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1、核电设备行业深度报告：三代核电技术已成熟_助力千亿市场1. 核能发展概况1.1 核能发电原理核裂变链式反应是核能发电的基础。自然界中不是所有原子都能发生核裂变，一些原子 拥有质量非常大的原子核，比如铀、钍和钚等才能发生核裂变。发生核裂变时，这些原 子核会吸收一个中子，进而分裂成多个质量较小的原子核，同时释放出 2-3 个中子和巨大 能量，这些中子和能量促使其他原子核继续发生核裂变，使这个过程持续进行，这就是 核裂变链式反应。原子核在核裂变中释放出的巨大能量就是俗称的原子能。而 1 千克铀 -235 的全部核裂变将产生 20,000 兆瓦小时的能量，与燃烧至少 2000 吨煤释放的能量一样 多，
2、相当于一个 20 兆瓦的发电站运转 1,000 小时。核电是由核能-热能-机械能-电能进行发电的方式。在核裂变链式反应中，快中子经过慢 化剂的慢化后变为慢中子，这些慢中子会撞击其他原子核，进而产生受控的链式反应。 产生的热能将水变成蒸汽，推动推动汽轮机运转做工，最后带动发电机发电，形成了一 个由核能-热能-机械能-电能的一个转变过程。而传统火电厂则是利用石油、煤、天然气 等化石燃料的燃烧所产生的化学能将水变成蒸汽带动汽轮机运转发电的行为。可以说除 了反应堆外，核能发电的其他系统的发电原理与传统火力发电相差不大。装配核燃料进行可控裂变反应的装置是核反应堆，是核电站的核心装置。核反应堆中的 中子慢
3、化剂可以降低快中子的速度，生成热中子，热中子可以维持这种核裂变链式反应。 而冷却剂的作用则是将核反应堆中的热量带出核反应堆至外部环境进行降温。所以核电 堆堆型根据冷却剂和中子慢化剂的不同有所区别。按照冷却剂的不同可分为轻水堆、重 水堆、气冷堆等，按照中子慢化剂的有无，可分为热中子堆和快中子堆。压水堆以普通水作冷却剂和慢化剂，是目前世界上最普遍的商用堆型。据中国核电招股 书显示：核燃料在反应堆内发生裂变而产生大量热能（产生核能），高温高压的一回路冷 却水把这些热能带出反应堆，并在蒸汽发生器内把热量传给二回路的水，使它们变成蒸 汽（核能到热能的转化），蒸汽推动汽轮机带动发电机发电（机械能到电能的转
4、化）。一回路：反应堆堆芯因核燃料裂变产生巨大的热能，高温高压的冷却水由主泵泵入堆芯 带走热量，然后流经蒸汽发生器内的传热 U 型管，通过管壁将热能传递给 U 型管外的二 回路，释放热量后又被主泵送回堆芯重新加热再进入蒸汽发生器。水这样不断的在密闭 的回路内循环，被称为一回路。二回路：蒸汽发生器 U 型管外的二回路水受热变成蒸汽，蒸汽推动汽轮机发电机做功， 把热能转换为电力；做完功后的蒸汽进入冷凝器冷却，凝结成水返回蒸汽发生器，重新 加热成蒸汽。这个回路循环被称为二回路。压水堆核电站主要由核岛、常规岛和电站配套设施（BOP）等组成。核岛由核反应堆厂 房和核辅助厂房构成，核岛中的大型设备主要包括蒸
5、发器、稳压器、主泵等，是核电站 的核心装置；其中核反应堆厂房的安全壳是核电站的重要安全构筑物。安全壳一般为带 有半圆形顶的圆柱体钢筋混凝土建筑，能够承受地震、台风等各种外部冲击，是核电站 的第三道安全屏障，确保反应堆的放射性物质不释放到外部环境。常规岛主要包括汽轮 机组及二回路其他辅助系统。全球范围内大多数国家用于发电核反应堆采用压水堆技术。根据国际原子能机构最新统 计。截至 2020 年 12 月 31 日，全球在运核电机组共计 442 台，在建核电机组 52 台。其 中使用压水堆型核电机组（包括在建）共计 345 台，占比达 70%。1.2 世界核电发展进程世界核电发展进程主要以三个重要时
