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媒體報道
 

2021年核電行業深度報告

1. 全球能源結構加快轉型

1.1 可再生能源已成為全球能源轉型的主流方向

受全球氣候變暖、不可再生的化石能源不斷消耗等因素影響,全球能源消費結構正加快向低碳化轉型。國際社會對保障能源安全、保護生態環境、應對氣候變化等問題日益重視,許多國家已將可再生能源作為新一代能源技術的戰略制高點和經濟發展的重要新領域,其中核能發電是可再生能源利用的重要組成部分之一。

可再生能源規?;门c常規能源的清潔低碳化將是能源發展的基本趨勢。加快發展可再生能源已成為全球能源轉型的主流方向。根據世界核能協會,2019 年,核能發電量達到 2657 TWh,能夠滿足世界電力需求的 10%以上。中國的核能發電量從 2013 年的 105 TWh 增至 2019 年的 330 TWh,增長了超過兩倍。2019 年,北美,西歐和中歐的核能發電量有所下降,非洲,亞洲,南美,東歐和俄羅斯的核能發電量有所增加,亞洲的核能 發電量增長了 17%,其中,中國的核能發電量占比過半。

1.2 中國出臺多個政策促進核電行業發展

2018-2021 年,中國陸續出臺了多個核電行業政策,保障核電運營的規范性和安全性。核電行業政策和國家對于低碳排放及推廣清潔能源的要求成為了核電行業持續發展的 重要推力。

1.3 經合組織國家核電發展放緩,中國核電行業進入發展新階段

根據 IEA,2019 年,全球在建核電裝機容量 60.5 吉瓦,其中經合組織國家、中國和俄羅斯在建核電裝機占比分別為 33%、17%和 8%。但是近年來,多個經合組織國家調整核能領域發展計劃,其中,德國、比利時、瑞士和西班牙等國家計劃逐步淘汰核電;韓國、 瑞典、法國等國家則打算降低核電比例;受低成本天然氣和可再生資源競爭的影響,美國一些小型、低效核電站也提前關閉。德國是世界上第一個通過立法確定淘汰核電的國 家,決定在 2022 年全面淘汰核電。

目前,德國已經關閉了 20 座核電站,計劃在 2022 年底之前關閉國內所有核電站。比利時計劃在 2025 年前逐步淘汰核能發電。瑞士明確 不再批準新建核電站,對現有核電站不延期退役,并于 2019 年 12 月永久關閉了其現有 五座核反應堆中的第一座。西班牙計劃于 2030 年前關閉國內最后一座核反應堆,并計 劃不對任何核反應堆 40 年的運行壽期進行延長。

根據俄羅斯科學院能源研究所,到 2035 年,發展中國家核電發電量將超過經合組織國家,為全球核電增長貢獻最多的增量。其中,中國將是實現最大的核電增長的國家。

發達國家核電發展放緩有幾方面原因。

一,由于發達國家經濟發展更為成熟,發達國家的新增用電需求低于高速發展的發展中國家。

二,發達國家在過去建設的核電站多數已 經達到了 30-40 年的退休年限,根據 IAEA,截止 2019 年底,全球有大約 292 臺核電機 組的運行年限在 30 年以上,占全球在運核電機組的比例達到 66%。由于延長核電機組 運行時間的費用僅為新建核電機組的 10%~20%,更多國家選擇通過對核電機組基本結 構、系統和部件進行特殊安全評審和評定來延長機組運行時間至 60 年,同時對核電機組進行升級改造,確保核電機組未來繼續安全運行。美國、法國、加拿大、阿根廷、亞美尼亞、烏克蘭、捷克、俄羅斯、墨西哥和巴西等國家均有核電延長運營期限的計劃。

