我國核電產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期產(chǎn)業(yè)鏈投資機會有待發(fā)掘

我國核電產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期，產(chǎn)業(yè)鏈投資機會有待發(fā)掘一、中國核電產(chǎn)業(yè)概況

（一）中國核電行業(yè)進展歷程

1985年，我國建設第一座自主設計的秦山核電站（浙江海鹽縣，30萬千瓦壓水堆），結束了中國大陸無核電的歷史，實現(xiàn)零的突破；此外，我國還引進大亞灣100萬千瓦壓水堆核電站，先后又建設秦山二期、嶺澳、秦山三期和田灣核電站。

依據(jù)作者發(fā)布的《中國核電行業(yè)進展趨勢討論與將來投資分析報告（2022-2029年）》顯示，2022年我國打算在浙江三門核電站和山東海陽核電站引進AP1000（美國的先進非能動壓水堆）技術。AP1000關鍵技術主要利用各種非能動平安方法（例如對流、傳導和輻照）代替簡單冗余的溝通電源作為動力進行熱傳遞。到2022年，我國具備核電站建筑的專有技術體系和學問產(chǎn)權，不僅能勝利地研制出第三代核電技術，而且實現(xiàn)鈾濃縮離心機的國產(chǎn)化，建成核燃料原件，核燃料供應完全立足本國，這些都證明我國核電進展已經(jīng)進入世界前列。

2022年我國自主研發(fā)“華龍一號”，標志我國核電進展邁入自主研制的第三代核電技術。2022年5月28日，中法合作的第三代EPR（法國的歐洲壓水堆）技術也應用到廣東臺山核電廠2號機組（同樣應用EPR三代壓水堆的1號機組已于2022年6月29日勝利并網(wǎng)發(fā)電）。第三代核電技術改進反應堆的設計技術，確保在事故工況下對造成環(huán)境和社會后果做到實際可控。

2022年12月20日，全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站——石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程首次并網(wǎng)發(fā)電，這是全球首個并網(wǎng)發(fā)電的第四代高溫氣冷堆核電項目，標志著我國成為世界少數(shù)幾個把握第四代核能技術的國家之一，意味著在該領域我國成為世界核電技術的領跑者。

目前，我國的核電產(chǎn)業(yè)仍處于并將長期處于進展的重要戰(zhàn)略機遇期。運機組數(shù)量及裝機規(guī)模方面，截至2022年12月底，我國商運核電機組數(shù)為51臺，總裝機容量為5327.5萬千瓦，僅次于美國、法國，位列全球第三，核電總裝機容量占全國電力裝機總量的2.24%。

資料來源：CNEA

能源結構方面，2022年，全國累計發(fā)電量為85342.5億千瓦時，運行核電機組累計發(fā)電量為4071.41億千瓦時，同比上升11.17%，占全國累計發(fā)電量的4.77%，近年來占比不斷提升。

資料來源：CNEA

依據(jù)《“十四五”規(guī)劃和2035年愿景目標綱要》及中國核能行業(yè)協(xié)會發(fā)布的《中國核能進展報告（2022）》，估計到2025年，我國在運核電裝機達到7000萬千瓦左右；到2030年，核電在運裝機容量達到1.2億千瓦，核電發(fā)電量約占全國發(fā)電量的8%。

（二）中國核電行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈狀況

核電設備產(chǎn)業(yè)鏈上游為生產(chǎn)所需原材料即核燃料及循環(huán)、碳素及金屬，中游為核島設備、常規(guī)島設備及幫助設備三類核電設備，下游為核電站運營。

