01 核電：廣泛應(yīng)用的清潔能源
核電作為技術(shù)成熟的清潔能源,與火電相比，不排放二氧化硫、煙塵、氮氧化物和二氧化碳等物質(zhì)，具有資 源消耗少、環(huán)境影響小和能源保障力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在滿足能源需求快速增長(zhǎng)的同時(shí)，兼顧生態(tài)環(huán)境保護(hù)。
2022年1-12月，全國(guó)運(yùn)行核電機(jī)組累計(jì)發(fā)電量為4177.86億千瓦時(shí)，占全國(guó)累計(jì)發(fā)電量的4.98%。與燃煤發(fā)電 相比，2022年核能發(fā)電相當(dāng)于減少燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤11812.47萬(wàn)噸，減少排放二氧化碳30948.67萬(wàn)噸、二氧化硫 100.41萬(wàn)噸、氮氧化物87.41萬(wàn)噸。 世界核電歷經(jīng)四次迭代。
目前世界主流核電站皆采用第二代或第三代核電技術(shù)。其中，第二代和第三代的 主要核電堆型包括壓力堆和沸水堆等，在安全性和經(jīng)濟(jì)性上較前一代都有提升。第四代核電技術(shù)以在安全 性、經(jīng)濟(jì)性、核廢物處理、防止核擴(kuò)散上更為出色，代表堆型包括鈉冷快堆、鉛冷快堆、氣冷快堆、超高 溫氣冷堆等，目前主要研發(fā)試驗(yàn)階段，商業(yè)化預(yù)計(jì)在2030年左右實(shí)現(xiàn)。
核電行業(yè)的2022年
中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)2023年4月26日在京發(fā)布《中國(guó)核能發(fā)展報(bào)告2023》藍(lán)皮書(shū)，從核電運(yùn)行、工程建設(shè)、科技 創(chuàng)新等方面總結(jié)分析了當(dāng)前我國(guó)核能行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，并對(duì)“十四五”及中長(zhǎng)期我國(guó)核能發(fā)展前景進(jìn)行展望。藍(lán)皮書(shū)顯示，我國(guó)核電機(jī)組長(zhǎng)期保持安全穩(wěn)定運(yùn)行，核電機(jī)組建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)。2022年以來(lái)，我國(guó)新核準(zhǔn)核電 機(jī)組10臺(tái)，新投入商運(yùn)核電機(jī)組3臺(tái)，新開(kāi)工核電機(jī)組6臺(tái)。截至目前，我國(guó)在建核電機(jī)組24臺(tái)，總裝機(jī)容量 約26.81GW，繼續(xù)保持全球第一。商運(yùn)核電機(jī)組54臺(tái)，總裝機(jī)容量56.82GW，位列全球第三。 2022年，我國(guó)核電總裝機(jī)容量占全國(guó)電力裝機(jī)總量的2.2%，發(fā)電量為4177.8億千瓦時(shí)，同比增加2.5%，約占全國(guó)總發(fā)電量的4.7%，核能發(fā)電量達(dá)到世界第二。 此外，2022年，中國(guó)有37臺(tái)機(jī)組在世界核電運(yùn)營(yíng)者協(xié)會(huì)的綜合指數(shù)達(dá)到滿分，占世界滿分機(jī)組的50%。
“雙碳”背景下，核電行業(yè)發(fā)展前景廣闊
據(jù)《中國(guó)核能發(fā)展與展望(2022)》，我國(guó)自主三代核電有望按照每年6-8臺(tái)機(jī)組的核準(zhǔn)節(jié)奏穩(wěn)步推進(jìn);根 據(jù)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，2025年前我國(guó)核電裝機(jī)量計(jì)劃達(dá)到70GW左右，較“十三五”期間 新增裝機(jī)量同比增長(zhǎng)約40%;近年來(lái)，多個(gè)核電新項(xiàng)目的陸續(xù)獲準(zhǔn)建設(shè)標(biāo)志著核電項(xiàng)目建設(shè)核準(zhǔn)批復(fù)進(jìn)入 常態(tài)化。