2021年核电行业深度报告.pdf

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一。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,能够满足世界电力需 求 的10%以上。中国的核能发电量从2013年的105 TW h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）(UAAJJUpoeu6a覆Figure 1.Nuclear electncity production1.2中国出台多个政策促进核电行业发展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%o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 2 0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4 0年的运行寿期进行延长。根据俄罗斯科学院能源研究所，到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3 0年以 上，占全球在运核电机组的比例达到66%0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6 0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2011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，曾一度引发反核大游行，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力需求、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 要能源选择之一。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，L 0 0 0克标准煤、矿物油及铀分 别 产 生 约8千瓦时、1 2千 瓦 时 及2 4兆瓦时的电力。图2：各主要发电方式温室气体排放量对比，单位：克（等效二辜1200100080060040020001017煤电 气电 水电 光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，攻克高温气冷堆工业实验技术。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一。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力，我国民用核工业的研究开发相对落后，但自主掌握的石墨水冷生产堆和潜艇压水动力堆技术为我国核电的发展奠定了基础。上 世 纪8 0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工业体系的国 家 之一O图 5：第二代核电技术一一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。华龙一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1 2月2 4日、2016年1 2月2 3日开工建设，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号机组也使用华龙一号核电技术，分 别 于2019年1 2月26日、2020年1 0月1 5日 和2020年1 2月31日开工建设。图7：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，产生电力。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 型管外侧的汽轮机工质（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。由于一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。汽轮机工质在蒸汽发生器中被加热成蒸汽后进入汽轮机膨 胀 作 功，将蒸汽燃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，从而完成了汽轮机工质 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力回路大致相同，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；蒸汽发生器将一回路 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3 1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5 1台。目前，我国共有6 2台核电机组，其 中5 1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4 8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，2 0 2 0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%O 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年底进一步提高，但仍远低于世界平均水平（10%）,未来仍有较大提升空间。图 1 3：20 1 0-20 21 年8月中国核电发电量及占比4,000.03,500.03,000.02,500.02,000.01,500.01,000.0500.00.0耕耕耕耕耕耕耕耕耕耕姓校核电 发 电 量（亿千瓦时）核电发电量占凰看：蒜那警根据国家能源局，截 至2021年6月3 0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5 1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工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工,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年间陆续开工，国 家 电网在十四五期间新开工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L 3亿千瓦、1.7亿 千 瓦 和3.4亿千瓦，占全国电力总装机的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 1 6：核电产业链核电产业链上游核燃料循环前端中游核设备制造榛岛设备常规岛设备辅助设备下游电站核电燃核电站i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。此 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 1 0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 1 8：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）o压水堆核电站以含铀2 3 5约3%的低浓铀作为燃料，但天然铀的铀235含 量 只 有0.720%。为了把天然铀中铀2 3 5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工厂以六氟化铀（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。在铀的浓缩工厂中，UF6中 的 铀2 3 5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/k g U的资源总量达到807.04万tU,较2017年 的798.86万tU增 长1.0%;开采成本低于1 3 0美元/k g U的 资 源 总 量 为614.78tU,较2017年 增 长0.1%,成 本 低 于8 0美元/k g U的资源总量减少3.5%,成 本 低 于4 0美元/k g U的资源总 量 增 加2.2%O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13030万 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 1 9：2 0 2 0 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 4170 1000 2000 3000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 大部分来源于进口，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 20202019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 17%。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，一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 一 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8 0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1 2月底，中国大陆地区已运行核电机组共4 9台，合计装机5103万 千 瓦，对应乏燃料年产量将达到L000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一步扩大。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 23：20 0 0-20 50 年我国乏燃料年产生量和产生累积量14000012000080000100000600002,432/400001,100,2485020000106 3 0 0 8300795 磬.02000 2010 2020 2030乏燃料累积量（吨）乏燃料4 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8 0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 一，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。一方面，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；另一方面，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口依赖格局在天然矿石中铀的三种同位素共生，其 中 铀 2 3 5 的含量非常低，只 有 约 0.7%。现在核能发电主要是通过铀-2 3 5 的裂变反应。国际原子能机构IA E A 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 2 0 4 0 年，世界铀 的 年 需 求 量 在 56640吨 铀 至 100225吨铀之间。在 IA E A 高值情景中,铀的年产量需要增加约41 0 0 0 吨铀。这将需要大量的勘探活动、创新和开发新的铀矿。IA E A 预 计 许 多 主 要 铀 矿 资 源 在 21世 纪 3 0 年代中期枯竭。除 了 铀 235,另一种核燃料是牡，它存在于自然界的社 矿（例如独居石、氟碳铀矿、忆 社 石 和 社 石）O社在地壳中的储量大约是铀的3 倍，自然界存在的社 是 社 2320社-2 3 2 吸收中子会转变成社-233,社-2 3 3 的半衰期仅为21.83分 钟，会通过0衰变成锲-233。锲-2 3 3 的半衰期为2 7 天，会再次通过0衰变为铀-233。铀-2 3 3 是易裂变的，可以像铀-2 3 5 或者钵-239 一样用作核燃料。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，继续循环这一过程。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1 5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）的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 一 块 大 盐 巴 ，既不容易泄露，也不会污染地下水，整体体系的工作压力比铀核反应堆更低，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。2 0世 纪7 0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3 0日开工建设，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1 5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1 0万居民提供电力的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27：20 1 9年核电设备毛利率20 1 9年核电设备毛彳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，所以毛利率水平偏彳氐。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，其中反应堆压力容器、主管道及热交换器和蒸汽发生器为核岛三大主要部件。压力容器成本占比最高，达 到23%0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口核级阀门的11.5%,截 止 至2021年，阀门国产化程度已达到80%o图2 9：2 0 1 9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 压力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力边界，直接关系着核电站的安全和可靠廷 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，属于核电站的一级设备，每个蒸汽发生器有一个主泵。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，如反应堆压力容器、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，中国一重负责反应堆压力容器的制造任务；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6 0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2 4台 和2 3台，在建机组分别为7台 和4台，在建总装机容量为别为8 2 1亿千 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3 3：中国核电在运装机量和机组数2500.02000.01500.01000.0500.00.025201510502017201820192020在运装机量一在运机组数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%0毛利率方面，2020年，两家公司销售电力的毛利率分 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 除了销售电力外，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，2021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2 4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力。截 至2021年6月3 0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 力 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，中国广核控股股东拥有的核电项目也将根据不竞争契据的承诺 择 机 注 入 公 司，中国广核将继续保持发展态势。国内新的核电项目主要采用三代核电技术，中国广核已掌握目前世界上主要的三代核电技术，并具备相应的建设和运维能力。同 时，中国广核也在积极开发小型反应堆技术，参与相关技术的研发。另 外，中国广核也注重 在电力建设运营行业横向拓宽，目前已布局风电、光伏、水电等新能源发电业务，优化 集团产业结构。中国核建。中国核建的核心业务是核电工程建设，中国核建是我国核电工程建设领域历史最久、规模最大、专业一体化程度最高的企业，是全球唯一一家连续 近4 0余年不间断从事核电建造的领先企业。中国核建掌握了包括 CNP、M310、CPR1000.EPR、VVER、AP1000.CAP1400.华龙一号、高温堆、重水堆、实验快堆、先进研究堆等各种堆型、各种规格系列的核电建造能力，可同时承担4 0余台核电机组建造任务。中国核建不断加强与核电业主的交流合作，加大市场开 发 力