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1、 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 股票研究股票研究 行業專題研究行業專題研究 證券研究報告證券研究報告 股票研究/Table_Date 2024.08.18 核準提速,國內核電加快發展核準提速,國內核電加快發展 Table_Industry 核電設備核電設備 Table_Invest 評級:評級:增持增持 上次評級:增持 Table_Report 相關報告相關報告 核電行業專題研究核電行業專題研究 table_Authors 龐鈞文龐鈞文(分析師分析師)周奧錚周奧錚(研究助理研究助理)021-38674703 010-83939782 登記編號登記編號 S0880517120001 S088
2、0122080013 本報告導讀:本報告導讀:受益于受益于技術技術的的進步進步與與應用場景應用場景的的豐富豐富,我國核電行業正快速發展,帶動了核電設備,我國核電行業正快速發展,帶動了核電設備市場快速放量市場快速放量;中國與其他國家在核電領域的合作也推動了核電設備與技術的出海。;中國與其他國家在核電領域的合作也推動了核電設備與技術的出海。投資要點:投資要點:Table_Summary 給予“增持”評級。給予“增持”評級。我們認為中國的核電發展邊際正在改善??偭繉用?,2019 年重啟核電核準后,核準的機組數量逐漸增長,2022、2023 年分別新增核準了 10 臺機組,我們預計 2024 年核準數
3、量仍將增加;技術層面,三代核電堆正在全面國產化替代,四代堆的研發引領世界。除了發電領域,軍民融合的應用場景也推動了中國核電的發展。此外,我國與世界其他國家在核電領域的合作逐漸緊密,核電設備以及技術的出海也將助力核電行業發展。推薦核電設備龍頭企業東方電氣,受益標的中核科技、佳電股份、江蘇神通、海陸重工。中國是核電發展的主力軍,并逐漸加強與世界的合作中國是核電發展的主力軍,并逐漸加強與世界的合作。核電是未來能源系統當中重要的一環。中國作為世界核電發展的主力軍,目前核電發展邊際正在改善。除了新增核準的機組數量,我國在建的核電機組數量也傲視全球。同時我國與世界其他國家在核電領域的合作也逐漸緊密。未來隨
4、著國內核電發展逐漸向好,我國與世界其他國家的核電合作也將為中國核電發展帶來新的機遇。技術進步疊加應用場景豐富推動核電行業發展技術進步疊加應用場景豐富推動核電行業發展。三代核電堆全面國產化替代、加速研發四代堆是我國目前核電發展的技術趨勢。我國自主研發的華龍一號已經成為核準的主要機型,同時自主研發的玲瓏一號作為世界先進的模塊化小堆在未來也會有更豐富的應用場景。我國在四代堆研發領域領先世界,已經率先擁有了第一座高溫氣冷堆,同時正在大力研發其他四代堆技術路線。軍民融合也是核電發展的主要趨勢之一,中國與世界其他國家在核電領域的合作也會加速中國核電設備、技術出海,帶動中國核電發展。核電設備行業市場規模有望
5、快速增長。核電設備行業市場規模有望快速增長。我國核電電源投資額與中國核電的資本開支均呈上升趨勢,帶動了我國核電設備行業規模增長。核島設備不僅在核電設備成本中占比最高,技術壁壘同樣較高,行業格局較為穩定。未來隨著我國核電設備的發展,核島設備的相關企業必將快速發展。風險因素:核電核準不及預期,核電項目建設不及預期,核電事故風險因素:核電核準不及預期,核電項目建設不及預期,核電事故風險風險 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 2 of 36 目錄目錄 1.投資建議.3 2.我國核電發展逐漸回暖.3 2.1.核電,清潔且高效的能源.4 2.2.我國核電發展正在提速.6 2.3.