三,隨著燃氣蒸汽聯合發動機的普及、風電和光伏等可再生能源發電成本也在不斷降低,和考慮到天然氣價格低廉,所以近年來核電的成本優勢對發達國家的吸引力有所減小。

四,從 1979 年的美國三里島事故到 1986 年的蘇聯切爾諾貝利事故,再到 2011 年的日本福島核電站事故,三次核電事故不斷加深著人們對于核能安全隱患的擔心,曾一度引發反核大游行,發達國家也需要通過關閉核反應堆安撫民眾的反核情緒。例如在福島事故后,日本一度關停了所有核電站。

中國大力發展核電最主要的原因是核電技術擁有比其他能源更明顯的優勢。核能發電不 僅環保,還具有經濟可靠性及高效性。核電作為低碳清潔能源,能降低溫室氣體排放。核電增長受全球不斷增長的電力需求、不斷加強的環保意識及化石燃料價格及供應波動 驅動。尤其對于發展迅速但受限于傳統化石燃料資源的中國,核能是全球具競爭力的重 要能源選擇之一。和煤炭或天然氣的發電站相比,核電的熱源的裂變反應,形成閉合回 路,沒有二氧化硫、氮氧化物排放,間接排放的二氧化碳量極少,所以不會污染空氣。

另外,和其他可再生能源相比,核能發電更加穩定。核電站較少受天氣、季節或其他環 境因素的影響。核電站具有較大容量及低成本發電的特點,能滿足對大量電力的需求。核電站也能以其設計容量運行相當長的時間。另外,核電發電極為高效,根據歐洲核能 協會公布的統計數據,1,000 克標準煤、礦物油及鈾分別產生約 8 千瓦時、12 千瓦時及 24 兆瓦時的電力。

相比光伏、風電、生物質等清潔能源,核電的發電成本更低,未來隨著國內用電需求不 斷增長的背景下,核電將是國內主要新能源發電方式之一。

另外,根據國務院的《中國的能源狀況與政策》白皮書,中國能源戰略的基本內容是:堅持節約優先、立足國內、多元發展、依靠科技、保護環境、加強國際互利合作,努力 構筑穩定、經濟、清潔、安全的能源供應體系,以能源的可持續發展支持經濟社會的可 持續發展。要積極推進核電建設,優化能源結構,實現多能互補,保證能源的穩定供應。并重點掌握第三代大型壓水堆核電技術,攻克高溫氣冷堆工業實驗技術。所以中國能源 戰略是發展多種清潔能源,不斷優化國內能源結構,并最終實現能源獨立自主,而核電 也是中國需要不斷推動發展的清潔能源發電方式之一。

2. 核能發電量規模逐年增長,核電發電占比仍有較大提升空間

2.1 核電發展歷史

在改革開放前,受制于整體經濟科技實力,我國民用核工業的研究開發相對落后,但自 主掌握的石墨水冷生產堆和潛艇壓水動力堆技術為我國核電的發展奠定了基礎。上世紀 80 年代初,中國政府首次制定了核電發展政策,決定發展壓水堆核電廠,采用“以我為 主,中外合作”的方針,先引進外國先進技術,再逐步實現設計自主化和設備國產化, 中國的核電產業開始起步。1991 年秦山一期核電站投用,這是中國大陸自主設計、建造 和運營管理的第一座壓水堆核電站,結束了中國大陸無核電的歷史,象征著我國核工業 的發展上了一個新臺階,使中國成為繼美國、英國、法國、前蘇聯、加拿大、瑞典之后 世界上第 7 個能夠自行設計、建造核電站的國家;1994 年大亞灣核電站的投用,成功實 現了中國大陸大型商用核電站的起步,實現了中國核電建設跨越式發展、后發追趕國際 先進水平的目標。目前,中國已成為世界上少數幾個擁有比較完整的核工業體系的國家 之一。

