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中国核电行业大数据—-金准报告

发布日期:
2018-06-22
浏览量:
67364

1951 年 12 月美国实验增殖堆 1 号(EBR-1)首次利用核能发电以来,世界核电至今已有 60 多年的发展历史。据金准数据统计,截止至 2016 年 6 月,全球共有 444 座反应堆并网发电,并网发电量 387741 百万瓦特;全球共有 62 座反应堆处于建设当中,在建容量 66029 百万瓦特。我国共有 33 座反应堆并网发电,并网发电量 29577 百万瓦特;在建机组 21 座,在建容量 24036 百万瓦特。

我国核电发展至今已有四十余年,经历了核电起步、适度发展、积极发展和安全高效发展 4 个阶段。

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我国核电发展的四个阶段

近年来,伴随着我国核电站建设步伐的加快,我国核电产量逐年快速增加。核电年发电量由 2001 年的 174.12 亿千瓦时增长至 2015 年的 1695.18 亿千瓦时,年复合增长率达到 17.65%。2015 年,全国发电量达 56184 亿千瓦时,其中核电发电量占比 3.02%,并继续呈现占比快速提升的态势。

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近年来我国核电产量和占总发电量比例

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2015 年我国电力生产结构

金准专家统计,截止至 2015 年 10 月底,我国在建核电机组 25 台,总装机容量 2751万千瓦。2016 年 9 月 16 日,国家核电副总经理郑明光在伦敦世界核协会会议中表示,“中国拟在未来 10 年兴建超过 60 座核电厂。其中未来 5 年将建造约 30 座核反应堆,之后的五年将兴建更多座。中国主要核电企业将至少一年新建两座核反应堆。”考虑到内陆核电技术逐渐成熟,内陆核电有望审批通过,认为,在接下来的数年,我国核电站建设将保持持续高增长的态势,且增速有望进一步提高。目前,按每年新审批 6-8 台核电机组计算,每台投资约 200 亿元,总体市场空间约为 1200-1600亿元/年。核电装备投资占总投资比约为 50%,核电设备的市场空间约为 600-800 亿元/每年。

二、海外市场空间广阔

在我国核电事业高速发展的同时,海外市场也为我国核电设备企业提供了广阔空间。2016 年 9 月 15 日,英国政府在重新评审后批准中法企业共同参与投资欣克利角 C 核电项目,这意味着以中广核为代表的中国核能企业正式进入英国核电市场。这是中国核电第一次参与发达国家的核电项目,极具标志性意义。此外,自 2010 年起,我国陆续展开了对阿根廷、巴基斯坦、埃及、英国、南非等国家的核电项目出口洽谈工作,目前已获得多国核电项目订单,在建核电项目正稳步推进。目前,在我国“一带一路”沿线的 65 个国家中,有 28 个计划发展核电项目,规划核电机组台数达到 126 台,装机总规模约为 1.5 亿千瓦,按核电造价 1.7 万元/千瓦测算,“一带一路”沿线国家核电项目投资将达到 2.5 万亿元。此外,西方发达国家、非洲、南美国家对核电站的需求亦非常强烈。预计未来十年,我国核电产业海外出口将逐渐打开,核电设备海外市场空间将呈现高速增长趋势。

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我国核电出口项目概览

三、关注核电后市场的投资机会

乏燃料是使用过的核燃料,通常由核电站的核反应堆产生。据金准数据统计,截止至 2015 年,全球在运核电机组已经产生了 35.1 万余吨乏燃料,按照当前核电装机规模,每年还将产生约 10000 吨乏燃料。对于乏燃料,目前国际上通行的有两种处理方法:一种是不进行乏燃料后处理,燃料棒在核电站反应堆内燃烧完后将其长期暂存、永久贮存、直接处置,被称为开式核燃料循环;另一种是对乏燃料进行后处理,回收其中的铀和钚,再加工成燃料组件进行重复利用,称为闭式核燃料循环。我国主要采取闭式核燃料循环的乏燃料处理方式。

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压水堆核电站核燃料循环图

目前,法国、英国、日本、印度采用闭式燃料循环;美国、加拿大、西班牙、瑞典、芬兰等则采用开式燃料循环,将乏燃料作为核废物进行长期处置即一次通过。也有一些国家采取观望策略,尚未决定如何处理乏燃料。

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乏燃料水池

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乏燃料贮存格架

乏燃料水池是储存和冷却乏燃料组件和破损燃料组件,以及对燃料组件进行检查、修复、运输等水下操作的场地。在反应堆的一个运行周期结束以后,就会将反应堆中约 1/ 3 堆芯的乏燃料组件卸到乏燃料水池中进行冷却。刚卸出的乏燃料组件有着较高的衰变热,在水池中冷却多年以后,衰变热降到足够低就可以将其运到后处理厂或永久贮存场。

