广发机械 | 核电设备行业：乘碳中和之东风，核电设备大潮起|核电设备_新浪财经

若按照每年新增6-8台机组推进，“十四五”期间我国每年国内的核电建设市场空间将达到1080-1440亿元，其中核电设备年市场空间约为540-720亿元左右。复盘欧洲各国能源结构，核电为电网基荷能源的重要选项，且多国对核电的态度有所转变。我国三代核电已经较为成熟，四代核电持续突破，安全性不断提高。

“十四五”期间，核电建设有望达到每年6-8台机组，核电设备需求有望达到大几百亿级别。根据《中国核能发展与展望（2021）》，我国自主三代核电有望按照每年6-8台机组的核准节奏稳步推进；根据《“十四五”现代能源体系规划》，2025年前我国核电装机量计划达到7000万千瓦左右，较“十三五”期间新增装机量同比增长约40%；按照18000元/KW造价计算，一套100万千瓦核电机组的总造价为180亿元，若按照每年新增6-8台机组推进，“十四五”期间我国每年国内的核电建设市场空间将达到1080-1440亿元，其中核电设备年市场空间约为540-720亿元左右（核电设备投资约占核电站投资额的50%）。

复盘欧洲各国能源结构，核电为电网基荷能源的重要选项，且多国对核电的态度有所转变。法国作为核电大国，核电贡献了约70%的电力生产，并存在大量的电力出口；德国和英国的电力结构较为相似，火电为主核电为辅，太阳能发电占比不到10%，德国同时存在着大量的电力进口和出口，靠进口其他国家的电力来平抑新能源发电的波动，而英国则大量进口电力来弥补本国的电力不足，核电、煤电为欧洲电网的基荷承担所在。近期法国、英国对核电的态度有所转变，法国政府表示将投入超过3600亿元人民币在未来几十年内建造至少6座新反应堆；根据核网公众号的披露，3月21日英国首相会见主要核设施和技术公司的高管，并表示政府希望英国未来25%的电力来自核电。

三代核电已经较为成熟，四代核电持续突破，安全性不断提高。2021年1月，全球第一台“华龙一号”核电机组福建福清核电5号机组投入商业运行，这标志我国在第三代核电技术领域跻身世界前列，成为全球少数自主掌握三代核电技术的国家之一；21年12月，全球首座四代核电石岛湾高温气冷堆并网发电，象征着我国已成为世界核电技术的领跑者，随着核电技术的不断进步，其安全性不断提高。

核岛设备壁垒较高，盈利性优于常规岛设备与BOP设备。核岛设备对技术、安全的要求很高，市场主要被部分国企主导，因此毛利较高；不同于核岛设备，常规岛设备与BOP设备对技术的要求较低，且除了核电外的应用范围较广，民企之间竞争较为充分，毛利相对较低。

核电政策变动风险；核电安全事故风险；核电站建设延期风险。

一、核电几番潮起潮落，近期回暖明显

1.1 核电发展概况

核能是原子核内部因结构改变而产生的能量，核能发电主要通过核裂变链式反应进行。只有一些质量大的原子核如铀、钚等才能发生核裂变并产生巨大能量。目前世界上的核能发电主要是利用铀-235作为燃料，当一个铀-235的原子核受到热中子轰击，原子核吸收中子，由于其内部结构不稳定，分裂成两个或多个较小的原子核并释放出2-3个中子。核裂变产生的中子将撞击周围其他铀-235原子，这些铀-235原子也将以倍增效应分裂并产生额外的中子，从而产生链式反应。1千克铀-235全部核的裂变将产生20000MWh的能量，与燃烧至少2000吨煤释放的能量一样多，相当于一个20兆瓦的发电站运转1000小时。

核电站通过对核裂变能进行一系列能量转化进行发电。铀作为核燃料在反应堆内发生裂变，产生核裂变能；核裂变能通过加热冷却剂，在蒸汽发生机内产生蒸汽，核裂变能转化为热能；蒸汽压力推动汽轮机转动，热能转化成机械能；汽轮机带动发电机旋转，机械能转化成电能。在裂变过程中，中子慢化剂用于降低裂变中子的运动速度，使快中子变为热中子，增加与原子核碰撞的机会从而有效地进行可控链式反应。

核反应堆是核电站的关键装备之一，根据其反应形式、用途、中子能量分布、冷却剂和慢化剂种类等因素可建造成各种不同的结构形式。目前世界上所采用的堆形有压水堆、沸水堆、重水堆、石墨气冷堆、石墨水冷堆、快中子增殖堆等。其中，压水堆是目前在运核电站中采用的最普遍堆型。根据世界核能协会发布的《World Nuclear Performance Report 2021》，截止2020年末，全球在运核电反应堆共441座，其中压水堆302座，占比68%。

压水堆核电站主要由核反应堆、一回路系统、二回路系统及其他辅助系统组成。核反应堆是核电站动力装置的重要设备，装有核燃料，核燃料裂变过程中放出热能，由流经反应堆的水带出反应堆，送往蒸汽发生器。

一回路系统由核反应堆、主泵、稳压器、蒸汽发生器和连接管道、阀门及其他辅助设备组成。高压冷却水由主泵送入反应堆，吸收核燃料裂变放出的热能后，达到高温的水流入蒸汽发生器，通过蒸汽发生器将热能传递给在管外的二回路给水，使给水变成蒸汽。

二回路系统是将蒸汽的热能转化成电能的装置，由汽轮机、发电机、冷凝器、二回路循环泵等设备组成。二回路给水吸收了一回路的热量后变成蒸汽，然后进入汽轮机做功，带动发电机发电；做功后的乏汽排入凝汽器内凝结成水，然后由凝结器内凝结成水，然后送入加热器，加热后重新返回蒸汽发生器，构成二回路的密闭循环。

1.2 全球核能发展历程及现状

1942年费米在美国建成了第一个可自持链式反应的试验性反应堆后，前苏联在1945年建成了世界上第一座核电站——奥布宁斯克核电站（Obninsk），从此开辟了人类核能和平利用的新纪元。世界核电至今已有60多年的发展历史，可被分为四个阶段：实验示范阶段、高速发展阶段、减缓发展阶段以及开始复苏阶段。