6、中國是核電發展的主力軍,并逐漸加強與世界的合作.11 3.技術進步疊加應用場景豐富推動核電行業發展.13 3.1.優化三代堆技術,全力發展四代堆技術.13 3.1.1.三代堆正全面實現國產化替代.15 3.1.2.四代堆時代即將來臨.20 3.2.軍民融合推動核電發展.22 3.3.國際合作加速核電出海.23 4.核電產業競爭格局穩定.24 4.1.核電產業鏈集中度高.24 4.2.核電設備行業規模有望快速增長.24 5.核電設備公司受益核電行業快速發展.29 5.1.中核科技:核電閥門主要供應商.30 5.2.佳電股份:核級電機龍頭企業.31 5.3.江蘇神通:核電閥門龍頭企業.32 5.4
7、.海陸重工:節能環保設備頭部企業.33 5.5.東方電氣:發電設備龍頭企業.34 6.風險提示.35 6.1.核電核準不及預期.35 6.2.核電項目建設不及預期.35 6.3.核電事故風險.35 eZbUcWfVfYeZbZdXbRcM8OnPoOoMsOeRqQzRjMmOrR8OqQvMvPmPmPxNnOsR行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 3 of 36 1.投資建議投資建議 給予“增持”評級給予“增持”評級。我們認為核電是未來能源系統當中重要的一環,技術的進步疊加應用場景的逐漸豐富正在推動核電行業快速發展。中國作為世界核電發展的主力軍,目前核電發展正在提速
8、。2019 年重啟核電核準后,核準的機組數量逐漸增長,2022、2023 年分別新增核準了 10 臺機組,我們預計 2024 年核準數量仍將增加;技術層面,我國三代核電堆正在全面國產化替代,四代堆的研發也引領世界。除了在發電領域,軍民融合的應用場景也推動了中國核電的發展。此外,我國與世界其他國家在核電領域的合作也會加速中國核電設備、技術出海,帶動中國核電發展。表表 1:重點公司盈利預測及估值:重點公司盈利預測及估值 公司名稱公司名稱 代碼代碼 收盤價收盤價(2024.08.16)盈利預測(盈利預測(EPS)PE 評級評級 2023A 2024E 2025E 2023A 2024E 2025E
9、東方電氣 600875.SH 14.23 1.14 1.45 1.94 12.84 9.81 7.33 增持 資料來源:Wind,國泰君安證券研究 重點推薦核電設備龍頭企業重點推薦核電設備龍頭企業東方電氣東方電氣:公司是國內核電設備的龍頭企業之一,核電設備市占率在 35%以上。東方電氣于 2019 年獲得國家核安全局頒發的核 1 級設備(蒸汽發生器)設計許可證,成為國內首家具備該項資質的裝備制造企業,目前已具備核 1/2/3 級設備完整設計資質。公司具備批量化制造核電站核島主設備和常規島汽輪發電機組的成套供貨能力,產品覆蓋二代+、引進三代、自主三代、四代核電以及海上浮動平臺模塊化小堆等國內所有
10、技術路線。2023 年核電市場業績達到近十年最好水平。公司核電業務有望充分受益核電市場放量。受益受益標的:標的:(1)中核科技)中核科技:公司背靠中核集團,深耕閥門行業,目前已具備二代、三代核電機組閥門成套供貨能力,四代核電機組關鍵閥門供貨能力。公司核化工閥門營收占比逐漸升高,2023 年已超過公司傳統優勢業務石油石化閥門。公司的技術優勢與底蘊將為公司在核電行業帶來更大的業績增量。(2)佳電股份)佳電股份:公司是國內首家取得核級電機設計、制造許可證的企業。目前公司已經擁有電屏蔽式反應堆主冷卻劑泵電機、核電軸封式反應堆主冷卻劑泵機組、核電小堆主冷卻劑泵等不同的核電產品的供應能力;并且公司完成了第
11、四代高溫氣冷堆主氦風機、華龍一號核級電機、國和一號示范工程屏蔽主泵電機等多個國內首臺套產品的研發制造任務。公司在核電電機領域的經驗積累將有望使得公司充分受益核電行業的發展。(3)江蘇神通:)江蘇神通:公司是閥門行業龍頭企業。其中核電閥門領域是公司的優勢,公司產品優勢地位突出。自 2008 年以來,在我國新建核電工程用閥門的一系列國際招標中,公司是核級蝶閥和核級球閥的主要中標企業,獲得了核電工程已招標核級蝶閥、核級球閥 90%以上的訂單,實現了核級蝶閥、球閥等產品的全面國產化。隨著我國核電機組批復量的增加,江蘇神通在核電閥門領域的優勢地位有望為公司業績帶來更大的增量。(4)海陸重工)海陸重工:公
