2021年核电行业深度报告.docx

2021年核电行业深度报告1 .全球能源结构加快转型1.1 可再生能源已成为全球能源转型的主流方向受全球气候变暖、不可再生的化石能源不断消耗等因 素影响,全球能源消费结构正加快向低碳化转型。国 际社会对保障能源安全、保护生态环境、应对气候变 化等问题日益重视,许多国家已将可再生能源作为新 一代能源技术的战略制高点和经济发展的重要新领 域,其中核能发电是可再生能源利用的重要组成部分 之。可再生能源规模化利用与常规能源的清洁低碳化将 是能源发展的基本趋势。加快发展可再生能源已成为 全球能源转型的主流方向。根据世界核能协会,2019 年,核能发电量达到2657 TWh ,能够满足世界电 需求的10%以上。中国的核能发电量从2013年的 105 TWh增至2019年的330 TWh ,增长了超过 两倍。2019年,北美,西欧和中欧的核能发电量有 所下降,非洲,亚洲,南美,东欧和俄罗斯的核能发电量有所增加,亚洲的核能 发电量增长了 17%,其 中,中国的核能发电量占比过半。图1:全球核电产量（TWh）(UAMJ uoqbjquq6 覆9。£挈，/Source Wortd Nuclear Assooabon and IAEA Power Reactor Information Service (PRIS)1.2 中国出台多个政策促逬核电行业发展2018-2021年,中国陆续出台了多个核电行业政策, 保障核电运营的规范性和安全性。核电行业政策和国 家对于低碳排放及推广清洁能源的要求成为了核电 行业持续发展的重要推力。1.3 经合组织国家核电发展放缓,中国核电行业进入 发展新阶段根据IEA , 2019年,全球在建核电装机容量60.5 吉瓦,其中经合组织国家、中国和俄罗斯在建核电装 机占比分别为33%、17%和8%。但是近年来,多 个经合组织国家调整核能领域发展计划,其中,德国、 比利时、瑞士和西班牙等国家计划逐步淘汰核电;韩 国、瑞典、法国等国家则打算降低核电比例;受低 成本天然气和可再生资源竞争的影响,美国一些小 型、低效核电站也提前关闭。德国是世界上第一个通 过立法确定淘汰核电的国家,决定在2022年全面 淘汰核电。目前,德国已经关闭了 20座核电站,计划在2022 年底之前关闭国内所有核电站。比利时计划在2025 年前逐步淘汰核能发电。瑞士明确不再批准新建核 电站,对现有核电站不延期退役,并于2019年12 月永久关闭了其现有五座核反应堆中的第一座。西班 牙计划于2030年前关闭国内最后一座核反应堆,并 计划不对任何核反应堆40年的运行寿期进行延长。根据俄罗斯科学院能源研究所,至2035年,发展中 国家核电发电量将超过经合组织国家,为全球核电增 长贡献最多的增量。其中,中国将是实现最大的核电 增长的国家。发达国家核电发展放缓有几方面原因。-,由于发达国家经济发展更为成熟,发达国家的新 增用电需求低于高速发展的发展中国家。二,发达国家在过去建设的核电站多数已经达到了 30-40年的退休年限根据IAEA,截止2019年底, 全球有大约292台核电机组的运行年限在30年 以上,占全球在运核电机组的比例达到66%。由于 延长核电机组运行时间的费用仅为新建核电机组的 10%20% ,更多国家选择通过对核电机组基本结 构、系统和部件进行特殊安全评审和评定来延长机组 运行时间至60年,同时对核电机组进行升级改造, 确保核电机组未来继续安全运行。美国、法国、加拿 大、阿根廷、亚美尼亚、乌克兰、捷克、俄罗斯、墨 西哥和巴西等国家均有核电延长运营期限的计划。三,随着燃气蒸汽联合发动机的普及、风电和光伏等 可再生能源发电成本也在不断降低,和考虑到天然气 价格低廉,所以近年来核电的成本优势对发达国家的 吸引力有所减小。四,从1979年的美国三里岛事故到1986年的苏 联切尔诺贝利事故,再到201I年的日本福岛核电站 事故，三次核电事故不断加深着人们对于核能安全隐 患的担心，曾度引发反核大游行，发达国家也需要 通过关闭核反应堆安抚民众的反核情绪。例如在福岛 事故后，日本一度关停了所有核电站。中国大力发展核电最主要的原因是核电技术拥有比 其他能源更明显的优势。核能发电不仅环保,还具 有经济可靠性及高效性。核电作为低碳清洁能源,能 降低温室气体排放。