6、间点为标志：1. 1942 年 12 月，美国芝加哥大学成功 启动“芝加哥一号（CP-1）”核反应堆，这也是世界上第一座核反应堆，功率为 0.5W。 标志人类步入核能时代，但核能的主要用途为军用。2. 50 年代初期，美国、苏联、英国、 法国等国利用已有的军用核能技术，开始将核能的应用领域部分转向民用，相继开发建 造用于发电的核反应堆，此时核电步入验证示范阶段。3. 1954 年，苏联奥布宁斯克核电 站发电并网，标志核能发电时代正式来临。纵观全球核电发展史，核电共经历了试验起 步阶段、高速发展阶段、缓慢发展阶段和当前的复苏发展阶段。实验起步阶段：1954-1965 年。以前苏联奥布宁斯克石墨水
7、冷核电站为起点拉开序幕，部 分核能大国也开启了将核能的军用领域拓展到民用。美国在此期间持续发展核动力武器， 也开始了核能民用的拓展。据上海市核电办公室统计，在此阶段，世界共有 38 个机组投 入运行，核反应堆属于早期原型反应堆，归为第一代核电技术。此时的核电技术较为成 熟，发电成本也比较低，核电正处于商用推广的前夜。高速发展阶段：19661980 年。在此阶段各个工业发达国家经济持续向好，对电力的需求 急速增长。由于化石燃料供需紧张，主要工业国家对于核电的重视度也逐渐提升。美国、 苏联、英国、法国、日本、德国等都开始制定相应的核电发展规划；发展中国家如印度、 巴西、阿根廷等也都开始购入设备进行
8、本国核电建设。此时核电技术更加趋于成熟，已拥有和在建核电站的国家越来越多。在这种形势下，主要核能大国如美国、英国、法国、 德国在这期间就开始着手快中子增值堆和高温气冷堆等先进核电技术的研发，且已经建 成各自相应的实验堆和原型堆。1966-1980 年核电装机容量的年增长率达到 23%。据上海 核电办公室统计，在此阶段全球共有 242 台核电机组投入运行，均采用第二代核电技术。缓慢发展阶段：1981 年2000 年。据中广核招股书资料。上世纪八十年代以后，西方主 要国家经济发展进入平稳期，由于产业结构调整及节能措施大量采用，全社会电力需求 大幅度下降，许多已经计划的电力建设项目被搁置或者取消。在
9、此期间美国和苏联又接 连发生重大核安全事故，各国普遍加强了核安全监管，提高了核电项目审管要求，致使 核电建设工期拉长，造价提高。加之发电成本相对低廉的天然气兴起，高造价的核电项 目成了停建和取消的重点对象，核电发展遇阻，建设陷入困难。但在滞缓发展阶段，核 电发展也没有完全停止。法国、韩国仍然坚持本国的核电发展并掌握了核电技术，迅速 成长为世界核电大国。中国的核电建设也在上世纪八十年代起步。URU 和 EUR 文件的出 台对于三代核电技术有了相对明确的定义。复苏发展阶段：2001 年至今。进入 21 世纪，国际社会对温室气体排放等环境危机越来 越关注，环保意识逐渐增强，核电作为清洁能源的优势重新
10、显现。同时，欧美发达国家 开发出先进轻水堆核电站，第三代核电技术取得重大进展。作为唯一可大规模替代化石 燃料的清洁能源，核电重新受到世界许多国家的青睐。世界核电技术的演进路线可分为一代到四代。据中核招股书显示，1. 第一代核电技术： 属试验原型堆性质；存在许多安全隐患；发电成本较高。2. 第二代核电技术：按照比较 完备的核安全法规和标准以及确定论的方法考虑设计基准事故的要求而设计，主要有压 水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆和改进型气冷堆等。3. 第三代核电技术：在第二代 核电技术的基础上，结合技术工业的发展，提出新的安全理念、安全方法和安全要求； 比第二代核电技术具有更好的安全性和经济性。4.
