公用事業(yè)行業(yè)：核電發(fā)展回顧與展望四代核電潛力無限-20211105-興業(yè)證券-18正式版

行業(yè)研究行業(yè)投資策略報告

證券研究報告公用事業(yè)推薦 (維持）相關(guān)報告《興論碳中和系列5：低碳高效的基荷電源，“積極”發(fā)展核電逐步兌現(xiàn)》2021-08-18

核電發(fā)展回顧與展望：四代核電潛力無限2021年11月05日投資要點(diǎn)全球核電產(chǎn)業(yè)已歷經(jīng)四個發(fā)展階段：第一代為原型核電站階段，驗證了核電建設(shè)的技術(shù)可行性。第二代是標(biāo)準(zhǔn)化、大型化機(jī)組批量投運(yùn)的商用核電站階段，為當(dāng)今核電裝機(jī)的主力。第三代是以采用自然循環(huán)非能動安全系統(tǒng)的革新型核電站，和提升能動安全系統(tǒng)的改革型核電站為代表的先進(jìn)核電站階段，強(qiáng)調(diào)安全性和經(jīng)濟(jì)性。第四代是旨在實(shí)現(xiàn)廢物最小化，充分利用鈾資源，更好地控制核擴(kuò)散的未來核電站階段，目前第四代相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈雛形基本形成，預(yù)計將于2030年開啟商業(yè)化進(jìn)程。第四代核電技術(shù)存在兩種發(fā)展路徑：? 改進(jìn)完善熱堆技術(shù)：超臨界水冷堆、超高溫氣冷堆、熔鹽堆以鈾-235為主要裂變?nèi)剂希谘永m(xù)使用三代技術(shù)的基礎(chǔ)上加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)性和安全性。? 技術(shù)革新，發(fā)展快堆技術(shù)：鈉冷快堆、鉛冷快堆、氣冷快堆以鈾—钚燃料循環(huán)為基礎(chǔ)發(fā)生反應(yīng)，為當(dāng)今唯一可實(shí)現(xiàn)燃料增殖的關(guān)鍵堆型。當(dāng)前我國核電發(fā)展呈現(xiàn)三代核電站正在取代二代+機(jī)組成為新建主力機(jī)型，四代核電技術(shù)研發(fā)齊頭并進(jìn)的局面。近年來，我國在“863”、“973”、核能開發(fā)重大專項計劃以及第四代核能系統(tǒng)國際合作框架的支持下，先后開展了五種四代堆型的研發(fā)，取得了一系列研究成果，與國際水平基本同步。其中，我國高溫氣冷堆、快堆研發(fā)進(jìn)度居于世界前列：? 世界上首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站華能石島灣示范堆首堆即將并網(wǎng)發(fā)電，它具有：1）裝備高度自主化：國產(chǎn)化率達(dá)93.4%，成功研制出2200多套世界首臺套設(shè)備。2）潛在經(jīng)濟(jì)競爭力：一座2×600MWe的多模塊氣冷堆總造價大約是同等功率規(guī)模壓水堆核電站的110%-120%，上網(wǎng)電價差距在10%-20%以內(nèi)。3）固有安全性：在嚴(yán)重事故下，包括喪失所有冷卻能力時，可不采取任何人為和機(jī)器的干預(yù)，僅依靠材料本身的能力保證反應(yīng)堆放射性不會熔毀與大量外泄。4）應(yīng)用前景廣泛：利用其高溫特性，在工藝供熱、核能制氫、高效發(fā)電等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展。? 中核霞浦示范快堆工程已于2017年底實(shí)現(xiàn)土建開工，計劃于2023年建成投產(chǎn)。國家發(fā)改委在《核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2005-2020年）》里制定了熱中子反應(yīng)堆—快中子反應(yīng)堆—受控核聚變堆“三步走”的核能發(fā)展基本戰(zhàn)略，快堆技術(shù)有望帶領(lǐng)我國核電產(chǎn)業(yè)邁入新紀(jì)元：1）技術(shù)優(yōu)勢：增殖反應(yīng)使鈾資源的利用率提高60倍，有望解決鈾資源短缺的問題。2）發(fā)展趨勢：有望在2025年建成具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的鈉冷小型示范堆，應(yīng)用方向靈活。投資策略：建議關(guān)注核電相關(guān)設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈和建造產(chǎn)業(yè)鏈。我國預(yù)計2030-2040年實(shí)現(xiàn)第四代核反應(yīng)堆大型化商業(yè)應(yīng)用示范，2050年全面實(shí)現(xiàn)第四代核能系統(tǒng)的目標(biāo)要求，使四代核能在供熱、制氫、冶金、化工、海水淡化等方面具備規(guī)模建設(shè)條件。碳中和背景下四代核電潛力無限，核電市場空間前景廣闊。風(fēng)險提示：電價政策調(diào)整風(fēng)險，項目進(jìn)度低于預(yù)期，核安全風(fēng)險等。請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明行業(yè)投資策略報告目 錄1、核電技術(shù)演進(jìn)：經(jīng)濟(jì)性與安全性推動核電技術(shù)發(fā)展.......................................-3-2、四代核電技術(shù)快速發(fā)展，石島灣高溫氣冷堆項目即將并網(wǎng)...........................-4-2.1、華能石島灣高溫氣冷堆首堆即將并網(wǎng)發(fā)電................................................-6-2.2、中核霞浦鈉冷快堆示范堆：鈾資源利用率大幅提升..............................-11-3、碳中和背景下，四代核電潛力無限................................................................-14-4、風(fēng)險提示............................................................................................................-17-圖1、核電技術(shù)發(fā)展脈絡(luò).........................................................................................