核电增长受全球不断增长的电 需求、不断加强的环保意识及化石燃料价格及供应波 动驱动。尤其对于发展迅速但受限于传统化石燃料 资源的中国,核能是全球具竞争力的重 要能源选择 之。和煤炭或天然气的发电站相比，核电的热源的 裂变反应,形成闭合回 路,没有二氧化硫、氮氧化 物排放,间接排放的二氧化碳量极少,所以不会污染 空气。另外,和其他可再生能源相比,核能发电更加稳定。 核电站较少受天气、季节或其他环境因素的影响。 核电站具有较大容量及低成本发电的特点,能满足对 大量电力的需求。核电站也能以其设计容量运行相当 长的时间。另外,核电发电极为高效,根据欧洲核能 协会公布的统计数据，1,000克标准煤、矿物油及铀 分别产生约8千瓦时、12千瓦时及24兆瓦时的 电。图2：各主要发电方式温室气体排放量对比,单位:克（等效二羣2362；煤电气电水电直接排放量间接排方相比光伏、风电、生物质等清洁能源,核电的发电成 本更低,未来随着国内用电需求不 断增长的背景下, 核电将是国内主要新能源发电方式之一。另外,根据国务院的中国的能源状况与政策白皮 书,中国能源战略的基本内容是:坚持节约优先、立 足国内、多元发展、依靠科技、保护环境、加强国际 互利合作,努力构筑稳定、经济、清洁、安全的能 源供应体系,以能源的可持续发展支持经济社会的可 持续发展。要积极推进核电建设,优化能源结构,实 现多能互补,保证能源的稳定供应。并重点掌握第三 代大型压水堆核电技术,攻克高温气冷堆业实验技 术。所以中国能源 战略是发展多种清洁能源,不断 优化国内能源结构,并最终实现能源独立自主,而核 电也是中国需要不断推动发展的清洁能源发电方式 之。图3:核电发电与其他新能源发电成本比较2 .核能发电量规模逐年增长核电发电占比仍有较大 提升空间2.1 核电发展历史在改革开放前,受制于整体经济科技实,我国民用 核工业的硏究开发相对落后,但自 主掌握的石墨水 冷生产堆和潜艇压水动堆技术为我国核电的发展 奠定了基础。上世纪80年代初,中国政府首次制定 了核电发展政策,决定发展压水堆核电厂,采用"以 我为主,中外合作"的方针,先引进外国先进技术, 再逐步实现设计自主化和设备国产化,中国的核电 产业开始起步。1991年秦山一期核电站投用,这是 中国大陆自主设计、建造和运营管理的第一座压水 堆核电站,结束了中国大陆无核电的历史,象征着我 国核工业的发展上了一个新台阶,使中国成为继美 国、英国、法国、前苏联、加拿大、瑞典之后 世界 上第7个能够自行设计、建造核电站的国家;1994 年大亚湾核电站的投用,成功实现了中国大陆大型 商用核电站的起步,实现了中国核电建设跨越式发 展、后发追赶国际 先进水平的目标。目前,中国已 成为世界上少数几个拥有比较完整的核业体系的 国家之一。图5:第二代核电技术中国大亚湾核电站由于核电技术相当复杂,且不断更新迭代的核电站技 术对国家及企业技术研发水平的要求较高。目前, 我国核电的整体技术水平处于第二代改进型向第三 代核电技术过渡阶段。2018年6月,运用第三代 核电EPR技术路线的台山核电站及AP1000技术 路线的三门核 电站实现首次并网发电。国内核电企 业及研究机构在推广我国自主研发的第三代核电技 术实现大规模、商业化应用的基础上,也在持续推进 快堆及先进模块化小型堆的示范工程建设,并在超高 温气冷堆、熔盐堆等新一代先进堆型关键技术设备材 料研发方面大力投入。中国核工业集团公司和中国广核集团研究开发了具 有自主知识产权的三代核电技术华龙一号。华龙 号是中国拥有完全自主知识产权的第三代压水堆技 术,采用“能动与非 能动"相结合的安全设计理念, 华龙一号的自主研发为中国的核电发展奠定了技术 基础。防城港3、4号机组,是华龙一号核电技术的 示范项目,已分别于2015年12月24日、2016 年12月23日开建设,目前两台机组建设进展 总体正常。惠州1、2号机组和苍南1号机组也使 用华龙号核电技术,分别于2019年12月26 日、2020年10月15日和2020年12月31 日开建设。图:第四代核电技术中国石岛湾高温气冷堆核 电站2.2 核能发电原理 核电利用铀核裂变所释放出的热能进行发电。在核裂 变过程中,中子撞击铀原子核,发生受控的链式反 应,产生热能,生成蒸汽,从而推动汽轮机运转,产 生电。