1.实验示范阶段（1954-1965）

这个时期核电站主要集中在美、苏、英、法和加拿大少数发达国家中，全世界有38个核电机组投入运行，单机容量为5-210MW，均属于早期原型反应堆。典型的核电机组堆型包括：1956年英国及1962年法国分别建造的“镁诺克斯”（Magnox）天然铀石墨气冷堆（GCR）；1957年美国在希平港建造的900MW原型压水堆（PWR）；1962年加拿大建造的25MW重水堆（HWR）等。

2.高速发展阶段（1966-1980）

根据上海核电办公司，1966-1980年间世界共有242个机组投入运行，均属于第二代核电站，核电的高速发展主要得益于石油危机影响以及被看好的核电经济性。在此期间，美国成批建造了500-1100MW的压水堆（PWR）、沸水堆（BWR）并出口；苏联建造了1000MW石墨堆和440MW、1000MW VVER型压水堆；日本、法国引进美国的压水堆和沸水堆技术。法国核电发电量增加20.4倍，核电占比从3.7%提升到40%以上；日本核电发电量增加21.8倍，核电占比提升至20%。

3.减缓发展阶段（1981-2000）

在此阶段，各国采取节约能源以及调整能源结构的措施，全球经济发展减缓导致用电需求量下降。1979年美国三哩岛核泄漏事件以及1986年前苏联的切尔诺贝利核电站事故在此基础上雪上加霜，导致全球进入核电发展停滞阶段。世界各国开始重新评估核电站的安全性及经济性，并制定更加严格的核电政策以确保核电站的安全可靠性。据《世界核电发展的历史、现状与新趋势》，美国在1978-1983年间取消67座核电站建设，其他国家也放慢了核电发展的步伐。

4.开始复苏阶段（2000-）

自21世纪以来，世界经济开始复苏，越来越严重的能源危机和燃烧化石能源导致全球气候变暖使核能的清洁优势重新显现。2000年至2009年，全球核电装机量总体呈缓慢上升趋势，平均年增长率为1%。

2011年日本福岛核电站事故引起全球对核电安全性的思考和担忧，各国均开展了对在运核电站安全性的全面评估，比利时取消了对3座最老反应堆的运行寿命延长10年的计划，德国、瑞士下令逐步淘汰现有的核电站，美国、中国的核电发展计划陷入停滞，这一系列举措导致全球核电总装机量急剧下降。

2013年3月，英国、法国、西班牙等12个欧盟国家联合签署部长级会议宣言，表示将核电继续作为重要的低碳能源之一。美国前总统奥巴马要求核监管委员会对美国的核电站进行全面的安全检查，并吸取日本的经验教训，将其运用于设计和建造新一代核电站上。2015年9月联合国可持续峰会通过的“可持续发展目标”，呼吁所有国家在2030年前消除一切形式的贫困，减少不平等并应对气候变化，使每个人都能获得负担得起的、可靠和可持续的现代能源。核电在缓解气候变化，实现可持续发展方面的优势随之凸显，为应对能源危机及《巴黎协定》相关承诺，许多国家开始重新发展核电，全球核电装机量有了明显提升。2018年，日本政府公布福岛核电事故后的“第5次能源基本计划”，将在安全前提下继续推进核电重启，全球核电行业逐渐回温。

IAEA PRIS（国际原子能机构动力堆信息系统，下同）最新数据显示，截至2022年1月18日，全球共32个国家拥有核电站，在运核电反应堆439个，总装机容量为390.6GW（包括中国台湾 3个反应堆，2.859GW），较2000年增长12%；在建核反应堆52个，总装机容量55.01GW。核能占美国全国无碳清洁电力的50%以上，2020年有88个获得延长20年寿命的批准，目前共有在运、在建核反应堆95个，合计装机容量97.76GW；作为世界第二大核电生产国，中国目前拥有世界上最多的在建核反应堆，14个，通过审批筹建中的机组有21个。根据每日核电公众号，中国政府正在大力发展核电能，计划到2035年建造150座新机组，预计耗资4400亿美元。土耳其和孟加拉国作为新兴核能国家，也在努力开展核电建设。

2020年核能发电量2616.61Twh，约占世界总发电量的10%，占世界低碳发电量的三分之一。从各国的情况来看，法国核电占总发电量的71%，瑞士核电占比33%，俄罗斯核电占比21%，美国核电占比20%，英国占比15%。中国核电仅占比4%，低于世界平均水平，还有较大的上升空间。

在过去十年间，核电发电量呈持续增长趋势，自2011年以来上升6%以上。IAEA预测，在高值情景下，2050年核能装机量将较今年实现82%的增长，至715 GW，贡献全球电力的约12%。

1.3 中国核能发展历程及现状

1.核电起步阶段（1970-1993）

20世纪70年代初，我国决定发展核电。1983年我国确定了发展压水堆的技术路线，由此奠定了中国核电发展的基本方向；1984年第一座自主设计和建造，利用中核集团研发的CNP-300压水堆技术的秦山核电站破土动工1991年12月15日成功并网发电，结束了中国无核电历史。中国成为继美国、英国、法国、前苏联、加拿大、瑞典之后世界上第七个能够自行设计、建造核电站的国家。

根据《中国核电产业国产化发展分析》，秦山一期工程的国产化率高达70%，除了反应堆压力容器外，其他的汽轮机、蒸汽发生器、控制棒组件等大型主设备都由我国的上海电气（维权）制造。大亚湾核电厂是我国第一座百万千瓦级别的大型商用核电厂，拥有2台984MW的压水堆核电机组，1987年12月国务院批准建设，1994年5月建成投入商业运行。大亚湾核电厂引进法国M310二代核电技术和英国的常规岛技术装备进行建造和管理，并由一家美国公司提供质量保证，作为改革开放以后中外合作的典范工程，成功实现了中国核电建设跨越式发展、后发追赶国际先进水平的目标，为中国核电事业发展奠定了基础。

2.适度发展阶段（1994-2005）

受切尔诺贝利核电站事故的影响，以及我国电力供应相对充足，国家将核电定位为补充能源，发展方针为“适度发展”。1994年，我国开始建造秦山二期2台650MW压水堆机组，引进法国M310技术并参考大亚湾核电站进行“翻版和改进”。

