(报告出品方/分析师:国信证券 黄秀杰)事件:世界首座“四代核电”华能石岛湾高温气冷堆核电站临界最近,国家科技重大专项——华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程 1 号反应堆首次达到临界状态,机组正式开启带核功率运行,取得重大进展,向年内并网发电目标再度迈进。
华能石岛湾核电示范工程由中国华能牵头,联合清华大学、中核集团共同建设,装机容量20万千瓦,于2012年底在山东荣成开工建设,是我国具有完全自主知识产权、世界首座达到第四代核电特征的球床模块式高温气冷堆,是我国落实核电“走出去”战略的优选堆型之一,与探月工程、北斗导航一并被列入十六个国家科技重大专项。
第四代核电技术主要有六种设计概念,包括三种快中子堆分别是带有先进燃料循环的钠冷快堆(SFR)、铅冷快堆(LFR)和气冷快堆(GFR);三种热中子堆分别是超临界水冷堆(SCWR)、超高温气冷堆(VHTR)和熔盐堆(MSR)。
华能石岛湾核电站采用高温气冷堆(HTR-PM)(属于超高温气冷堆技术路线),在冷却过程中不使用水,通常以石墨作为慢化剂,以氦气作为冷却剂,堆芯出口温度可达800-1000℃,高温使发电效率提高30%以上(现在普遍使用的水冷反应堆则只能产生300℃的高温)。
同时具备以下主要技术优势:(1)高温气冷堆充分利用高性能的燃料元件,利用大的负温度系数,实现了反应堆的固有安全特性,排除了严重放射性事故发生的可能。
其热效率高(40%以上)、燃耗深(最大高达20MWd/t铀)、转换比高(0.7~0.8),通过气冷替代水冷,无需消耗大量的水资源,在缺水的地方也可以建造和运行。
(2)球床模块式,则指使用全陶瓷包覆颗粒燃料元件球,进一步实现非能动余热排出、避免堆芯熔化事故,实现反应性有效控制、不停堆换料等特性。
而以模块化方式建造则大大缩短工期,提升经济性和环境适用性。
基于其气冷优势、固有安全性强、高发电效率、经济性强等诸多优点,使“第四代”核电可以在全国内陆或更广泛范围内建设和应用,极大的拓展核电使用范围和市场空间,同时为核能热电冷联产、热电解氢的进一步落地提供基础,为我国保障能源安全、实现“双碳”目标提供重要支撑。
此外我国采用另一“四代核电”技术路线的甘肃武威钍基熔盐堆(TMSR),于2018年开工建造,2021年5月基本完工,预计近期实现启动试运行(实验性质功率较小)。
该技术采用熔盐状态燃料以及采用钍-232作为增殖燃料,利用钍-铀循环产能,在热中子堆中把钍232转化为铀233,然后把铀233分离返回堆中循环使用。
该项目技术具有安全系数高、泄露风险低的特性,热电转换效率可达到45%-50%。
同时环境兼容性大,钍基反应堆的冷却剂是复合型氟化盐,无需消耗大量的水资源,钍矿资源也远比铀和钚更丰富,钍基产生核废料也更少(不到铀和钚核反应堆的1‰),同样有利于核电的更大范围推广。
1、我国核电整体运行情况根据中国核能行业协会发布的《2021年1-6月全国核电运行情况》,2021年1-6月全国核电机组累计发电量1950.9亿千瓦时,同比增长13.8%,占全国累计发电量的5.0%。
累计上网电量为1830.5亿千瓦时,同比增长14.1%。
与燃煤发电相比,相对减少燃烧标准煤5517万吨,减少排放二氧化碳1.4亿吨。
2021年1-6 月,核电设备利用小时数为3772小时,平均机组能力因子为90.9%。
截至2021年6月30日,我国运行核电机组共51台(不含台湾地区),装机容量为53275MWe(额定装机容量)。
图 4:我国核电发电量及占全部发电量比例(亿千瓦时)2、核电运营集中,呈现主次分明的“2+2”格局由于核电行业的特殊性及核电技术的复杂性,存在极高的技术、行政准入壁垒。
我国经国务院正式核准的核电项目(除示范工程、研究堆外),2020年以前均由中广核、中国核电和国家电投三家集团公司分别或合作开发运营,其中中广核(不含联营42.5%;含联营达53%)及中国核电(42.3%)装机规模合计达90%以上,是我国核电开发运营的两家龙头企业。
除少量在建项目,核电站基本属于中国广核及中国核电上市公司控股。
国家电投相对运营电站数量及规模较小。
华能集团则在2020年取得首个控股大型压水堆核电项目—海南昌江核电二期的核准。
项目于 2021年3月正式开工,成为我国“十四五”开工建设的第一个核电项目。
因此国家电投及华能集团,属于具有核电开发能力的,并参与少量项目开发,逐步发展的两家集团公司。
同时核电部分资产目前不属于上市公司体系内。
因此目前来看,核电开发运营方面呈现主次分明的“2+2”格局的趋势。
