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?核電產業鏈全景解析

2022-07-07 11:57  來源:深度行業研究    核電產業  核能發電  核能利用  核電經濟性  四代核電

《政(zheng)府工作(zuo)(zuo)報告》中(zhong)關于2021年重(zhong)點工作(zuo)(zuo)里(li)提(ti)出:制(zhi)定2030年前碳(tan)排放達峰(feng)行動(dong)方案(an)。優化產(chan)業結構(gou)和能源結構(gou),推動(dong)煤(mei)炭清(qing)潔高效利用,大力發展新能源,在確保(bao)安全的前提(ti)下積極有序發展核(he)電(dian)。


《政府工作(zuo)報告》中關于2021年重(zhong)點(dian)工作(zuo)里提出:制定2030年前碳排放達(da)峰行動方案。優化產業結(jie)構(gou)和能源結(jie)構(gou),推(tui)動煤(mei)炭清潔高(gao)效利用,大力發展(zhan)新能源,在(zai)確(que)保安全的(de)前提下積極(ji)有序發展(zhan)核電。

這(zhe)是四(si)年來政府工作報告首次用“積極”的字眼(yan)信號明確地提及(ji)核電(dian)。

核(he)電是(shi)一種技(ji)術成熟的(de)清潔能(neng)源,具有(you)建設周期長、投(tou)資規模大的(de)特點;核(he)電建設既可(ke)以發揮(hui)穩定投(tou)資的(de)作(zuo)用(yong)(yong),又不會增加近5年(nian)內(nei)的(de)供應能(neng)力,但對于(yu)推動未來(lai)能(neng)源結構優化具有(you)重要作(zuo)用(yong)(yong)。

目前,全球(qiu)的核電(dian)(dian)(dian)技術(shu)已(yi)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)到第(di)三代(dai),美國(guo)、法國(guo)、中(zhong)(zhong)國(guo)等國(guo)家已(yi)開展(zhan)(zhan)第(di)四(si)代(dai)核電(dian)(dian)(dian)的研究,四(si)代(dai)堆將帶來下一次(ci)(ci)能(neng)源(yuan)革命。國(guo)際能(neng)源(yuan)署(IEA)發(fa)(fa)布的《世界能(neng)源(yuan)展(zhan)(zhan)望(wang)(wang)》中(zhong)(zhong)稱,核電(dian)(dian)(dian)是當前僅(jin)次(ci)(ci)于水電(dian)(dian)(dian)的第(di)二大低碳(tan)電(dian)(dian)(dian)源(yuan),中(zhong)(zhong)國(guo)是世界核電(dian)(dian)(dian)大國(guo),核電(dian)(dian)(dian)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)量在2030年前有望(wang)(wang)超過美國(guo)和歐(ou)盟,行業具有廣(guang)闊的增長空間(jian)。

 
根據世界核協會(WNA)公布的數據,截至2021年1月1日,全球有32個國家在使用核能發電,共有441臺在運核電機組,總裝機容量約392.4 GWe。

相(xiang)對于(yu)2020年1月1日,核電(dian)使用國增加了(le)(le)2個,機(ji)組數量減少(shao)了(le)(le)1臺,總(zong)裝(zhuang)機(ji)容(rong)量基本保持穩定。

從核電(dian)裝機(ji)(ji)容量(liang)來看,全球近(jin)年來保持向好(hao)的趨勢(shi)。根(gen)據(ju)WNA公(gong)布的數據(ju),截至(zhi)2021年1月1日,全球共有(you)54臺(tai)在建(jian)機(ji)(ji)組,總裝機(ji)(ji)容量(liang)60.3GWe。2020年全球共有(you)5臺(tai)核電(dian)機(ji)(ji)組(總裝機(ji)(ji)容量(liang)5073 MWe)正式開工建(jian)設,其(qi)中(zhong)4臺(tai)位(wei)于(yu)(yu)中(zhong)國,1臺(tai)位(wei)于(yu)(yu)土(tu)耳其(qi);5臺(tai)首次(ci)(ci)并(bing)網發電(dian),6臺(tai)永(yong)久(jiu)關閉。2011年日本福(fu)島核事故后,中(zhong)國政府決定(ding)暫停國內核電(dian)新項目審批。進(jin)入2020年,此(ci)次(ci)(ci)國務(wu)院一次(ci)(ci)性(xing)再核準了4臺(tai)機(ji)(ji)組,均采用(yong)華龍(long)一號技(ji)術路線(xian),標志著(zhu)中(zhong)國具有(you)完(wan)全自主知(zhi)識(shi)產權的三(san)代核電(dian)技(ji)術迎來批量(liang)化建(jian)設的新時期。