核反应堆是装配核燃料以实现大规模可控制裂变链 式反应的装置,是核电站的核心装置。反应堆冷却 剂将热量由核反应堆堆芯转移至发电机及外部环境。 中子慢化剂会降低 快中子的速度,生成可维持核链 式反应的热中子。在核电站中,反应堆的作用是进行核裂变,将核能转 化为热能。水作为冷却剂在反应堆 中吸收核裂变产 生的热能,成为高温高压的水,然后沿管道进入蒸汽 发生器的U型管内,将热量传给U型管外侧的汽 轮机质（水）,使其变为饱和蒸汽。被冷却后的冷 却剂再由主泵打回到反应堆内重新加热,如此循环往 复,形成一个封闭的吸热和放热的 循环过程,这个 循环回路称为一回路,也称核蒸汽供应系统。由于 回路的主要设备是核反应堆,通常把一回路及其辅 助系统和厂房统称为核岛。汽轮机质在蒸汽发生器中被加热成蒸汽后进入汽 轮机膨 胀作功,将蒸汽焰降放出的热能转变为汽轮 机转子旋转的机械能。汽轮机转子与发电机转子两 轴刚性相连,因此汽轮机直接带动发电机发电,把机 械能转换为电能。作完功后 的蒸汽（乏汽）被排入 冷凝器,由循环冷却水（如海水）进行冷却,凝结成 水，然后由 凝结水泵送入加热器预加热，再由给水 泵将其输入蒸汽发生器,从而完成了汽轮机质 的 封闭循环,此回路为二回路。二回路系统与常规火电 厂蒸汽动回路大致相同,所以 通常把它及其辅助 系统和厂房统称为常规岛。核电站所有带有强放射性的关键设备都安装在核岛 内,以便限制放射性物质外溢。设置 有多项安全系 统,以有效控制核电站及防止辐射扩散。压水堆核电 站将核能转变为电能 分四步,分别通过四个主要设 备实现:反应堆将核能转变为热能;蒸汽发生器将 回路 高温高压水中的热量传递给二回路的水,使其 变成饱和蒸汽,在此只进行热量交换,而 不进行能 量的转变;汽轮机将饱和蒸汽的热能转变为汽轮机转 子高速旋转的机械能;发 电机将汽轮机传来的机械 能转变为电能。全球范围内大多数用于发电的在运及在建核反应堆 采用压水堆技术。压水堆核电站由核 岛和常规岛组 成,核岛中的大型设备主要包括蒸发器、稳压器、主 泵等，是核电站的核 心装置;常规岛主要包括汽轮 机组及二回路其他辅助系统,与常规火电厂类似。图9：使用压水堆技术的核电站白商用核电反应堆根据反应堆冷却剂/慢化剂和中子能 分类。按照冷却剂/慢化剂的不同,反应堆一般可分 为轻水堆（包括压水堆和沸水堆等）、重水堆及气冷 堆。按照所用的中 子能量,反应堆一般可分为慢（热） 中子堆或快中子堆。全球范围内大多数用于发电的在运及在建核反应堆 采用压水堆技术。截至2019年8月,根据国际 原子能机构,全球在运核电机组共451台,其中采 用压水反应堆技术的共301台,占比达到66.74%。2021年7月31日,随着辽宁红沿河核电站5号 机组完成168小时试运行试验,正式具备商运条 件,我国运行核电机组增至51台。目前,我国共有 62台核电机组,其中51台机组装料投入运行。2.3 核能发电量规模逐年增长根据中国核能行业协会,2020年,国内新投入商运 核电机组1台,为田湾核电5号机组。截止到 2020年底,全国商运核电机组为48台,总装机容 量达4988万千瓦。2011-2020年,除了 2011年外,其余年份全国商运核电机组装机规模均保持增 长。根据国家统计局,2020年全国累计发电量为 74170.4亿千瓦时,其中商运核电机组总发 电量（包 含上网电量及厂用电量）为3662.5亿千瓦时,约占 全国总发电量的4.94%。2010-2020年,我国核电 发电量持续增长,从2010年的738.8亿千瓦时增 长至2020年的3662.5亿千瓦时,年均复合增长 率达到17.4%。2021年1-8月,我国核电发电量 达2699亿千瓦时,约占全国总发电量的5.01% , 较2020年底进步提高,但仍远低于世界平均水 平（10% ）,未来仍有较大提升空间。6%3,500.03,000.02,500.02,000.01,500.01,000.0500.00.0校校校校校校校校校校铲/ 国 校核电发电量（亿千瓦时）核电发电量占地處瀨簡图13： 2010-2021年8月中国核电发电量及占比4,000.0根据国家能源局,截至2021年6月30日,全国 发电装机容量22.6亿千瓦,比上年末增长9.5%。 