11、 第四代核电技术：2000 年，美国首次 提出了第四代反应堆计划，在经济性、安全性、核废物处理和防止核扩散方面有重大进 展，将成为未来核能复兴的主要技术。1.3 中国核电发展历史我国核电发展主要经历四个重大标志事件。1.1955 年 1 月，中央决定发展我国原子能事 业决策，创建中国的核工业体系。2.上世纪 70 年代国务院决定发展核电，核电从零到有， 核电产业得到很大发展。3.1983 年，确定压水堆为主的核电技术策略，为全产业链实现 规模化发展打下基础。4.2021 年 12 月，全球首个四代高温气冷堆核电站在我国石岛湾完 成发电并网，实现核电技术领先。而我国核电发展路程也大致经历了起步阶
12、段、适度发 展阶段、积极快速发展阶段和安全高效发展阶段。起步阶段：20 世纪 70 年代初1993 年。我国在上世纪 70 年代就开始进行对核电站的实 验性研究开发。在核电建造方面，主要是通过引进、吸收、结合国外核电技术的方针， 实现我国核电技术自主化。以秦山一期的成功并网发电为标志，使我国成为能独立自主 建造核电站的国家。秦山一期和大亚湾核电站的并网成功，为我国后期核电的成功建设 打下了基础。适度发展阶段：1994 年2005 年。这一时期我国经济稳步发展，全国范围内电力供应比 较充裕，核电在当时作为一种能源补充工具，“第十个五年规划”核电政策发展方向被定 为适度发展。同时，在引进吸收法国
13、M310核电技术的同时，自主创新设计了中核 CNP1000、 中广核CPR1000 和中广核CPR1000+等二代改进型技术。虽然不具备完全自主知识产权， 但使我国二代核电技术在该阶段得到较大发展，二代改进型技术应用于我国多个核电机 组。积极快速发展阶段：2006 年至 2010 年。这一时期我国经济飞速发展，随着社会经济快速 发展和能源电力需求的攀升，电力供应较为紧张，核电作为一种大规模供电的手段，其 重要性日益凸显，核电发展政策转变为积极态度。中国通过引进世界先进三代核电技术 的方式，开启了国产三代核电技术的自主化进程，国产三代核电技术在此阶段萌芽。据 上海市核电办公室，在“积极发展核电”
14、方针的指引下，2005-2010 年新开工核电机组累 计达到 30 台。我国核电步入规模化发展新台阶。建设沉默期过渡至安全高效发展阶段：2011 年至今。2010 年 10 月，“十二五”规划中提 出“在确保安全的基础上高效发展核电”，确定核电建设本质“安全高效”的总基调。但 在 2011 年日本福岛核事故后，对核电安全性的担忧成为焦点，国内核电建设进入低谷。 在政策的驱动下，2015 年核电建设短暂复苏，核准 8 台新机组。但由于华龙一号和 AP1000 两条国产三代核电技术不成熟，2016 年核电建设再次停滞，3 年没有上马核电新机组。 直到 2019 年，国内拟新建 4 台“华龙一号”核
15、电新机组，时隔 3 年我国核电再次重启。我国三代核电技术成熟。自 2005 年以来我国就加速国产三代核电技术的研发，中广核从 法国引进的 M310 技术基础上，自主创新研发了 CPR1000，再到 CPR1000+，最终形成了 ACPR1000+三代核电技术；中核方面开发出 ACP1000 三代核电技术。ACPR1000+和 ACP1000 是均满足 URD 和 EUR 文件要求的三代核电技术。为协同国家政策“核电走出 去”步伐，提高我国核电在国际市场的竞争力。2013 年开始，中核和中广核分别将各自 的 ACP1000 和 ACPR1000+技术进行融合，形成我国自主知识产权、自主品牌的三代
16、核 电旗舰“华龙一号”。据中新网消息，“华龙一号”成熟性、安全性和经济性满足三代核 电技术要求，设计技术、装备制造和运行维护技术等领域的核心技术具有自主知识产权。1.4 中国核电发展现状AP1000、华龙一号及 VVER1200 等三代核电技术齐发展，四代核电稳步推进。我国核电 相比发达国家起步较晚，在发展方面走的是“引进-消化-吸收”路线。2013 年中央经济 工作会议明确指出把核电作为和高铁一样的重要出口项目，推动了三代核电技术的自主 创新。我国在引进美国 AP1000、法国 EPR 和俄罗斯 VVER 系列等三代技术路线的同时， 自主研发的“华龙一号”和“CAP1400”运营而生，且把“
17、华龙一号”定位为我国三代 核电旗舰产品对外出口。当前我国核电呈现 AP1000、华龙一号及 VVER1200 齐头并发态 势。我国在四代核电方面也领先全球，据人民资讯消息，2021 年 12 月 20 日，国家科技 重大专项华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程 1 号反应堆完成发电机初始负荷运行 试验评价，首次并网成功，发出第一度电；在核反应堆技术的这条跑道上，已经领先美 国、英国等核能大国。中国大陆地区核电在运机组 52 台，在建机组 19 台。据中国核能行业协会，截至 2021 年 10 月底，我国大陆在运核电机组有 52 台，装机容量为 53485.95MWe；据 Wind 统计，我 国大