12、司是國內一流的節能環保設備的專業設計制造企業,目前已廣泛布局核安全設備。多年來,公司服務的核電堆型包括但不限于二代+堆型、三代堆型(華龍一號、國和一號、AP1000、VVER、EPR)、四代堆型(高溫氣冷堆、鈉冷快堆、釷基熔鹽堆)以及熱核聚變堆(ITER)等,涵蓋了國內外的各核電機組。2.我國核電發展逐漸回暖我國核電發展逐漸回暖 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 4 of 36 核電,清潔且高效的能源核電,清潔且高效的能源 核電站是利用原子核裂變提供熱能的熱電核電站是利用原子核裂變提供熱能的熱電站。站。相比于常規的火電廠,核電廠以核反應堆代替了常規火電廠的鍋爐。核電站
13、一般分為兩部分:利用原子核裂變生產蒸汽的核島和利用蒸汽發電的常規島。以壓水堆核電站為例,核燃料在反應堆中通過核裂變釋放能量以加熱一回路的高壓水,隨后被加熱的一回路的高壓水熱水通過蒸汽發生器將熱量傳遞給二回路的水,使其變成蒸汽。蒸汽隨后進入汽輪機,推動其旋轉,將熱能轉換為機械能。汽輪機與發電機相連,通過旋轉發電機的轉子產生電能,將機械能轉換為電能并輸入電網。整體流程的能量轉換是由核能轉換為熱能,熱能轉換為機械能,機械能再轉換為電能。圖圖 1:核電工作原理為核燃料在反應堆內進行裂變并釋放熱能加熱蒸汽,推動發電機旋轉產生電能:核電工作原理為核燃料在反應堆內進行裂變并釋放熱能加熱蒸汽,推動發電機旋轉產
14、生電能 資料來源:上海市核電辦公室 核電以核燃料的鏈式反應為基礎。核電以核燃料的鏈式反應為基礎。核反應堆內進行的是核燃料的鏈式反應。鏈式反應是一種自持的核裂變過程,其工作原理基于鈾-235 這類易裂變核素的特性。當一個中子被加速并打入鈾-235 原子核時,會觸發核裂變反應,使得原本的鈾-235 原子核分裂成兩個較小質量的新原子核,同時釋放出巨大的能量。在此過程中,除能量外,還會同時釋放出 2 至 3 個新的中子以及其它射線。新產生的中子,如果足夠活躍,可以繼續與其它鈾-235 原子核發生碰撞,引發更多的核裂變,從而產生更多的中子和能量。所以每一次裂變不僅釋放能量,還為下一次裂變提供了中子,形成
15、了一個自我維持的連鎖反應,即鏈式反應。為了有效控制鏈式反應,需要使用慢化劑將這些新產生的快中子減速,以增加它們與鈾-235 原子核碰撞并引發裂變的概率。當快中子與慢化劑中的輕元素(如水、重水或石墨)原子核發生碰撞時,速度會降低,從而變成熱中子。熱中子由于其較低的能量,更容易被鈾-235 原子核捕獲,引發裂變。為了確保安全,一回路系統裝在一個被稱為安全殼的密閉廠房內,。相比火電,單位燃料在核反應堆內可以產生更高的熱量,這也是核電最大的優勢。圖圖 2:核燃料在核反應堆內發生鏈式反應:核燃料在核反應堆內發生鏈式反應 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 5 of 36 資料來源
16、:物含妙理 核電清潔高效,優勢明顯核電清潔高效,優勢明顯。核電具有能量密度高、發電穩定性好和低碳排放等優勢。從清潔性的角度看,核電在發電過程中不產生溫室氣體,對環境的影響相對較小,與化石燃料相比,核電的碳排放量極低。從電力輸出的穩定性角度看,核電的發電量穩定,同時核電機組的年發電利用小時數常年保持在 7000 小時以上,位居所有電源之首。相較于太陽能、風能等可再生能源,核電的發電量受天氣、季節等外部因素的影響較小。從經濟性來看,雖然核電的初始投資成本較高,但在運營過程中,核電的燃料費用較低,且不受燃料市場價格波動的影響。所以無論是從實現“雙碳”目標亦或是建設新型能源體系的角度看,核電都是重要的