据中国核能行业协会统计,截至2021年6月30 日,大陆运行核电机组共51台,装机容量为 5,327.495万千瓦（额定装机容量）,占全国发电装 机容量的2.36%。2021年1-6月,全国累计发电量为38717.0亿千瓦时,运行核电机组累计发电量 为1950.91亿千瓦时,占全国累计发电量的 5.04%,比2020年同期上升了 13.76%;累计上网 电量为1830.51亿千瓦时,比2020年同期上升 了 14.12%。2.4 十四五期间国家电网新开核电容量有望大幅 增长2019年,核电项目审核重启,全国首个核电项目在 福建开,这是2015年之后全国首个核电开闸项 目。2020年9月2日国务院常务会议指出,积极稳妥 推进核电项目建设,是扩大有效投资、增强能源支撑、 减少温室气体排放的重要举措。会议核准了已列入国 家规划、具备建设条件、采用“华龙一号三代核 电技术的海南昌江核电二期工程和民营资本首次参 股投资的浙江三澳核电一期工程。根据国家电网发布的"碳达峰、碳中和"行动方案, 到2030年,国家电网经营区核电装机达到8000 万千瓦。截止2020年,国家电网核电并网容量为3028万千瓦。根据国家电网的规划,未来核电装机 容量仍有巨大增长空间,通常核电建设周期约5年, 未来 在2030年之前实现装机目标,则新增核电装 机容量预计在2021-2025年间陆续开,国家电 网在十四五期间新开核电容量有望达到高峰。根据我国核电发展规划研究，在基准方案下,到 2030年、2035年和2050年,我国核电机组规 模达到1.3亿千瓦、1.亿千瓦和3.4亿千瓦,占 全国电总装机的4.5%、5.1%、 6.7% ,发电量分 别达到0.9万亿千瓦时、1.3万亿千瓦时、2.6万亿 千瓦时，占全国总发电量10%、13.5%、22.1%。为了实现2030年非化石能源占一次能源消费比重 将达到25%左右的目标,核电将持续发挥重要作 用。3 .核电原材料对外依存度高核电设备打破国外技术 垄断核电产业链的上游为铀矿开采加工精炼、铀转化浓缩 和核燃料组件制造;中游为核电设备制造环节,主 要包括核岛设备、常规岛设备和辅助设备;下游是核 电站建设运营及乏燃料处理等。图16:核电产业链放射也3.1 中国核燃料对外依存度高3.1.1 我国铀资源对外依存度常年维持在70%以上核电站的运行需要核燃料保持供应。核燃料物资在世 界各国都受到严格管制,中国是核不扩散条约缔约 国之一,受国际原子能机构（IAEA ）监督,必须满足 核不扩散条约的相关要求,中国政府对核燃料物资行 业实施严格的管制。根据中国政府对核燃料行业的管 制政策,只有获得国家许可的企业才能从事海外铀产 品的采购,其他企业均不允许直接向海外供应商采 购天然铀、核燃料组件。目前国内获授经营许可及牌 照从事天然铀进口及贸易并提供核相关服务的实体 只有三家,分别是中国广核集团下属的铀业公司、中 核 集团下属的原子能公司和国家电投下属的国核铀 业发展有限责任公司。铀业公司、原子 能公司及国 核铀业发展有限责任公司,国内只有这三家公司能进 行铀产品进出口相关业务。其中,铀业公司主要通过铀资源开发和天然铀贸易两 方面以保障天然铀的稳定供应。在 铀资源开发方面, 铀业公司的业务包括铀矿勘查、铀矿山建设和铀矿开 采、冶炼等。通过在哈萨克斯坦、纳米比亚及中国 境内新疆、广东等地从事铀矿开采及/或勘探工作,并 通过在澳大利亚、加拿大等地收购铀矿开发公司,铀 业公司进行了铀资源的全球战略布局。在天然铀贸 易方面,铀业公司已获得民用核燃料进出口专营资 质,具备天然铀采购、运输、储存、销售全过程控 制能力,并通过签订长期贸易合同锁定了大量的天然 铀,同 时也辅之以少量的现货采购。止匕外,为保证 商用铀转化及浓缩、核燃料组件加工服务的稳定供 应,铀业公司就核燃料组件加工和运输等服务与原子 能公司、中核建中签订了为 期十年的长期合同,锁 定了 10年期的转化浓缩、组件加工服务的安全、稳 定供应。核燃料循环包括核燃料进入反应堆前的制备和在反 应堆中的裂变及乏燃料处置的整个过程。核燃料循 环的前端包括铀矿探采、矿石加工、精炼、转化、浓 缩、燃料组件制造 等;核燃料循环的后端包括对放 射性废物的处理、乏燃料的贮存和处置等。