天风证券：核电行业暖春将至，细数哪些细分赛道值得关注？.pdf

1 证券研究报告 作者： 行业评级： 上次评级： 行业报告 | 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 强于大市 强于大市 维持 2023年08月15日 （ 评级） 分析师 李鲁靖 SAC执业证书编号：S1110519050003 分析师 朱晔 SAC执业证书编号：S1110522080001 行业深度研究 机械设备 核电行业：暖春将至，细数哪些细分赛道值得关注？ 国内核电技术水平跻身世界前列，积极开展第四代技术研发： ➢ 1）纵观发展历程，核电技术经历四代演变：世界第三代核电技术已经成熟，我国也已自主掌握第三代核电技术，三代核电综合国产 化率达到90%以上，当前正向第四代核电技术跨越，我国是世界少数几个掌握四代核能技术的国家之一。 ➢ 2）政府支持核电发展，核电新机组核准有望进入常态化：“十四五”规划明确2025年核电运行装机容量达到7000万千瓦左右的目 标；我国核电装机规模持续增长，2022年我国运行机组数量及核电装机容量位列世界第三，在建机组数量及装机容量保持世界第一； 2022年新核准机组数量创08年后新高，2023年核准态势继续保持，我们认为双碳背景下，政策或将推动未来机组核准进入常态化。 核电长产业链带来千亿级别投资机会： 根据国家对于核电的规划，我们预计2035年前，年均投运机组数约为8台，对应总投资量1600亿元。我们据此进一步挖掘产业链上下游 的投资机会： ➢ 1）核电设备：2019年核电站建设中设备投资、基建投资和其他投资分别占比50%/40%/10%，其中核岛、常规岛和辅助系统在核电设 备投资成本中占比分别为58%/22%/20%；由此我们预计2035年前，核电设备年均市场规模约800亿元，其中核岛、常规岛及辅助系统 年均市场规模分别为464/176/160亿元。 ➢ 2）阀门：属于备品备件，需求源于增量市场导入和存量市场替换两部分；其中增量市场方面，2035年之前我国阀门年均市场规模有 望达到96亿元；存量市场方面，我们预计2023年国内核电阀门更新市场规模约16.7亿元。 ➢ 3）新燃料运输容器：我们预计2035年国内需要的新燃料运输容器或将超过2700台。 ➢ 4）乏燃料后处理：我们预计2035年前我国乏燃料后处理厂建设中设备投资规模将达到1793-2390亿元；到2030年我国乏燃料运输市 场有望达到493亿元。 建议关注：中核科技、佳电股份（电新与公用环保组联合覆盖）、海陆重工、纽威股份、江苏神通、科新机电、兰石重装。 风险提示：国家政策变动风险、天然铀进口受到限制风险、核电机组稳定运行风险、电力销售风险、财务风险、测算主观性风险等。 摘要 2请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 nMyRpNoOyRsRtNsMsNtQsN6M9R6MsQoOoMnOkPpPwOkPoPtN6MmNtOuOrRsMMYrQnO 国内核电技术水平跻身世界前列， 积极开展第四代技术研发 1 3请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 4资料来源：中国核能行业协会，中国核电招股说明书，中子科学，天风证券研究所 1.1 核能发电原理：利用铀核裂变所释放出的热能进行发电  原理：利用铀核裂变所释放出的热能进行发电。在核裂变过程中，中子撞击铀原子核，发生受控的链式反应，产生热能，生成蒸汽，从而推动 汽轮机运转，产生电力。  以压水堆核电站为例，其通过四个主要设备将核能转变为电能：反应堆将核能转变为热能；蒸汽发生器将一回路高温高压水中的热量传递给二 回路的水，使其变成饱和蒸汽，在此只进行热量交换，而不进行能量的转变；汽轮机将饱和蒸汽的热能转变为汽轮机转子高速旋转的机械能； 发电机将汽轮机传来的机械能转变为电能。 • 一回路：水作为冷却剂在反应堆中吸收核裂变产生的热能，成为高温高压的水，然后沿管道进入蒸汽发生器的U型管内，将热量传给U型管外侧的 汽轮机工质(水)，使其变为饱和蒸汽。被冷却后的冷却剂再由主泵打回到反应堆内重新加热，如此循环往复，形成一个封闭的吸热和放热的循环 过程，这个循环回路称为一回路，也称核蒸汽供应系统。由于一回路的主要设备是核反应堆，通常把一回路及其辅助系统和厂房统称为核岛。 • 二回路：汽轮机工质在蒸汽发生器中被加热成蒸汽后进入汽轮机膨胀作功，将蒸汽焓降放出的热能转变为汽轮机转子旋转的机械能。