-3-圖2、四代核電系統(tǒng)概念結(jié)構(gòu)圖.............................................................................-5-圖3、我國高溫氣冷堆的發(fā)展階段.........................................................................-6-圖4、高溫氣冷堆包覆顆粒及球形燃料元件.........................................................-8-圖5、包覆顆粒燃料在高溫下的優(yōu)異性能.............................................................-8-圖6、雙模塊反應(yīng)堆帶一汽輪機(jī)的運(yùn)行模式.........................................................-9-圖7、石島灣示范工程平面圖.................................................................................-9-圖8、HTR-PM反應(yīng)堆設(shè)備成本估算對比.............................................................-9-圖9、HTR-PM整體成本估算對比.........................................................................-9-圖10、核能制氫技術(shù)路線.....................................................................................-10-圖11、天然鈾資源占比.........................................................................................-11-圖12、核電站閉式燃料循環(huán)示意.........................................................................-11-圖13、快堆增殖反應(yīng)示意圖.................................................................................-12-圖14、熱堆UO2燃料反應(yīng).....................................................................................-13-圖15、快堆MOX燃料反應(yīng)..................................................................................-13-圖16、中國核電產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D.............................................................................-16-表1、一至四代核電技術(shù)介紹.................................................................................-3-表2、第四代反應(yīng)堆按中子能譜分為熱中子堆（熱堆）和快中子堆（快堆）..-4-表3、第四代核電技術(shù)目標(biāo).....................................................................................-5-表4、氣冷堆發(fā)展階段及技術(shù)特點(diǎn).........................................................................-6-表5、石島灣示范工程主要設(shè)計參數(shù).....................................................................-7-表6、不同的能源的制氫成本...............................................................................-11-表7、鈾資源利用率不斷提升...............................................................................-12-表8、中國快堆技術(shù)發(fā)展.......................................................................................-13-表9、小型反應(yīng)堆研發(fā)進(jìn)度...................................................................................-14-表10、我國第四代核能系統(tǒng)發(fā)展技術(shù)路線圖......................................................-15-表11、第四代核電相關(guān)標(biāo)的梳理（截至2021年11月4日收盤價）..............-16-請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-2-行業(yè)投資策略報告報告正文1、核電技術(shù)演進(jìn)：經(jīng)濟(jì)性與安全性推動核電技術(shù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)性與安全性是推動核電發(fā)展的核心目標(biāo)。核電站的開發(fā)始于上世紀(jì)50年代，年代石油漲價引發(fā)的能源危機(jī)促進(jìn)了核電的發(fā)展，目前世界上商業(yè)運(yùn)行的四百多座核電機(jī)組絕大部分是在這段時期建成的。上世紀(jì)90年代，為解決三里島和切爾諾貝利核電站的嚴(yán)重事故的負(fù)面影響，美國和歐洲先后出臺“先進(jìn)輕水堆用戶要求”文件和“歐洲用戶對輕水堆核電站的要求”，滿足兩份文件之一的核電機(jī)組稱為第三代核電機(jī)組。