根据《中国核电产业国产化发展分析》，秦山二期的55项关键设备中，有47项实现了国产化。21世纪初，我国先后建设了岭澳2台法国压水堆机组、秦山三期2台加拿大压水堆机组、田湾2台俄罗斯压水堆机组，综合国产化率分别达30%，70%和50%。截至2004年底，全国共6台核电机组建成并网发电，装机容量为0.47GW，初步形成广东、浙江、江苏三个核电基地。根据《核电站的发展历程及应用前景》，在此期间核电容量仅占全国总发电量的1%左右。

3.积极发展阶段（2006-2011）

随着我国经济快速发展，能源电力需求不断攀升，电力供给日益成为我国经济及社会发展的难题，因此核电的重要地位逐渐凸显。2006 年3月国务院常务会议审议通过了《核电中长期发展规划（2005-2020年）》，明确指出“积极推进核电建设”，并设定到2020年建成核电装机容量40GW，在建18GW的核电发展目标，确立了核电在我国经济与能源可持续发展中的战略地位。自此，我国核电进入规模化发展的新阶段。根据中国政府网，“十一五”期间，我国先后核准13个核电项目，共34台机组、37.02GW。在建核电机组28台、30.97GW，在建规模占全球的40%以上。浙江三门、山东海阳和广东台山率先建设世界上首批三代核电机组。在这期间，中国引进欧美国家第三代核电技术，并以该技术为基础进行消化吸收和再创新，形成具自主知识产权的第三代先进压水堆技术。

4.安全高效发展阶段（2011-）

2011年日本福岛核泄漏事件后，中国核电项目审批进入停滞状态，中国核电产业呈缓慢发展趋势。在2011至2019年间，仅2012年和2015年通过了3台、8台机组核准。此外，为攻克AP1000屏蔽主泵试验时出现轻微裂痕的难题，确保核电运作安全性，核电审批再一次延缓。

2019年我国核电审批重新启动，结束了三年的“零审批”状态，审批通过了中国核工业集团漳州核电一期项目1号、2号机组以及中国广核集团惠州太平岭核电一期项目1号、2号机组，2020年和2021年先后分别有4、5台机组通过审批。2021年3月的《政府工作报告》近十年来首次提出“在确保安全的前提下积极有序发展核电”。2021年核电基础建设投资额达到近十年来新高，为538亿元，同比增加41.80%。据中国核能行业协会《中国核能发展与展望(2021)》，我国自主三代核电有望按照每年6-8台机组的核准节奏稳步推进。

近日，核电在我国各省的发展规划中也释放出了回暖信号。辽宁、山东、江苏、浙江、广东、福建、广西和海南等地的地方政府工作报告相继出炉，核电不仅被写入当地经济发展规划，亦被列为2022年工作重点之一。

2021年1月30日，全球第一台“华龙一号”核电机组福建福清核电5号机组已完成满功率连续运行考核，投入商业运行，这标志我国在第三代核电技术领域跻身世界前列，成为全球少数自主掌握三代核电技术的国家之一。“华龙一号” 由中国核工业集团及中国广核集团联合研发，是两个集团分别研制的ACP1000与ACPR1000+两种三代核电技术融合的结果。“华龙一号”机组的所有核心设备均已实现国产，所有设备国产化率高达88%，完全具备批量化建设能力。7月13日，中核集团“玲龙一号”（ACP100）全球首个陆上商用模块化小堆在海南昌江开工，代表了我国继“华龙一号”后的又一自主创新重大成果。12月20日，全球首座四代核电石岛湾高温气冷堆并网发电，根据人民网，此示范工程设备国产化率达到93.4%，象征着我国已成为世界核电技术的领跑者。

二、欧洲电网的启示：核电是电网基荷的重要选项

2.1 欧洲各国电力结构、进出口情况

在资源自然匮乏，且冬季气候寒冷对电力的需求大的综合背景下，欧洲的能源转型一直走在世界前端，叠加“碳中和”的大背景，欧洲各国近年来大力发展水、风、光等可再生能源。

通过分析欧洲部分国家近十年的电力结构以及电力的净出口情况，发现法国作为电力出口大国，核电贡献了约70%的电力生产，并存在大量的电力出口；德国和英国的电力结构较为相似，火电为主核电为辅，太阳能发电占比较小，不到10%，德国同时存在着大量的电力进口和出口，靠其他国家的电力来平抑新能源发电的波动，而英国则大量进口电力来弥补本国的电力不足；瑞典、瑞士作为欧洲出口电力排名前五的国家，他们的主要电力构成均为核电和水电；挪威主要依靠水电，占比超过90%；意大利是欧洲最大的电力进口国，也是没有核电的国家之一，其电力主要来自火电和进口；丹麦近年来的能源转型主要由火电转向风电，目前风电占比超全能发电量的50%，但依旧需要从邻国进口电力。基于上述讨论，火电、水电、风电占比较高的国家例如意大利、丹麦、德国等，应对能源需求、价格波动以及气候变化的能力较弱，实现能源独立的难度较大；而使用大量核电的法国，在相同情况下受到的能源影响较小，同时作为拥有稳定电力供应的国家，法国还将核电出口给周边各国，创造收入的同时作为电力调度。

1.法国：核电占据绝对主力，并大量出口邻国

法国的煤炭、石油、天然气等能源都相对匮乏，化石能源不及世界总储量的0.02%，天然气和石油的开采量只能满足全国3%的能源需求，为应对能源危机，法国从上二十世纪60年代开始大力发展核电，是全球堆核能依赖度最高的国家。自1986年起，法国每年约70%的发电量来自核能, 近10年来，水电占比10%左右，风光占比逐渐提升，2020年分别占比约7%、2%。法国通过核电实现了能源独立，也成为世界最大电力出口国，不仅满足本国需求，还向比利时、德国、意大利、英国等国出口电力，2020年净出口电力44.81TWh。