汽轮机转子 与发电机转子两轴刚性相连，因此汽轮机直接带动发电机发电，把机械能转换为电能。作完功后的蒸汽(乏汽)被排入冷凝器，由循环冷却水(如海 水)进行冷却，凝结成水，然后由凝结水泵送入加热器预加热，再由给水泵将其输入蒸汽发生器，从而完成了汽轮机工质的封闭循环，此回路为二 回路。二回路系统与常规火电厂蒸汽动力回路大致相同，所以通常把它及其辅助系统和厂房统称为常规岛。 图：核能发电基本原理图（以压水堆为例）图：铀-235的核裂变反应示意图 5资料来源：中国核电/中国广核招股书，天风证券研究所 1.2 核电站的核心装置是核反应堆，我国使用最广泛的堆型是压水堆  核反应堆是装配核燃料以实现大规模可控制裂变链式反应的 装置，是核电站的核心装置。反应堆冷却剂将热量由核反应 堆堆芯转移至发电机及外部环境。中子慢化剂会降低快中子 的速度，生成可维持核链式反应的热中子。  商用核电反应堆根据反应堆冷却剂/慢化剂和中子能分类。 按照冷却剂/慢化剂的不同，反应堆一般可分为轻水堆（包 括压水堆和沸水堆等）、重水堆及气冷堆。按照所用的中子 能量，反应堆一般可分为慢（热）中子堆或快中子堆。我国 目前基本采用压水堆核电机组。 图：主要堆型 堆型名称 燃料 冷却剂 慢化剂 原理及技术特点 压水堆（PWR） 浓缩 UO2 水 水 轻水加压后能降低沸点，加压水在325℃的高温下仍能保持液体状态。PWR 在其一回路系统中使用加压水吸收热量，之后在二回路系统中降低气压释放热量。 沸水堆（BWR） 浓缩 UO2 水 水 沸腾轻水在反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的动力堆。沸水堆与压水堆同属轻水堆，都具有结构紧凑、安全可靠、建造费用低和负荷跟随能力强等优点。 重水堆（HWR） 天然UO2 重水 重水 重水堆能高效、充分的利用核燃料，但体积比轻水堆大，建造费用高，重水昂贵，发电成本比较高。 石墨气冷堆 （GCR） 天然 UO2 CO2 或 氦气 石墨 用石墨慢化，二氧化碳或氦气冷却的反应堆。近期的研究集中在氦气冷却的高温气冷堆（HTGR）上。 石墨水冷堆 （LWGR） 浓缩 UO2 水 石墨 堆芯和循环回路庞大，难以设置安全屏障，运行比较复杂。 快中子增殖堆 （FBR） 浓缩 UO2、 PuO2 &UO2 液态钠 无 由快中子引起链式裂变反应所释放出来的热能转换为电能的反应堆。快堆在反应中既消耗裂变材料，又 生产新裂变材料，而且所产可多于所耗，能实现核裂变材料的增殖。 表：主要堆型的区别 6资料来源：nuclear-power，碳排放交易网，前瞻网，国家能源局，天风证券研究所 1.3 核电具有多项优点，是“双碳”政策下首选的清洁能源之一  碳排放量极少，助力降碳减排：火力发电在燃烧化石燃料的过程中会排放二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染物质到 大气中，造成空气污染且加重地球温室效应；而核能发电碳排放量极少。  供电稳定：相较于水电、风电、太阳能发电等存在间歇性现象的各类新能源发电，核电厂可以实现全天满负荷运行，电 量供应有保障。  能量密度高、体积小：核燃料能量密度远远高于化石燃料，燃料占地面积小，运输与储存方便，一座1000百万瓦的核 能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次飞机就可完成运送； 1克铀-235完全裂变时产生的能量相当于2500吨标准煤。  成本低：与火电等传统能源相比，核电燃料成本占比低，且不易受能源价格波动的影响，成本效益更高。据国家能源局 数据显示，100万千瓦级煤电厂年消耗燃料约200-300万吨煤，需要每天100节火车皮运输；100万千瓦级核电厂年消 耗燃料约20-30吨核燃料，每年仅需一辆重型卡车运输即可满足需求，发电成本低于煤电。 图：核电具有稳定供应的优势 比较项目 100万千瓦级煤电厂 100万千瓦级核电厂 年消耗燃 料 200-300万吨煤 20-30吨核燃料 年运输 每天100节火车皮 每年一辆重型卡车 表: 煤电及核电燃料成本对比 1072.4 73.1 17.3 11.9 6.8 0 200 400 600 800 1000 1200 煤电 太阳能 风电 核电 水电 平均每千瓦时发电的碳排放量（g) 图：发电方式碳排放量对比 7资料来源：中国广核/中国核电招股说明书，中国核电公告，国家核安全局，天风证券研究所 1.4 纵观发展历程，核电技术历经四代演变  核电行业发展历程：大致可分为实验示范、高速推广、滞缓发展、逐渐复苏四个阶段。 ➢ 实验示范阶段：1954-1966年，二战后，美国开启了核能从军用走向民用的工作，此期间世界共有38个机组投入运行；核 反应堆属于早期原型反应堆。 ➢ 高速推广阶段：1966-1980年，石油危机爆发造成石油价格高涨，核电因此受到追捧，此期间共有200多台机组投入运行， 核电装机容量的年增长率达到 26%。 ➢ 滞缓发展阶段：1981-2001年，西方主要国家经济发展减缓导致电力需求下降且天然气兴起部分取代核电，比如美国从 1979-2009年的30年间没有核电新项目开工。 ➢ 逐渐复苏阶段：2001年至今，核能重新受到青睐，许多国家将核电作为基础能源；2011年日本福岛核事故引起担忧，但大 多数国家思考过后继续发展核能。  核电技术发展历程：1942年12月，美国芝加哥大学实现了世界第一座反应堆核裂变链式反应，从此开启了核电技术的发展， 可以粗略划分为以下四代。 表：核电技术发展历程 核电技术 时间 阶段描述 特征 第一代 20世纪50-70年代 起步发展阶段 基于军用核反应堆技术，由美国、前苏联、加拿大、英国等国家设计、开发、建造的首批原型堆 试验堆，没有规范的安全标准，安全隐患较大；机组发电容量不大，一般在30万千瓦以内，发电 成本较高；第一代核电站目前基本已退役。 第二代 20世纪70-90年代 商用阶段 标准化、系列化、批量化建设，至今仍在商业运行的核电厂大多属于第二代；这一时期是商用核电厂大发展的时期。 第三代 20世纪90年代 安全性进一步提高 派生于第二代，基于同样的反应堆设计原理，并吸取了几十年的运行经验，增加事故预防和缓解措施，具有更高安全性，且满足美国URD、欧洲EUR要求。 第四代 21世纪后 未来新一代先进核能系统 以能源可持续发展为目标，更经济、更安全、更环保、防扩散。目前最具发展前景的反应堆有六 种：气体冷却快堆（GFR）、铅冷却快堆（LFR）、钠冷却快堆（SFR）、熔盐堆（MSR）、 超临界水冷堆（SCWR）和超高温气冷堆（VHTR）。 8资料来源：人民网，央视网，国家核安全局，国家能源局，中国核能行业协会，中国核能发展报告（2023）等，天风证券研究所 1.5 我国已自主掌握第三代核电技术，向第四代跨越  目前，全球第三代核电技术包括以下几种堆型：美国同日本联合开发的先进沸水堆ABWR；美国开发的先进压水堆 AP1000；俄罗斯开发的先进压水堆VVER；法国和德国联合开发的欧洲压水堆EPR；韩国开发的先进压水堆APR-1400； 中国自主研发的大型先进压水堆“华龙一号”（HPR1000）、“国和一号”（CAP1400）。  我国自主掌握第三代核电技术：2021年1月30日，全球第一台“华龙一号”福建福清核电站5号机组投入商业运行，标志 着我国实现了由二代向自主三代核电技术的全面跨越，在三代核电技术领域已跻身世界前列，成为继美国、法国、俄罗斯 等国家之后真正掌握自主三代核电技术的国家。 ➢ 我国自主三代核电综合国产化率达到90%以上，形成了每年8-10台百万千瓦级核电主设备供货能力。截至《中国核能发展 报告2023》蓝皮书发布，国内外“华龙一号”共有5台机组建成投产，9台机组正在建设。  第四代核电技术中以钠冷快堆和高温气冷堆技术最为成熟，我国正逐步突破：1）2012年我国石岛湾高温气冷堆示范工程 在山东荣成开工建设，其已于2021年实现并网发电，这是全球首个并网发电的第四代高温气冷堆核电项目，标志着我国成 为世界少数几个掌握第四代核能技术的国家之一，意味着在该领域我国成为世界核电技术的领跑者。2） 2017年我国钠冷 快堆示范工程1号机组在福建省霞浦县土建开工，计划于2023年建成。 图：我国核电发展历程 秦山核电站并 网发电，结束 了我国内地无 核电的历史。 1991年12月15日 1983年 积极快速发展 确定压水堆 为主的核电 技术策略。 核工业体 系初建。 20世纪70年代 适度发展 国务院正 式决定发 展核电。 1955年 起步 2021年12月20日 安全高效发展 全球首个四代高温气 冷堆核电站在我国石 岛湾完成发电并网。 9资料来源：国家能源局，天风证券研究所 1.5 第四代核能技术研究进展顺利，但商业化应用仍处早期  2007年，在第四代核能系统国际论坛（GIF）上中、法、韩、日、俄、美、欧盟之间针对新一代核能系统展开合作，并提 出六大领域的技术目标和相关评估指标：可持续性、经济性、安全与可靠性、废物最小化、防扩散和实体保护。