由于核電技術相當復雜,且不斷更新迭代的核電站技術對國家及企業技術研發水平的要 求較高。目前,我國核電的整體技術水平處于第二代改進型向第三代核電技術過渡階段。2018 年 6 月,運用第三代核電 EPR 技術路線的臺山核電站及 AP1000 技術路線的三門核 電站實現首次并網發電。國內核電企業及研究機構在推廣我國自主研發的第三代核電技 術實現大規模、商業化應用的基礎上,也在持續推進快堆及先進模塊化小型堆的示范工程建設,并在超高溫氣冷堆、熔鹽堆等新一代先進堆型關鍵技術設備材料研發方面大力 投入。

中國核工業集團公司和中國廣核集團研究開發了具有自主知識產權的三代核電技術華 龍一號。華龍一號是中國擁有完全自主知識產權的第三代壓水堆技術,采用“能動與非 能動”相結合的安全設計理念,華龍一號的自主研發為中國的核電發展奠定了技術基礎。防城港 3、4 號機組,是華龍一號核電技術的示范項目,已分別于 2015 年 12 月 24 日、 2016 年 12 月 23 日開工建設,目前兩臺機組建設進展總體正常?;葜?1、2 號機組和蒼 南 1 號機組也使用華龍一號核電技術,分別于 2019 年 12 月 26 日、2020 年 10 月 15 日 和 2020 年 12 月 31 日開工建設。

2.2 核能發電原理

核電利用鈾核裂變所釋放出的熱能進行發電。在核裂變過程中,中子撞擊鈾原子核,發 生受控的鏈式反應,產生熱能,生成蒸汽,從而推動汽輪機運轉,產生電力。

核反應堆是裝配核燃料以實現大規??煽刂屏炎冩準椒磻难b置,是核電站的核心裝 置。反應堆冷卻劑將熱量由核反應堆堆芯轉移至發電機及外部環境。中子慢化劑會降低 快中子的速度,生成可維持核鏈式反應的熱中子。

在核電站中,反應堆的作用是進行核裂變,將核能轉化為熱能。水作為冷卻劑在反應堆 中吸收核裂變產生的熱能,成為高溫高壓的水,然后沿管道進入蒸汽發生器的 U 型管 內,將熱量傳給 U 型管外側的汽輪機工質(水),使其變為飽和蒸汽。被冷卻后的冷 卻劑再由主泵打回到反應堆內重新加熱,如此循環往復,形成一個封閉的吸熱和放熱的 循環過程,這個循環回路稱為一回路,也稱核蒸汽供應系統。由于一回路的主要設備是 核反應堆,通常把一回路及其輔助系統和廠房統稱為核島。

汽輪機工質在蒸汽發生器中被加熱成蒸汽后進入汽輪機膨 脹作功,將蒸汽焓降放出的熱能轉變為汽輪機轉子旋轉的機械能。汽輪機轉子與發電機 轉子兩軸剛性相連,因此汽輪機直接帶動發電機發電,把機械能轉換為電能。作完功后 的蒸汽(乏汽)被排入冷凝器,由循環冷卻水(如海水)進行冷卻,凝結成水,然后由 凝結水泵送入加熱器預加熱,再由給水泵將其輸入蒸汽發生器,從而完成了汽輪機工質 的封閉循環,此回路為二回路。二回路系統與常規火電廠蒸汽動力回路大致相同,所以 通常把它及其輔助系統和廠房統稱為常規島。

核電站所有帶有強放射性的關鍵設備都安裝在核島內,以便限制放射性物質外溢。設置 有多項安全系統,以有效控制核電站及防止輻射擴散。壓水堆核電站將核能轉變為電能 分四步,分別通過四個主要設備實現:反應堆將核能轉變為熱能;蒸汽發生器將一回路 高溫高壓水中的熱量傳遞給二回路的水,使其變成飽和蒸汽,在此只進行熱量交換,而 不進行能量的轉變;汽輪機將飽和蒸汽的熱能轉變為汽輪機轉子高速旋轉的機械能;發 電機將汽輪機傳來的機械能轉變為電能。