18、陆在建核电机组数为 19 台，在建装机容量约为 18741MWe，在建机组数保持全球领 先，在运及在建核电机组均位于我国沿海省份。在建机组中有一大半采用三代核电技术， 霞浦和石岛湾核电站采用四代核电技术，石岛湾 1 号反应堆已于 2021 年 12 月 20 日首次 并网成功。2. 三代核电技术已成熟，助力“十四五”千亿市场2.1 华龙一号和 CAP1400 技术成熟，“一带一路”助力中国核电走向海外“一带一路”助力我国核电走向海外，打开海外市场。截至 2021 年 1 月 1 日全球共有 33 个国家在使用核能发电，在运营的 442 座机组中，超 80%都集中在发达国家；且大部分拥有核电机组
19、的发达国家，核电发电量占比也 在 15%以上，所以未来核电新建市场空间有限，我国核电对其出口难度较大。而大部分 发展中国家核电建设较为缓慢，或核电发电量占比不足 7%。我国倡导的“一带一路”沿 线国家大多为发展中国家，这些国家未来核电新建市场较大。到 2030 年“一带一路”周边沿线国家将新建 107 台核电机组，共计新增核电装机 1.15 亿千瓦， 新增装机占中国之外世界核电市场的 81.4%。十二届全国人大代表、中核集团原董事长孙 勤表示：“中国力争 2030 年前在一带一路沿线国家建造约 30 台海外核电机组”。据 中核集团表示，每出口一台核电机组，需要 8 万余台套设备，200 余家企
20、业参与制造和建 设，可创造约 15 万个就业机会，单台机组投资约 300 亿元。我们保守估计以单台机组投 资约 100-200 亿元测算，30 台机组将直接产生约 3000-6000 亿产值。中国核电出海战略 与“一带一路”沿线国家核电发展需求相吻合，这使得海外核电市场未来潜在空间较大。仅俄、美、法、中、韩、日六个国家具备出口三代核电机组实力，中国优势明显。当前仅有以上六个国家具备三代轻 水堆核电出口能力；主要从三代核电技术、核燃料循环、政府支持（包含政策、融资和 外交）、技术经济性和技术转让五个方面决定其竞争力。根据该分析，中国相对于传 统核电强国在技术积累方面优势不明显，毕竟我国核电起步也
21、晚于这些国家，但在政府 支持、核燃料循环、技术经济性和技术转让方面具有较强优势。为推进国家核电名片出 海，未来我国将继续以政府支持为主导，为业主国提供相应合理的优惠融资信贷等渠道， 加强专业人力培养，保障其安全性，提供核电全产业建设一揽子解决方案，同时加强研 发，提升全产业技术实力，在海外核电竞争中提升中国优势。“华龙一号”和“CAP1400”作为中国名片，两条腿出海。而核电出口的主要方式大致 有三种：设备出口、技术出口和资本出口，其中技术出口附加值最高，原因是不同的核 电技术路线伴随着不同的核电设计、建设方式、设备种类型号、维修方式，对出口国核 电产业链的带动效应更强，可以极大拉动国内核电产
22、业链出口，所以技术出口就意味着 以总承包模式向海外国家输出核电技术。据中为咨询，业界普遍认为实现整体输入技术 和设备的总承包模式，才能够被定义为核电出口。我国目前拥有的华龙一号和 CAP1400 （国和一号）两大三代国产技术，均已通过国际原子能机构的通用设计审查，均具备出 口条件。1.）华龙一号：由中核、中广核技术融合形成的“华龙一号”，定位为我国核电走出去的 旗舰产品。首堆福清 5 号机组已投入商运，推动我国核电产业走向国产化。“华龙一号” 诞生于中核和中广核的 ACP1000 和 ACPR1000+技术融合，ACP1000 是吸收消化了美国 AP1000 技术；ACPR1000 是吸收消化
23、了法国 M310 技术；其在设计、设备制造、燃料、 运行、维护等多个领域拥有自主知识产权，是具备中国自主知识产权与自主品牌的三代 核电技术路线，目前该机组反应堆压力容器、蒸汽发生器、堆内构件等核心装备都已实 现国产化。据中核集团中国核电工程有限公司总经理刘巍表示，其综合国产化率达到 90%， 助力我国摆脱三代核电技术受制于人的局面。“华龙一号”首堆示范工程福清 5 号机组于 2015 年投入建设，2021 年 1 月正式投入商运，示范工程的成功运行，有望开启我国三代 核电批量化建设新篇章，同时也将成为我国在国际核电舞台的新名片。2015 年 8 月 20 号巴基斯坦卡拉奇 2 号核电机组 FC