核能產(chǎn)業(yè)鏈圖示

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資料來源：作者數(shù)據(jù)中心整理

二、上游：核燃料、核材料

（一）核燃料

核電的生產(chǎn)離不開核燃料，核燃料是指可在核反應堆中通過核裂變或核聚變產(chǎn)生有用核能的材料。鈾是普遍使用的核燃料，自然界中的鈾主要有三種同位素：鈾238，鈾235，和鈾234，其中易裂變的鈾235是目前主要使用的核燃料。核燃料循環(huán)構成了核能工業(yè)的基礎，整個循環(huán)過程包括了從鈾礦的勘探、開采、加工、精制、轉化、濃縮、核反應堆元件的制造、對乏燃料進行后處理以及放射性廢物的處理。依據(jù)國家核平安局介紹，鈾礦石開采出來后，經(jīng)過破裂、研磨、浸出、固液分別、離子交換或溶劑萃取等一系列過程，得到濃縮鈾，這種初級產(chǎn)物被稱為“黃餅”，黃餅經(jīng)過進提純制備成鈾氧化物，再經(jīng)化學轉化制成二氧化鈾或金屬鈾。這時的鈾產(chǎn)品中鈾同位素含量與自然?鈾相同，即鈾235僅占0.71%，即每1000個鈾原子中，只有7個可以利用。要作為核電廠輕水堆的燃料，則需要把鈾235的濃度提高到2%~5%，之后才能制成芯塊并組裝成核燃料組件。

核燃料制造過程

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數(shù)據(jù)來源：國家核平安局

全球鈾資源排名前五的國家鈾資源總和占全球總資源的65%，其中澳大利亞是全球鈾資源最豐富的國家，其RAR鈾資源量約為120萬噸，占全球資源量的29%。我國RAR鈾資源量13.7萬噸，占全球鈾資源量的2.8%，居世界第11位。目前，核電裝機容量的快速增長，將導致我國對鈾資源的需求量大大提升。依據(jù)2022年6月華北地質(zhì)出版的《全球和我國鈾資源供需形勢分析》，從2022年的2875噸到2022年的9834噸，我國鈾資源需求的年平均增長率為10.3%，而九年間，我國鈾產(chǎn)量僅從827噸增加到1885噸，增長緩慢。我國鈾資源的對外依存度由2022年的71%增長到2022年80%，而隨著核電裝機容量的快速增長，我國鈾資源的對外依存度還將漸漸上升。

全球主要鈾資源國合理確定的（RAR）的鈾資源（萬噸）

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資料來源：WorldInformationServiceonEnergy

（二）核堆芯

核反應堆的堆芯是原子核裂變的反應區(qū)，它由核燃料組件、掌握棒組件和啟動中子源組件等共同構成。燃料組件通常由燃料棒、掌握導向棒、定位格架以及上下管座和濾網(wǎng)等部件組成。壓水反應堆燃料由圓柱狀燃料棒捆成的棒束組成，燃料元件呈17*17正方形排列，每個組件共有289個位置，其中264個位置由燃料棒占據(jù)。燃料棒包殼是防止放射性向環(huán)境釋放的第一道平安屏障，作用是防止核燃料與冷卻劑泄漏，包殼的材料主要采納汲取中子少的Zr-4合金（鋯合金），其在高溫下有較高的機械強度以及抗腐蝕性能。燃料組件骨架由24根掌握棒導向管、1根中子通量測量管與上、下管座焊接而成，骨架結構使246根燃料元件形成一個整體，并可成熟整個組件的重量和掌握棒下落時的沖擊力，同時保證掌握棒的流暢運動。

反應堆燃料組件

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資料來源：中國科學院

（二）核電上游參加企業(yè)

目前，中核集團控股的中國原子能工業(yè)、中國鈾業(yè)公司；中廣核鈾業(yè)以及國電投控股的國核鈾業(yè)是中國僅有的三家獲授經(jīng)營許可及牌照從事自然?鈾進口及貿(mào)易并供應核相關服務的企業(yè)。中核集團不僅是中國唯一的核燃料生產(chǎn)商、供應商和服務商，也是中國唯一擁有完整核燃料循環(huán)產(chǎn)業(yè)、能夠實現(xiàn)閉式循環(huán)的特大型中央企業(yè)。由于核燃料元件研制具有高技術難度與國家平安意義，該領域被中核集團壟斷。加工核燃料組件的資質(zhì)及力量國內(nèi)僅中核集團旗下的中核建中和中核北方兩家公司具備，除了首爐等必需從國外進口的核燃料以外，全部國產(chǎn)核燃料組件只能從中核建中、中核北方進行選購。

