准事故引起的放射性释放变化值(△m.mSv)表示，如果不能通过PSA的现有模型计算上述三个变化值，则定性评价改造项目对个安全功能的影响。
综上，根据以上列出的费用项目和估计的主要费用，确定完成改造项目的大致费用(或改造项目的综合经济效益)，定量表示改造项目在经济上的影响(综合改造项目的经济成本及经济效益)，用净现值表示改造项目成本。根据上述的安全分析方法及初步分析结果，确定改造项目对安全的主要影响，如影响堆芯损伤频率(CDF)，大量早期释放频率(LERF)，或降低设计基准事故发生的频率从而减少事故排放量(△m.mSv)，通过PSA方法计算改造项目对上述安全因素影响的量化数值(△CDF、△LERF等)。
步骤2：判断改造方案的成本的正负和安全利益值的正负，若改造方案的成本为负、安全利益值为正，则建议实施改造方案，若改造方案的成本为正、安全利益值为负，则建议不实施改造方案，若改造方案的成本为正、安全利益值为正，则执行步骤3，若改造方案的成本为负、安全利益值为负，则执行步骤4。
步骤3：计算改造方案的单位成本的利益，改造方案的单位成本的利益为改造方案的安全利益值与成本的比值，若改造方案的单位成本的利益大于或等于预设的第一阈值，且改造方案的成本小于或等于最大可接受改造成本，则建议实施改造方案，否则建议不实施改造方案。
步骤4：计算改造方案的综合经济效益和单位安全水平的经济利益，改造方案的单位安全水平的经济利益为改造方案的综合经济效益与安全利益值降低值的绝对值的比值，若改造方案的单位安全水平的经济利益大于或等于预设的第二阈值，且改造方案的安全利益值降低值小于或等于最大可接受安全降低值，则建议实施改造方案，否则建议不实施改造方案。这里，改造方案的综合经济效益不仅包括安全利益值，还包括改造可用率、降低维修费用或增加机组寿命等方面。
上述步骤2、步骤3和步骤4中，涉及到改造项目的优先级的确定。如果改造项目有正的安全利益和负的成本，即既提高安全水平又降低运行成本或提高经济效益，则此类改造最先考虑实施。如果改造项目有正的安全利益和成本，根据量化利益代价分析的结果，确定安全利益与改造综合成本的比值，比值越高，则项目优先级越高。如果改造项目有负的安全效益和成本，则根据量化利益代价分析的结果，如果安全水平的降低在可接受的范围内，确定综合经济利益与安全水平降低的绝对值的比值，比值越高，则项目优先级越高。
图2为安全相关改造的优先级确定的原理图。横坐标为改造项目的成本(净现值)；纵坐标为安全利益值，包括3个方面的利益：设计基准事故排放量的变化(△m.mSv)，堆芯损伤频率的变化(△CDF)，大量早期释放频率的变化(△LERF)。
对于有正的安全利益和成本的改造，即花钱提高安全水平的改造，如果改造项目处于区域1、2、3，即单位成本的安全利益较高，则建议实施改造；如果改造项目处于区域5、6、7、8，即提高安全水平的成本太高，则建议不实施改造；如果改造处于区域4，即单位成本的安全利益适中，则需要详细分析改造的成本和安全影响，经过较为精确的成本安全分析后，若改造项目处于区域1、2、3、4，则建议实施改造，若改造项目处于区域5、6、7、8，则不建议改造。
对于有负的安全效益和成本的改造，即降低安全水平提高经济效益的改造，且改造的安全影响在可接受的范围内，安全影响和成本均取绝对值，如果改造项目处于区域6、7、8，即单位安全水平降低的经济利益较高，则建议实施改造；如果改造项目处于区域1、2、3、4，即提高经济利益的安全代价太大，则建议不实施改造；如果改造处于区域5，则需要详细分析改造的成本和安全影响，经过较为精确的成本安全分析后，若项目处于区域5、6、7、8，则建议实施改造，若项目处于区域1、2、3、4，则不建议实施改造。
给出一个示例如下：
如果有安全以外其它利益，例如改造可用率、降低维修费用或增加机组寿命，通过比较该改造的安全效益以及扣除了其它利益的改造投资费用，对改造行评价。
例如，对机组上费用为500万元的改造进行分析，它可降低机组的维修费用180万元，同时因提高机组可用率而获得270万元利益，并降低10-8的堆芯损伤风险，即：
可用率增值：270万元；
降低维修费用的增值：180万元；
为得到降低10-8的堆芯损伤风险安全效益的改造成本：500-270-180＝50万元。
按照图2，该改造位于3区。因此建议实施该项改造。
上述在改造项目的决策中使用利益代价分析方法，可帮助决策者清楚地定义和思考问题，将改造的相关影响划分为成本和安全影响两部分，为考虑改造决策的各方面因素提供一个逻辑结构，清楚地显示决策的有益和有害方面，使改造项目的决策更具科学性、合理性、计划性。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种核电厂改造相关的利益代价分析方法，在核电厂改造中用于决策是否实施改造方案，其特征在于：所述核电厂改造相关的利益代价分析方法包括以下步骤：
步骤1：计算所述改造方案的成本和安全利益值，然后执行步骤2；
步骤2：判断所述改造方案的成本的正负和安全利益值的正负，若所述改造方案的成本为负、安全利益值为正，则建议实施所述改造方案，若所述改造方案的成本为正、安全利益值为负，则建议不实施所述改造方案，若所述改造方案的成本为正、安全利益值为正，则执行步骤3，若所述改造方案的成本为负、安全利益值为负，则执行步骤4；
步骤3：计算所述改造方案的单位成本的利益，所述改造方案的单位成本的利益为所述改造方案的安全利益值与成本的比值，若所述改造方案的单位成本的利益大于或等于预设的第一阈值，且所述改造方案的成本小于或等于最大可接受改造成本，则建议实施所述改造方案，否则建议不实施所述改造方案；
步骤4：计算所述改造方案的综合经济效益和单位安全水平的经济利益，所述改造方案的单位安全水平的经济利益为所述改造方案的综合经济效益与安全利益值降低值的绝对值的比值，若所述改造方案的单位安全水平的经济利益大于或等于预设的第二阈值，且所述改造方案的安全利益值降低值小于或等于最大可接受安全降低值，则建议实施所述改造方案，否则建议不实施所述改造方案。
2.根据权利要求1所述的一种核电厂改造相关的利益代价分析方法，其特征在于：所述步骤1中，计算所述改造方案的成本的方法为：先确定所述改造方案相关的若干成本因素，从而基于各所述成本因素核算所述改造方案的成本。
3.根据权利要求1所述的一种核电厂改造相关的利益代价分析方法，其特征在于：所述改造方案的成本包括所述改造方案的确定和实施所需的费用、实施所述改造方案后的运行维修费用。
4.根据权利要求1所述的一种核电厂改造相关的利益代价分析方法，其特征在于：所述步骤1中，利用PSA方法计算所述改造成本的安全利益值。
5.根据权利要求4所述的一种核电厂改造相关的利益代价分析方法，其特征在于：所述改造成本的安全利益值的影响因素包括影响堆芯损伤频率、大量早期释放频率、降低设计基准事故发生的频率。
6.根据权利要求1所述的一种核电厂改造相关的利益代价分析方法，其特征在于：所述改造方案的成本通过净现值表示。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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