由于核电发电成本低且稳定，不受天然气价格波动和风光上网电价影响，根据远川出海研究所奥特快谈，2019年法国出口电力获得了35亿左右的收入，其中出口总电力的24.4%给意大利，西班牙占16.6%，德国占17.9%，英国占16.8%，瑞士占16.3%，比利时占7.66%。受新冠疫情影响，法国对核电站的维修工作暂停导致电力生产下降，需从意大利进口火电满足其在寒冷冬季较高的电力需求。

2.德国：火力发电仍为主力，风光上升明显，通过大量进出口电力平抑供需波动

德国的低碳能源占比较低，目前仅53.9%的电力来自于低碳能源，火电占比超过40%。受2011年福岛核电事故影响，德国宣布于2022年全面弃核，因此核电占总发电量比例在近10年来明显下降，2020年为11%，其他低碳能源占比逐渐提升，2020年风电占比24%，太阳能发电占比9%。

为支持可再生能源的发展，推动德国的能源转型，德国企业和家庭被政府强制缴纳一定比例的绿色电力附加费，这直接推动了德国电价的快速大幅上涨。同时，随着风电和太阳能发电的增加，其对应的成本也有所增加，根据Eurostat，2021H1德国家庭和小型企业的平均电价为0.32欧元/KWh，是欧洲最高的，这导致德国供电者会从法国进口更便宜的电力，2020年德国进口电力48.05TWh。由于德国为于欧洲地理中心，享有欧洲电网优势，与荷兰、瑞士、奥地利、波兰、丹麦、捷克和卢森堡进行电力交易，让德国在天气条件理想的情况下赚取大量顺差。2020年德国净出口电力18.89TWh，电网建设滞后使德国能源结构转型中面临的重要问题，在强风季节，德国北部的风电无法输送到南部用电中心，为满足用电需求只能被迫向邻国奥地利进口电力，因此德国同时存在着大量的电力出口和进口来平抑本国的电力供需矛盾。

3.英国：风力发电占比上升，核电占比下降，持续进口电力来满足国内需求

2020年英国低碳能源发电量占比首次超过60%，同比增长9.7%。其中，风电是主力能源，占比约25%。核电占比近十年来逐渐下降，2020年核电发电量下降10%，达到四年来最低水平，仅为46TWh，不到1998的峰值一半，随着反应堆按计划退役，英国现有核电站的发电量将进一步下降，除萨福克郡的Sizewell B外，所有核电站都将于2030年关闭。但由于飙升的天然气价格、世界范围内的能源短缺以及到2050实现净零碳的目标，英国首相鲍里斯-约翰逊表明将重启核电，增加清洁能源的生产。据彭博报道，英国政府还表示通过未来核授权基金（Future Nuclear Enabling Fund）提供1.2亿英镑用于发展核能项目。根据核网公众号的披露，3月21日英国首相会见了主要核设施和技术公司的高管并表示政府希望英国未来25%的电力来自核电。

根据UK BEIS显示，自2010Q2以来，英国一直是电力净进口国。2021电力净进口总量为17.91TWh，其中2021Q3净进口电力总量7.6TWh，同比增加227%，达到历史最高值。创纪录的净电力进口水平可能与第二条英法互联电网（IFA2 于 2021 年第一季度开始运营）的容量增加有关。同时英国不利的天气条件所导致可再生能源发电量减少，2021Q3英国通过英法互联电网进口电力4.8TWh，占该季度总进口量 57%，较去年增加18%。

4.意大利：废弃核电，高度依赖传统能源以及进口电力

意大利是唯一一个没有核电站的G8国家，其目前的电力结构主要有56%的火电，18%的水电，9%的太阳能发电以及7%的风电构成。意大利在1987年公投后逐步淘汰核能，高度依赖石油和天然气以及进口电力导致整个经济付出了巨大代价。

根据Eurostat，2021H1，意大利的民用平均电价为0.23欧元/KWh，高于欧洲大多数国家。根据世界原子能机构，意大利6-8%的电力消耗来自进口的核能，2020年意大利是最大的电力进口国家，全年净进口电力32Twh，电力主要来自于瑞士及法国。意大利虽然也引进新再生能源，但由于效率低，未能将其作为主力能源。

5.丹麦：风力发电占比超50%，通过电力进出口平抑供需矛盾

丹麦没有核电，其电力的主要来源是风电和火电，2020年丹麦的风电占总发电量的57%，火电占比15%。大量的石油进口，以及风力发电的不稳定性所导致需要电力进口，提升了丹麦的电价。根据Eurostat，2021H1丹麦电价为欧洲第二高，民用平均电价为0.29欧元/KWh。风力发电受季节及气候影响较大，当丹麦西部风资源不足时，可以通过挪威水电进行快速调度；风资源充足时，可以将电力输到挪威，以节约挪威的水。在潮湿的年份，挪威水电比丹麦化石燃料更经济，电力出口到丹麦；在干燥年份，挪威、瑞典则需要从丹麦进口电力。在北欧国家中秋冬季的风力普遍强于夏季，丹麦在下午1-5点时段的风资源最强。因此，从短期来看，白天丹麦从瑞典、挪威、德国进口水电；夜间出口风电。从长期来看，丹麦夏季进口电力，冬季出口电力。

2.2 欧洲整体情况总结：核电为电网基荷的重要选项

纵观欧洲几个重要国家的电力生产结构及进口情况，可以发现水电为大部分国家的主要低碳电力来源，风电占比在近年来也有所提升，值得注意的是，德国、意大利、英国等国存在着大量的电力进口，而进口的电力以核电、火电为主，在“碳中和”以及能源独立的大背景下，核电预计将成为欧洲电网基荷的重要选项；受福岛核电事故影响，使用核电的国家都有意下调核电占比，甚至逐步淘汰核电，但是近期法国、英国等国对核电的态度转变值得关注。