除了上述三家從事核燃料開發(fā)、生產(chǎn)、貿(mào)易的企業(yè)外，涉及核電產(chǎn)業(yè)鏈上游的企業(yè)還有東方鋯業(yè)、西部材料。中核集團曾經(jīng)的子公司東方鋯業(yè)，是國內(nèi)鋯行業(yè)中技術領先且最具核心競爭力和綜合競爭力的知名企業(yè)，更是全球鋯產(chǎn)品品種最齊全的制造商之一。公司產(chǎn)品包括鋯礦砂、硅酸鋯、氯氧化鋯、電熔鋯、二氧化鋯、復合氧化鋯、氧化鋯陶瓷結構件及海綿鋯八大系列。其中，核級海綿鋯主要運用于核電站的核反應堆中，作為核燃料的包殼、格架、端塞和其它堆芯材料。西部材料是稀有金屬材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的新材料行業(yè)的領軍企業(yè)。目前壟斷國內(nèi)核電用銀合金掌握棒的生產(chǎn)，同時也供應核電堆芯關鍵材料包括鈦鋼復合管板、核乏燃料處理用鈦合金設備等產(chǎn)品。

此外，西部材料募投3.5億元用于其自主化核電站堆芯關鍵材料國產(chǎn)化項目，西部材料認為在碳中和目標下，核電作為零排放電源，將重回成長通道，公司制造的核電掌握棒、核級不銹鋼材料、鈦鋼復合管板、核乏燃料處理用鈦合金設備等產(chǎn)品需求有望持續(xù)增加。

三、中游：核電設備

（一）核電設備分類

核電站的設備主要分為三類，核島設備、常規(guī)島設備、幫助系統(tǒng)（BOP）。核島設備是整個核電站的核心，是擔當熱核反應的主要部分，負責將核能轉化成熱能。核島的技術含量最高，對平安設計的要求也最高；常規(guī)島利用蒸汽推動汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電；幫助系統(tǒng)的工程規(guī)模較小，主要包括數(shù)字化掌握系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)、空冷設備等用于保障核電站平安、平穩(wěn)運營的設備。

核電機組構成

核電系統(tǒng)主要設備核島設備反應堆堆芯、壓力容器、堆內(nèi)構件、掌握棒驅動機構、蒸汽發(fā)生器、主泵、主管道、安注箱、硼注箱和穩(wěn)壓器等常規(guī)島設備汽輪機、發(fā)電機、除氧器、凝汽器、汽水分別再熱器、凹凸壓加熱器、凝聚水泵、主變壓器和循環(huán)水泵等幫助系統(tǒng)（BOP）設備冷卻系統(tǒng)、余熱排出系統(tǒng)、采暖、通風和空氣調(diào)整系統(tǒng)等數(shù)據(jù)來源：《核電廠系統(tǒng)及設備》

（二）核電設備投資額

依據(jù)《我國核電站項目設備供應管理討論》在核電站投資中，核電設備投資占50%，基礎建設占40%，其他占10%。核電設備是核電投資中最重要的部分，核電設備的自主化是打算核電自主化的關鍵。

資料來源：國家能源局

依據(jù)國家能源局，核島、常規(guī)島和幫助設備三部分，分別占電站總投資的23%，15%和12%。假如根據(jù)18000元/KW造價計算，一套100萬千瓦核電機組的總造價為180億元，按上述比例計算核島設備投資為41.4億元，常規(guī)島投資為27.0億元，BOP幫助設備為21.6億元。

資料來源：國家能源局

若根據(jù)每年新增6-8臺機組推動，“十四五”期間，我國每年國內(nèi)的核電建設市場空間將達到1080-1440億元，其中核電設備年市場空間約為540-720億元左右。

核電中游參加企業(yè)

較高技術工藝壁壘、極高的平安性要求以及資金投入量大等緣由導致進入核電設備領域的門檻很高，目前我國的核電設備主要被國企壟斷。

核島設備主要包括壓力容器、穩(wěn)壓器、主泵、主管道等，其寡頭市場主要參加者為東方電氣、上海電氣、哈動力集團和一重集團四家企業(yè)。

常規(guī)島設備主要有汽輪機、發(fā)電機、給水泵、冷凝聚水泵等，其市場則由東方電氣、上海電氣和哈動力集團參加，依據(jù)中國核電網(wǎng)，東方電氣的市場份額占到整個常規(guī)島設備市場的50%。