六类最有 前景的核系统被选中，其中两类为气体（氦）冷却反应堆，另两类是液态金属（钠、铅合金）冷却堆，还有一类超临界水 冷堆，最后一类是熔盐冷却堆。（具体见下表）  目前来看，第四代核电技术的商业化应用仍处在早期，第三代技术是未来主流。从四代技术来说，第一代核电站为原型堆， 主要目的在于验证核电设计技术核商业化开发的前景，第二代核电技术是最为成熟的商业堆型，目前在运的大多属于第二 代核电站，第三代核电站的安全性和经济性较第二代有所提高，是未来发展的主流。第四代核电技术仍处于商业化应用的 早期阶段。 堆型 特点 我国研究进展 钠冷快堆 更高燃耗，在堆中停留的时间能达到热堆中的两 倍，可增殖核燃料，使铀238裂变或嬗变成钚239 （Pu239）、缓解天然铀资源可能的短缺。 我国已建成钠冷快中子实验堆，正在建设600MWe（CFR600）钠冷快中子 示范核电站。 超高温气冷堆 超高温气冷堆可在700℃-950 ℃（未来可能超过 1000 ℃）的堆芯出口温度范围内供应核热和电力。 热效率高，能为工业提供高温工艺热，且可利用 核能的高温制氢，以提高制氢的效率。 我国于20世纪70年代中期开始研发高温气冷堆，HTR-10高温气冷堆实验堆 于20世纪90年代建成。 钍基熔盐堆 可在600-700℃的高温低压下运行；熔盐堆的结构 材料（设备和管道）采用抗高温抗腐蚀的镍基合 金制造；熔盐可将堆芯核裂变反应产生的热量通 过中间回路将其传送到热电转换系统。 我国钍资源丰富，正在研究设计2MW的试验反应堆和20MWe模块化钍基熔 盐堆研究堆及科学设施，有望建立一套以铀钍循环为基础的核燃料循环工 业体系。 铅冷快堆 核废物嬗变和核燃料增殖能力较高；铅基材料熔 点低沸点高，反应堆可在低压运行并获得高出口 温度，避免高压损害冷却剂系统；铅基材料化学 稳定性高，避免爆炸等事故；铅基材料载热和自 然循环能力强，可自然循环排出余热，提高了反 应堆非能动安全性。 ①铅铋工艺技术:实现吨级规模高纯铅铋合金熔炼；②氧控技术:实现高温液 态铅铋合金中氧浓度在10-8-10-6wt%范围内的稳定控制；③燃料组件技术: 开展了不锈钢包壳管在高温液态铅铋环境下的腐蚀、力学性能实验，以及 液态铅铋腐蚀与中子辐照协同作用实验；④不同氧浓度下候选结构材料的 腐蚀界面行为研究，分析氧浓度对腐蚀速率的影响及腐蚀机理，以确定 CLEAR-I最佳氧浓度运行工况。 表：第四代核电技术主要类别介绍 10资料来源：科塔学术，天风证券研究所 1.6 高温气冷堆——四代候选堆型，商用前景广阔  高温气冷堆是一种安全高效的核反应堆，被列入未来第四代核能系统技术的六个候选堆型。该类型的反应堆使用耐高温的 石墨作为慢化剂，使用化学惰性和热工性能良好的氦气作为冷却剂，采用陶瓷型包覆颗粒燃料元件，是国际核能界公认的 具有良好安全特性、较高的经济性和广泛的应用性的堆型。  具体来看，在高温气冷堆电站中，铀燃料被做成小颗粒，每个颗粒外包覆一层低密度碳、两层高密度碳和一层碳化硅，形 成直径小于1毫米的包覆颗粒。包覆颗粒均匀弥散在石墨慢化材料中，制造成直径为6厘米的球形燃料元件。发生核反应时， 包覆层可以将包覆颗粒中产生的裂变产物充分地阻留在颗粒内，利用核燃料的“非能动”有效保证了核反应的安全性和清 洁性。 图：高温气冷堆系统示意图 图：高温气冷堆球形燃料元件结构示意图 11资料来源：清华控股官网，《世界核电发展趋势与高温气冷堆》吴宗鑫等，天风证券研究所 1.6 高温气冷堆——四代候选堆型，商用前景广阔  热效率领先、安全性较高、经济性优异： • 优势一：热效率领先。高温气冷堆示范工程采用氦气作为冷却剂，石墨作为慢化剂，气冷堆出口温度可以高达750 ℃，比 目前普遍使用的水冷反应堆产生300多摄氏度的高温高出了一倍多，将核能发电效率从37%左右提升至42%以上。 • 优势二：安全性较高。高温气冷堆是国际核能界公认的一种具有良好安全特性的堆型，主要原因一方面是其堆芯具有良好 的热稳定性，不易融化；另一方面是包覆颗粒材料能够避免大量放射性物质的释放。 • 优势三：经济性优异。高温气冷堆的经济性主要体现在其系统简易化构造带来的低成本以及经过改良后较高的发电效率。 从下表可以看出，高温气冷堆的系统比起压水堆有着明显的简化，主要体现在核反应的反应性控制系统、压力调节系统、 应急系统和安全壳四个方面的简化。 