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)清潔能源的需求持續(xù)擴(kuò)大，核電作為可批量規(guī)?；ㄔO(shè)的安全高效清潔 能源，預(yù)計(jì)未來(lái)在國(guó)家能源建設(shè)需求中將占據(jù)非常重要的地位。無(wú)論是國(guó)內(nèi)核電新項(xiàng)目的開(kāi)工建設(shè)還是 “核電走出去”項(xiàng)目，都將進(jìn)一步拉動(dòng)核電行業(yè)的市場(chǎng)需求。
根據(jù)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2022 年，我國(guó)主要發(fā)電企業(yè)電源工程建設(shè)投資完成 7208 億元，同比增長(zhǎng) 22.8%。 其中，核電企業(yè)電源工程完成投資677億元，同比增長(zhǎng)25.7%。根據(jù)《中國(guó)核能發(fā)展報(bào)告》預(yù)測(cè)，我國(guó)將保 持每年6-8臺(tái)核電機(jī)組的核準(zhǔn)開(kāi)工節(jié)奏，核電裝機(jī)規(guī)模將進(jìn)一步加快擴(kuò)大。“十四五”期間我國(guó)核電運(yùn)行裝 機(jī)容量預(yù)計(jì)將達(dá)到 70GW，按每臺(tái)核電機(jī)組 1GW裝機(jī)容量計(jì)算，核電市場(chǎng)空間每年或達(dá)千億元以上。
02 核電技術(shù)的前世今生
核電發(fā)展歷程
2022年，全球有6臺(tái)核電機(jī)組實(shí)現(xiàn)首次并網(wǎng)，總裝機(jī)容量為7.889GW，其中5臺(tái)核電機(jī)組采用了第三代核電技 術(shù)。這6臺(tái)機(jī)組分別是我國(guó)福清6號(hào)機(jī)組和紅沿河6號(hào)機(jī)組、巴基斯坦卡拉奇3號(hào)機(jī)組、芬蘭奧爾基洛托3號(hào)機(jī)組、 韓國(guó)新蔚珍1號(hào)機(jī)組和阿聯(lián)酋巴拉卡3號(hào)機(jī)組。除了紅沿河6號(hào)機(jī)組采用具有第三代核電技術(shù)特征的技術(shù)外，其 他5臺(tái)機(jī)組都采用了標(biāo)準(zhǔn)的第三代核電技術(shù)。鑒于以后全球開(kāi)工建設(shè)的核電機(jī)組主要采用第三代核電技術(shù)和 更先進(jìn)的技術(shù)，這些技術(shù)將成為未來(lái)全球核電界的主流技術(shù)。
中國(guó)核電發(fā)展
2016～2020年，美國(guó)西屋的AP1000和法國(guó)電力集團(tuán)的 EPR三代核電技術(shù)全球首堆先后在我國(guó)成功建成投產(chǎn)。 我國(guó)在過(guò)去近40年中，成為全球唯一一個(gè)從沒(méi)有中斷核 電項(xiàng)目建設(shè)的國(guó)家，且掌握了建造世界主流核電機(jī)型的 能力，施工能力卓越，對(duì)于核電項(xiàng)目的建設(shè)有先進(jìn)管理 理念和豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)核電工期具備強(qiáng)有力的掌控能力。
通過(guò)對(duì)國(guó)際先進(jìn)堆型的引進(jìn)和消化吸收，應(yīng)運(yùn)而生的自 主技術(shù)“華龍一號(hào)”國(guó)內(nèi)外首堆也相繼商運(yùn)，標(biāo)志著我 國(guó)真正自主掌握了三代核電技術(shù)，由核電大國(guó)進(jìn)入核電 強(qiáng)國(guó)。同時(shí)，借鑒AP1000技術(shù)理念的自主三代核電技術(shù) “國(guó)和一號(hào)”示范工程有序開(kāi)建，全球首座具有第四代 核電技術(shù)主要特征的高溫氣冷堆核電站示范工程實(shí)現(xiàn)成 功并網(wǎng)發(fā)電，全球首個(gè)陸上商用模塊化小堆“玲龍一號(hào)” 開(kāi)建，標(biāo)志著我國(guó)核電水平躋身世界前列。