乏燃料贮存格架是核燃料循环中的核心设备,广泛应用于乏燃料在堆贮存、中间离堆贮存以及后处理厂贮存。随着我国核电行业的快速发展,乏燃料水池和乏燃料贮存格架市场空间广阔。然而,受制于乏燃料贮存格架中关键的功能材料——中子吸收材料等方面的限制,一直未能实现国产化,依赖国外进口,不仅产品供货价格昂贵,而且技术和供货周期上受到制约。

核电作为一种清洁高效能源,是我国增加能源供应、优化能源结构、应对气候变化最重要的选择之一,把核电规模搞上去应当作为能源战略的一个重点。本文客观分析了过去几年来我国核电发展情况,并预测了未来几年的核电良好的发展趋势。

经过多年实践,我国已经掌握了成熟可靠的核电技术,具备了加快核电发展的条件。我国核电建设将在2008-2010年迎来一波高峰,近年来相应机组完工并网,带动核电在运装机容量快速增长。

独特优势:清洁环保、运行稳定、安全高效

清洁环保:我国能源消费过度依赖煤炭等化石能源,在全国总装机容量中,火电比例一直居高不下,引发了一系列环境问题。根据中电联数据,每燃烧1吨标准煤将产生二氧化碳2620千克,二氧化硫8.5千克,氮氧化物7.4千克和280千克炉渣,带来严重的环境问题。而在核电生产过程中,二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘等物质均为零排放。根据中电联数据,2016年全国累计发电量6.0万亿千瓦时,其中核电累计发电量为2132亿千瓦时,同比增长约24.4%,约占全国总发电量的3.5%。与燃煤发电相比,2016年全年核能发电相当于减少燃烧标准煤约6568万吨,减少排放二氧化碳约17208万吨,减少排放二氧化硫55.83万吨,减少排放氮氧化物48.6万吨。

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▲图表1:2015年煤电污染物在全国排放量中的占比(%)

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▲图表2:2016年全国各电源发电量占比(%)

安全高效: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。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。

运行稳定:目前大部分核电站处于基荷运行,不参与调峰。基荷运行可以提高燃料利用效率。核电的换料周期相对固定,一般都是连续运行12个月或180个月换一次料,所以核电站的运行方式高效稳定。2016年,光伏发电、风电、水电、火电和核电发电设备利用小时数分别1103小时、1742小时、3621小时、4285小时和7042小时。核电发电设备利用小时数远高于其他电源利用小时数。

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▲图表3:核电辐射与日常生活辐射对比(毫希)

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▲图表4:2016年全国各电源利用小时数(小时)

政策利好,核电未来发展空间大

我国政府始终秉承安全高效发展核电的方针,在未来能源规划中对核电提出了较高的目标,且近几年的能源政策中核电规划始终保持一致。根据近年来陆续发布的《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》、《电力发展“十三五”规划》及《“十三五”核工业发展规划》等文件的规划目标,到2020年,核电装机容量达到5800万千瓦,在建容量达到3000万千瓦以上。坚持安全发展核电的原则,加大自主核电示范工程建设力度,着力打造核心竞争力,加快推进沿海核电项目建设。建成三门、海阳AP1000自主化依托项目,建设福建福清、广西防城港“华龙一号”示范工程。开工建设CAP1400示范工程等一批新的沿海核电工程。深入开展内陆核电研究论证和前期准备工作。认真做好核电厂址资源保护工作。

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▲图表5:近年核电规划汇总

2018-2020年核电或将迎来建设潮。根据金准数据,截至2017年11月20日,我国投入商业运行的核电机组有37台,累积装机容量约3581万千瓦;在建核电机组19台,累计装机容量2200万千瓦。我国核电装机容量占比仅为2%,距离2015年全球核电装机容量平均占比6.4%还有很大差距。在建19台核电机组在2020年前全部投运,届时核电装机容量达到5781万千瓦,基本完成5800万千瓦的装机目标。但是上述规划中还有3000万在建容量需要在2020年前开工,这就意味着未来三年内将开工建设30台百万机组核电站,平均每年开工建设10台。

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▲图表6:2016年全国各电源装机占比(%)

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▲图表7:2016中国与全球核电装机占比(%)