24、D，是继福建福清 5 号机组之后全球第二个开建的华 龙一号核电项目，2021 年 5 月 20 日该机组正式投入商业运行，意味着华龙一号首次走出 国门，正式落地巴基斯坦。目前，CAP1400 技术已开发成熟，2016 年 4 月通过国际原子能机构 IAEA 的通用安全审 评，CAP1400 机组已成为我国真正具有自主知识产权和独立出口权的三代核电技术，助 力中国核电走向海外。我国核电设备具有规模化制造能力，在设计、施工、制造安装和调试等方面成本都相对 较低，从而降低了核电站造价。为了支持核电出口，我国政府提供了政策、外交、财政、 优惠信贷等多方面的大力支持。2.2 碳中和下核能优势显著，核能发
25、电量、占比较低，增量空间大2019 年核电机组审批进入常态化，碳中和背景下核电发展必要性提升。2019 年上半年国 家能源局发展规划司司长李福龙表示，“山东荣成、福建漳州和广东太平岭核电项目核准 开工”；中国核电行业经历了 3 年多的“零核准”状态后首次开闸。生态环境部副部长、 国家核安全局局长刘华表示，“有序稳妥推进核电建设仍然是我国的基本战略，安全高效 发展核电是全面进入清洁能源时代的必然选择。中国将在确保安全的前提下，继续发展 核电”。审批重启，行业迎来复苏，未来核电建设将加快，市场前景广阔。美国、欧盟等发达经济体二氧化碳排放已经达峰，从“碳达峰”到“碳中和”有 50-70 年过渡期；我
26、国从“碳达峰” 到“碳中和”仅有 30 年时间，时间紧、任务重。因此不论从碳排放减排需求还是环保需 求角度来看，发展核电都是我国改善能源结构的重要选项。零碳共识下，世界主要核能大国相继表示视核能为实现零碳目标重要能源工具。1.)美国： 据 WNA，美国是世界上最大的核电生产国，占全球核电发电量的 30%以上。该国的核反 应堆在 2019 年生产了 8430 亿千瓦时电力，约占总发电量的 19%。在经历了 30 年几乎没 有建造新反应堆的时期之后，预计 2020 年后不久将有两台新机组投入使用。据 WNA 统 计，截至 2021 年 11 月，美国共计 93 个运行核反应堆，运行发电容量 955
27、23Mwe，2 个 反应堆在建，在建容量 2234MWe，2019 年核能发电占比 19%。美国能源信息署 (EIA) 显示，到 2050 年电力需求平均每年增长 1%，鉴于核电厂产生了全国近 20%的电力和约 55%的无碳电力，即使电力需求的小幅增长也需要大量的新核能才能保持这一份额。如以 当前核电站设计运行 60 年寿命来看，到 2030 年将需要 22GWe 的新核电装机容量，到 2035 年需要 55GWe 才能保持 20%的核电份额。全球清洁能源转型需要在未来十年 内大规模部署包括核能在内的所有现有清洁能源技术，需要创新和商业化许多新的清洁 能源技术，以实现 2050 年零碳目标。据
28、 WNA 消息，2021 年 1 月 20 日，拜登执政的第 一天，该国重新加入了巴黎协定协议，拜登概述了一项计划，旨在通过为先进核技 术的采购和示范提供资金，其中包括模块化小型反应堆和微型反应堆，以创造高薪就业 机会并重振当地经济。据环球网消息，当地时间 2021 年 4 月 27 日拜登在领导人气候峰 会上，启动了“模块化小型反应堆技术可靠使用的基础设施(FIRST)”项目，初始投资为 530 万美元。FIRST 计划是众多计划之一，美国打算通过该计划降低成本，加快包括核能 在内的清洁能源部署和创新的步伐。2.）英国：据 WNA，英国约 20%的电力来自核能，但目前近一半的发电量将在 20
29、25 年 退役。已将发电私有化并开放其电力市场，新一代核电站中的第一座已经开始建设。据WNA 统计，截至 2021 年 11 月，英国运行中核反应堆 13 个，运行中容量为 7833MWe； 在建 2 个核反应堆，在建容量 3260MWe；2019 年核能发电占比 17%，同时英国承诺到 2050 年将所有温室气体排放量降至“净零”。在 1990 年代后期，核电贡献了英国年总发 电量的 25%左右，但随着旧电厂的关闭以及与老化等相关问题影响电厂的可用性，核电 比例逐渐下降。2015 年 11 月，英国政府阐明了英国能源的新政策重点，包括可能在 2025 年逐步淘汰排放二氧化碳的燃煤发电、建造新
30、的发电厂，以及更多地依赖核电和海上风 能来应对能源问题和对煤炭的过度依赖。2017 年 7 月，英国国家电网表示，预计到 2050 年，电力峰值需求为 85GWe，这种情况要求到 2035 年有 14.5GWe 的新核电站上线，2050 年核能将供应 31%的电力需求。中广核设计的 1150 MWe“华龙一号”正在英国布拉德韦 尔建造，于 2020 年 1 月进入建造第四阶段，预计将于 2022 年完成。2019 年，英国承诺到 2050 年实现温室气体净零排放。英国能源部长 Greg Hands 表示， 核能仍然是可靠的清洁电力重要来源，这是一种能量密集的技术，可以在很小的土地面 积内提供大