全球范圍內大多數用于發電的在運及在建核反應堆采用壓水堆技術。壓水堆核電站由核 島和常規島組成,核島中的大型設備主要包括蒸發器、穩壓器、主泵等,是核電站的核 心裝置;常規島主要包括汽輪機組及二回路其他輔助系統,與常規火電廠類似。

商用核電反應堆根據反應堆冷卻劑/慢化劑和中子能分類。按照冷卻劑/慢化劑的不同, 反應堆一般可分為輕水堆(包括壓水堆和沸水堆等)、重水堆及氣冷堆。按照所用的中 子能量,反應堆一般可分為慢(熱)中子堆或快中子堆。

全球范圍內大多數用于發電的在運及在建核反應堆采用壓水堆技術。截至 2019 年 8 月, 根據國際原子能機構,全球在運核電機組共 451 臺,其中采用壓水反應堆技術的共 301 臺,占比達到 66.74%。

2021 年 7 月 31 日,隨著遼寧紅沿河核電站 5 號機組完成 168 小時試運行試驗,正式具 備商運條件,我國運行核電機組增至 51 臺。目前,我國共有 62 臺核電機組,其中 51 臺機組裝料投入運行。

2.3 核能發電量規模逐年增長

根據中國核能行業協會,2020 年,國內新投入商運核電機組 1 臺,為田灣核電 5 號機組。截止到 2020 年底,全國商運核電機組為 48 臺,總裝機容量達 4988 萬千瓦。2011-2020 年,除了 2011 年外,其余年份全國商運核電機組裝機規模均保持增長。

根據國家統計局,2020 年全國累計發電量為 74170.4 億千瓦時,其中商運核電機組總發 電量(包含上網電量及廠用電量)為 3662.5 億千瓦時,約占全國總發電量的 4.94%。2010-2020 年,我國核電發電量持續增長,從 2010 年的 738.8 億千瓦時增長至 2020 年的 3662.5 億千瓦時,年均復合增長率達到 17.4%。2021 年 1-8 月,我國核電發電量達 2699 億千瓦時,約占全國總發電量的 5.01%,較 2020 年底進一步提高,但仍遠低于世界平均 水平(10%),未來仍有較大提升空間。

根據國家能源局,截至 2021 年 6 月 30 日,全國發電裝機容量 22.6 億千瓦,比上年末增 長 9.5%。據中國核能行業協會統計,截至 2021 年 6 月 30 日,大陸運行核電機組共 51 臺,裝機容量為 5,327.495 萬千瓦(額定裝機容量),占全國發電裝機容量的 2.36%。2021 年 1-6 月,全國累計發電量為 38717.0 億千瓦時,運行核電機組累計發電量為 1950.91 億千瓦時,占全國累計發電量的 5.04%,比 2020 年同期上升了 13.76%;累計上網電量 為 1830.51 億千瓦時,比 2020 年同期上升了 14.12%。

2.4 十四五期間國家電網新開工核電容量有望大幅增長

2019 年,核電項目審核重啟,全國首個核電項目在福建開工,這是 2015 年之后全國首 個核電開閘項目。

2020 年 9 月 2 日國務院常務會議指出,積極穩妥推進核電項目建設,是擴大有效投資、增強能源支撐、減少溫室氣體排放的重要舉措。會議核準了已列入國家規劃、具備建設 條件、采用“華龍一號”三代核電技術的海南昌江核電二期工程和民營資本首次參股投 資的浙江三澳核電一期工程。

根據國家電網發布的“碳達峰、碳中和”行動方案,到 2030 年,國家電網經營區核電 裝機達到 8000 萬千瓦。截止 2020 年,國家電網核電并網容量為 3028 萬千瓦。根據國 家電網的規劃,未來核電裝機容量仍有巨大增長空間,通常核電建設周期約 5 年,未來 在 2030 年之前實現裝機目標,則新增核電裝機容量預計在 2021-2025 年間陸續開工,國 家電網在十四五期間新開工核電容量有望達到高峰。