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▲图表8:截至2017年11月我国商运核电机组

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▲图表9:2017年11月我国在建核电机组

技术路线明确,三代核电建设稳步推进

三代核电技术路线是CAP系列和华龙一号。目前,我国的第三代核电技术路线主要有两种,一种是引进消化吸收再创新的CAP1000和CAP1400,另一种是中核和中广核自主研发的HPR1000(华龙一号)。AP1000依托项目为三门核电1/2号机组和海阳核电1/2号机组,华龙一号示范项目为福清5/6号机组和防城港3/4号机组。

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▲图表10:AP1000首堆工程节点

困扰核电审批的问题将被消除,2018年或将是国产三代核电大批量建设元年。从2016年至今,尚未有新的核电机组开工建设,其主要原因就是三门1号机组(AP1000首堆)未能实现商运,以及“华龙一号”技术路线未能完成融合。近期,这两个困扰核电建设的因素都将被消除。2017年7月,三门核电1号机组热试结束,《华龙一号技术融合方案》也得到复批。目前三门核电1号机组已经开始装料前准备,完成装料后,核电机组将进入带核状态,这标志着AP1000全球首堆并网发电已经不远了。华龙一号后续项目的审批工作也将陆续展开。预计2018年或将迎来新一轮核电建设大潮。

CAP1400初步设计方案已于2014年通过审查。CAP1400大量采用非能动技术,技术先进,但是设备制造难度较大。大量设备系首次制造使用,没有工程实践经验,示范项目进展可能较为缓慢。华龙一号在能动安全的基础上采取了有效的非能动安全措施,技术较为成熟,工程难度较小。华龙一号示范项目福清5/6号机组和防城港3/4号机组已于2015年开工建设。

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▲图表12:筹建中的核电机组

核电企业积极布局海外和小堆,带来核电市场新增量

金准专家认为核电“走出去”战略初现成果。2013年10月,国家能源局《服务核电企业科学发展协调工作机制实施方案》首次提出核电“走出去”战略。国际原子能机构预计,2016年至2025年十年间,除中国大陆外,全球约有60-70台100万千瓦级核电机组建设,海外核电市场空间将达1万亿元。我们认为我国核电出海的时机已经成熟,中国核电企业凭借国内充足的订单,三十年的技术积累、相对低廉的造价及充沛的资金实力,有望在全球核电竞争中脱颖而出。目前我国核电三大核电集团正积极布局全球市场。近年来已于巴基斯坦、英国、阿根廷等多个国家签署了核电站项目合作协议并取得了一系列实质性进展。

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▲图表13:中国国产核电走出去战略布局

小堆市场前景广阔。国际原子能机构(IAEA)将小堆定义为300MW以下的核反应堆。目前,随着核电技术的不断发展,多功能模块式小型堆逐渐成为各相关企业后续的重点规划产业。核电小堆不仅可以用作发电,而且可以进行工业供热供汽,为城市供暖,还可用于海水淡化和海洋开发,市场前景广阔。

盈利能力:装机容量加速扩张,核电公司盈利能力有望大幅提升

核电盈利能力主要由装机容量决定。核电公司的盈利模式主要由上网电量和度电利润决定。由于核电设备利用小时数有政策保证,基本维持在7000小时左右,所以核电的上网电量主要由装机容量确定。度电利润则由上网电价和成本确定。核电参与市场交易的占比很小,根据中国核电和中广核电力2017年半年度报告显示,2017上半年,核电市场交易电量约为169亿千瓦时,占上网电量的15%左右。未来几年内,核电的上网电价主要参照核电上网标杆电价0.43元/千瓦时。

《保障核电安全消纳暂行办法》颁布,核电利用小时数有保障。2017年3月,国家发改委、国家能源局印发了《保障核电安全消纳暂行办法》。其中规定,在市场条件受限地区,优先发电权计划按照所在地区6000千瓦以上电厂发电设备上一年平均利用小时数的一定倍数确定。

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▲图表14:2020年前将投产机组

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▲图表15:核电装机容量预测(万千瓦)

总结

金准专家认为,我们应积极推动第3代核电技术的引进消化,促进国内先进核电技术的加快开发,掌握先进压水堆技术,实现堆型的标准化规模发展,提高核电设备的国产化水平。同时,积极推进第4代核电技术的自主研发,使其及时进人商业化准备阶段。

核安全是核电发展的生命线,来不得丝毫马虎。大规模发展核电,需要进一步提高安全监管水平,全面加强核电设计、制造、建设、运行等环节的安全管理和质量管理。

规模发展核电,还需要配套形成铀浓缩能力,加快建设乏燃料处理工程,健全核燃料循环体系,使核电发展得到充分的资源保障。

规模发展核电,更需要及早培养相关人员,形成人才队伍,为核电发展提供人才保障。