31、量的电力，并可以在低排放水平下降低成本。但是，随着现有的核电站在未 来 10 年内大部分将退役，英国正在采取措施，以保持核能在能源结构中的重要地位。据 WNA 消息，除了建造 Hinkley Point C1，还有投资高达 3.95 亿英镑用于帮助开发下一代 的核电技术。为了将这些技术推向市场，英国将额外投资 4000 万英镑，用于开发监管框 架和支持英国供应链。3.）法国：据 WNA，法国约 70%以上的电力来自核能，政府政策是到 2035 年将这一比 例减少到 50%。该国一直非常积极地发展核技术，反应堆，尤其是燃料产品和服务一直 是重要的出口产品，而且法国大约 17%的电力来自回收的核燃
32、料。据 WNA 统计，截至 2021 年 1 月，法国在运核反应堆 56 个，容量 61370MWe；在建核反应堆 1 个，在建容量 1630MWe。在过去十年中，法国每年电力净出口高达 70TWh，2018 年出口主要是意大利、 西班牙、英国、德国、瑞士和卢森堡。法国核能的燃料成本在总成本中只占相对较小的 一部分，在最大程度地减少进口和实现能源安全方面很有意义，几乎是欧洲电力成本最低的国家，还具有极低的人均发电二氧化碳排放量，因为其 80%以上的电力是核电或水 电。4.）日本：据 WNA，日本需要进口约 90%的能源需求。第一座商业核反应堆于 1966 年 中期开始运行，自 1973 年以来
33、，核能一直是国家战略重点，但这在 2011 年福岛事故后 进行了审查。直到 2011 年，日本大约 30%的电力来自其核反应堆，2018 年日本核电占比 发电量 6%，现在的计划是，到 2030 年，至少 20%的电力来自核电机组。据 WNA 统计， 截至 2021 年 9 月，日本在运核电机组 33 个，在运装机容量 31679MWe；在建机组 2 个， 在建装机容量 2653MWe。在 2011 年东日本大地震之前，日本有 54 座核反应堆在运行， 供应该国约 30%的电力。截至 2021 年 6 月，事故发生 10 年后，只有 10 个反应堆的核电 站获得当地居民同意恢复运营，出于多种原
34、因，包括不断变化的监管要求，核电重启速 度比预期的要慢。日本在 2020 年底宣布了到 2050 年将温室气体排放量减少到净零的目标。同年推出了以 核电等 14 个产业领域为对象，实现经济和环境良性循环的综合产业政策“绿色增长战略”。5.）德国：目前 6 个反应堆贡献大约 10%的电力，而 35-40%的电力来自煤炭，其中大部 分来自褐煤；2018 年核能发电占比 12%。1998 年联邦选举后成立的联合政府逐步淘汰核 能作为其政策。2009 年新政府上台后，淘汰计划被取消，但随后在 2011 年重新启动淘汰 计划，8 座反应堆立即关闭。据 WNA，德国的公众舆论仍然广泛反对核电，几乎不支持
35、建造新的核电站。由于其能源政策，德国的批发电价在欧洲最低，而零售价最高，税收 和附加费占国内电价的一半以上。据 WNA 统计，截至 2021 年 3 月，德国在运机组 6 台，在运容量 8113MWe，无在建机组。据新华网消息，继 2011 年日本福岛发生核事故引发 全球对核电安全担忧后，德国决定在 2022 年年底前关闭所有的核电厂。目前德国仍在运 转的 6 座核电厂，将在未来陆续关闭。德国弃核并不是仅仅因为对福岛核事故的担忧，反核思维一直扎根于德国社会。据电力 工业网，上世纪 70 年代，德国地方政府组织就抗议修建核电站。公众反核，主要对放射 性废物处理和储存地点问题的担忧。在日本福岛核灾
36、难发生后，更加加深了德国社会的 反核运动，大多数德国民众赞成逐步淘汰核电。 核电的主要优势集中于节能环保、稳定发电、发电效率等。核电虽前期建设成 本高，但由于核原料体积小，蕴含的能量却很大，2400 吨标准煤所放出的能量仅需 1 千 克铀裂变即可得到，核电站发电成本远低于燃煤发电，同时从电力利用效率和使用寿命 来说，相比风电、光伏发电等清洁能源，核电虽单位建造成本高于其他清洁能源，但综 合建造成本和发电成本，核电总成本远低于其他电源，具有相对优势。中国核能发电量、占比较低，落后于其他主流国家，提升空间巨大。据国家统计局数据 显示，2020 年全年累计发电量 74170.4 亿千瓦时，风电、水电