根據《我國核電發展規劃研究》,在基準方案下,到 2030 年、2035 年和 2050 年,我國 核電機組規模達到 1.3 億千瓦、1.7 億千瓦和 3.4 億千瓦,占全國電力總裝機的 4.5%、5.1%、 6.7%,發電量分別達到 0.9 萬億千瓦時、1.3 萬億千瓦時、2.6 萬億千瓦時,占全國總發 電量 10%、13.5%、22.1%。為了實現 2030 年非化石能源占一次能源消費比重將達到 25% 左右的目標,核電將持續發揮重要作用。

3. 核電原材料對外依存度高,核電設備打破國外技術壟斷

核電產業鏈的上游為鈾礦開采加工精煉、鈾轉化濃縮和核燃料組件制造;中游為核電設 備制造環節,主要包括核島設備、常規島設備和輔助設備;下游是核電站建設運營及乏 燃料處理等。

3.1 中國核燃料對外依存度高

3.1.1 我國鈾資源對外依存度常年維持在 70%以上

核電站的運行需要核燃料保持供應。核燃料物資在世界各國都受到嚴格管制,中國是核 不擴散條約締約國之一,受國際原子能機構(IAEA)監督,必須滿足核不擴散條約的相關要求,中國政府對核燃料物資行業實施嚴格的管制。根據中國政府對核燃料行業的管 制政策,只有獲得國家許可的企業才能從事海外鈾產品的采購,其他企業均不允許直接 向海外供應商采購天然鈾、核燃料組件。目前國內獲授經營許可及牌照從事天然鈾進口 及貿易并提供核相關服務的實體只有三家,分別是中國廣核集團下屬的鈾業公司、中核 集團下屬的原子能公司和國家電投下屬的國核鈾業發展有限責任公司。鈾業公司、原子 能公司及國核鈾業發展有限責任公司,國內只有這三家公司能進行鈾產品進出口相關業務。

其中,鈾業公司主要通過鈾資源開發和天然鈾貿易兩方面以保障天然鈾的穩定供應。在 鈾資源開發方面,鈾業公司的業務包括鈾礦勘查、鈾礦山建設和鈾礦開采、冶煉等。通 過在哈薩克斯坦、納米比亞及中國境內新疆、廣東等地從事鈾礦開采及/或勘探工作,并 通過在澳大利亞、加拿大等地收購鈾礦開發公司,鈾業公司進行了鈾資源的全球戰略布 局。在天然鈾貿易方面,鈾業公司已獲得民用核燃料進出口專營資質,具備天然鈾采購、 運輸、儲存、銷售全過程控制能力,并通過簽訂長期貿易合同鎖定了大量的天然鈾,同 時也輔之以少量的現貨采購。此外,為保證商用鈾轉化及濃縮、核燃料組件加工服務的 穩定供應,鈾業公司就核燃料組件加工和運輸等服務與原子能公司、中核建中簽訂了為 期十年的長期合同,鎖定了 10 年期的轉化濃縮、組件加工服務的安全、穩定供應。

核燃料循環包括核燃料進入反應堆前的制備和在反應堆中的裂變及乏燃料處置的整個 過程。核燃料循環的前端包括鈾礦探采、礦石加工、精煉、轉化、濃縮、燃料組件制造 等;核燃料循環的后端包括對放射性廢物的處理、乏燃料的貯存和處置等。

在核燃料循環前端,鈾礦石開采后經過精選,通過處理廠制成八氧化三鈾(U3O8)。壓水堆核電站以含鈾 235 約 3%的低濃鈾作為燃料,但天然鈾的鈾 235 含量只有 0.720%。為了把天然鈾中鈾 235 的含量提高到 3%,需要進行鈾同位素分離(即鈾的濃縮)。當 前工業規模的鈾的濃縮工廠以六氟化鈾(UF6)為供料,因此需要把前處理的 U3O8 進 行還原、氫氟化和氟化轉變為 UF6,這個過程是鈾的轉化。在鈾的濃縮工廠中,UF6 中 的鈾 235 含量被濃縮至 3%左右。這樣得到的能送至元件制造廠制成含鈾 235 約 3%的低濃鈾燃料元件。