图：高温气冷堆热效率领先 表：压水堆和高温气冷堆的系统对比 12资料来源：《高温气冷堆在我国的发展综述》符晓铭等，《高温气冷堆的应用模式探索》侯艳丽，中国电力网，能源界，中国核工业集团电子采购平台，中国核电公告，天风证券研究所 1.6 高温气冷堆——四代候选堆型，商用前景广阔  高温气冷堆商用进程持续推进： • 2021年全球首台高温气冷堆项目完成并网发电。2021年9月12日，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，标志着全球首座四代核电石岛湾高温气冷堆临界。 • 2022年3个高温气冷堆项目的主氦风机完成招标。根据中核集团电子采购平台，2022年CX项目、江苏绿能项目一期工程、 XX绿能项目相继完成主氦风机招标。 • 2022年中国核电与东华能源合作推进“高温气冷堆+石化产业耦合”的样板工程，未来五年内预计投资超千亿元，通过对 高温蒸汽的梯次利用，保障“东华茂名轻烃产业园”蒸汽、电力、制冷乃至氢能的清洁化供应。 图：中国“高温气冷堆”发展历程 政策支持核电发展，积极有序推动 项目建设 2 13请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 14资料来源：国家能源局，中国政府网，天风证券研究所 2.1 行业的政策导向属性明显，政策刺激下的核电市场有望快速增长  国内核电项目需要国务院批准后才能持牌经营，因此核电产业对政府依赖性较高，受政策影响较大。随着我国核电产业 的不断发展，核电政策也在不断调整。从“十五”规划的“适度发展核电”，到2011年日本福岛核泄漏事故引起多国 包括中国宣布暂停核电项目建设，最后随着福岛事件的渐行渐远，我国逐渐恢复核电建设；目前“十四五”规划的“确 保安全的前提下积极有序发展核电”，明确了我国政策对核电项目的积极态度。  政策文件中明确未来装机容量目标。《“十四五”现代能源体系规划》提到，在确保安全的前提下，积极有序推动沿海 核电项目建设，合理布局新增沿海核电项目，到2025年核电运行装机容量达到7000万千瓦左右，折算2022-2025年 期间CAGR为 7.96%。 时间 文件名 政策概述 “十五”时期 2001-2005 《电力工业“十五”规划》 “适度发展核电” “十一五”时期 2006-2010 《核电中长期发展规划（2005-2020年）》 “积极推进核电建设；逐步建立与社会主义市场经济相适应的核 电发展体制、核电建设与运营体系；完善核电安全保障体系，加 快法律法规建设” “十二五”时期 2011-2015 《核电安全规划(2011—2020 年)》 “只在沿海安排少数经过充分论证的核电项目厂址，不安排内陆核电项目；提高准入门槛，新建核电机组必须符合三代安全标准” “十三五”时期 2016-2020 《电力发展“十三五”规划》 “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，加快推进沿海核电项目建设” “十四五”时期 2021-2025 《“十四五”现代能源体系规划》 “在确保安全的前提下积极有序发展核电；到2025年，核电运行装机容量达到7000万千瓦左右” 图：核电相关政策描述 15资料来源：新华网，国家核安全局，中国核能行业协会，Wind，天风证券研究所 2.2 核电渗透率提升相对迫切，新机组核准有望进入常态化  多地拉闸限电，电力需求上涨。疫情后经济复苏势头强劲，带动电力需求高速上涨，但双碳背景下能耗管控＋煤价高涨使 得火电企业供给不足，煤炭供应紧张。“复苏”、“缺煤”等多重因素叠加使得多地采取电力系统限电措施，电力供应紧 张。  核电产业逐渐复苏，新机组核准或将进入常态化。考虑到安全性，国内的核电项目需要国家核准审批后持牌运营，核电行 业受政策影响大。2008年核电机组核准数量达到高峰14台，2011年受到福岛核泄漏事件的影响，我国核电审批一度受限 甚至停滞，2011-2018年中有6年零核准；直到2019年核电核准重启，2022年我国核准核电机组量同比翻倍，审批显著 提升，核准数量达到2008年后的高峰10台；2023年7月底，国常会再次核准6台新机组。我们认为双碳背景下，随着技术 的发展，安全性会有所提升，未来十余年内核电机组的核准有望保持平稳。  预计到2030年，核电在运装机容量达1.2亿千瓦，核电渗透率8%；到2035年，核电渗透率到10%左右。 