21世紀(jì)初，第四代核能系統(tǒng)國際論壇（GIF）會議提出將鈉冷快堆、鉛冷快堆、氣冷快堆、超臨界水冷堆、超高溫氣冷堆、熔鹽堆6種堆型確認(rèn)為第四代核電站重點(diǎn)研發(fā)對象。四代核電技術(shù)強(qiáng)化了防止核擴(kuò)散等方面的要求，目前相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈雛形基本形成，預(yù)計將于2030年開啟商業(yè)化進(jìn)程。圖1、核電技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)資料來源：《第四代核能系統(tǒng)技術(shù)路線更新圖(GIF)》，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理表1、一至四代核電技術(shù)介紹階段商業(yè)化進(jìn)程主要堆型技術(shù)特征原型第一代實(shí)驗性石墨沸水堆（前蘇聯(lián)）；天然鈾石墨氣冷堆電站（英裂變能發(fā)電可行性驗證，這代核電站目國）；60MW原型壓水堆核電站（美國）；天然鈾重水堆核電核電站（1950-1960）前已基本退役站（加拿大）商用第二代壓水堆、沸水堆型機(jī)組（美國）；石墨水冷堆、VVER型壓標(biāo)準(zhǔn)化、大型化機(jī)組經(jīng)濟(jì)批量投運(yùn)，為核電站（1970-1990）水堆（前蘇聯(lián)）；中國、法國、日本、韓國引進(jìn)消化當(dāng)今核電裝機(jī)的主力1）革新型核電站：采用自然循環(huán)的非能動安全系統(tǒng)，如先進(jìn)第三代AP1000（美國）、CAP1400（中國）高安全性、更高功率、模塊化、智能化核電站（1990至今）2）改革型核電站：提升能動安全系統(tǒng)，增加單機(jī)容量，如System80+（美國）、EPR（法國、德國）、華龍一號（中國）未來第四代1）熱堆技術(shù)改進(jìn)：超臨界水冷堆、超高溫氣冷堆和熔鹽堆仍處于開發(fā)階段：大幅減少核廢料、燃核電站（2030以后）2）快堆技術(shù)顛覆：鈉冷快堆、鉛冷快堆、氣冷快堆料增殖，鈾資源高效利用，防核擴(kuò)散資料來源：《第四代核能系統(tǒng)技術(shù)路線更新圖(GIF)》，《淺談國內(nèi)外核電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景》，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-3-行業(yè)投資策略報告2、四代核電技術(shù)快速發(fā)展，石島灣高溫氣冷堆項目即將并網(wǎng)四代核電有望帶領(lǐng)核電產(chǎn)業(yè)邁入新紀(jì)元。當(dāng)前我國核電發(fā)展呈現(xiàn)三代核電站正在取代二代+機(jī)組成為新建主力機(jī)型，四代核電技術(shù)研發(fā)齊頭并進(jìn)的局面。近年來，我國在“863”、“973”、核能開發(fā)、重大專項計劃以及第四代核能系統(tǒng)國際合作框架的支持下，先后開展了高溫氣冷堆、鈉冷快堆、超臨界水冷堆、鉛冷快堆和熔鹽堆五種堆型的研究開發(fā)，取得了一系列研究成果，與國際水平基本同步。其中，我國高溫氣冷堆、鈉冷快堆研發(fā)進(jìn)度居于世界前列。高溫氣冷堆利用其高溫特性，在工藝供熱、核能制氫、高效發(fā)電等工業(yè)領(lǐng)域拓展核能的應(yīng)用前景；快堆則是當(dāng)今唯一可實(shí)現(xiàn)燃料增殖的關(guān)鍵堆型，將明顯提高鈾資源的利用率，并能夠利用嬗變以實(shí)現(xiàn)廢物最小化。表2、第四代反應(yīng)堆按中子能譜分為熱中子堆（熱堆）和快中子堆（快堆）中子堆型慢化劑冷卻劑作用GIF我國當(dāng)前發(fā)展階段能譜主要考慮安全性；（1）中核霞浦鈉冷快堆雙機(jī)組開工，預(yù)計分別鈉冷快堆于2023/2026年建成投產(chǎn)；無液態(tài)鈉閉式燃料循環(huán)增殖核燃（SFR）（2）我國核能發(fā)展三步走戰(zhàn)略提出2025年快料；嬗變堆實(shí)現(xiàn)商用推廣，目前比計劃時間稍慢?？煲簯B(tài)鉛/安全性；（1）2019年中核集團(tuán)首座鉛鉍零功率反應(yīng)堆鉛冷快堆無鉛鉍合小型化，多用途，增殖核燃成功實(shí)現(xiàn)臨界；（LFR）如少量核潛艇金料；嬗變（2）中科院研制迷你型核電源裝置“核電寶”。氣冷快堆無氣態(tài)氦放射性廢物少，可持續(xù)性-（GFR）有效利用核資源（1）20萬千瓦華能石島灣示范工程預(yù)計于2021年建成投產(chǎn)；超高溫氣冷堆熱效率高、燃耗安全性；（2）60萬千瓦華能霞浦示范工程已開工建設(shè)；石墨氣態(tài)氦深、轉(zhuǎn)換比高、制氫（利（3）中核集團(tuán)聯(lián)合清華大學(xué)啟動60萬千瓦高（VHTR）安全用高溫）溫氣冷堆商用核電站的項目，正實(shí)施前期工作；熱（4）中核集團(tuán)與清華大學(xué)、寶武集團(tuán)等聯(lián)合開展核能制氫與氫能冶金結(jié)合的前期合作。超臨界水冷堆輕水/重超臨界裝置尺寸小、熱安全，經(jīng)完成有自主知識產(chǎn)權(quán)的百萬千瓦級SCWR（SCWR）水水效率高濟(jì)（CSR1000）總體設(shè)計方案熔鹽堆釷資源利用；減核燃料增石墨熔鹽少對泵、管道的中科院展開釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)TMSR研究（MSR）殖需求資料來源：《中國核能科技“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略的思考》，國家能源局，中國核電網(wǎng)，新華網(wǎng)，央視網(wǎng)，觀察者網(wǎng)，新浪財經(jīng)，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理第四代核電技術(shù)存在兩種發(fā)展路徑，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性和安全性：? 對熱堆技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)完善：超臨界水冷堆、超高溫氣冷堆、熔鹽堆以鈾-235為主要裂變?nèi)剂?