根據 OECD 和 IAEA,截至 2019 年 1 月 1 日,全球已查明可開采鈾資源總量,即開采成 本低于 260 美元/kgU 的資源總量達到 807.04 萬 tU,較 2017 年的 798.86 萬 tU 增長 1.0%;開采成本低于 130 美元/kgU 的資源總量為 614.78tU,較 2017 年增長 0.1%,成本低于 80 美元/kgU 的資源總量減少 3.5%,成本低于 40 美元/kgU 的資源總量增加 2.2%。

隨著 2020 年初全球新冠病毒疫情的爆發,全球多個鈾礦暫停運行。加拿大在 2020 年 3 月宣布,暫停雪茄湖礦和麥卡琳湖水冶廠的生產,哈薩克斯坦在同年 4 月初也宣布將減 少所有鈾礦的運營活動。疫情還對澳大利亞、納米比亞或南非等國家的采礦作業造成限 制,2020 年全球鈾生產量受到一定影響。根據標普全球市場財智,2018 和 2019 年全球 鈾礦產量分別為 13710 萬磅和 13500 萬磅,預計 2020 年鈾礦產量為 13030 萬磅(約 59103 噸),較 2019 年有所減少。2020 年,哈薩克斯坦、納米比亞、澳大利亞、加拿大、俄 羅斯和尼日爾是全球鈾礦生產的六大國,合計產量約占全球產量的 84%,全球超過 40% 的鈾礦產量來自哈薩克斯坦。

國內大部分鈾資源屬于非常規鈾,品位低且埋藏深,開采成本高,目前中國的鈾礦資源 大部分來源于進口,主要進口國有哈薩克斯坦、納米比亞、澳大利亞、加拿大、尼日爾 和烏茲別克斯坦。根據世界核協會,我國鈾資源對外依存度常年維持在 70%以上。據世 界核協會估算,2021 年世界鈾需求約為 62500 噸,2030 年和 2040 年分別增加到 79400 噸和 112300 噸。

核燃料成本是核電發電企業的主要成本之一,核燃料成本包括購買天然鈾、鈾轉化及濃 縮服務、燃料組件加工服務及其他相關服務的成本。通常,天然鈾成本占核燃料成本的一半左右。核燃料的價格及供應情況會受國內及國際政治及經濟影響而出現波動。

2019 年中國廣核核燃料采購成本中天然鈾占比約 49%,鈾轉化及濃縮占比約 33%,燃料組件加工約占 17%。其他占 1%。

3.1.2 閉式核燃料循環處理是我國核電產業技術的必經之路

乏燃料指在反應堆內使用過的核燃料,燃耗深度已達到設計卸料燃耗,從堆中卸出且不 再在該反應堆中使用的核燃料組件(即乏燃料組件)中的核燃料。其中有未裂變和新生 成的易裂變核素、未用完的可裂變核素、許多裂變產物和超鈾元素。

隨著中國核電產業的規?;l展,核電站乏燃料產生量日益增加,乏燃料后處理需求日 益凸顯。乏燃料處理方式基本可分為兩種,一種是“開式核燃料循環”,即直接將乏燃 料冷卻、包裝后作為廢物送入深地質層處置或長期貯存。另一種是“閉式核燃料循環處 理”,即將乏燃料送入后處理廠,將鈾和钚等有用物質進行分離、回收再利用,之后將 廢物固化后進行深地質層處置或進行分離嬗變。上世紀 80 年代我國就確定了核燃料“閉 式循環”的技術路線,該技術可大幅提高鈾資源的利用率,同時顯著減小放射性廢物體積并降低其毒性。