虽然水电及风电是优质的低碳能源，但受季节、气候影响的不稳定性给电网带来很多问题。首先，电价上涨。降雨量及风资源的多少决定了电力的产量，当国内电力产量无法满足需求时，需要从其他国家进口电力，这导致国内电价将大幅上升，这一点，在作为2020年欧洲前三大电力近净进口国的意大利和丹麦得到充分体现。其次，虽然目前丹麦和风电和挪威的水电保持了一种较为稳定的依存及互通的关系，但这无法从本质上解决电力供应安全，特别是在寒冷冬季，用电需求较高会导致瑞士、德国、意大利、丹麦等以不稳定能源为主要电力来源的国家出现严重能源缺口，因为他们无法从其他国家进口足够电力。此外，从进口电力来看，当大多数国家出现由供应波动导致电力短缺时，他们会从法国进口核电，从德国、意大利进口火电来满足其电力缺口，这体现了拥有基荷能源的重要性。

基荷是电力系统稳定运行的保障，任何一个国家的电力系统中都需要基荷电源，这对电源系统的稳定、电力调峰、调度都是必要的。由于电力需求是不稳定的，且目前还无法大量储存大量电力，相同容量间接性的电力来源无法替代发电厂。在双碳背景下，核电作为非化石能源，具有低碳经济、高稳定可靠性以及换料周期长等特点，是作为基荷能源的重要选项之一。在碳排放方面，核电站不会直接排放二氧化硫、氮氧化物或温室气体，间接排放的温室气体仅等效于21克二氧化碳每千瓦时，是所有发电方式中最低的。在发电效率方面，核电是非常高效的发电方式，根据欧洲核能协会，1000克标准煤、矿物油及铀生产的电力分别为8kWh，12kWh和24kWh。在发电成本方面，虽然水电、风电、太阳能发电都无需直接成本，但设备建设、维护的成本并不低。根据IEA 2020年出版的《Projected Costs of Generating Electricity》显示，核电是2025年预期成本最低的低碳电源因为核电除了前期工程的建设之外，正常运行阶段的成本很低，使用时间越长，这种优势越能显示出来，长期运行核电LCOE中位数为32美元/MWh，仅为风电、水电成本的一半。

全球多个国家逐步意识到核电是实现能源独立以及推动碳中和的重要途径。法国、俄罗斯、巴西、韩国等国纷纷表示将投入大量资金，重启核电。法国政府表示将投入超过3600亿人名币在未来几十年内建造至少6座新反应堆，俄罗斯政府也宣布投入13亿美金建造新的核电项目，巴西能源部也规划将在未来30年内增加10GW的核电装机容量。哈斯克斯坦拥有丰富的铀资源，作为新兴核电国家，目前该国正在研究中国、美国、法国等五国的核电技术，计划在阿拉木图州新建一座核电站。3月8日，欧洲原子能论坛呼吁欧盟考虑增加对核电的依赖以面对由于俄罗斯和乌克兰爆发冲突导致的能源危机。根据欧洲原子能论坛，欧盟天然气消耗量中有90%来自进口，其中俄罗斯占比超40%，此外，欧盟石油、煤炭进口中有27%和46%来自俄罗斯，俄乌冲突加速了欧盟向清洁能源转型的需求。韩国新任总统尹锡悦也承诺将大力发展核电重启，在2030年前提高核电占比到30%，并出口10座核电厂。

三、核电产业链

核电产业链包括了核燃料供应，核电设备，科研机构、核电站设计、施工、安装、发电、运营维护以及对乏燃料的处理。根据其在产业链中的位置，核电产业链可以分为上、中、下游三个部分。上游主要是核燃料、核材料，中游包括核反应堆、核岛设备以及辅助系统等核电装备制造，下游覆盖了核电站的设计、建设、维护以及乏燃料后处理。

根据前瞻经济学人, 在核岛设备中，压力容器占核岛设备投资比重的23%，主管道及热交换器占比20%，蒸汽发生器、核级阀门分别占比17%，12%。根据中国核电电子采购平台，中国一重和上海电气共同中标了CX项目反应堆的压力容器设备，中标总金额为137435.84万元；哈电集团、东方电气以及上海电气共同中标了CX项目反应堆的蒸汽发生器设备，总中标金额270728万元；上海阀门五厂中标成为田湾核电站7、8号机组及辽宁徐大堡核电厂3、4号机组常规岛及BOP其他蝶阀设备供应商，金额为2392.93万元；江苏赛德电气有限公司中标了2020-2025年度中国核电的核级电缆供应，金额为419.19万元。

按照“十四五”期间，每年新建6-8台机组，平均每台机组装机容量为1200MW估算，我国国内年均投资规模有望超过1500亿元。根据中广核，“一带一路”沿线中有28个国家计划发展核电，规划机组126台，装机容量约15万兆瓦，按照平均单价1800万元/MW测算，市场空间总量约2.7万亿元。

3.1 上游：核燃料、核材料

核电的生产离不开核燃料，核燃料是指可在核反应堆中通过核裂变或核聚变产生实用核能的材料。铀是普遍使用的核燃料，自然界中的铀主要有三种同位素：铀238，铀235，和铀234，其中易裂变的铀235是目前主要使用的核燃料。核燃料循环构成了核能工业的基础，整个循环过程包括了从铀矿的勘探、开采、加工、精制、转化、浓缩、核反应堆元件的制造、对乏燃料进行后处理以及放射性废物的处理。根据国家核安全局介绍，铀矿石开采出来后，经过破碎、研磨、浸出、固液分离、离子交换或溶剂萃取等一系列过程，得到浓缩铀，这种初级产物被称为“黄饼”，黄饼经过进提纯制备成铀氧化物，再经化学转化制成二氧化铀或金属铀。这时的铀产品中铀同位素含量与天然铀相同，即铀235仅占0.71%，即每1000个铀原子中，只有7个可以利用。要作为核电厂轻水堆的燃料，则需要把铀235的浓度提高到2%~5%，之后才能制成芯块并组装成核燃料组件。

目前，中核集团控股的中国原子能工业、中国铀业公司；中广核铀业以及国电投控股的国核铀业是中国仅有的三家获授经营许可及牌照从事天然铀进口及贸易并提供核相关服务的企业。中核集团不仅是中国唯一的核燃料生产商、供应商和服务商，也是中国唯一拥有完整核燃料循环产业、能够实现闭式循环的特大型中央企业。由于核燃料元件研制具有高技术难度与国家安全意义，该领域被中核集团垄断。加工核燃料组件的资质及能力国内仅中核集团旗下的中核建中和中核北方两家公司具备，除了首炉等必须从国外进口的核燃料以外，所有国产核燃料组件只能从中核建中、中核北方进行采购。