，在延續(xù)使用三代核電技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)性和請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-4-行業(yè)投資策略報告安全性。? 技術(shù)革新，發(fā)展快中子增殖反應(yīng)堆：鈉冷快堆、鉛冷快堆、氣冷快堆以鈾—钚燃料循環(huán)為基礎(chǔ)發(fā)生反應(yīng)，大幅提高了鈾資源利用率。表3、第四代核電技術(shù)目標(biāo)經(jīng)濟(jì)性安全性機(jī)組初期投資低于1000美元/kw堆芯融化概率低于10-6/堆年建設(shè)期小于3年完全無場外放射性釋放總電力成本低于3美分/kwh事故無需采取廠外應(yīng)急措施不依賴傳統(tǒng)鈾-235，核燃料循環(huán)利用防擴(kuò)散能力強(qiáng)資料來源：《世界核電主要堆型技術(shù)沿革》，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理圖2、四代核電系統(tǒng)概念結(jié)構(gòu)圖鉛冷快堆

鈉冷快堆

氣冷快堆第四代核電技術(shù)超臨界水冷堆

超高溫氣冷堆

熔鹽堆資料來源：《第四代核能系統(tǒng)技術(shù)路線更新圖(GIF)》，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-5-行業(yè)投資策略報告2.1、華能石島灣高溫氣冷堆首堆即將并網(wǎng)發(fā)電我國的高溫氣冷堆技術(shù)后來居上，現(xiàn)處于世界領(lǐng)先的地位，并且擁有了完整的自主知識產(chǎn)權(quán)。我國高溫氣冷堆技術(shù)研究始于20世紀(jì)70年代，2006年高溫氣冷堆核電站示范工程列入國家重大專項，經(jīng)過持續(xù)研發(fā)實(shí)踐，預(yù)期將在今年年底建成200MWe山東石島灣示范工程。表4、氣冷堆發(fā)展階段及技術(shù)特點(diǎn)燃料元件冷卻劑出口溫度/℃熱功率（MW）早期氣冷堆天然鈾燃料、鎂合金包殼CO2400500改進(jìn)型氣冷堆濃縮鈾燃料、不銹鋼包殼670600高溫氣冷堆UO2燃料、陶瓷包覆氦氣700-950330超高溫氣冷堆400資料來源：《基于核電設(shè)計準(zhǔn)則的AP1000與高溫氣冷堆核電技術(shù)安全性比較研究》，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理圖3、我國高溫氣冷堆的發(fā)展階段HTR-10實(shí)現(xiàn)滿功率調(diào)試運(yùn)行HTR-PM實(shí)現(xiàn)“863”計劃立項和驗證試驗220kV倒送電完成雙堆冷試198620032012.12華能石島灣HTR-PM2017.062020.112021年內(nèi)HTR-PM早期探索階段示范工程開工首堆并網(wǎng)發(fā)電1974199220062018.052021.08國務(wù)院批準(zhǔn)建造《國家中長期科學(xué)和技術(shù)完成首臺燃料裝卸首批核燃料成功裝入，標(biāo)志著世界首臺球床10兆瓦高溫發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-系統(tǒng)安裝和首臺主模塊式高溫氣冷堆正氣冷實(shí)驗堆2020)》發(fā)布，高溫氣冷堆氦風(fēng)機(jī)的出廠實(shí)驗式“帶核運(yùn)行”(HTR-10）核電站列入國家重大專項資料來源：中國核電信息網(wǎng)，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理石島灣高溫氣冷堆示范工程是世界上首座具有第四代核電技術(shù)主要特征的球床模塊式高溫氣冷堆核電站，該項目實(shí)施單位為華能山東石島灣核電公司，由中國華能集團(tuán)公司、中國核工業(yè)建設(shè)集團(tuán)公司、清華大學(xué)各出資47.5%、32.5%和20%2007年1月共同組建。石島灣示范工程1號反應(yīng)堆機(jī)組于9月12日首次達(dá)到臨界狀態(tài)，正式開啟帶核功率運(yùn)行，預(yù)計今年年底并網(wǎng)發(fā)電。請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-6-行業(yè)投資策略報告表5、石島灣示范工程主要設(shè)計參數(shù)參數(shù)數(shù)值名義電功率200MWe反應(yīng)堆總熱功率2×250MWt設(shè)計壽命40年堆芯平均功率密度3.22MW/m3發(fā)電效率40%一回路氦氣工作壓力7MPa反應(yīng)堆入口/出口溫度250/750℃燃料顆粒類型TRISO（UO2）每燃料元件裝鈾量7g燃料元件富集度8.9%活性區(qū)直徑3m活性區(qū)等效高度11m燃料元件總數(shù)/堆42萬個平均卸料燃耗90GWd/tU蒸汽發(fā)生器類型直流蒸汽發(fā)生器主蒸汽壓力13.24MPa主蒸汽溫度566℃主給水溫度205℃進(jìn)汽輪機(jī)的主蒸汽流量673t/h汽輪機(jī)型式超高壓凝汽式資料來源：《我國高溫氣冷堆技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展》，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理固有安全性：不會熔毀的反應(yīng)堆“固有安全性”是石島灣示范工程最突出的特點(diǎn)之一，即在嚴(yán)重事故下，包括喪失所有冷卻能力時，可不采取任何人為和機(jī)器的干預(yù)，僅依靠材料本身的能力保證反應(yīng)堆放射性不會熔毀與大量外泄。防止功率失控增長。石島灣示范工程采用不停堆的連續(xù)在線裝卸燃料方式，形成流動的球床堆芯。且示范堆采用石墨作為慢化劑，堆芯結(jié)構(gòu)材料不含金屬，穩(wěn)定性高，堆芯熱容量大、功率密度低。載出剩余發(fā)熱。高溫氣冷堆采用氦氣作為一回路冷卻劑，具有良好的導(dǎo)熱性能。在主傳導(dǎo)系統(tǒng)失效的情況下，堆芯余熱可借助熱傳導(dǎo)等自然機(jī)理導(dǎo)出，再通過非能動余熱排出系統(tǒng)排出，剩余發(fā)熱不足以使堆芯發(fā)生熔毀。放射性物質(zhì)的包容。示范堆采用全陶瓷包覆顆粒燃料元件，以四層屏蔽材料對燃料核心進(jìn)行包裹，只要環(huán)境溫度不超過1650℃，碳化硅球殼就能保持完整，固鎖放射性裂變產(chǎn)物。經(jīng)測試，示范堆正常運(yùn)行溫度最高達(dá)1620℃，放射性達(dá)到了國際最好水平。請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-7-行業(yè)投資策略報告圖4、高溫氣冷堆包覆顆粒及球形燃料元件 圖5、包覆顆粒燃料在高溫下的優(yōu)異性能資料來源：《我國高溫氣冷堆技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展》，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理