四代核電站技術(shù)匯總
世紀(jì)之交，美國(guó)能源部開(kāi)始規(guī)劃發(fā)展在經(jīng)濟(jì)性、安全性、廢物處理等方面有重大革命的新一代先進(jìn)核能系 統(tǒng)——“第4代核能系統(tǒng)”(Gerneration Ⅳ)。第4代核能系統(tǒng)是指2030年之前可以投放市場(chǎng)的新一代核能系 統(tǒng)，它必須在一些有挑戰(zhàn)性的目標(biāo)上具有重大進(jìn)展。這些目標(biāo)包括可持續(xù)性、安全性和可靠性以及經(jīng)濟(jì)性。 在時(shí)間上，第4代核能系統(tǒng)也考慮了個(gè)別在2010年前能夠投放市場(chǎng)的技術(shù)。
03 核電產(chǎn)業(yè)鏈百舸爭(zhēng)流
核電產(chǎn)業(yè)鏈
核電產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且陨a(chǎn)核電產(chǎn)品為主線，以核電站為中心，圍繞核能發(fā)電和技術(shù)支持將核燃料生產(chǎn)從事者與 電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)者聯(lián)系在一起而形成的產(chǎn)業(yè)鏈條。核電產(chǎn)業(yè)鏈主要由五大產(chǎn)業(yè)構(gòu)成，分別是核燃料提供產(chǎn)業(yè)、核 配件制造產(chǎn)業(yè)、核工程建設(shè)產(chǎn)業(yè)、核廢料處理產(chǎn)業(yè)以及核電站運(yùn)營(yíng)產(chǎn)業(yè)。
核電產(chǎn)業(yè)鏈包括了核燃料供給商、設(shè)備供應(yīng)商、 電力設(shè)計(jì)、科研、施工、安裝、發(fā)電和輸配電等 企業(yè)，可以按照其在產(chǎn)業(yè)鏈中的位置分為上游、 中游和下游共三個(gè)環(huán)節(jié)。 上游環(huán)節(jié)包括核燃料、原材料生產(chǎn);中游環(huán)節(jié)包 括核反應(yīng)堆、核電核心設(shè)備制造及核電輔助設(shè)備 制造;下游環(huán)節(jié)主要包括核電站建設(shè)及運(yùn)營(yíng)維護(hù)。 每個(gè)環(huán)節(jié)又由眾多其他環(huán)節(jié)組成，例如核燃料供 應(yīng)，需要鈾礦勘察、采礦、冶煉、純化、轉(zhuǎn)化、 鈾濃縮、元件制造等環(huán)節(jié)，即使僅僅一個(gè)元件制 造環(huán)節(jié)，又需要涉及核級(jí)鋯合金產(chǎn)業(yè)的支撐。
核電產(chǎn)業(yè)鏈下游主要為核電站建設(shè)及后續(xù)運(yùn)營(yíng)。核電具有建設(shè)周期長(zhǎng)、投資規(guī)模大的特點(diǎn)。核電站的前期工 作一般需要5-10年、甚至更久的時(shí)間;工程建設(shè)及安裝調(diào)試一般需要5年左右;投產(chǎn)后運(yùn)行時(shí)間一般為30-40年 (第二代核電站)，甚至可達(dá)60年(第三代核電站)。其中核電站運(yùn)營(yíng)的代表企業(yè)有中國(guó)廣核、中國(guó)核電、 大唐發(fā)電等。在各個(gè)電力集團(tuán)參股運(yùn)營(yíng)核電站的背景下，出現(xiàn)了大唐集團(tuán)聯(lián)手中電投、中廣核投資核電站; 華能集團(tuán)、國(guó)電集團(tuán)、華電集團(tuán)分別與中核集團(tuán)合資建設(shè)核電站;深能源聯(lián)手中廣核投資核電站等。未來(lái)這 些電力集團(tuán)都有可能獲得獨(dú)立建設(shè)和運(yùn)營(yíng)核電站的可能。
乏燃料后處理