4 0 4 14 6 6 0 3 0 0 8 0 0 0 4 4 5 10 0 2 4 6 8 10 12 14 16 -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 发电装机容量（万千瓦） 同比增长率（%） 图：国内历年核准核电机组数（台） 图：国内历年核电装机容量（万千瓦） 16资料来源：北极星核电网，国家核安全局，中国核能行业协会，wind，天风证券研究所 2.3 我国核电装机规模位于世界前列  我国核电发展30年，装机规模持续增长：根据《中国核能发展 与展望（2023）》，截至2022年12月31日，我国商运核电机 组数量为53台，总装机容量为5563万千瓦，仅次于美国和法国， 位列全球第三。  我国核电项目工程建设稳步有序推进：根据《中国核能发展与 展望（2023）》，截至2022年12月31日，我国在建核电机组 数量为23台，总装机容量2549万千瓦，在建机组装机容量继续 保持世界第一。  2022年我国53台运行核电机组装机容量占全国电力装机总量的 2.22%，核电发电量4177.8亿千瓦时，占全国发电量的4.7%。 0 10 20 30 40 50 60 运行核电机组数（台） 在建核电机组数（台） 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 在运机组 在建机组 80% 85% 90% 95% 100% 全球核电装机容量（万千瓦） 中国核电装机容量（万千瓦） 图：中国大陆历年运行及在建核电机组数量（台） 图：中国核电装机规模在全球占比 图：中国大陆历年在运及在建核电机组装机容量（亿千瓦） 17资料来源：北极星核电网，《我国核电运行年度综合报告（2022年度）》，天风证券研究所 2.4 世界并网发电核电机组数量较去年下降  截至2022年12月31日，世界范围内并网发电的核电机组共422台，总装机容量为3.99亿千瓦。2022年世界新并网核电机组 6台，分别是中国2台，巴基斯坦1台，芬兰1台，韩国1台，阿联酋1台。年度内世界永久关停5台核电机组，分别是比利时1 台，英国3台，美国1台。  截至2022年12月31日，世界在建（未并网发电）核电机组共61台，总装机容量为0.632亿千瓦。2022年新开工机组8台， 总装机容量为0.093亿千瓦。 435 431 437 438 446 446 449 442 441 438 422 405 410 415 420 425 430 435 440 445 450 455 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 7 10 2 9 3 5 5 7 5 10 8 0 2 4 6 8 10 12 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 图：历年世界并网发电核电机组数量情况（台） 图：历年世界新开工核电机组数量情况（台） 核电产业链长，上中下游均存在投资机会 3 18请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 3.1 核电产业链概览 3.2 核电站建设中的设备投资机会 3.3 备品备件的投资机会 3.4 核电产业链上游的投资机会——新燃料运输容器 3.5 核电产业链下游投资机会——乏燃料后处理设备及运输容器 19资料来源：头豹研究院，中国核电/中国广核招股说明书，OFweek电力网，天风证券研究所 3.1 核电产业链以核电站为中心，核岛是核电站核心设备  核电产业链上游主要是铀矿开采加工及燃料供应，中游是核电设备制造，下游是核电站建设、运营维护、乏燃料处理等。 ➢ 核电站：核岛、常规岛、辅助设备。 • 核岛：核心，核电站安全壳内的核反应堆及与反应堆有关的各个系统的统称；主要功能是利用核裂变产生蒸汽将核能转 化为热能，包括蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯等； • 常规岛：核电厂的汽轮发电机组及其配套设施和所在厂房的统称，负责利用蒸汽推动汽轮机从而带动发电机发电，包括 汽轮机组、二回路等； • 辅助系统：指核岛设备与常规岛设备之外的其他辅助设备，主要包括数字化控制系统、暖通系统、空冷设备、装卸料机、 等。 上游 中游 下游 铀矿 核燃料 核岛 核电站建设 常规岛 核电站运营 辅助设备（BOP） 乏燃料处理核材料 图：核电产业链 20资料来源：人大网，北极星核电网，中国广核/中国核电公告，中国核能行业协会公众号，《中国核能发展报告（2023）》，天风证券研究所 3.1 核电运营准入门槛高，我国仅有四家企业具核电运营资质，由中国广核与中国核电垄断  核电项目建设需要国务院核准审批，准入门槛高：出于安全的考虑，政府对核电项目采取核准、发放许可证、执照等方 式，对投资主体进入市场进行管理。