資料來源：《基于核電設(shè)計準(zhǔn)則的AP1000與高溫氣冷堆核電技術(shù)安全性比較研究》，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理潛在經(jīng)濟(jì)競爭力：造價可控高溫氣冷堆的市場定位是核能供熱的主力、壓水堆（PWR）的補(bǔ)充。按照2014年政府評估的高溫氣冷堆（HTR-PM）示范電站造價，選取同樣的設(shè)備及建設(shè)數(shù)據(jù)，一座2×600MWe的多模塊HTR-PM核電站的全站建設(shè)總造價大約是同等功率規(guī)模的PWR核電站的110%-120%，并網(wǎng)電價大約從0.4元/度上漲為0.48元/度1，上網(wǎng)電價差距在10%-20%以內(nèi)2，價格依然大大低于中國市場上的燃?xì)獍l(fā)電電價。石島灣示范工程“多管齊下”控制造價：裝備高度自主化，石島灣示范工程國產(chǎn)化率達(dá)93.4%。華能集團(tuán)石島灣工程現(xiàn)場報告暨研討會指出，依托該工程，我國攻克了高溫氣冷堆核燃料元件、發(fā)反應(yīng)堆壓力容器、主氦風(fēng)機(jī)等多項核心設(shè)備及關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出2200多套世界首臺套設(shè)備，工程國產(chǎn)化率達(dá)到93.4%?！岸嗪蠟橐弧苯档统杀局С?。石島灣示范工程在保持主體系統(tǒng)不變的情況下，進(jìn)行雙模塊組合，即核島由兩座球床反應(yīng)堆模塊、兩臺蒸汽發(fā)生器帶動一臺汽輪機(jī)發(fā)電。這類模塊化建造縮短了工期，大幅減少施工量，提高了經(jīng)濟(jì)性。建設(shè)成本對比。雖然HTR-PM在反應(yīng)堆本體(主要是PRV和堆內(nèi)構(gòu)件)的造價遠(yuǎn)超同等規(guī)模的PWR核電站，但根據(jù)張作義等人的相關(guān)文獻(xiàn)研究，在一個PWR核電站的建設(shè)總造價中，反應(yīng)堆本體（PRV和堆內(nèi)構(gòu)件）的造價所占的比例非常有限，大約為2%，所以影響較小。對比等規(guī)模PWR核電站，在其他部分造價保持不變的情況下，即使HTR-PM示范電站反應(yīng)堆本體的造價增加為原來的10倍，全站建設(shè)總造價的增漲也可以控制在20%以內(nèi)。1 200MWe HTR-PM《山東石島灣 球床模塊式高溫氣冷堆（ ）核電站示范工程的工程和技術(shù)創(chuàng)新》2《我國高溫氣冷堆技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展》請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-8-行業(yè)投資策略報告圖6、雙模塊反應(yīng)堆帶一汽輪機(jī)的運(yùn)行模式 圖7、石島灣示范工程平面圖資料來源：《我國高溫氣冷堆技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展》，興業(yè)證券資料來源：《山東石島灣200MWe球床模塊式高溫氣冷堆經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理(HTR-PM)核電站示范工程的工程和技術(shù)創(chuàng)新》，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理注：(a)正視圖、(b)俯視圖圖8、HTR-PM反應(yīng)堆設(shè)備成本估算對比圖9、HTR-PM整體成本估算對比資料來源：《EconomicpotentialofmodularreactornuclearpowerplantsbasedontheChineseHTR-PMproject》，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理注：（1）PWR為2×1000MWe壓水堆，其總成本標(biāo)準(zhǔn)化為100；（2）HTR-PMDemo為200MWe示范堆；（3）HTR-PMupperlimit不考慮雙模塊因素，為HTR-PMDemo數(shù)值的10倍；（4）HTR-PMtarget為2×1000MWe，考慮雙模塊因素。前瞻性技術(shù)：核能制氫核能制氫即利用核反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱作為一次能源，從含氫元素的物質(zhì)水或化石燃料制備氫氣。目前研發(fā)的主流核能制氫技術(shù)包括熱化學(xué)碘硫循環(huán)、混合硫循環(huán)和高溫蒸汽電解，實(shí)現(xiàn)了核能到氫能的高效轉(zhuǎn)化，有效減少熱電轉(zhuǎn)換過程中的效率損失。高溫氣冷堆（出口溫度700℃～950℃）和超高溫氣冷堆（出口溫度950℃以上）具有固有安全性、高出口溫度、功率適宜等特點(diǎn)，是目前最理想的高溫電解制氫請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-9-行業(yè)投資策略報告的核反應(yīng)堆：高溫陶瓷包覆燃料具有高安全性。與熱化學(xué)循環(huán)過程耦合。在800℃下，高溫電解的理論制氫效率高于50%，且溫度升高會使效率進(jìn)一步提高。核熱輔助的烴類重整利用高溫氣冷堆的工藝熱代替常規(guī)技術(shù)中的熱源，可部分減少化石燃料的使用，也相應(yīng)減少了CO2排放?？膳c氣體透平藕合發(fā)電，效率達(dá)48%。3當(dāng)前，中核集團(tuán)與清華大學(xué)、寶武集團(tuán)等已聯(lián)合開展核能制氫與氫能冶金結(jié)合的前期合作，計劃“十四五”期間進(jìn)行中試驗證，“十五五”期間進(jìn)行高溫堆核能制氫—?dú)湟苯鸬墓こ淌痉?。圖10、核能制氫技術(shù)路線資料來源：《中國高溫氣冷堆制氫發(fā)展戰(zhàn)略研究》，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理對比不同制氫方式，高溫氣冷堆制氫具有成本優(yōu)勢。