17、能源類型之一。在未來的能源結構中,核電的地位將更加重要。表表 2:核電具有能量密度高、發電穩定性好和低碳排放等優勢:核電具有能量密度高、發電穩定性好和低碳排放等優勢 能源類型能源類型 優點優點 缺點缺點 核電 燃料儲量豐富;溫室氣體排放更低;技術成熟,燃料能量密度高:1 噸鈾噸鈾-235 裂變產生的能量相裂變產生的能量相當于當于 270 噸標準煤噸標準煤;燃料費低,約占發電成本的20%30%;營運成本較低;年利用小時較高:大大于于 7000 小時小時 核電廠造價成本相對較高;核安全風險相對較高;放射性核廢料需要后續處理 火電等化石能源 電廠造價成本相對較低;電廠選址靈活,建設周期較短;技術成熟
18、;電力輸出穩定 化石能源資源有限;燃料費用及營運費用較高;污染物、溫室氣體排放相對更高 水電 清潔可再生能源;電力輸出較穩定,技術成熟 地理限制較大;季節波動性明顯;水電站建設對周邊環境影響較大 太陽能、風電 清潔可再生能源;資源豐富 受天氣和季節影響,電力輸出波動性大,資料來源:國際電力網,國泰君安證券研究 表表 3:核電的碳排放遠低于化石能源發電:核電的碳排放遠低于化石能源發電 能源類型能源類型 核電核電 煤電煤電 天然氣天然氣 水電水電 太陽能太陽能 風電風電 單位發電量碳排放(gCO2/kWh)2.8-24 782-1342 440-973 17-44.4 10-73 6-73 資料來
19、源:中國核電和其他電力技術環境影響綜合評價,國泰君安證券研究 圖圖 3:核電利用小時數遠高于其他電源:核電利用小時數遠高于其他電源 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 6 of 36 資料來源:國家能源局,國泰君安證券研究 我國核電發展正在提速我國核電發展正在提速 世界世界核電總體發展較為平穩核電總體發展較為平穩。早在 1954 年,世界第一臺核電站前蘇聯的奧布寧斯克核電站就正式并網發電。經過了數十年的發展,核電技術已經由第一代發展到了第四代。根據國際原子能機構的數據統計,截止 2024 年 5月,世界在運的核電機組總共 416 座,總裝機容量達到了 374.597GW
20、e??v觀核電發電的歷史,1970-1986 年為核電并網的快速增長期,每年新增并網的機組均在 6 臺以上,最高的并網機組數量達到了 33 座。由于 1986 年切爾諾貝利核電站發生安全事故,自 1987 年起核電的并網機組數量出現斷崖式下降??紤]到核反應堆的安全問題,除 2015、2016 年的并網核電機組數量達到 10 臺以外,從 1990 年至 2023 年每年的并網數量均為個位數,且容量均小于 10GW??紤]到歷史上出現過切爾諾貝利以及福島等重大的核電安全事故,近年來世界核電的發展較為平穩。但隨著核安全技術的提高,未來核電機組的數量有望進一步突破。圖圖 4:2023 年年全球全球新增核電
21、機組新增核電機組 5 臺,新增容量臺,新增容量 5GWe 資料來源:國際原子能機構,國泰君安證券 中國的核電發展經歷了三個階段中國的核電發展經歷了三個階段。中國的核發展起步于 1970 年。1970 年周恩來總理提出:“從長遠來看,華東地區缺煤少油,要解決華東地區用電問題,需要搞核電”。同年代號為“728 工程”的核電工程正式提上議程。1982,國家建設委員會正式批準了核電站的選址在浙江省海鹽縣的秦山地區。1983年,國家科委聯合召開的“核能發展技術政策論證會”,確定了以“發展壓行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 7 of 36 水堆”為主的核電技術路線。1985 年,