核反应堆的堆芯是原子核裂变的反应区，它由核燃料组件、控制棒组件和启动中子源组件等共同构成。燃料组件通常由燃料棒、控制导向棒、定位格架以及上下管座和滤网等部件组成。压水反应堆燃料由圆柱状燃料棒捆成的棒束组成，燃料元件呈17*17正方形排列，每个组件共有289个位置，其中264个位置由燃料棒占据。燃料棒包壳是防止放射性向环境释放的第一道安全屏障，作用是防止核燃料与冷却剂泄漏，包壳的材料主要采用吸收中子少的Zr-4合金（锆合金），其在高温下有较高的机械强度以及抗腐蚀性能。燃料组件骨架由24根控制棒导向管、1根中子通量测量管与上、下管座焊接而成，骨架结构使246根燃料元件形成一个整体，并可成熟整个组件的重量和控制棒下落时的冲击力，同时保证控制棒的流畅运动。

3.2 中游：核电设备

核电站的设备主要分为三类，核岛设备、常规岛设备、辅助系统（BOP）。核岛设备是整个核电站的核心，是承担热核反应的主要部分，负责将核能转化成热能。核岛的技术含量最高，对安全设计的要求也最高；常规岛利用蒸汽推动汽轮机带动发电机发电；辅助系统的工程规模较小，主要包括数字化控制系统、暖通系统、空冷设备等用于保障核电站安全、平稳运营的设备。根据《我国核电站项目设备供应管理研究》在核电站投资中，核电设备投资占50%，基础建设占40%，其他占10%。核电设备是核电投资中最重要的部分，核电设备的自主化是决定核电自主化的关键。根据国家能源局，核岛、常规岛和辅助设备三部分，分别占电站总投资的23%，15%和12%。如果按照18000元/KW造价计算，一套100万千瓦核电机组的总造价为180亿元，按上述比例计算核岛设备投资为41.4亿元，常规岛投资为27.0亿元，BOP辅助设备为21.6亿元。若按照每年新增6-8台机组推进，“十四五”期间，我国每年国内的核电建设市场空间将达到1080-1440亿元，其中核电设备年市场空间约为540-720亿元左右。

较高技术工艺壁垒、极高的安全性要求以及资金投入量大等原因导致进入核电设备领域的门槛很高，目前我国的核电设备主要被国企垄断。核岛设备主要包括压力容器、稳压器、主泵、主管道等，市场主要参与者为东方电气、上海电气、哈动力集团和一重集团四家企业。常规岛设备主要有汽轮机、发电机、给水泵、冷凝结水泵等，其市场则由东方电气、上海电气和哈动力集团参与，根据中国核电网，东方电气的市场份额占到整个常规岛设备市场的50%。相对壁垒较高的核电厂主设备而言，其细分领域的主管道、核级阀门、核用电缆、密封件等零部件的生产制造门槛较低，技术实力较强的机械制造民营企业在获得相关资质后进入该领域，根据中国能源报，顿汉布什在国内核岛制冷设备市场份额约60%，恒辉集团可生产国内最长的，长达45米的高效换热管；山东核电设备有限公司生产的安全壳、结构模块等核电部件在国内AP/CAP核电机组上的市占率超过95%。这些民营企业的在核电领域的布局，打破了核电零部件被国外厂商垄断的局面，标志着我国核电设备成功实现自主化。

根据头豹研究院和兰石重装2019年报，核岛设备毛利率约35%，常规岛设备的毛利率在15%左右。核岛是整个核电站最重要的部分，由于较高技术壁垒和安全性要求，核岛设备领域的参与者主要是国企，民企仅参与部分细分领域的部件制造。因此，核岛设备的平均毛利在35%左右，核心零部件例如，主管道的毛利率约为60%，堆内构件的毛利率达48%，主泵及核电阀的毛利率也均超过30%。不同于核岛设备，常规岛的大部分设备技术要求较低，运用范围较大。常规岛的部分设备除了核电领域应用外还可以供应给火电、水电等电站，因为发电原理类似，均是运用机械能带动发电机发电。因此，除了管道系统、泵、冷凝器等拘束要求较高的核心设备外，其他的设备的成本较低，由于这些领域进入门槛较低，市场参与者多，也导致了相对激烈的竞争格局，因而常规岛设备的毛利率较低。

1.压力容器

压力容器在核岛设备投资中的占比最高，占23%。压力容器是安置核反应堆并承受其巨大运行压力的密闭容器，作为防止辐射性外泄的第二道屏障，对核安全至关重要，它具有制造技术标准高、难度大和周期长等特点导致了较高的制造成本。压力容器是核电厂中不可更换的设备，必须保证它在核电站40-60年寿命期内绝对安全可靠。压力容器由筒体和可拆卸的顶盖构成，两者用法兰和螺栓密封相连，采用低合金钢作为母材，内壁堆焊一层奥氏体不锈钢。在2016年，中国核电站反应堆压力容器的最后一个关键零部件——C型密封环实现了国产化，意味着，中国成为继美国之后全球第二个能生产C型密封环的国家，打破了被美国长达半个世纪的垄断。根据中国一重2020年报显示，国内大部分反应堆压力容器由中国一重制造，2020年订货20.23亿元，同比增加18.03亿元，毛利同比上升4%。除了之前提及的四家国企之外，科新机电、海陆重工、海锅股份、兰石重装等民企也在布局生产反应堆压力容器。