37、、火电、核电、太阳能发 电分别为 4146.0、12140.3、52798.7、3662.5、1421 亿千瓦时，各能源发电占比全国发电 量分别为 5.6%、16.4%、71.2%、4.9%、1.9%；核电发电量占比不足 5%，而相较世界其 他主要国家来看，中国核能发电占比情况也比较靠后；而法国、韩国、美国、英国和加 拿大等国其核能发电量占比在 2019 年已分别达到 71%、26%、20%、16%和 15%。随着经济持续复苏，用电量快速攀升，电力需求逐渐增大。2021 年以来，后疫情时代我 国经济持续稳定恢复，外贸出口高速增长，拉动电力消费需求超预期增长。2021 年前三 季度全国全社会用电
38、量累计达到 61651 亿千瓦时，同比增长 13.9%，近 5 年 CAGR 为 8.3%， 增长率维持高位。从需求端来看；国家大力推动双碳战略，电气化程度提高，电能在终 端能源的占比将不断提升，用电量增速将会持续提高。而火电煤电受到严格管控，新增 装机将受限，水电我国除西藏外的水电资源已基本开发殆尽，优质可开发规模有限。所 以长期来看，未来电源增长只能依靠新能源发电和核电，“十四五”期间核电审批开工提 速，但受制于建设周期长，预计将在“十五五”迎来投产高峰。2.3 核电政策东风推动行业发展，已具备批量化建设条件“十三五”规划目标未达，行业处于瓶颈期。自 1974 年开启核电站的探索以来，直至
39、 1993 年首座商业核电站-大亚湾一号机组并网发电，我国由此进入核电适度发展阶段。2011 年 日本福岛核电事故之后，国内核电建设产业进入低谷，关于核电安全方面的担忧成为行 业发展绊脚石，国家对于核电的审批是严格又谨慎。据 Wind 统计，截至 2020 年底我国实际在运核电装机 容量为 5103 万千瓦，并未达成“十三五”规划设定目标。“十四五”期间核电进入积极有序发展新阶段。自 2019 年以来，我国核电项目陆续开闸， 打破了三年来的“零核准”瓶颈，稳步重启。2021 年初的政府工作报告中关于 2021 年重点工作里提出：“制定 2030 年前碳排放达峰行动方案。优化产业结构和能源结构。
40、 推动煤炭清洁高效利用，大力发展新能源，在确保安全的前提下积极有序发展核电”。这 是四年来政府工作报告首次用“积极”的字眼信号明确地提及核电。较“十二五”和“十 三五”的“安全高效发展核电”以及 2015 年“安全发展核电”的表述更为积极，属十年 来首次使用“积极”字眼表述核电建设。这是中国政府在 2020 年 9 月和 12 月提出 2030 年碳达峰、2060 年碳中和的目标后，并在 2021 年 3 月提出在确保安全的前提下积极有序 发展核电。预计到 2025 年中国在运核 电装机达到 7000 万千瓦，在建核电装机达到 3000 万千瓦；到 2035 年在运和在建核电装 机容量合计将达
41、到2亿千瓦；我们预计核电建设有望按照每年6-8台机组的步伐稳步推进， 若以每台投资约 200 亿元计算，年均投资规模将达千亿（1200-1600 亿）。2020 年 8 月， 国务院一次核准 4 台“华龙一号”核电机组，及在 2021 年上半年，国家核准了 5 台核电 机组（包括四台 VVER 核电机组和一台“玲珑一号”小型堆）。“积极有序发展核电”正 在逐步实现。国家核电政策推动行业发展，同时具备批量化建造能力。 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、1.7 亿千瓦和 3.4 亿千瓦，占全国电力总装机的 4.5%、5.1%、 6.
42、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%。实 现 2020、2030 年非化石能源消费比重分别达 15%、20%的目标，核电的作用不可小觑。 经测算，2035 年、2050 年核电要达到 1.7 亿千瓦、3.4 亿千瓦的规模，2030 年之前，每 年保持 6 台左右的开工规模；2031-2050 年间，每年保持 8 台左右的开工规模。同时，根据中国核能发展与展望(2021)中提及，“十四五”期间原子能法放射法 废物管理法核损害赔偿法核电管理条例等一系列涉及核能的法律法规后续有望 出台，在双碳大背景下，核能
43、相关政策的持续完善，核电发展有望进一步提速。我国已建成的秦山、大亚湾、田湾等 13 个核电基地，从未发生二级及以上运行事件，核 电安全总体水平已跻身国际先进行列。3. 核电产业链一览，设备制造国企垄断，细分领域民营企业成长性高3.1 核电产业概况核电产业链分为上、中、下游三个环节。上游环节包括核燃料、原材料生产；中游环节 包括核反应堆、核电核心设备制造及核电辅助设备制造；下游环节主要包括核电站建设 及运营维护。上游主要是铀矿开采、加工燃料元件制造；中游包括核岛设备制造：主冷 却剂泵、反应堆压力容器、蒸汽发生器、堆内构件、控制棒驱动机构、主管道、稳压器、 钢制安全壳、堆芯补水箱；常规岛设备制造：