22、我國開工建設第一座自主設計的秦山核電站;1991 年 12 月 25 日,秦山核電站首次并網。自此中國的核電開始正式進入緩慢發展階段。此時核電在我國的定位還是補充電源,核電的發展目標是“適度發展”。截止 2005 年底,我國已經完成了秦山二期、三期核電站、嶺澳一期核電站的建設,形成了秦山、大亞灣兩個核電基地。隨著我國經濟的發展以及工業化的進程,核電的定位需要從補充電源轉換為提供穩定電力的常規電源。2006 年 3 月,中國國務院的常務會議審議并通過了核電中長期發展規劃(2005-2020 年),該規劃明確提出了“積極推進核電建設”的方針,確立了核電在中國經濟發展和能源可持續發展戰略中的重要位置
23、。2014 年 11 月 19 日,中國國務院辦公廳正式對外發布了能源發展戰略行動計劃(2014-2020 年)。該行動計劃的發布,再次為中國核電建設注入了強心劑。如今中國正走在核電快速發展的道路上,未來核電將在電力系統中承擔更重要的任務。圖圖 5:我國的核電可分為三個階段:我國的核電可分為三個階段 資料來源:各政府部門官網,國泰君安證券研究 政策支持,核電行業增長確定性強。政策支持,核電行業增長確定性強。中國核電行業的發展歷經了從謹慎探索到適度發展再到積極推進的過程,核電的發展離不開政策的導向和調控。由于核電行業的特殊性,它對安全性的要求極高,因此,政府的決策和監管對于行業的健康發展至關重要
24、。早在“八五”計劃時期,核電就已經被提上日程,國家提出適當發展核電,有序建設秦山核電站等重要工程?!熬盼濉睍r期我國延續了適當發展核電的方針,并且以更加積極的態度推進核電的建設,此時國家提出“貫徹因地制宜、水火并舉、適當發展核電的方針”?!笆濉币巹澠陂g國家改適當發展核電為“適度”發展核電?!笆晃濉逼陂g則是我國核電發展的快速時期,得益于國家提出“積極推進核電建設”的方針,我國的核電裝機快速增長。但由于福島核電站事故發生的原因,之后的“十二五”、“十三五”都明確了要堅持安全發展核電的原則,以沿海核電帶為重點安全地布局核電站。隨著雙碳目標的推進以及核電技術的進步,目前我國采取了“在確保安全的前提下
25、積極有序發展核電”的方針,未來將會有更有力的政策加速推進我國核電的發展。表表 4:我國在不同發展時期均有政策推動核電發展:我國在不同發展時期均有政策推動核電發展 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 8 of 36 計劃計劃/規劃規劃 時間時間 政策名稱政策名稱 主要內容主要內容“八五”1991-1995 年 中華人民共和國國民經濟和社會發展第八個五年計劃綱要 提出適當發展核電:1、有計劃地新建、擴建和改建一批大中型電站(包括水電、火電和核電)2、實行因地制宜、水火電并舉和適當發展核電的方針,五年內,重點建設秦山核電二期等工程;“九五”1996-2000 年 中華人民共和
26、國國民經濟和社會發展“九五”計劃和2010 年遠景目標綱要 延續了適當發展核電的方針,但發展核電的態度轉向積極:1、貫徹因地制宜、水火并舉、適當發展核電的方針貫徹因地制宜、水火并舉、適當發展核電的方針。大力推進核技術的和平利用,重點發展核電,配套建設核燃料循環體系 2、重點發展核電,配套建設核燃料循環體系“十五”2001-2005 年 中華人民共和國國民經濟和社會發展第十個五年計劃綱要“適當”發展核電變為“適度”發展核電,繼續保持核電建設的推進:1、支持發展大型燃氣輪機、大型抽水蓄能機組、核電機組等新型高效發電設備;2、適度發展核電適度發展核電,鼓勵熱電聯產和綜合利用發電。電力工業“十五”規劃
27、 適度發展核電適度發展核電,鼓勵熱電聯產和綜合利用發電“十一五”2006-2010 年 中華人民共和國國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要 1、提出裝備制造業振興的重點:百萬千瓦級核電機組等;2、積極推進核電建設積極推進核電建設。重點建設百萬千瓦級核電站,逐步實現先進壓水堆核電站的設計、制造、建設和運營自主化。加強核燃料資源勘查、開采、加工工藝改造以及核電關鍵技術開發和核電人才培養;3、提出大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站為重大科技專項于重大科技基礎設施 核電中長期發展規劃(2005-2020 年)1、積極推進核電建設、積極推進核電建設;逐步建立與社會主義市場經濟相適應的核電發展體制、核電建