根据《中华人民共和国核安全法》第二十二条的规定，核设施营运单位进行核设施 选址、建造、运行、退役等活动，应当向国务院核安全监督管理部门申请许可；核设施营运单位要求变更许可文件规定 条件的，应当报国务院核安全监督管理部门批准。  国内仅四家公司具有核电运营牌照：目前国内核电市场上只有中核集团、国电投集团、中国广核集团有限公司、中国华 能集团有限公司四家核电公司持有核电运营牌照。  我国核电站运营呈现双寡头格局：根据中国核能行业协会发布的《中国核能发展报与展望（2023）》，截至2022 年12 月31日，我国投入商业运行的核电机组53台，总装机容量为5563万千瓦；在建核电机组23台，总装机容量2549万千瓦； 全国商运核电机组上网电量为 3,917.87 亿千瓦时。 ➢ 中国广核：截至2022年12月31日，在运、在建核电机组分别为26台、7台，装机容量分别为2938、838万千瓦，占全 国在运及在建核电机组装机容量分别为51.56%、32.8%；公司管理的核电站总上网电量为1,983.75 亿千瓦时，占全国 商运核电机组上网电量的50.63%。 ➢ 中国核电：截至2022年12月31日，在运、在建核电机组分别为25台、8台，装机容量分别为2375、887.8万千瓦，占全 国在运及在建核电机组装机容量分别为41.68%、34.75%；公司管理的核电站总上网电量为1732.16亿千瓦时，占全国 商运核电机组上网电量的44.21%。 51.56%41.68% 6.76% 中国广核 中国核电 国电投及华能集团 32.80% 34.75% 32.45% 中国广核 中国核电 国电投及华能集团 图：2022年国内在建核电站竞争格局图：2022年国内在运核电站竞争格局 21资料来源：中国广核，中国核电2022年年度报告，中国核电招股说明书，国家核安全局，北极星核电网等，天风证券研究所 3.1 核燃料是核电站运营基础，天然铀在其成本构成中占比最高  核材料：指用于反应堆的各种材料；包括核燃料、核燃料元件的包壳材料、冷却剂等。  核燃料：指在核反应堆中进行裂变或聚变产生核能的材料，由铀、钍和钚三种元素制造。目前应用最多的是利用铀元素制 造的核燃料；铀从自然界的铀矿中获得。 ➢ 成本比重：根据中国核电及中国广核2022年年报，核燃料大约占到核电站运营成本的15%-22%。 ➢ 核燃料需定期停堆更换：中国广核更换周期为18个月。  核燃料制作经历多个步骤：自然界的铀不能直接作为燃料使用，需要经过提纯、同位素分离、加工等过程才能作为燃料在 反应堆中反应，制作过程包含铀矿的勘探及开采、铀的加工及精制、铀的转化、铀的同位素分离、燃料元件组件制造、核 燃料（乏燃料）后处理以及放射性废物的处理与处置，整个过程形成核燃料循环。  核燃料成本构成：购买天然铀、铀转化及浓缩、燃料组件加工等工序的支出，天然铀成本一般占核燃料成本的50%左右。 ➢ 根据北极星核电网援引前瞻产业研究院数据（2019年），核燃料采购成本中天然铀占比约为49%，浓缩及转化占比约占 33%，组件加工约占17%。 49% 33% 17% 1% 天然铀 浓铀及转化 组件加工 其他 15.13% 16.84% 5.94%18.76% 40.68% 1.40%0.51% 0.76% 核燃料成本 固定资产折旧 计提乏燃料处置金 运维及其他 建筑安装和设计服务 提供劳务 商品销售及其他 其他业务 22.15% 38.38% 12.92% 13.64% 12.91% 核燃料 固定资产折旧 运行维护费用 人员费用 其他成本 图：中国广核营业成本构成（2022年） 图：中国核电营业成本构成（2022年） 图：燃料成本构成 22资料来源：国家核安全局，华经产业研究院，元哲咨询官网，世界核能协会，前瞻产业研究院，中核集团官网，天风证券研究所 3.1 我国天然铀储量少，对外依存度高  我国天然铀储量较少：随着对清洁能源转型需求的不断增加，核电装机容量将 快速增长，促进对铀的需求增长，但天然铀主要集中在澳大利亚、加拿大、哈 萨克斯坦等几个国家，中国铀储量极低。2021年铀产量排名前五的国家占比 总和为67%，超过世界铀产量一半，而我国铀产量占比仅有4%，远远低于排 名第一的澳大利亚28%的占比。  