目前，全球在運(yùn)營(yíng)的400多座核電廠以輕水反應(yīng)堆 (壓水堆、沸水堆)為主，經(jīng)過(guò)多年不斷改進(jìn)和 完善，大型輕水堆核電技術(shù)已經(jīng)日趨完善，但從 長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，仍然面臨著安全性與可靠性、經(jīng) 濟(jì)性、可持續(xù)性等重大問(wèn)題的挑戰(zhàn)。 核燃料循環(huán)產(chǎn)業(yè)是整個(gè)核工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的一環(huán)，也 是核能發(fā)展的大動(dòng)脈，包括鈾礦開(kāi)采、冶煉、轉(zhuǎn) 化純化、同位素分離、燃料元件制造、乏燃料后 處理、放射性廢物處理處置、核電站反應(yīng)堆等多 個(gè)環(huán)節(jié)。乏燃料后處理為整個(gè)核燃料循環(huán)產(chǎn)業(yè)中 的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
乏燃料是核反應(yīng)堆使用過(guò)的核燃料，它不僅放射性強(qiáng)、毒性大，而且半衰期長(zhǎng)，基本上以萬(wàn)年為單位。 乏燃料并不等于核廢料，其中含有許多有用的物質(zhì)，如沒(méi)有“燒凈”的鈾235，以及新生的俘獲產(chǎn)物 和裂變產(chǎn)物等。在俘獲產(chǎn)物中，有钚的各種同位素;在裂變產(chǎn)物中，有鍶、銫、锝、钷等，都是可利 用的同位素。此外還有大量的鈾238等。
乏燃料的兩種處理方式
2007年，我國(guó)確定了符合國(guó)情的閉式燃料循環(huán)路線。乏燃料后處理屬于高精尖技術(shù)，處理廠建設(shè)需耗時(shí)10 年。目前，法國(guó)、日本、印度等國(guó)乏燃料后處理產(chǎn)能已可覆蓋最新年產(chǎn)生量，而我國(guó)僅有中核四0四有限 公司于2010年投產(chǎn)的中試廠產(chǎn)能為50tHM/年。 隨著壓水堆裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)，我國(guó)乏燃料的總量也將迅速增長(zhǎng)。當(dāng)前，我國(guó)乏燃料后處理基礎(chǔ)研究與俄 羅斯、美國(guó)、法國(guó)等國(guó)仍存差距，后處理關(guān)鍵設(shè)備如剪切機(jī)、溶解器等仍有待進(jìn)一步研發(fā)，尚未建成商用 后處理廠且不具備相應(yīng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
乏燃料后處理產(chǎn)能不足
根據(jù)中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，截至 2022 年 6 月 30 日，我國(guó)在運(yùn)核電機(jī)組共 54 臺(tái)(不含臺(tái)灣地區(qū))， 在建核電機(jī)組 23 臺(tái)，在運(yùn)裝機(jī)容量為 55805.74MWe(額定裝機(jī)容量)。根據(jù)《bp Energy Outlook:2020 edition》的相關(guān)數(shù)據(jù)分析，中國(guó)核電的年均 增速為 5.4%至 6.0%，按 5.4%的增速對(duì)乏燃料產(chǎn)出做保守 估算，預(yù)計(jì)到 2035 年最少將產(chǎn)生乏燃料 2764 噸，而以中值估算的話，這一數(shù)字是 3040 噸。
假設(shè)乏燃料的產(chǎn)量與乏燃料后處理廠建設(shè)完成后的處理能力達(dá)到平衡，則到 2035 年國(guó)內(nèi)應(yīng)該具備年 處 理 2760 噸乏燃料能力。按照中法兩國(guó)商談中的 800 噸/年后處理廠的處理能力，假設(shè)一個(gè)后處理廠 的處理能力為 800 噸/年，則估算我國(guó)需要建設(shè) 3—4 個(gè)后處理廠。
根據(jù)景業(yè)智能公司招股說(shuō)明書(shū)引用資料，中法合作的 800 噸/年后處理廠投資規(guī)模約為 1500 億元，由 此推測(cè) 2035 年前我國(guó)乏燃料后處理廠建設(shè)投資總規(guī)模將達(dá) 4500~6000 億元。根據(jù)《The Cost of Reprocessing in China》，一座乏燃料后處理廠的設(shè)備投資占總投資比例約為 39.84%。根據(jù)上述測(cè)算， 2021 年至 2035 年中國(guó)乏燃料后處理領(lǐng)域智能裝備投資額預(yù)計(jì)為 418 億元至 1182 億元，按直線法簡(jiǎn)單 均攤，每年投資額約 28 億 元至 79 億元。