28、設與運營體系;完善核電安全保障體系,加快法律法規建設;2、到 2020 年,核電運行裝機容量爭取達到 4000 萬千瓦;同時,考慮核電的后續發展,2020 年末在建核電容量應保持 1800萬千瓦左右“十二五”2011-2015 年 中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要 提出要高效地發展核電高效地發展核電:1、在確保安全的基礎上高效發展核電;2、重點在東部沿海和中部部分地區發展核電 核電安全規劃(2011-2020年)只在沿海安排少數經過充分論證的核電項目廠址只在沿海安排少數經過充分論證的核電項目廠址,不安排內陸核電項目;提高準入門檻,新建核電機組必須符合三代安全標準“十三五”2
29、016-2020 年 關于國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要 1、以沿海核電帶為重點以沿海核電帶為重點,安全建設自主核電示范工程和項目;2、加速開發新一代核電裝備和小型核動力系統、民用核分析與成像,打造未來發展新優勢 電力發展“十三五”規劃 堅持安全發展核電的原則安全發展核電的原則,加大自主核電示范工程建設力度,加快推進沿海核電項目建設“十四五”2021-2025 年 中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要 安全穩妥推動沿海核電建設,建設一批多能互補的清潔能源基地,非化石能源占能源消費總量比重提高到 20%左右“十四五”現代能源體系規劃 在確保安全的前
30、提下積極有序發展核電;到 2025 年,核電運行裝機容量達到 7000 萬千瓦左右 資料來源:各政府部門官網,國泰君安證券研究研究 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 9 of 36 我國核電核準數量逐漸回暖我國核電核準數量逐漸回暖??紤]到安全等因素的影響,我國的核電一直維持較為保守地建設節奏。除 2016、2017 年新增了 7 臺核電機組以外,自 2016年開始我國每年的新增核電機組數量均小于 5 臺。2023 年我國新增了 2 臺在運的核電機組:廣西防城港核電廠 3 號機組以及山東石島灣核電廠 1 號機組,新增核電裝機容量達 1398.6 MWe。隨著裝機量的不斷
31、上升,核電發電量以及其占我國總發電量的百分比也不斷增長。2023 年我國核電總發電量達到了,4333.71 億千瓦時,占我國總發電量的百分比達到了 4.86%,從 2016年開始每年核電發電量占總發電量的比例總體呈上升趨勢。隨著核電技術的發展以及清潔能源結構的需求,我國的核電核準已經常態化,未來核電發展的確定性強。2016-2018 年受到福島核電站事故的影響,我國暫停了核電的審核。但自 2019 年核電項目核準重啟,并逐漸加快了核準的節奏。2019-2023年間已經有 33 個核電項目通過審核。我們預計 2024 年核準的核電項目至少維持 2022、2023 年 10 個的水平不變。根據中國
32、核電董事長的預測,2024 年我國將有 3-4 臺核電機組投運,有望新增裝機 400-500 萬千瓦。未來核電發展勢頭將持續強勁。圖圖 6:預計:預計 24 年至少核準年至少核準 10 臺核電機組臺核電機組 資料來源:中國核能行業協會,國泰君安證券研究 圖圖 7:核電核準速度正在加快:核電核準速度正在加快 資料來源:中國核能行業協會,國泰君安證券研究 圖圖 8:預計:預計 2024 年將新增投運年將新增投運 3-4 臺核電機組臺核電機組 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 10 of 36 資料來源:中國核能行業協會,國泰君安證券研究 圖圖 9:我國核電裝機容量逐漸增加