图18:核燃料在核燃料循环前端,铀矿石开采后经过精选,通过处 理厂制成八氧化三铀（U3O8 ）。压水堆核电站以含 铀235约3%的低浓铀作为燃料,但天然铀的铀 235含量只有0.72%。为了把天然铀中铀235的 含量提高到3%,需要进行铀同位素分离（即铀的浓 缩）。当前工业规模的铀的浓缩厂以六氟化铀（UF6 ）为供料,因此需要把前处理的U3O8进 行 还原、氢氟化和氟化转变为UF6,这个过程是铀的转 化。在铀的浓缩厂中,UF6中的铀235含量被 浓缩至3%左右。这样得到的能送至元件制造厂制成 含铀235约3%的低浓铀燃料元件。根据OECD和IAEA ,截至2019年1月1日, 全球已查明可开采铀资源总量,即开采成本低于 260美元/kgl）的资源总量达到807.04万til ,较 2017年的798.86万tU增长1.0% ;开采成本低 于130美元/kgl）的资源总量为614.78tU,较 2017年增长0.1% ,成本低于80美元/kgU的资 源总量减少3.5% ,成本低于40美元/kgU的资源 总量增加2.2%。随着2020年初全球新冠病毒疫情的爆发,全球多个 铀矿暂停运行。加拿大在2020年3月宣布,暂停雪茄湖矿和麦卡琳湖水冶厂的生产,哈萨克斯坦在同 年4月初也宣布将减少所有铀矿的运营活动。疫情 还对澳大利亚、纳米比亚或南非等国家的采矿作业造 成限制,2020年全球铀生产量受到一定影响。根据 标普全球市场财智,2018和2019年全球铀矿产 量分别为13710万磅和13500万磅,预计2020 年铀矿产量为!3030万磅（约59103吨）,较 2019年有所减少。2020年,哈萨克斯坦、纳米比 亚、澳大利亚、加拿大、俄 罗斯和尼日尔是全球铀 矿生产的六大国,合计产量约占全球产量的84% , 全球超过40%的铀矿产量来自哈萨克斯坦。图19： 2020年各国铀矿产量预测铀矿产量（万磅）哈萨克斯坦纳米比亚1580澳大利亚1463加拿大1060俄罗斯794尼日尔654乌兹别克斯坦626乌克兰598中国 526其他国家4170100020003000国内大部分铀资源属于非常规铀,品位低且埋藏深, 开采成本高,目前中国的铀矿资源 大部分来源于进 ,主要进口国有哈萨克斯坦、纳米比亚、澳大利亚、 加拿大、尼日尔 和乌兹别克斯坦。根据世界核协会， 我国铀资源对外依存度常年维持在70%以上。据世 界核协会估算,2021年世界铀需求约为62500吨, 2030年和 2040年分别增加到 79400吨和 112300 吨。核燃料成本是核电发电企业的主要成本之一,核燃料 成本包括购买天然铀、铀转化及浓缩服务、燃料组 件加工服务及其他相关服务的成本。通常,天然铀成 本占核燃料成本的一半左右。核燃料的价格及供应 情况会受国内及国际政治及经济影响而出现波动。以中国广核和中国核电为例,2018-2020年,中国 广核的核燃料成本在总成本中的占比分别为 25.75%、22.73%和17.77% ,呈下降趋势,主要是 公司建筑安装和设计服务业务规模呈快速扩大趋 势,该部分的成本占比提升较多所致;中国核电的核 燃料及其他材料 成本在总成本中的占比分别为 22.90%、21.52%和22.08% ,占比相对稳定。图21 ：中国核电成本组成 2018 2019 2020巩糸，辭料礬2019年中国广核核燃料采购成本中天然铀占比约 49%,铀转化及浓缩占比约33%,燃 料组件加工约 占!7%o其他占1%。3.1.2 闭式核燃料循环处理是我国核电产业技术的 必经之路乏燃料指在反应堆内使用过的核燃料,燃耗深度已达 到设计卸料燃耗,从堆中卸出且不再在该反应堆中 使用的核燃料组件（即乏燃料组件）中的核燃料。其 中有未裂变和新生成的易裂变核素、未用完的可裂 变核素、许多裂变产物和超铀元素。随着中国核电产业的规模化发展,核电站乏燃料产生 量日益增加,乏燃料后处理需求日 益凸显。乏燃料 处理方式基本可分为两种,种是"开式核燃料循 环”,即直接将乏燃料冷却、包装后作为废物送入 深地质层处置或长期贮存。另种是"闭式核燃料循 环处 理”,即将乏燃料送入后处理厂,将铀和钵等 有用物质进行分离、回收再利用,之后将 废物固化 后进行深地质层处置或进行分离擅变。上世纪80年 代我国就确定了核燃料"闭式循环的技术路线, 该技术可大幅提高铀资源的利用率,同时显著减小放 射性废物体积并降低其毒性。