2.控制棒

控制棒组件占核岛设备总成本的4%，其用于反应堆控制，并提供反应堆停堆能力和控制反应性快速变化。根据《核电厂系统及设备》介绍，控制棒组件分为两类，一类黑棒束组件，由24根带吸收剂的束棒组成，采用热中子强吸收材料制成，所用吸收剂材料为银铟镉合金；另一类是灰棒束组件，只有8根棒的吸收体为银铟镉合金，其余部分是用不锈钢作为吸收材料的灰棒。吸收能力强的黑棒组件用作安全棒，灰棒组件作为调节棒使用。浙富控股控股子公司华都公司致力于设计制造控制棒驱动机构等民用核安全机械设备。华都公司是国内核反应堆核一级部件控制棒驱动机构的主要设计制造商之一。根据浙富控股2020年报，华都公司和中国核动力研究设计院联合研制的ML-C型控制棒驱动机构产品样机已通过地面加速度0.3g抗震试验及1800万步热态寿命试验，性能均满足设计要求，其热态步数更是创造了新的世界纪录。ML-C型控制棒驱动机构具有寿命长、耐高温、运行可靠性高等突出特点，具备在无堆顶强制通风冷却条件下长期运行的能力，可取消专设风冷系统、简化堆顶结构、减少堆顶重量、改善堆本体抗震性能，降低核岛的建造与运维成本。

3.主管道

主管道被称为核电站的“主动脉”，它连接反应堆一次冷却剂系统的压力容器、蒸汽发生器、主泵等关键部件，在整个核电站的能量传输过程中起着至关重要的作用，主管道是核岛组件的重要部分之一，投资占比20%。反应堆至蒸汽发生器之间的管道称为热段，蒸汽发生器至主泵之间的称为过渡段，主泵至反应堆之间的称为冷段。主管道封闭着高温、高压和带有放射性、腐蚀性的冷却剂，维持和约束冷却剂循环流动，对反应堆的安全和正常运行起着重要的保障作用它是防止核反应裂变产物外泄至安全壳的重要屏障，属于核安全一级、抗震 I 类设备。渤船重工在三门一期AP1000机组中供货的主泵，首次实现了100%国产化。除了东方电气和中国一重在此领域的布局，根据中为咨询，台海核电生产的主管道在国内核电市场的占有率达50%，并出口到巴基斯坦。台海核电2020年报显示，核电站一回路主管道占该公司主营业务6.37%，已供货10余套主管道，有5套正在生产制造。

4.核电阀门

核电阀门是指在核电站中核岛、常规岛和电站辅助设施系统中使用的阀门。从安全级别上分为核安全1级，2级、3级、非核级。其中核安全1级要求最高。核电阀门是核电站中使用数量较多的承压设备和介质输送控制设备，连接整个核电站的数百个系统，控制并调节介质的压力、温度、流向、流量，并对压力容器及核电系统起着安全保护的重要作用，是核电站安全运行中的必不可少的重要组成部分。核电站使用的阀门主要包括闸阀截止阀、止回阀、隔膜阀、蝶阀、球阀、调节阀、安全阀等。根据阀门网《中国核电阀门的发展》，核电站中阀门的数量分布以大亚湾核电站为例，核岛部分占 43.5%、常规岛部分占 45%、辅助设施占 11.5%。根据前瞻产业研究院，一座有2套1000MW核电机组的核电站需要的阀门总数约为3万台，按此比例计算，核岛用阀门1.3万台，常规岛用1.35万台，BOP用阀门0.45万台。核岛阀门的投资约占核岛总设备的12%，常规岛阀门占常规岛设备的19%，BOP阀门占BOP设备的5%。如前所述，一座1000MW的核电站，核岛、常规岛、BOP设备的投资额分别为41.4亿元、27.0亿元、21.6亿元测算，核岛、常规岛、BOP设备阀门的对应投资额分别为4.97亿元、5.13亿元、1.08亿元。简单来说，建设一座1000MW的核电机组，将给核电阀门市场带来约11.2亿元的市场空间。假设每年新建6-8台机组核电阀门的市场规模每年将到达67.1-94.4亿元。

根据《核电阀门国产化研究》，我国早一批核电站核级阀门国产化率基本为0，仅有秦山一期、秦山二期在核级阀门中使用了1%的国产阀门。核电站阀门整体方面，于2005年开工的岭澳二期整体阀门国产化率仅6.7%，2009年开工的红沿河3、4号机组整体阀门国产化率上升至60%，三门、海阳核电站规划的整体阀门国产化率分别为70%、80%，核电站整体阀门国产化替代趋势明显。国产核级阀门价格约为进口阀门的60%左右，非核级阀门价格更低，约为进口阀门的20%~50%。这导致了核级阀门成本大大下降。布局电阀门领域的主要企业有江苏神通、纽威股份以及中核集团旗下的中核科技，其中，江苏神通的市占率达90%以上。核电阀门领域具有较好的市场前景，除了新建装机的需求外，还有存量机组维修的需求，根据中国传动网，核电站花在阀门上的维修费一般占核电站修总额的50%以上。一座有两台1000MW机组的核电站每年总维修费用将在1.3亿元左右，而阀门维修、更换费用每年达到约6700万元。

5.主泵（反应堆冷却剂泵）

主泵位于核岛心脏部位，是核电运转控制水循环的关键，属于核电站的一级设备。主泵的功能是使冷却剂形成强迫循环，从而把反应堆中产生的热量传送至蒸汽发生器以产生蒸汽，驱动汽轮机做功。主泵需提供足够堆芯冷却的流速以保证足够的传热。主泵外壳是组织阻止冷却剂和其他放射性材料向安全壳大气释放的一道屏障。核岛设备中主泵是最晚国产化的设备， 2018年，哈电集团和沈阳鼓风机集团核电泵业有限公司共同承制的首台AP1000屏蔽电机主泵试验成功，标志了我国成功实现核主泵国产化，成为继美国之后，第二个具有生产AP1000主泵能力的国家。在最关键部件主泵泵壳方面，台海核电、应流股份通过引进消化吸收国外技术，目前已将主泵泵壳实现了国产化。根据台海核电2020年报，该公司于2016年3月取得铸造主泵泵壳生产资质，目前已供货12件主泵泵壳。浙富控股旗下的的浙富核电公司也表示将致力于第四代商用快堆液态金属核主泵的研发与制造。

6.电动机

电动机也是核岛的关键设备之一，核用电动机主要用于核电站的水泵、风机等设备的配套。佳电股份（维权）先后完成了核电站用K1类电机、“华龙一号”核电厂用高压三相异步电动机的研发。佳电股份的核用电机在国内所有核电项目均有供货，例如：红沿河、宁德、阳江、田湾、福清、石岛湾核电项目等。2022年1月26日，佳电股份在中核能源科技有限公司“CX项目主氦风机设备招标项目”中预中标，中标金额为2.75亿元，是高温气冷堆主氦风机的主要供货商。