国内仅有3家可从事天然铀进口贸易：中国广核集团下属的铀业公司、中核集 团下属的原子能公司和国家电投下属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实体；长期以来，中核集 团都是国内唯一的核燃料生产商、供应商和服务商。  中国铀资源对外依存度高：我国铀储量低，大部分属于非常规铀，埋藏深，且 开采成本昂贵，因此大量海外进口，主要国家有哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、 加拿大、纳米比亚、尼日尔和澳大利亚；2021年我国铀资源对外依存度超 83%。 28% 13% 10%8% 8% 5% 5% 5% 4% 2% 2% 2% 1% 1% 1% 1% 5% 澳大利亚 哈萨克斯坦 加拿大 俄罗斯 纳米比亚 南非 尼日尔 巴西 中国 蒙古 乌兹别克斯坦 乌克兰 博茨瓦纳 坦桑尼亚 约旦 美国 其他 80.20% 69.73% 79.59% 77.26% 78.37% 80.83% 83.27% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 中国铀需求量（吨） 中国铀产量（吨） 对外依存度（%） 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 5000 10000 15000 20000 25000 2018 2019 2020 2021 2022（1-9月） 天然铀进口量（万吨） 天然铀进口额（亿美元） 图：2021年世界各国铀资源占比情况 图：2018-2022年9月中国铀进口情况图：历年中国铀资源对外依存度  核电站建设投资中设备投资占比50%：根据《我国核电站项目设备供应商管理研究》，2018年核电产业链投资中，设备 投资、基建投资和其他投资分别占比50%/40%/10%。  核电设备包括主要设备和辅助系统，前者进一步分为核岛设备和常规岛设备： • 核岛：核电站的核心，负责将核能转换成热能，核岛中的核心部分是反应堆（由堆芯燃料、控制棒及冷却剂组成）。控制 棒通过调节在堆芯燃料中的插入程度来调节功率。核岛设备主要由堆芯、压力壳、堆内构件、控制棒驱动机构、蒸汽发生 器、主泵、主管道、硼注箱和稳压器等构成。 • 常规岛：利用蒸汽推动汽轮机带动发电机发电，由汽轮机、发电机和冷却系统组成。 • 辅助系统：保障核电站平稳运行 ➢ 毛利率：核岛设备技术含量最高、对安全要求最高，技术壁垒高，因此毛利率也更高，核心设备的平均毛利率在40%以 上；而常规岛设备在几种发电设备中是通用的，技术壁垒相对较低，平均毛利率仅为10%（2021年数据）。 ➢ 投资成本：2019年核岛、常规岛和辅助系统在核电设备投资成本中占比分别为58%/22%/20%。 23资料来源：头豹研究院，《我国核电站项目设备供应商管理研究》曲野萌，天风证券研究所 图：通用核电设备工作原理图 3.2 核电站建设中设备投资占50%，核岛作为核心设备占比58% 58%22% 20% 核岛 常规岛 辅助系统 图：核电设备的投资占比  细分设备投资占比：核岛组成部件精细多样，其中反应堆压力容器、主管道及热交换器和蒸汽发生器是核岛三大部件，三 者在核岛设备中投资占比分别为23%/20%/17%，合计达到60%（2019年）。  细分设备毛利率：各类细分设备中主管道和堆内构件毛利率最高，分别达到60%和48%（2018年）。 • 反应堆压力容器：是安置核反应堆并承受其巨大运行压力的密闭容器，也称反应堆压力壳，具有制造技术标准高、难度大 和周期长等特点，而且不可更换，必须保证其在核电站40年寿命期内绝对安全可靠；其是防止放射性物质外逸的第二道 屏障之一； • 堆芯及堆内构件：被反应堆压力容器固定和包容，使核燃料的裂变反应限制在一个密封空间内进行； • 主管道：在核岛设备中起到连接作用，主要功能是输送反应堆冷却剂。核电主管道在工作时长期处于高温、高压、高腐蚀、 高液体流速环境中，条件极其恶劣，因此产品的可靠性、安全性要求高。我国具有核电主管道制造能力的企业数量少，主 要是东方电气、中国一重、台海核电、中国重工、渤海重工、二重重装、吉林中意等； • 核级阀门：核级阀门在核岛中使用量大，但成本占比逐渐降低，2019年仅占12%，其成本下降得益于核级阀门国产化程 度提高，国产核级阀门价格仅为进口核级阀门的11.5%，截至2021年阀门国产化程度已达到80%。 24资料来源：头豹研究院，新思界，国家能