我国核电站乏燃料后处理市场需求紧迫,产业前景广 阔。根据国家能源局估算,一台百万千瓦级压水堆 核电站,每年产生的乏燃料约20-25吨。中国核能 行业协会发布的数据显示,截至2020年12月 底,中国大陆地区已运行核电机组共49台,合计装 机5103万千瓦,对应乏燃料年产量将达到1,00。 吨以上。中国目前已积累较大规模的乏燃料,且 未 来的年产出规模还将随着核电站数量增加进步扩 大。随着我国核电建设步入快车 道,核电站卸出的 乏燃料规模正在不断增长。图23： 2000-2050年我国乏燃料年产生量和产生累积量14000012000010000080000600002,43240000200001,100I248501OA3001068300795_0 2000201020202030乏燃料累积量（吨）乏燃料"闭式核燃料循环"作为我国乏燃料处理的必经之 路,对安全环保措施以及技术工艺都有着极高的要 求,国际上主要有法国、英国、日本、印度等国家采 用该处理方式。中国尽管从上世纪80年代就确定 了 "闭式核燃料循环"的战略,但至今仍未能完全实 现自主研发及规模化生产。在发改委和国家能源局 共同印发的能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)中,把"乏燃料后处理与高放 废物安全处理处置技术创新作为重点任务之, 提出要推进大型商用水法后处理厂建设,加强先进燃 料循环的干法后处理研发与攻关,目标在2030年 要建成完善的先进水法后处理技术研发平台体系,基 本建成我国首座800吨大型商用乏燃料后处理厂。方面,通过"开式核燃料循环",即直接贮存方式 处理乏燃料,绝大部分核电站的在堆贮存水池容量 已超负荷;另方面,通过“闭式核燃料循环处理"， 我国在建的首套乏燃料处理能力仅有200吨/年。 所以，我国不断累积的核电乏燃料处理刚性需求与短 缺 的乏燃料后处理产能之间的矛盾日益突出,因此 迫切需要发展"闭式核燃料循环处理相关技术和 建设产能。该技术是中国未来核电行业急待推进发展 的重要环节之一,具有广阔的产业前景。3.1.3 社基熔盐堆有望助力中国打破核燃料进依 赖格局 在天然矿石中铀的三种同位素共生,其中铀235的 含量非常低,只有约0.7%。现在核能发电主要是通 过铀-235的裂变反应。国际原子能机构IAEA发布 的国际核电状况与前 景提出,根据新建核电厂 的数量和现有核电厂的延寿,预计到2040年,世界 铀的年需求量在56640吨铀至100225吨铀之 间。在IAEA高值情景中,铀的年产量需要增加约 41 000吨铀。这将需要大量的勘探活动、创新和开 发新的铀矿。IAEA预计许多主要铀 矿资源在21 世纪30年代中期枯竭。除了铀235 ,另种核燃料是社,它存在于自然界的 社矿（例如独居石、氟碳铺矿、钮社石和社石）。 社在地壳中的储量大约是铀的3倍,自然界存在的 社是社232。社-232吸收中子会转变成社-233 ,社 -233的半衰期仅为21.83分钟,会通过0衰变成镁 -233。锲-233的半衰期为2?天,会再次通过口衰 变为铀233。铀233是易裂变的,可以像铀-235或 者杯-239 样用作核燃料。铀233经历核裂变时发射的中子可以进一步撞击社 -232原子核,继续循环这过程。未来当铀储量开 始耗尽时,社核燃料将成为非常重要的核电原材料。 相比铀反应堆,社基熔盐堆理论上其产生的核废料仅 为现有技术的千分之一。自然界中的社储量主要分 在中国、印度、巴西、土耳其,加拿大和美国,根据 2005年中国科学院院士徐光宪等15位两院院士 公开的资料显示,内蒙古白云鄂博主东矿中社资源储 量 就达221412吨,占我国已查明的社工业储量为 286335吨（二氧化社犯勺77.3% ,中国的社资源储 量仅次于居世界第一位的印度（343000吨）。社燃烧时不会产生剧毒化学物资;社核反应堆的冷却 剂是复合型氟化盐,作为冷却剂的氟化盐在冷却后就 变成了 "块大盐巴",既不容易泄露,也不会污 染地下水,整体体系的工作压比铀核反应堆更低, 安全性更高,所以社核反应堆可以建在偏远的沙漠地 区,而铀核反应堆需要大量的水进行冷却,所以通 常都建立在沿海地区。