美國能源部在核氫創(chuàng)新計劃下進(jìn)行了核能制氫經(jīng)濟(jì)性評估，得到的氫氣成本在2.94-4.40美元/kg。此外，IAEA開發(fā)了氫經(jīng)濟(jì)評估程序，參與國對核能制氫成本進(jìn)行了情景分析，在不同場景下得到的氫氣成本在2.45-4.34美元/kg。3《核能制氫與高溫氣冷堆》請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-10-行業(yè)投資策略報告表6、不同的能源的制氫成本制氫方式優(yōu)缺點(diǎn)原料成本核能制氫無污染；技術(shù)不成熟水2.45-4.34美元/kg煤未結(jié)合CCUS：6.77-12.14元/kg化石能源技術(shù)成熟；儲量有限，排放溫室氣體結(jié)合CCUS：25.8-32.1元/kg天然氣7.5-24.3元/kg（未結(jié)合CCUS）成本低；需提純?nèi)コs質(zhì)，無法作為14.6-26.9元/kg工業(yè)副產(chǎn)提純焦?fàn)t煤氣、化肥工業(yè)、氯堿等大規(guī)模集中化的氫能供應(yīng)源電價：堿性電解9.2-40元/kg0.1-0.6元/kWhPEM電解20.5-48.5元/kg電解水制氫過程不存在碳排放；成本較高光伏2.12元/Nm3水電1.64元/Nm3細(xì)分類別市電3.17元/Nm3風(fēng)電2.50元/Nm3資料來源：《中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告2020》《中國規(guī)?；瘹淠芄?yīng)鏈的經(jīng)濟(jì)性分析》，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理2.2、中核霞浦鈉冷快堆示范堆：鈾資源利用率大幅提升快堆技術(shù)大幅提升鈾資源利用率。前三代核電站是以鈾-235為主要裂變?nèi)剂系臒嶂凶樱凶樱┓磻?yīng)堆，但自然界中，鈾-235僅占0.720%，天然鈾資源在熱堆中的利用率不到1%，大部分的鈾資源（鈾238）都被浪費(fèi)了，大規(guī)模用熱堆發(fā)展核電遲早會遇到鈾資源短缺的問題。所以國家發(fā)改委在《核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2005-2020年）》里制定了熱中子反應(yīng)堆—快中子反應(yīng)堆—受控核聚變堆“三步走”的核能發(fā)展基本戰(zhàn)略，明確了“堅持核燃料閉式循環(huán)”的政策，通過后處理提取熱堆乏燃料中的鈾、钚，返回快堆復(fù)用，可使鈾資源的利用率提高60倍。圖11、天然鈾資源占比圖12、核電站閉式燃料循環(huán)示意0.005%0.72%99.275%U-238U-235U-234資料來源：世界核協(xié)會，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理資料來源：《中國核能科技“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略的思考》，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-11-行業(yè)投資策略報告表7、鈾資源利用率不斷提升循環(huán)模式適用堆型鈾資源利用率技術(shù)特點(diǎn)一次通過熱堆0.6%熱堆乏燃料暫存數(shù)十年后作為廢物進(jìn)行地質(zhì)深埋一次循環(huán)熱堆1%熱堆乏燃料后處理提純鈾和钚，返回?zé)岫阎性偈褂脽岫逊θ剂虾筇幚矸蛛x钚制成快堆燃料（MOX燃料閉式循環(huán)快堆60%或金屬燃料），燃料在快堆內(nèi)燃燒并增殖，快堆乏燃料再進(jìn)行后處理/再循環(huán)資料來源：《核能技術(shù)方向研究及發(fā)展路線圖》，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理快堆的技術(shù)優(yōu)勢快堆技術(shù)利用鈾-钚混合氧化物（MixedOxide，MOX）。在快堆中，堆心燃料區(qū)為易裂變的钚239，燃料區(qū)的外圍再生區(qū)里放置著鈾238。钚239產(chǎn)生核裂變反應(yīng)時放出來的快中子較多，這些快中子除了維持钚239自身的鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，還會被外圍再生區(qū)的鈾238吸收。鈾238吸收快中子后變成鈾239，鈾239很不穩(wěn)定，經(jīng)過兩次β衰變后又一次變成了钚239。因此，在快堆運(yùn)行時，新產(chǎn)生的易裂變核燃料多于消耗掉的核燃料，燃料越燒越多，此便稱為增殖反應(yīng)。增殖反應(yīng)充分利用了鈾資源，且核廢料導(dǎo)致的環(huán)境污染問題將有希望解決，從而使第四代核電成為擁有優(yōu)越安全性和經(jīng)濟(jì)性，廢物量極少，無需廠外應(yīng)急，并具有防核擴(kuò)散能力的核能利用系統(tǒng)。圖13、快堆增殖反應(yīng)示意圖裂變 裂變產(chǎn)物快中子轟擊鈾238快中子能量釋放E=MC2238U239Pu半衰期半衰期半衰期24400years2.35days23.5mins239Np239U資料來源：興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-12-行業(yè)投資策略報告圖14、熱堆UO2燃料反應(yīng) 圖15、快堆MOX燃料反應(yīng)資料來源：世界核協(xié)會，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理注：基于45GWd/tU燃耗推進(jìn)我國快堆技術(shù)發(fā)展第二步：霞浦示范快堆霞浦示范快堆工程計劃于2023年建成投產(chǎn)。我國第一個實(shí)驗快堆于2011年成功實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，2014年實(shí)現(xiàn)滿功率運(yùn)行。當(dāng)前快堆技術(shù)正在加速推進(jìn)中，霞浦示范快堆工程已于2017年底實(shí)現(xiàn)土建開工，計劃于2023年建成投產(chǎn)。中核霞浦核電公司全面負(fù)責(zé)600MW示范快堆工程的建造、調(diào)試和運(yùn)營管理，以及霞浦廠址后續(xù)核電機(jī)組的開發(fā)。公司由中國核能電力股份有限公司、福建福能股份有限公司、華能核電開發(fā)有限公司、中國長江電力股份有限公司和寧德市國有資產(chǎn)投資經(jīng)營有限公司按55%、20%、10%、10%和5%的比例共同出資組建。