04 核電發(fā)展正當(dāng)時(shí)，未來(lái)可期
核電行業(yè)政策加持
核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展在國(guó)家政策的推動(dòng)和引導(dǎo)之下，技術(shù)進(jìn)入第三、四代領(lǐng)域，在接下來(lái)政策的指引下，核電行 業(yè)將迎來(lái)大規(guī)模發(fā)展。
核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展正當(dāng)時(shí)
根據(jù)機(jī)械工業(yè)發(fā)電設(shè)備中心統(tǒng)計(jì)，2022年全國(guó)發(fā)電 設(shè)備生產(chǎn)完成13564.5萬(wàn)千瓦(按發(fā)電機(jī)計(jì)，不包含 光伏設(shè)備)，同比增長(zhǎng)0.8%。其中核電機(jī)組220萬(wàn)千 瓦，占1.6%，同比增長(zhǎng)57.1%，增速遠(yuǎn)超火電、風(fēng) 電和水電。機(jī)械工業(yè)發(fā)電設(shè)備中心分析稱，隨著“雙碳”戰(zhàn)略目 標(biāo)的推進(jìn)，我國(guó)核電項(xiàng)目審批提速，2022年核電機(jī) 組核準(zhǔn)數(shù)量達(dá)到10臺(tái)。核電項(xiàng)目開(kāi)工和設(shè)備招標(biāo)明 顯提速。核電設(shè)備制造企業(yè)新接訂單增加，企業(yè)產(chǎn)能 得到釋放，經(jīng)營(yíng)壓力有所緩解，經(jīng)營(yíng)質(zhì)量效益穩(wěn)步提 升。多數(shù)核電設(shè)備企業(yè)營(yíng)業(yè)收入、凈利潤(rùn)實(shí)現(xiàn)雙增長(zhǎng)， 核電行業(yè)景氣度向好。2022年主要發(fā)電企業(yè)電源工 程完成核電投資677億元，同比增長(zhǎng)25.7%，創(chuàng)近10 年新高。
據(jù)中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的2022年能源產(chǎn)品產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)數(shù) 據(jù)顯示，中國(guó)核能發(fā)電量?jī)H占總發(fā)電量的4.98% ，低于 中亞和東亞平均值6.3%相比于北美的 18.8% ，北歐、西 歐和南歐的 24.2% ，東歐的 22.1% ，中國(guó)核電在低碳政 策背景下的發(fā)展?jié)摿Ψ浅４蟆?此外，無(wú)論是國(guó)內(nèi)大規(guī)模上馬核電項(xiàng)目還是核電走向國(guó) 際市場(chǎng)，其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。在國(guó)內(nèi)，核電項(xiàng)目被稱 為印鈔機(jī)，在雙碳減排的驅(qū)動(dòng)下，以前還受到電網(wǎng)調(diào)峰 要求的各核電站，近兩年來(lái)已經(jīng)是應(yīng)發(fā)盡發(fā)，機(jī)組有效 利用小時(shí)數(shù)紛紛創(chuàng)出新高，電廠效益節(jié)節(jié)攀升。核電項(xiàng) 目投資也受到各地方政府和各大銀行的大力支持和追捧。 作為一個(gè)政策導(dǎo)向型顯著的行業(yè)，近年來(lái)迎來(lái)了密集的 政策利好，可以預(yù)見(jiàn)我國(guó)核電行業(yè)將迎來(lái)一個(gè)高質(zhì)量發(fā) 展的黃金期。
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報(bào)告來(lái)源：未來(lái)智庫(kù)
報(bào)告出品方：華安證券 作者：張帆
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