20世纪70代初,中国也曾发展社基熔盐堆,上海 "728工程”于1971年建成了零功率 冷态熔盐堆并达到临界。但限于当时的科技、工业和经济水平, "728工程转为建设轻水反应堆。2011年中国重启社基熔盐堆研究。根据中国科学院 院刊,工程规模的非能动熔盐自然循 环实验装置的 建成,首次验证了熔盐自然循环余热排出系统的固有 安全性。社基熔盐堆核能系统项目于2018年9月30日 开建设,主体工程于2021年5月已基本完工, 将在8月底完成机电安装，9月启动调试。2021年 9月15日,中科院宣布,位于中国甘肃武威的世 界首个第四代核能技术的社基熔盐堆将于2021年 9月底启动试 运行。根据自然杂志，该核反应 堆功率为2兆瓦,能为约1000住户提供电能。如 果测试结果较好，中国将在2030年前建造一个为 10万居民提供电的373兆瓦的同类反应堆。未 来中国有望将这项技术实现商业化,甚至成为该项技 术的出口国。3.2 核电设备打破国外技术垄断核电核心设备主要包括:核岛设备和常规岛设备,辅 助设备主要包括核燃料储存系统、电厂运行控制系 统、专设的安全设施和系统、放射性废物处理系统等。图27： 2019年核电设备毛利率2019年核电设备毛核岛关键零部件常规岛设备核岛设备0%10%20%核岛设备制造是核电国产化的核心,垄断程度高,技 术壁垒高,属于高端产品,毛利率 也较高。大部分 常规岛设备无特殊的技术要求,技术壁垒较低,市场 参与者较多,竞争 更为激烈,所以毛利率水平偏低。核电设备中核岛成本占比最高,达到58%,核岛设 备技术壁垒高，市场参与者较少，主要以国企为主 导，民企参与部分部件的制造。2015年,中国核2 级和核3级设备（核安全等级一般分为四个等级 1、2、3、4 ,其中1级核辐射最强，其余依次减弱） 开始市场化后,常规岛与辅助系统价格下降较多, 成本占比也相应下降。核岛组成部件较多，其中反应堆压容器、主管道及 热交换器和蒸汽发生器为核岛三大主要部件。压 容器成本占比最高,达到23%。核电阀门在核电站 中是使用数量较多的介质输送控制设备，但成本占 比逐渐降低，2019年仅占12%,其成本的下降得益 于核级阀门国产化程度的提高,国产核级阀门价格 仅为进核级阀门的11.5%,截止至2021年,阀 门国产化程度已达到80%。图29： 2019年核岛设备组成部件成本占比2019年核岛设备组成部件成本占比压容器主管道及热交换器蒸汽发生器核级阀门冷却主泵"堆内结构 控制棒驱动 核燃料传送 核级线缆稳压器 安注箱和硼注箱払余,痂曲核电主管道是核岛里主要设备之一,AP1000. AP1400和“华龙一号”核电技术采用的主管道材 料都是高端奥氏体钢,其锻件大型化和制造难度非常 高。主管道连接核岛内各种容器的承压件,是核蒸 汽供应系统输出堆芯热能的"主动脉”,既是将核反 应堆产生的热量输送到蒸汽发生器的核心通道,又 是保证核燃料组件得到充分冷却、防止核放射性物质泄漏的压边界,直接关系着核电站的安全和可靠 塔仃。核岛一回路系统中,用于驱动冷却剂在RCP（反应堆 冷却剂系统）系统内循环流动的泵称 为主泵,主泵连 续不断地把堆芯中产生的热量传递给蒸汽发生器二 次侧（二回路）给水。主泵位于核岛心脏部位,用来将 热水泵入蒸发器转换热能,是核电运转控制水循环的 关键,属于核电站的级设备,每个蒸汽发生器有 个主泵。目前国内三大核电设备制造基地位于东北、上海和四 川,有上百家企业具备了核电设备的生产能力。单 个设备的供应商约三至四家。目前核岛设备的供应以 上海电气、东方电气、哈电集团、中国一重四大国企 为主,主要承担三代核电主设备,如反应堆压容器、 稳压器、蒸汽发生器、汽轮发电机、主冷却剂泵的供 应。民营企业在细分产品如阀、泵管道、风机制冷 设备等方面占据了主要供应地位。华龙一号核心设备 完全国产化，设备 国产化率达85% ,其中,中国 重负责反应堆压容器的制造任务;东方电气负责汽 轮发电机组等主设备的设计、制造以及蒸汽发生器 的制造任务;上海电气负责反应堆堆内构件、核二 三级泵等制造任务;哈电股份负责核岛反应堆冷却剂 泵、常规岛辅机给水加热器等;中核科技负责关键阀 门,如主蒸汽隔离阀、核级直流电装驱动闸阀。