我國核電站乏燃料后處理市場需求緊迫,產業前景廣闊。根據國家能源局估算,一臺百萬千瓦級壓水堆核電站,每年產生的乏燃料約 20-25 噸。中國核能行業協會發布的數據 顯示,截至 2020 年 12 月底,中國大陸地區已運行核電機組共 49 臺,合計裝機 5103 萬 千瓦,對應乏燃料年產量將達到 1,000 噸以上。中國目前已積累較大規模的乏燃料,且 未來的年產出規模還將隨著核電站數量增加進一步擴大。隨著我國核電建設步入快車 道,核電站卸出的乏燃料規模正在不斷增長。

“閉式核燃料循環”作為我國乏燃料處理的必經之路,對安全環保措施以及技術工藝都有著極高的要求,國際上主要有法國、英國、日本、印度等國家采用該處理方式。中國 盡管從上世紀 80 年代就確定了“閉式核燃料循環”的戰略,但至今仍未能完全實現自 主研發及規?;a。在發改委和國家能源局共同印發的《能源技術革命創新行動計劃 (2016-2030 年)》中,把“乏燃料后處理與高放廢物安全處理處置技術創新”作為重 點任務之一,提出要推進大型商用水法后處理廠建設,加強先進燃料循環的干法后處理 研發與攻關,目標在 2030 年要建成完善的先進水法后處理技術研發平臺體系,基本建 成我國首座 800 噸大型商用乏燃料后處理廠。

一方面,通過“開式核燃料循環”,即直接貯存方式處理乏燃料,絕大部分核電站的在 堆貯存水池容量已超負荷;另一方面,通過“閉式核燃料循環處理”,我國在建的首套 乏燃料處理能力僅有 200 噸/年。所以,我國不斷累積的核電乏燃料處理剛性需求與短缺 的乏燃料后處理產能之間的矛盾日益突出,因此迫切需要發展“閉式核燃料循環處理” 相關技術和建設產能。該技術是中國未來核電行業急待推進發展的重要環節之一,具有 廣闊的產業前景。

3.2 核電設備打破國外技術壟斷

核電核心設備主要包括:核島設備和常規島設備,輔助設備主要包括核燃料儲存系統、 電廠運行控制系統、專設的安全設施和系統、放射性廢物處理系統等。

核島設備制造是核電國產化的核心,壟斷程度高,技術壁壘高,屬于高端產品,毛利率 也較高。大部分常規島設備無特殊的技術要求,技術壁壘較低,市場參與者較多,競爭 更為激烈,所以毛利率水平偏低。

核電設備中核島成本占比最高,達到 58%,核島設備技術壁壘高,市場參與者較少,主 要以國企為主導,民企參與部分部件的制造。2015 年,中國核 2 級和核 3 級設備(核安 全等級一般分為四個等級 1、2、3、4,其中 1 級核輻射最強,其余依次減弱)開始市場 化后,常規島與輔助系統價格下降較多,成本占比也相應下降。

核島組成部件較多,其中反應堆壓力容器、主管道及熱交換器和蒸汽發生器為核島三大 主要部件。壓力容器成本占比最高,達到 23%。核電閥門在核電站中是使用數量較多的 介質輸送控制設備,但成本占比逐漸降低,2019 年僅占 12%,其成本的下降得益于核級 閥門國產化程度的提高,國產核級閥門價格僅為進口核級閥門的 11.5%,截止至 2021 年, 閥門國產化程度已達到 80%。

核電主管道是核島里主要設備之一,AP1000、AP1400 和“華龍一號”核電技術采用的 主管道材料都是高端奧氏體鋼,其鍛件大型化和制造難度非常高。主管道連接核島內各 種容器的承壓件,是核蒸汽供應系統輸出堆芯熱能的“主動脈”,既是將核反應堆產生 的熱量輸送到蒸汽發生器的核心通道,又是保證核燃料組件得到充分冷卻、防止核放射 性物質泄漏的壓力邊界,直接關系著核電站的安全和可靠運行。