3、上市公司主要在建项目及规划中国广核截至2021年上半年,中国广核管理24台在运核电机组和7台在建核电机组(其中包含本公司控股股东委托本公司管理的3台在建机组),装机容量分别为27,142兆瓦和8,210兆瓦,占全国在运及在建核电总装机容量的52.04%以及46.79%,占全国核电总装机容量的50.72%。
2021年上半年,全国商运核电机组上网电量为1,830.51亿千瓦时。
中国广核管理的核电站的总上网电量为952.27亿千瓦时,占全国核电机组上网电量的52.02%。
目前在建装机主要包括,防城港3、4号机组,红沿河5、6号机组(联营)组,惠州太平岭 1、2号机组,苍南 1 号机组(控股股东委托管理)。
公司计划到 2035 年,建成具有全球竞争力的世界一流核能企业,核电在运装机规模超过 7000 万千瓦,实现在运在建总装机规模全球第一。
中国核电截至2021年7月末,中国核电控股在运的核电机组共24台,总装机容量达到2250.90万千瓦,约占全国商运核电机组的42.25%;控股在建核电机组 6 台, 装机容量625.80万千瓦;控股核准核电机组 2 台,装机容量254.80万千瓦。
年初至2021年7月末,公司共有 2 台机组投入商业运行,分别为福清 5 号机 组(华龙一号全球首堆)和田湾 6 号机组;3 台机组投入建设,分别为田湾 7 号机组、徐大堡 3 号机组(均采用俄罗斯 VVER1200 技术)和海南昌江玲龙一 号小堆示范项目。
中国核电目前在建装机主要包括:漳州能源 1、2 号,田湾 7、8 号、徐大堡 3、 4 号和海南昌江玲龙一号小堆示范工程。
4、技术逐渐实现赶超,驱动核电发展助力“双碳”核电技术研发周期、电站建设周期都相对较长。
需要经历从技术理念及规范提 出、到技术本身研发升级、再到投入建设实现项目落地,目前仅项目建设周期 基本需要约 60 个月。
我国目前存量项目仍以二代核电技术为主,而新投产的机组则升级为三代核电为主,设计新投产项目与主流运行项目存在一定技术差异。
但受益于我国技术研发提速,四代核电技术也已经领先世界开始落地。
据世界核协会(World Nuclear Association)统计,截至2021年6月30日,全球32个国家拥有核能发电,共443台在运核电机组,总装机容量约39,428.2万千瓦,约占全球总电力装机容量的5.3%;全球共有56台在建机组,总装机容量约6,239.4万千瓦。
全球核能总发电量25,530亿千瓦时,在电力结构中的占比约为10%,其中法国高达70.6%,美国占19.7%。
与世界部分核电使用比例较高的发达国家相比,加之中国人口、地理等综合资源条件来看,中国核电发电量和装机仍有提升空间,在我国核电技术逐步赶超 引领下,核电有望加速。
2021年3月《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》发布,指出要“积极有序推进沿海 三代核电建设。
推动模块式小型堆、60万千瓦级商用高温气冷堆、海上浮动式核动力平台等先进堆型示范。
”、“核电运行装机容量达到7000万千瓦”。
2021年4月19日,国家能源局印发《2021年能源工作指导意见》,明确提出“在确保安全的前提下积极有序发展核电”。
参考中国核能行业协会预测,预计到2025年,我国核电在运装机规模将达到7000万千瓦左右,在建装机规模接近4000万千瓦;到2035年,我国核电在运和在建装机容量将达2亿千瓦左右,发电量约占全国发电量的10%左右。
未来15年将是我国由核能大国迈向核能强国的重要战略机遇期,同时亦契合了我国碳达峰碳中和目标的关键期,核电将成为重要的支撑。
尤其是在核能作为人类可见未来的终极能源,相信我国会持续重视对核能的研发利用。
(四)核心观点:碳中和背景下,推荐新能源产业链+综合能源管理公用事业:1、“碳达峰碳中和”确立新能源高增赛道,我们测算2020-2030年风电、光伏发电量CAGR分别为12%、17%;2、技术持续进步,成本稳步下降;3、新增项目补贴不新欠带来稳定现金流,ABS、ABN、保理、确权贷款等金融工具盘活存量应收账款;4、绿电交易、电力改革推进和新型电力系统建设,将深度利好新能源发电商、电能综合服务。
行业公司:电能综合服务商苏文电能;积极转型新能源,现金流充沛的火电龙头华润电力;有资金成本优势、资源储备优势的新能源运营龙头三峡能源、龙源电力、中广核新能源,受益气价上涨的天然气龙头新奥能源。
环保行业:1、业绩高增,估值较低;2、商业模式改善,运营指标持续向好;3、稳增运营属性显现,收益率、现金流指标持续改善向好。
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