3.3下游以两大核电运营龙头为主核电建设周期长、投资规模大,前期工作一般需要 5-10年以上;工程建设及安装调试一般需要5年 左右;第三代核电站投产后运行时间可达60年。由 于核电行业的特殊性及核电技术的复杂性,目前我 国经国务院正式核准的核电项目（除示范工程、研究 堆外）均由中国广核、中国核电和国家电投三家分 别或合作开发运营,其中,中国广核和中国 核电占 据核电运营的绝大部分市场份额。中国广核2014年3月,是控股股东中国广核集团 核能发电业务最终整合的唯一平台,中国广核向中 国广核集团采购核燃料物资供应服务、综合服务及技 术支持与维修服务等,另外，中国广核向中国建筑 采购常规岛建筑安装服务。中国核电成立于2008年 1月,控股股东为中核集团,中核集团拥有完整的核 科技工业体系，包括核电技术研发、工程建设总包 到整个核燃料循环及后端的放射性废物处理处置,核 电产业链完整。国家电投成立于2015年6月, 由原中国电力投资集团公司与国家核电技术公司重 组组建。国家电投具备核电研发设计、工程建设、相 关设备材料制造和运营管理的完整产业链。中国广核是中国在运装机规模最大的核电开发商与 运营商。截止2020年底,中国广核 和中国核电在 运核电机组分别为24台和23台,在建机组分别 为台和4台,在建总装机容量为别为821亿 千瓦时和470.3亿千瓦时。中国核电装机容量低于 中广核是因为中国核电的核电单机组容量小于中国 广核,2017年后中国广核投产的核电机组单机容量 均超过110万千瓦,而中国核电部分单机容量低于 100万千瓦。按发电量计算,2020年中国广核和 中国核电的国内市占率分别为50.92%和42.04%。图33Z中国核电在运装机量和机组数0.02500.0252000.017201909.21500.0151434.01000.010500.002017201820192020一在运机组数，糸、筋考磐中国广核的重点布局区域为广东省和福建省,中国核 电着重在浙江省和江苏等区域布局。2021年上半 年,中国广核和中国核电营业收入为368.66亿元和 297.73 ,分别同比 增长15.95%和24.64% ,归母 净利润分别为54.98亿元和亿元,分别同比增长 5.63%和46.23% ;中国广核国内收入占比为86.53% ,中国核电主要以国内收入为主,收入占比 达 99.77%。毛利率方面,2020年,两家公司销售电的毛利率 分别为46.05%和44.87% ,差异不大。2021年上 半年,中国广核和中国核电的毛利率分别为37.14% 和46.21% ,由于中国广核除了销售电外,还包 括安装设计等毛利率较低的业务,带动整体毛利率略 低于中国核 电。净利率方面,202I年上半年,中国 广核和中国核电的净利率分别为23.52%和 26.37% ,较2020年年底分别提高2.45pcts和 5.43pcts04 .重点企业分析中国核电。截至2021年8月1日,中国核电今 年共有2台机组投入商业运行,分别为福清5号 机组（华龙一号全球首堆）和田湾6号机组;3台 机组投入建设（浇筑核岛第一罐混凝土）,分别为 田湾7号机组、徐大堡3号机组（均采用俄罗斯 VVER1200技术）和海南昌江玲龙一号小堆示范项 目。截至2021年8月1日,公司控股在运的核电机 组共24台,总装机容量达到2250.90万千瓦,约 占全国商运核电机组的42.25% ;控股在建核电机组 6台,装机容量625.80万千瓦;控股核准核电机组 2台，装机容量254.80万千瓦。公司在建及核准的 核电机组有望成为公司成长的动。截至2021年 6月30日,公司上半年新能源发电量43.54亿千 瓦时，同比增长236.67% ,其中光伏发电量22.65 亿千瓦时,同比增长204.94% ;风发电量20.88 亿千瓦时，同比增长279.51%。光伏和风电发电收 入有望成为公司新的增长极。中国广核。截至2021年6月底,中国广核管理24 台在运核电机组和7台在建核电机组（其中包含中 国广核控股股东委托中国广核管理的3台在建机 组）,装机容量分别为27,142兆瓦和8,210兆瓦, 占全国在运及在建核电总装机容量的52.04%以及 46.79% ,合计占全国核电总装机容量的50.72%,龙 头位置稳固。未来随着公司在建核 电项目将陆续投产,中国广核 控股股东