相對壁壘較高的核電廠主設備而言，其細分領域的主管道、核級閥門、核用電纜、密封件等零部件的生產(chǎn)制造門檻較低，技術實力較強的機械制造民營企業(yè)在獲得相關資質(zhì)后進入該領域。依據(jù)中國能源報，頓漢布什在國內(nèi)核島制冷設備市場份額約60%，恒輝集團可生產(chǎn)國內(nèi)最長的，長達45米的高效換熱管；山東核電設備有限公司生產(chǎn)的平安殼、結構模塊等核電部件在國內(nèi)AP/CAP核電機組上的市占率超過95%。這些民營企業(yè)的在核電領域的布局，打破了核電零部件被國外廠商壟斷的局面，標志著我國核電設備勝利實現(xiàn)自主化。

四、下游：核電站建設、運營，乏燃料后處理

（一）核電站的建設與運營

核電站的建設與運營進入門檻高，國內(nèi)目前擁有核電資質(zhì)的企業(yè)僅4家，分別是：中核集團、中廣核集團、國電投以及2022年剛拿到牌照的華能集團。截至目前，我國在運核電機組中大亞灣、嶺澳、陽江、防城港、寧德、臺山、紅沿河核電站的25臺在運機組的業(yè)主是中廣核，合計裝機容量28.26GW，約占全國在運總裝機容量的51.7%；中核集團運營的有秦山的三座核電廠、田灣、福清、三門、昌江以及方家山，合計運營機組數(shù)為25臺，裝機容量23.67GW，占比43.3%。國電投僅運營海陽核電站的一、二號機組，華能集團負責運營的石島灣核電站的高溫氣冷堆。

資料來源：中國核電，中廣核

核電建設方面的龍頭是中核集團控股的中國核建，中國核建目前已全面把握了各系列多型號的核反應堆建筑的關鍵技術，具備AP1000、EPR、華龍一號等新一代先進壓水堆及高溫氣冷堆的建設力量。依據(jù)中國核建年報，近年來公司的新簽合同額度、及儲備合同額均有大比例提升，2022年國內(nèi)共有6臺核電機組實現(xiàn)核島澆筑第一罐混凝土（FCD）、4臺機組實現(xiàn)首次并網(wǎng)，公司擔當了上述全部機組的建設施工任務。截至2022年12月底，公司在建的國內(nèi)外核電機組共20臺，全年累計完成重大里程碑節(jié)點19個。各在建核電項目均穩(wěn)步推動，除上述的6臺新開工機組外，其余10臺機組處于施工高峰期，4臺機組處于施工收尾期。2022年中國核建的核電工程建設板塊實現(xiàn)營業(yè)收入119.64億元，同比增長15.03%；新簽合同額238億元，同比增長5.5%。

資料來源：公司財報

（二）乏燃料后處理

乏燃料后處理是核燃料循環(huán)的最終一環(huán)，也是極為關鍵的一環(huán)。乏燃料是經(jīng)受過輻射照耀的核燃料，放射性強。我國采納“閉式核燃料循環(huán)”將乏燃料送入后處理廠回收鈾、钚等物質(zhì)后再將廢物固化，進行深地址層處置。“閉式核燃料循環(huán)”的優(yōu)點是可以提高資源利用率，以應對我國鈾資源匱乏的問題，同時減小放射性廢物體積并降低毒性。一座百萬kW的壓水堆核電站，每年卸出乏燃料約25噸，依據(jù)江蘇神通，我國每年產(chǎn)生乏燃料約1000噸以上，隨著存量機組逐步增多，到2025年我國核電站運營累積產(chǎn)生的乏燃料估計將達到15000余噸，國內(nèi)乏燃料處理產(chǎn)能缺口在1800-2000噸每年。目前我國暫未建成商用大型乏燃料后處理廠，乏燃料處理力量僅為50噸/年，江蘇神通中標的甘肅國內(nèi)首套200噸/年乏燃料后處理項目一期在2022年末間續(xù)完工，但這還遠遠不能滿意中國乏燃料后處理的需求。乏燃料后處理力量的不足將限制我國核電的進展，在市場需求較為緊迫的狀況下，政府部門也在進一步推動乏燃料后處理產(chǎn)業(yè)建設。

2022年，國家進展改革委、國家能源局編制的《能源技術革命創(chuàng)新行動方案（2022-2030年）》中也明確指出，要在2030年前基本建成我國首座800