44、汽轮机、发电机、汽水分离再热器、阀门、 冷凝器及管道、高低压加热器、除氧器；辅助设备制造：数字化控制系统、暖通系统、 空冷设备、装卸料机；下游则主要是核电站设计、土建、安装、调试、运营等一系列活 动总成。前期工作完成后，待获得国家监管部门的最终批复，将核岛底板浇灌第一罐混 凝土（FCD），开始正式的建设施工；完成机组的全部调试准备工作后，并网发电、正式 投入商运。核电站的前期工作一般需要 5-10 年以上；工程建设及安装调试需 5 年左右； 投产后运行时间一般为 30 到 60 年。3.2 上游：核燃料资源对外依赖性高，中核、中广核和国家电投三分天下核燃料是指含有易裂变核素，能够在反应堆内实现
45、自持链式核裂变反应的物质。据前瞻 经济学人资料，当今核电站使用的核燃料主要是铀 235，且纯度需达到 3%，而铀 235 在 天然铀中的含量仅为 0.71%，因此铀燃料的生产、供应是核燃料的重点。目前，核燃料主 要由中核下属的铀业公司进行制造。长期以来，中核集团在国内铀矿勘察、开采方面一 家独大，其子公司中国核燃料有限公司是中国最主要的核燃料生产商、供应商、服务商， 并为我国所有投运核电站提供优质的核燃料。三大核企都有各自的铀业公司，但核燃料 加工主要由中核集团负责，具有半垄断性质。核燃料循环是核工业体系中的重要组成部分。所谓核燃料循环是指核燃料的获得、使用、 处理、回收利用的全过程。据超大军
46、事资料，燃料循环通常分成两大部分，即前端和后 端，它包括铀矿开采、矿石加工（选矿、浸出、沉淀等多种工序）、铀的提取、精制、转 换、浓缩、元件制造等；后端包括对反应堆辐照以后的乏燃料元件进行铀钚分离的后处 理以及对放射性废物处理、贮存和处置。氧化铀陶瓷组成的核燃料棒是核燃料组件的核心，是核反应的能量来源。水冶厂出来的 产品，因为矿石成分不同，采取的工艺也有差别，黄饼是通行的称呼，但重铀酸铵或者 三碳酸铀酰铵(钠)等也是常见产品;其中杂质也和矿石、工艺有关，除杂比较好的可以称 为核能纯产品。核能纯产品纯化很简单，否则就要经过再纯化，以进一步去除产品中的 杂质离子(和放射性元素无关，比如铁钙镁钒等)
47、。黄饼是核工业中的一种重要原料，也是 核燃料生产过程中必需的一种中间产品，其主要成分是重铀酸铵，黄色，常加工成饼状， 因此得名。“黄饼”通常是从粉碎后的天然铀矿石经多种溶液萃取，沉淀而来。纯化后的铀化合物，经过几个步骤，逐步转化成六氟化铀，以便于利用气体离心机进行 分离浓缩，将天然铀中丰度 0.7%左右的铀 235，逐步浓缩到 4.5%左右;这个过程是以六氟 化铀形势存在的，浓缩后的低浓缩铀丰度 4.5%左右，而分离后的尾料就是贫料(贫铀)， 其中含有 0.2-0.3%的铀 235。低浓缩铀，必须再次经过转化，变成氧化铀，然后制胚、烧结成氧化铀陶瓷，也就是所 谓的核燃料(芯块)了;氧化铀陶瓷具
48、有非常好的强度和热工性能。燃料芯块，按照一定要 求装入锆管中，加上相应附件(气室、弹簧等，这些东西可在高温下使用，还会产生少量 气体)，封装后就成了燃料棒（这就相当于烧火所需要的“柴”）。燃料棒，按照一定位置，逐支插入、固定在燃料组件(一个框架，其中包含有控制棒导管、 搅浑格架和锁紧机构等)中，安装相应附件就成了核燃料组件（相当于把多根柴捆在一起）。 最后放入反应堆堆芯，而核燃料组件排列布置方式，所谓 157、177 堆芯，指的就是堆芯 装载燃料组件的数量。我国铀资源对外依存度较高。我国铀资源较为丰富，已查明的铀矿资源主要分布于全国 23 个省、市、自治区，特别是江西、内蒙古、新疆、广东、湖南
49、、广西、河北等省，已 发现的铀资源总量约占全国总量的 95%；铀矿床类型多，但以砂岩型、花岗岩型、火山 岩型和碳硅泥岩型等 4 大类型为主，成矿地质条件复杂。且大部分属于非常规铀，不仅 品位低、埋藏深，且开采成本昂贵，因此需要海外进口，主要国家有哈萨克斯坦、乌兹 别克斯坦、加拿大、纳米比亚、尼日尔和澳大利亚。哈萨克斯、澳大利亚和加拿大铀资源供应全球前三。据 WNA 统计；2020 年，哈萨克斯 坦从矿山生产的铀占比最大(占世界供应的 41%)，其次是澳大利亚(13%)和加拿大(8%)。 哈萨克斯坦在 2009 年超过加拿大成为世界最大的铀矿生产国，并在 2019 年保持这一地 位，且在过去几年中持续增长生产（2016 年为 24689 吨），2018 年（21705 吨）和 2019 年（22808 吨）的增长率有所下降。2018 年排名前六的铀矿生产国（哈萨克斯坦、加拿