表8、中國快堆技術(shù)發(fā)展參數(shù)實(shí)驗快堆示范快堆商用快堆電功率（MW）206001000冷卻劑鈉鈉鈉燃料UO2/MOXUO2/MOX金屬燃料/MOX堆芯出口溫度（℃）530540540最大燃耗（MWd/kg）60-10090-120120-150乏燃料貯存堆內(nèi)+水池堆內(nèi)+堆外+水池堆內(nèi)+堆外+水池放射性包容系統(tǒng)密封性廠房結(jié)構(gòu)安全殼安全殼設(shè)計199020122015研發(fā)200120172021建造時間線201020232028建成設(shè)計-20202025推廣-20152030建造時間線-20252037建成資料來源：《快中子堆》，《中國實(shí)驗快堆的主要技術(shù)創(chuàng)新和工程經(jīng)驗》，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理發(fā)展趨勢：小型反應(yīng)堆有望在2025年建成具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的鈉冷小型示范堆?；谛⌒头磻?yīng)堆前期投資較小、建造周期短、功能選擇靈活、非能動安全等特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)前四代請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-13-行業(yè)投資策略報告快堆技術(shù)飛速發(fā)展現(xiàn)狀，小型反應(yīng)堆有非常龐大和迫切的市場需求。根據(jù)中國原子能科學(xué)研究院（CIAE）小型反應(yīng)堆設(shè)計研究現(xiàn)狀可預(yù)見，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的真正意義上的鈉冷小型反應(yīng)堆有望在2025年前后建成示范裝置。表9、小型反應(yīng)堆研發(fā)進(jìn)度設(shè)計階段堆型熱功率/MW應(yīng)用方向小型模塊化鉛鉍堆15-20偏遠(yuǎn)地區(qū)LB-1（鉛鉍冷卻）5-10數(shù)據(jù)中心詳細(xì)設(shè)計小型模塊化鈉堆10-20島嶼S1（鈉冷）3深潛器NTO（鈉冷）5-10數(shù)據(jù)中心小型水下鈉鉀冷卻核電源1水下電源初步設(shè)計小型空間熱管反應(yīng)堆0.02-0.2太空小型氣冷快堆3-5深潛器星表堆1火星/月球概念設(shè)計LB-2（鉛鉍冷卻）20-30水下核電站S2（鈉冷）20-30鉆井平臺資料來源：《小型反應(yīng)堆技術(shù)發(fā)展趨勢》，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理3、碳中和背景下，四代核電潛力無限建議關(guān)注核電相關(guān)設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈和建造產(chǎn)業(yè)鏈。我國預(yù)計2030-2040年實(shí)現(xiàn)第四代核反應(yīng)堆首堆大型化商業(yè)應(yīng)用示范，2050年全面實(shí)現(xiàn)第四代核能系統(tǒng)的目標(biāo)要求，使四代核能在供熱、制氫、冶金、化工、海水淡化等方面具備規(guī)模建設(shè)條件。碳中和背景下四代核電潛力無限，核電市場空間前景廣闊，建議關(guān)注核電相關(guān)設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈和建造產(chǎn)業(yè)鏈。請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-14-行業(yè)投資策略報告表10、我國第四代核能系統(tǒng)發(fā)展技術(shù)路線圖堆型應(yīng)用2020202520352050示范研發(fā)設(shè)計完成600MWe示范快堆建建成百萬千瓦級示范快堆批量化商業(yè)部署設(shè)與并網(wǎng)發(fā)電鈉冷快堆實(shí)驗快堆階段，開展快堆使用MOX燃料，開展金屬開展快堆乏燃料干法后處技術(shù)新燃料與新材料的研發(fā)燃料與結(jié)構(gòu)材料研發(fā)與輻全面成熟理研究，實(shí)現(xiàn)閉式循環(huán)與輻射考驗射考驗示范200MWe高溫氣冷堆示600MWe示范工程建設(shè)并建設(shè)完成多個600MWe高完成超高溫氣冷堆機(jī)范電站并網(wǎng)發(fā)電實(shí)現(xiàn)臨界溫氣冷堆并實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電組建設(shè)高溫結(jié)合超臨界蒸汽透平發(fā)電提高高溫氣冷堆工質(zhì)出口氣冷堆技術(shù)完成國產(chǎn)核級石墨研制技術(shù)，提高發(fā)電效率；國溫度，在核能制氫、海水全面成熟產(chǎn)國產(chǎn)核級石墨技術(shù)指標(biāo)淡化、氫氣透平等技術(shù)上達(dá)國際先進(jìn)水平實(shí)現(xiàn)重大突破示范建成2MW釷基熔鹽實(shí)建成多功能小型模塊化釷建成百兆瓦級釷基熔鹽示大規(guī)模商業(yè)堆集群，驗堆基熔鹽堆綜合研究設(shè)施范堆分布式特種能源基地開展20MW研究堆、仿真實(shí)現(xiàn)釷燃料循環(huán)利熔鹽堆實(shí)現(xiàn)釷的入堆實(shí)驗，釷基實(shí)現(xiàn)基于熔鹽堆的低碳新用，小型模塊化釷基裝置、干法研究裝置、綜技術(shù)熔鹽堆概念集成，關(guān)鍵技能源示范系統(tǒng)，并進(jìn)行商熔鹽堆商業(yè)應(yīng)用，基合利用裝置、耦合發(fā)電效術(shù)設(shè)備研發(fā)與原理驗證業(yè)推廣于熔鹽堆高溫?zé)崮艿穆实南到y(tǒng)研究能源綜合利用示范方案設(shè)計與研究開發(fā)建成運(yùn)行非核集成實(shí)驗裝建成鉛鉍冷卻示范堆和商業(yè)應(yīng)用置ADS示范堆鉛冷快堆形成商用發(fā)電和驗證技術(shù)路線，為2030年實(shí)現(xiàn)工程技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性驗ADS嬗變堆在內(nèi)的技術(shù)突破分項關(guān)鍵技術(shù)建成模式堆奠定基礎(chǔ)證適用于不同用戶應(yīng)用的成熟產(chǎn)品型號資料來源：中國核電信息網(wǎng