核島一回路系統中,用于驅動冷卻劑在 RCP(反應堆冷卻劑系統)系統內循環流動的泵稱 為主泵,主泵連續不斷地把堆芯中產生的熱量傳遞給蒸汽發生器二次側(二回路)給水。主泵位于核島心臟部位,用來將熱水泵入蒸發器轉換熱能,是核電運轉控制水循環的關 鍵,屬于核電站的一級設備,每個蒸汽發生器有一個主泵。

目前國內三大核電設備制造基地位于東北、上海和四川,有上百家企業具備了核電設備 的生產能力。單個設備的供應商約三至四家。目前核島設備的供應以上海電氣、東方電氣、哈電集團、中國一重四大國企為主,主要承擔三代核電主設備,如反應堆壓力容器、 穩壓器、蒸汽發生器、汽輪發電機、主冷卻劑泵的供應。民營企業在細分產品如閥、泵 管道、風機制冷設備等方面占據了主要供應地位。華龍一號核心設備完全國產化,設備 國產化率達 85%,其中,中國一重負責反應堆壓力容器的制造任務;東方電氣負責汽輪 發電機組等主設備的設計、制造以及蒸汽發生器的制造任務;上海電氣負責反應堆堆內 構件、核二三級泵等制造任務;哈電股份負責核島反應堆冷卻劑泵、常規島輔機給水加熱器等;中核科技負責關鍵閥門,如主蒸汽隔離閥、核級直流電裝驅動閘閥。

3.3 下游以兩大核電運營龍頭為主

核電建設周期長、投資規模大,前期工作一般需要 5-10 年以上;工程建設及安裝調試一 般需要 5 年左右;第三代核電站投產后運行時間可達 60 年。由于核電行業的特殊性及 核電技術的復雜性,目前我國經國務院正式核準的核電項目(除示范工程、研究堆外) 均由中國廣核、中國核電和國家電投三家分別或合作開發運營,其中,中國廣核和中國 核電占據核電運營的絕大部分市場份額。

中國廣核 2014 年 3 月,是控股股東中國廣核集團核能發電業務最終整合的唯一平臺, 中國廣核向中國廣核集團采購核燃料物資供應服務、綜合服務及技術支持與維修服務 等,另外,中國廣核向中國建筑采購常規島建筑安裝服務。中國核電成立于 2008 年 1 月,控股股東為中核集團,中核集團擁有完整的核科技工業體系,包括核電技術研發、 工程建設總包到整個核燃料循環及后端的放射性廢物處理處置,核電產業鏈完整。國家 電投成立于 2015 年 6 月,由原中國電力投資集團公司與國家核電技術公司重組組建。國家電投具備核電研發設計、工程建設、相關設備材料制造和運營管理的完整產業鏈。

中國廣核是中國在運裝機規模最大的核電開發商與運營商。截止 2020 年底,中國廣核 和中國核電在運核電機組分別為 24 臺和 23 臺,在建機組分別為 7 臺和 4 臺,在建總裝 機容量為別為 821 億千瓦時和 470.3 億千瓦時。中國核電裝機容量低于中廣核是因為中 國核電的核電單機組容量小于中國廣核,2017 年后中國廣核投產的核電機組單機容量均 超過 110 萬千瓦,而中國核電部分單機容量低于 100 萬千瓦。按發電量計算,2020 年中 國廣核和中國核電的國內市占率分別為 50.92%和 42.04%。

中國廣核的重點布局區域為廣東省和福建省,中國核電著重在浙江省和江蘇等區域布 局。2021 年上半年,中國廣核和中國核電營業收入為 368.66 億元和 297.73,分別同比 增長 15.95%和 24.64%,歸母凈利潤分別為 54.98 億元和億元,分別同比增長 5.63%和 46.23%;中國廣核國內收入占比為 86.53%,中國核電主要以國內收入為主,收入占比 達 99.77%。

來源:中國核電網首發    刊發時間:2021-11-22

 
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