核電產業鏈
 
核電產業鏈包括了核燃料供給商、設備供應商、電力設計、科研、施工、安裝、發電和輸配電等企業,可以按照其在產業鏈中的位置分為上游、中游和下游共三個環節。上游環節包括核燃料、原材料生產;中游環節包括核反應堆、核電核心設備制造及核電輔助設備制造;下游環節主要包括核電站建設及運營維護。每個環節又由眾多其他環節組成,例如核燃料供應,需要鈾礦勘察、采礦、冶煉、純化、轉化、鈾濃縮、元件制造等環節,即使僅僅一個元件制造環節,又需要涉及核級鋯合金產業的支撐。
 

資料來源(yuan):銀河(he)證券

核電產業鏈上游:核燃料供應

核燃料元件棒最核心的材料是燃料芯塊,它由二氧化鈾組成,是反應產生熱量的主要原料。天然鈾是以礦石形式存在的。鈾礦經過勘探開采、水冶、鈾轉化與鈾濃縮等過程,最終送往核燃料加工廠制造出核燃料元件。中國的核燃料制造和供應目前由中核集團下屬的中國核燃料有限公司獨家供應,中核集團是中國唯一擁有完整核燃料循環產業的企業。國家授權中核集團對核燃料、鈾產品的生產經營和進出口實行專營。其中,加工核燃料組件的資質及能力國內僅中核集團旗下的中核建中和中核北方兩家公司具備,除了首爐等必須從國外進口的核燃料以外,所有國產核燃料組件只能從中核建中、中核北方進行采購。中核集團的全產業鏈布局將為公司發展提供燃料采購、加工、工程設計、建設、設備進口、技術服務、乏燃料運輸及后處理等全方位支撐。中廣核和國家電投也在布局相關的核燃料產業。
 
核電產業鏈中游:核裝備制造

核島設備是承(cheng)擔熱(re)核反(fan)應的(de)(de)主(zhu)要(yao)(yao)部分,技術含(han)量最高,對安全設計的(de)(de)要(yao)(yao)求也最高。

常規島設備在技術上不區分第二代和第三代;輔助系統的工程規模比較小。這三種設備在核電站的造價中所占的比例大致為5:3:2。

核電核心設備

通常把核電站的組成設備稱為核電設備,各系統的設備約有48,000多套件,其中機械設備約6,000套件,電器設備5,000多套件,儀器儀表25,000余套件,總重約6.7萬噸。一座2×60萬千瓦的壓水堆核電站約有290個系統。核電設備總體上可分為三大類:核島設備(NI)、常規島設備(CI)和輔助系統(BOP)。核電站的組成:
 

 
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。我國在產業鏈條上處于有利的地位,定價能力強。在其他輔助設備領域,由于核電產品屬于高端產品,毛利率也普遍較高。決定核電設備競爭格局的關鍵因素在于設備制造企業的進入時間和創新能力。核電主設備制造難度大,建設周期長,同時承擔重要的核安全保障的功能,這就導致其成本偏高,因此我國的核電主設備制造業主要為大型國有企業壟斷,這是由核電設備的高技術壁壘所決定的。
 
目前國內已經形成東北、上海和四川三大核電設備制造基地,有100多個企業具備了核電設備的生產能力。一般單個設備供應商3~4家。目前核島設備的供應現狀是四大國企上海電氣、東方電氣、哈電集團、中國一重占據主要供應地位,承擔了三代核電主設備的國產化任務,包括反應堆壓力容器、穩壓器、蒸汽發生器、汽輪發電機、主冷卻劑泵;中國二重參與部分產品。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。華龍一號設備完全國產化。中國一重:全部反應堆壓力容器的制造任務;東方電氣: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:反應堆堆內構件、核二三級泵等制造任務;哈電股份:核島反應堆冷卻劑泵、常規島輔機給水加熱器等;中核科技關鍵閥門:主蒸汽隔離閥、核級直流電裝驅動閘閥、AP1000核電站主要設備制造商:

 
資料來源:中信建投
核電站建設及運營維護

核電(dian)(dian)站(zhan)建(jian)(jian)設(she)核電(dian)(dian)具有建(jian)(jian)設(she)周(zhou)期長、投資規(gui)模大(da)的特點。核電(dian)(dian)站(zhan)的前期工(gong)作(zuo)一般需(xu)要5-10年(nian)、甚至(zhi)更久的時間;工(gong)程建(jian)(jian)設(she)及安裝調試(shi)(shi)一般需(xu)要5年(nian)左右;投產(chan)后運(yun)行(xing)時間一般為30-40年(nian)(第(di)二代核電(dian)(dian)站(zhan)),甚至(zhi)可達(da)60年(nian)(第(di)三代核電(dian)(dian)站(zhan))。鑒于核安全要求的特殊性,核電(dian)(dian)站(zhan)建(jian)(jian)設(she)要經歷前期規(gui)劃、論(lun)證、選址、審批、設(she)計、設(she)備制造、建(jian)(jian)造、調試(shi)(shi)、運(yun)行(xing)等過程。