7.蒸汽发生器传热管

蒸汽发生器的U型传热管是隔开一、二回路的关键结构，也是一回路压力边界的重要组成部分，以防止放射性产物外泄的主要屏障，因此其完整性对于蒸汽发生器和整个核电站的安全运行都十分重要。核电站使用的不锈钢管对其化学成分、高温力学性能、冲击韧性、尺寸精度、金相显微组织等有很高的要求，目前国内只有 2 家厂商具备核电用不锈钢无缝管的生产能力，久立特材于2017年10月、12月先后中标白龙核电2号机组与漳州核电1号机组蒸汽发生器690U形管项目，验证了其产品的实力。

8.BOP辅助设备

辅助系统设备是指除了蒸汽供应系统之外的设备，主要有核电电缆、通风与空调处理系统、核安全设备、核电热缩材料等。核电辅助设备领域的产品种类多，进入门槛相对较低，获得设计、制造资质的民营企业较多，参与度较高。

核电电缆是核电站的重要部件之一，主要用于核电站反应堆安全壳内/外固定敷设的输配电线路、照明系统、控制和信号连接系统、测量连接系统、数据处理系统等。核电电缆必须具备低烟无卤阻燃性和耐环境性，能够在正常工况下安全使用60年等特点。尚纬股份自主研制了全球首堆“华龙一号”核电电缆，截至2021年9月底公司核电电缆在手订单超2.5亿元。根据中国核能行业协会发布的《中国核能发展报告（2020）》：“十四五”期间核电建设有望按照每年8-10台持续稳步推进。每台核电机组电缆需求约为1.5-2亿元，整个十四五期间，核电电缆的市场总规模约为60-100亿元。

核电站的暖通空调（HVAC）系统设备是保障核岛正常运行以及工作人员工作环境安全的关键设备。因此，核电领域对核电暖通空调（HVAC）系统设备的性能参数以及运行的可靠性、安全性、耐久性等要求非常严格。核岛HVAC系统至少要保证40年的使用寿命，在发生故障情况下将放射性气体及时过滤排除，还需满足耐辐照、耐腐蚀等特殊环境要求。参与HVAC系统设备制造的公司主要有南风股份（维权）、盾安环境、盈峰环境、金盾股份等。

3.3 下游：核电站建设、运营，乏燃料后处理

1.核电站的建设与运营

核电站的建设与运营进入门槛高，国内目前拥有核电资质的企业仅4家，分别是：中核集团、中广核集团、国电投以及2021年刚拿到牌照的华能集团。截至目前，我国在运核电机组共53台，其中大亚湾、岭澳、阳江、防城港、宁德、台山、红沿河核电站的25台在运机组的业主是中广核, 合计装机容量28.26GW，约占全国在运总装机容量的51.7%；中核集团运营的有秦山的三座核电厂、田湾、福清、三门、昌江以及方家山，合计运营机组数为25台，装机容量23.67GW，占比43.3%。国电投仅运营海阳核电站的一、二号机组，华能集团负责运营的石岛湾核电站的高温气冷堆。

2.乏燃料后处理

乏燃料后处理是核燃料循环的最后一环，也是极为关键的一环。乏燃料是经受过辐射照射的核燃料，放射性强。我国采用“闭式核燃料循环 ”将乏燃料送入后处理厂回收铀、钚等物质后再将废物固化，进行深地址层处置。“闭式核燃料循环 ”的优点是可以提高资源利用率，以应对我国铀资源匮乏的问题，同时减小放射性废物体积并降低毒性。一座百万kW的压水堆核电站，每年卸出乏燃料约25吨，根据江苏神通，我国每年产生乏燃料约1000吨以上，随着存量机组逐步增多，到2025年我国核电站运营累积产生的乏燃料预计将达到15000余吨，国内乏燃料处理产能缺口在1800-2000吨每年。目前我国暂未建成商用大型乏燃料后处理厂，乏燃料处理能力仅为50吨/年，江苏神通中标的甘肃国内首套200吨/年乏燃料后处理项目一期在2020年末陆续完工，但这还远远不能满足中国乏燃料后处理的需求。乏燃料后处理能力的不足将限制我国核电的发展，在市场需求较为紧迫的情况下，政府部门也在进一步推动乏燃料后处理产业建设。

布局乏燃料后处理领域的企业主要有江苏神通、兰石重装、远达环保、通裕重工及应流股份。除了江苏神通和兰石重装参与乏燃料后处理厂设备生产外，远达环保主要涉及核电站中低放废物处理，该公司是国内三家拥有核设施退役及放射性三废处理处置工程专业资质的企业之一，已承建并完成了国内首个核电站放射性废物处理设施——山东海阳核电站SRTF项目。通裕重工制造核废料处理相关转运系统设备、及对核电站产生的废料进行转运的热室遥控吊车等运输设备。应流股份制造乏燃料运输容器中子吸收材料、乏燃料格架等部件。

（一）核电政策变动风险

核电隶属于国家管控的特殊行业，行业发展与国家政策息息相关。针对不同时期核电发展的现状，国家会对核电站审核、建设、监管等方面的政策进行调整，政策变动可能会对核电装机量产生影响。

（二）核电安全事故风险

核电站反应堆内存在大量的放射性物质，一旦放射性物质泄漏将对人员及环境造成长久且不可逆的伤害。因此，核电的安全性一直备受社会关注，2011年福岛核事故更使部分国家及民众对核电具有强烈反对的意愿。尽管如今的核电技术在安全性能上已经有所提升，但仍存在由设备故障、人员失误、自然灾害等因素造成的核泄漏事件。若发生核安全事故，将导致核电产业停滞，对相关公司的业绩及行业前景造成不利影响。

（三）核电建设延期风险

核电站建设周期长，投资大，对安全和质量的要求高。在核电站建设过程中，可能出现需要设计变更、核电设备不符合要求等情况所导致的工期延误，进而导致投资预算超出等情况。此外，疫情反复造成停工，导致无法按照计划开展建设工作，对相关公司的业绩以及财务状况造成影响。

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