)，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-15-行業(yè)投資策略報告圖16、中國核電產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D核燃料標(biāo)的：中核集團(tuán)，中廣核集團(tuán)核電運(yùn)營標(biāo)的：檢修維護(hù)標(biāo)的：核電設(shè)備標(biāo)的：中廣核，中國核電，遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保，中國能建東方電氣，上海電氣，中國一重，國家電投，華能國際哈電集團(tuán)，浙富控股核電站建設(shè)標(biāo)的：中國核建，中國能建，中國建筑，中國電建碳素金屬核燃料乏燃料處理核電設(shè)備核電運(yùn)營檢修維護(hù)核電站建設(shè)核島常規(guī)島BOP資料來源：Wind，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理表11、第四代核電相關(guān)標(biāo)的梳理（截至2021年11月4日收盤價）板塊代碼公司四代核電相關(guān)業(yè)務(wù)總市值PE（億元）（TTM）000922.SZ佳電股份研制石島灣示范堆蒸汽發(fā)生器和主氦風(fēng)機(jī);供貨霞浦快堆6331.15300092.SZ科新機(jī)電承制198萬熱氣導(dǎo)管設(shè)備2933.97002255.SZ海陸重工生產(chǎn)吊籃筒體、安注箱、堆內(nèi)構(gòu)件吊具等5213.09002438.SZ江蘇神通參與石島灣項目中核電關(guān)鍵閥門的研發(fā)和制造；供貨霞浦快7929.70堆機(jī)組核電閥門；與中核集團(tuán)合作提供乏燃料處理設(shè)備等000777.SZ中核科技研發(fā)關(guān)鍵閥門、金屬密封球閥、高溫高壓加氫裝置閥門4644.16600875.SH東方電氣承接霞浦示范快堆四大換熱器的聯(lián)合施工研發(fā)，并供貨蒸汽58525.82發(fā)生器核電設(shè)備完成反應(yīng)堆壓力容器、金屬堆內(nèi)構(gòu)件、控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)，核601727.SH上海電氣蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)主要部件等重要裝備的研制;其子公司上海鼓風(fēng)700-26.25機(jī)廠自主設(shè)計開發(fā)關(guān)鍵設(shè)備氦氣循環(huán)風(fēng)機(jī)002266.SZ浙富控股研制霞浦快堆液態(tài)金屬核主泵36815.02600019.SH寶鋼股份生產(chǎn)石島灣示范堆堆內(nèi)構(gòu)件750噸40-135mm厚12Cr2Mo1R1,4945.66鋼板;供貨霞浦快堆蒸汽發(fā)生器核心材料2.25Cr1Mo評定鋼板000709.SZ河鋼股份河鋼唐鋼供貨霞浦快堆薄規(guī)格核電用鋼SA285GrC，用于制作2568.81漏鈉接收盤系統(tǒng)000898.SZ鞍鋼股份開發(fā)316H奧氏體不銹鋼產(chǎn)品，解決了該產(chǎn)品“卡脖子”難題3564.51請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-16-行業(yè)投資策略報告000825.SZ太鋼不銹供貨環(huán)形鍛件用高純凈連鑄板坯;制備霞浦快堆316KD不銹鋼鋼板，實(shí)現(xiàn)快堆容器及堆內(nèi)構(gòu)件不銹鋼國產(chǎn)化601399.SH國機(jī)重裝公司股東中國第二重型機(jī)械集團(tuán)承制石島灣示范堆蒸汽發(fā)生器鍛件002318.SZ久立特材研發(fā)供貨快堆燃料組件外套管(六方管)601106.SH中國一重制快堆主設(shè)備反應(yīng)器堆容器及堆內(nèi)構(gòu)件、旋轉(zhuǎn)屏蔽塞、加氫反應(yīng)器等設(shè)備300797.SZ鋼研納克供貨石島灣高示范堆壓力容器與堆芯殼輻照監(jiān)督管整體設(shè)備600516.SH方大炭素生產(chǎn)含硼炭磚，2015年8月開始向石島灣示范電站供貨碳素/核燃000928.SZ中鋼國際提供高溫氣冷堆堆芯支柱石墨材料料/金屬600328.SH中鹽化工國內(nèi)唯一具備核級鈉冷卻劑生產(chǎn)資質(zhì)的企業(yè)601611.SH中國核建承建石島灣示范堆核電建設(shè)控股公司中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司中標(biāo)“霞浦601800.SH中國交建核電600MW示范快堆海工工程設(shè)計”項目持有中核霞浦核電有限公司55%股權(quán)；控股股東中核集團(tuán)包601985.SH中國核電頭北方核燃料公司建成高溫氣冷堆核燃料元件廠，年產(chǎn)30萬核電運(yùn)營個燃料球600011.SH華能國際華能集團(tuán)持有華能石島灣核電開發(fā)有限公司47.5%股權(quán)（其中華能國際持股22.5%）

423 5.6683.4916.23248175.143734.6438637.828610.4611.2517.095.521,25616.54-29.15資料來源：Wind，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理4、風(fēng)險提示1）電價政策調(diào)整風(fēng)險：若核電電價下調(diào)，將對項目運(yùn)營利潤造成不利影響；2）項目進(jìn)度低于預(yù)期：核電項目建設(shè)期長，若因種種原因造成建設(shè)工期延長，將導(dǎo)致造價成本大幅上升；3）核安全風(fēng)險：若世界范圍內(nèi)發(fā)生核事故，將會對項目推進(jìn)節(jié)奏、核電長期發(fā)展空間造成不利影響。請務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明-17-行業(yè)投資策略報告分析師聲明本人具有中國證券業(yè)協(xié)會授予的證券投資咨詢執(zhí)業(yè)資格并注冊為證券分析師，以勤勉的職業(yè)態(tài)度，獨(dú)立、客觀地出具本報告。本報告清晰準(zhǔn)確地反映了本人的研究觀點(diǎn)。本人不曾因，不因，也將不會因本報告中的具體推薦意見或觀點(diǎn)而直接或間接收到任何形式的補(bǔ)償。投資評級說明投資建議的評級標(biāo)準(zhǔn)類別評級說