核电行业研究报告

一、核电行业现状

1、全球铀资源

铀是地球上一种常见的元素，分布情况与锌或锡类似，广泛分布在岩石与海水之中。过去十年中随着勘探工作的开展，全球铀储量至少增加了四分之一。根据世界核能协会(WNA)的统计，2015年全球开采成本在130美元/公斤以下的天然铀可信储量为570万吨，其中澳大利亚铀矿储量占29%，哈萨克斯坦储量占13%。根据世界核能协会的估算，570万吨天然铀的储量足够满足目前全世界在运核电机组运行90年以上的需求。并且随着价格的提升，天然铀的供应量亦会增加，2015年全球开采成本在260美元/公斤以下的天然铀可信储量为764万吨天然铀。未来随着技术的提升和成本的降低，海水也将成为铀的来源之一。据估计海水中铀储量是陆地储量的上千倍。

由于前期铀矿建设缓慢，目前我国铀产量较低，核电用铀资源主要依靠进口。近年来，随着我国核电企业在海外的收购，目前已在澳大利亚、纳米比亚、哈萨克斯坦、加拿大等地拥有一定规模的铀矿的采矿权。

2、核电独特优势：清洁环保、运行稳定、安全高效

非化石能源在我国一次能源中的占比较小。2016年核能消费量仅占1.58%，低于6.86%的世界平均水平。面对节能减排压力，我国正在大力推进能源结构转型。我国核电在技术方面日益成熟，不但拥有自主研发的三代技术，还在积极拓展四代技术，为日后行业健康稳定发展提供了坚实有力的技术支持。作为为数不多的可发挥基荷电厂作用的清洁能源，我们认为核电在我国未来能源结构中必将占据一席之地。

图1：中国一次能源 图2：世界一次能源

消费结构 消费结构

我国一次能源以煤炭为主，随着经济发展对电力需求的不断增长，大量燃煤发电对环境的影响也越来越大。核电是一种技术成熟的清洁能源，没有火电生产过程中的事氧化硫、烟尘、氮氧化物和二氧化碳排放。以核电替代部分煤电，是电力工业污染物减排的有效途径。

从安全性来看，根据概率安全分析，以AP1000为代表的三代核电站事故率低至10-6次/年，比我们生活当中的大部分行业都要安全。核电站有三层防护屏障，防止发生泄漏。核电站周围一年的辐射剂量和乘坐一次飞机相当。

图3：核电辐射与日常生活辐射对比(毫希)

从高效性来看，核能要比化学能大得多，一座百万千瓦的煤电厂每年要消耗约300万吨原煤，而一座同样功率的核电站每年仅需补充约30吨核燃料，后者仅为前者的十万分之一。

就输出稳定性而言，核电与火电类似，不受降水、风力、先照等自然条件的影响;核电的换料周期相对确定，一般是连续运行12个月或18个月进行一次更换。就经济性来说，核电作为“基荷”能源，一般不参与电网的调峰，可以提高燃料利用效率。因此就发电特性而言，核电是电力系统的最佳选择，其利用小时进超其他类型的发电设备。

图4：核电利用小时数进超其他类型发电设备

图5：2011-2016年 图6：2011-2016年

核电装机容量 核电发电量

年均增速17.8% 年均增速19.1%

图7：世界主要核大国的核电政策

3、核电技术不断发展成熟

核电技术推陈出新，安全性再上台阶，核电技术历经四个阶段。20世纪50年代出现的一代堆型证明了核能发电的可行性。二代技术出现在60年代后期，推动了核电大规模商业化。随后衍生出经济性、安全性更强的二代加技术。2010年前后三代技术日趋成熟。四代技术仍处于研发阶段。

图8：我国核电站采用的技术路线及技术来源

三代核电安全性再上台阶，三代技术的堆芯融化概率总体降至低于10-5/年，放射性物质大量泄漏概率降至小于10-6/年。具代表性的AP1000技术采用毋需外部能源系统、仅依靠自然驱动力的非能动应急系统，可完全避免福岛事件中外部电源失效导致堆芯过热的风险。

图9：核电二代、二代加与三代技术的参数

对比情况

国内目前在运的37台机组均采用二代、二代加技术，19台在建机组中有16台采用三代技术。2009年4月，AP1000全球首堆三门项目开工，预计于2018年并网。同时EPR机组也有望在中国台山率先投运。华龙一号首堆福清3号机组于2015年开工，预计建设周期60-70个月。三代首堆投产后，相关审批和建设环节有望加速。积极开展四代研究。第四代核能系统由美国能源部在1999年提出，在安全性和经济性等方面较三代堆型有望实现较大飞跃。2002年，美国联合10余个国家、机构提出四代核能系统的概念，将钠冷快堆、铅冷快堆、气冷快堆、超临界水冷堆、超高温气冷堆、熔盐堆等6种堆型确认为重点研发对象，并预计将于2030年开启商业化进程。中核旗下的原子能科学研究院于2011年实现了国内首座钠冷快堆实验堆的满功率稳定运行。2015年，中核集团与比尔盖茨主导投资的美国泰拉能源签约，合作开发“行波堆”。以行波堆为代表的钠冷快堆型可将铀的利用率提高到60%以上，且能以贫铀、乏燃料回收铀或者天然铀为燃料，换料周期有望延长至10年以上。

图10：我国在运及在建核电装机位置分布

二、核电行业上下游

核电产业链按照上中下游来划分，可分为上游铀矿开采加工及核燃料循环，中游设备制造，下游核电站设计、土建、安装、调试及运营。

图11：核燃料循环

图12：核电产业链梳理

上游核燃料循环一家独大。核燃料循环包括核燃料制备(前端循环)和乏燃料处理(后端循环)两个部分。由于核燃料浓缩难度很高且在国防方面有特殊安全要求，目前国内仅有中核集团下属中国核燃料有限公司拥有完整的核燃料循环产业牌照。核电站主要由三大系统构成：核岛、常规岛及辅助设备。核岛是整个核电站的核心，负责将核能转化为热能，是核电站所有设备中工艺最复杂、投入成本最高的部分。常规岛利用蒸汽推动汽轮机从而带动发动机发电。辅助系统(BOP)主要包括数字化控制系统、暖通系统，保障核电站平稳运行。