從(cong)核(he)(he)電站整體造(zao)價(jia)來看,工(gong)程基礎價(jia)是(shi)核(he)(he)電站建造(zao)成本(ben)的(de)(de)主體部分。工(gong)程基礎價(jia)是(shi)以(yi)計價(jia)當期(qi)的(de)(de)設備(bei)材料(liao)價(jia)格、人工(gong)機(ji)械(xie)價(jia)格和財政稅收政策(ce)等有關規(gui)定估算核(he)(he)電廠的(de)(de)總造(zao)價(jia),主要包括工(gong)程費(fei)用、工(gong)程其他費(fei)用、特(te)殊項目、首(shou)爐核(he)(he)燃料(liao)費(fei)和基本(ben)預備(bei)費(fei)。

在(zai)基礎(chu)(chu)價的基礎(chu)(chu)上(shang)考慮逐年物(wu)價浮動的建(jian)設(she)(she)造價總金額,即為工程固定價。在(zai)工程固定價的基礎(chu)(chu)上(shang)計入(ru)建(jian)設(she)(she)期利息、可抵扣增值稅等金額后(hou),即為核電項目的總計劃投資。

資料來源:中國知網

核電站運營

2002年電改后,中電投繼承了原國家電力公司的所有核電資產,2015年5月中電投與國核技合并為國電投后,國內具有核電運行(民用核設施運行許可證)牌照的只有三家央企——中廣核集團、中核集團和國電投集團。隨著2015年5月份中國電力投資集團公司與國家核電技術公司合并成國家電投,核電開發運營形成了三足鼎立的局面。雖然目前國家電投運營的核電站數量無法與中核、中廣核比較,但是國家電投承擔了擁有自主知識產權CAP1400示范工程的榮成石島灣核電站的建設工作,也是CAP1400技術的推廣者和出口者。按照《核電管理條例(送審稿)》的相關細則要求,五大發電中的大唐、華電、華能三位巨頭已基本滿足控股核電站的要求。結合三代核電重啟審批的預期,將逐步改變現有的核電運營商競爭格局,帶來新的變量和新的動能。
 
運營成本核電站的運營成本主要由折舊、維護和燃料成本構成。核電項目前期投入昂貴,導致折舊成本較高。一般而言,項目投產后,折舊在運營商的營業成本中占比接近40%,而火電僅達15%左右。因此,核電運營商具備現金流充沛的特點。

國內核電研究機構

我國(guo)核電工業(ye)基礎發源于國(guo)家原有的核軍工體系,具備了(le)較好的發展基礎。

目前,我國已擁有兩種自主三代核電技術,分別為國和一號與華龍一號。國和一號是國家重大科技專項之一,由國家電投集團在引進消化吸收國際先進核電技術的基礎上,開發的擁有自主知識產權的核電技術,采用“非能動”安全設計理念,單機功率達到150萬千瓦,是我國自主設計的最大功率的核電機組。自主三代堆型包括國家核電技術公司的AP1000,中國核工業集團的ACP1000,ACP1400、中廣核集團的ACPR1000+等(ACP+、ACPR+現統稱為“華龍一號(HTR)”)。

 
四代堆型目前主要為清華大學核研院研發的高溫氣冷堆。國內主要的核科學技術與核電技術研發設計單位有:北京核工業第二設計院、上海核工程研究設計院、中廣核設計院、清華大學、中國原子能研究院、中國西南物理研究院、中國核工業天津三院、核工業輻射防護研究院、核工業鈾礦山研究院等。第四代核能利用系統常指快中子反應堆技術,不使用鈾燃料,而改用钚-239作燃料,在堆心燃料钚-239的外圍再生區里放置鈾-238,钚-239產生裂變反應時放出來的快中子,被裝在外圍再生區的鈾-238吸收,鈾-238就會很快變成钚-239。不僅提高了能量的產生,而且還充分利用了鈾-238這一核廢料,核廢料導致的環境污染問題將能得到解決。第四代核電的安全性和經濟性都更加優越,廢物量極少,無需廠外應急,并具有防核擴散能力的核能利用系統,商用化預計2030年左右實現。

國內核電技術研發設計單位:
 
核電的高技術壁壘、高專業要求、強政核電的高技術壁壘、高專業要求、強政策管制的屬性,一方面決定了在短期內出現新競爭對手的概率較低,行業格局穩定;另一方面,也給予了相關業務在同業中較高的利潤率。平安證券認為,縱觀全球核電發展的起步、爆發、低潮、復蘇四個時期,可以發現真正的決定性推動因素在于對能源供應的需求及其供給結構的變化。即使中途出現了三次核事故,也只是具有短期性影響,并不會對發展進程帶來根本性改變。近年來國內風電、光伏等可再生能源的的快速增長,對于電網穩定性帶來了新的挑戰,疊加全社會用電量的提升,電網對于基荷電源的需求也同步提高;核電作為煤電的最佳替代者,可以補足因煤電裝機增速減緩、以及大型水電建設停滯而產生的基荷電源缺口。  


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