33、:我國核電裝機容量逐漸增加 資料來源:國家能源局,國泰君安證券研究 圖圖 10:2023 年核電發電量占總發電量的年核電發電量占總發電量的 4.86%資料來源:中國核能行業協會,國泰君安證券研究 表表 5:我國目前在建的核電機組共有我國目前在建的核電機組共有 24 個個 項目名項目名稱稱 機組機組 控股股東控股股東 堆型堆型 技術技術 狀態狀態 額定功率額定功率(萬千瓦)(萬千瓦)開工日期開工日期 1 田灣核電站 7 號機組 中核集團 壓水堆 VVER-1200/V491 在建 127.4 2021/5/19 2 8 號機組 中核集團 壓水堆 VVER-1200/V491 在建 127.4 2
34、022/2/25 3 三門核電站 3 號機組 中核集團 壓水堆 CAP1000 在建 125.1 2022/6/28 4 4 號機組 中核集團 壓水堆 CAP1000 在建 125.1 2023/3/22 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 11 of 36 5 海陽核電站 3 號機組 國家電投 壓水堆 CAP1000 在建 125.3 2022/7/7 6 4 號機組 國家電投 壓水堆 CAP1000 在建 125.3 2023/4/22 7 防城港核電站 4 號機組 中廣核 壓水堆 華龍一號 在建 118 2016/12/23 8 漳州核電站 1 號機組 中核集團
35、壓水堆 華龍一號 在建 112.6 2019/10/16 9 2 號機組 中核集團 壓水堆 華龍一號 在建 112.6 2020/9/6 10 惠州核電站 1 號機組 中廣核 壓水堆 華龍一號 在建 112.6 2019/12/26 11 2 號機組 中廣核 壓水堆 華龍一號 在建 112.6 2020/10/15 12 霞浦核電站 示范快堆 1 號機組 中核集團 鈉冷快堆 CFR600 在建 60 2017/12/29 13 示范快堆 2 號機組 中核集團 鈉冷快堆 CFR600 在建 60 2020/12/27 14 三澳核電站 1 號機組 中廣核 壓水堆 華龍一號 在建 112.6 20
36、20/12/31 15 2 號機組 中廣核 壓水堆 華龍一號 在建 112.6 2021/12/30 16 昌江核電站 3 號機組 華能 壓水堆 華龍一號 在建 120 2021/3/31 17 4 號機組 華能 壓水堆 華龍一號 在建 120 2021/12/28 18 多用途模塊式小型堆科技示范工程項目 中核集團 壓水堆 玲龍一號 在建 12.5 2021/7/13 19 徐大堡核電站 1 號機組 中核集團 壓水堆 CAP1000 在建 125.3 2023/11/15 20 3 號機組 中核集團 壓水堆 VVER-1200/V491 在建 127.4 2021/7/28 21 4 號機組
37、 中核集團 壓水堆 VVER-1200/V491 在建 127.4 2022/5/19 22 陸豐核電站 5 號機組 中廣核 壓水堆 華龍一號 在建 120 2022/9/8 23 6 號機組 中廣核 壓水堆 華龍一號 在建 120 2023/8/26 24 廉江核電站 1 號機組 國家電投 壓水堆 CAP1000 在建 125.3 2023/9/27 資料來源:中核戰略規劃研究總院,國泰君安證券研究 中國是核電發展的主力軍,并逐漸加強與世界的合作中國是核電發展的主力軍,并逐漸加強與世界的合作 我國核電機組在建數量世界領先。我國核電機組在建數量世界領先。將運行的核電機組按國家拆分,截止 202
38、4年 5 月,美國擁有世界上最多的核電機組,共 94 臺,裝機容量達到了374.597GWe。中國與法國緊隨其后,分別擁有 56 臺核電機組,容量分別達到了 54.152 GWe 以及 61.370 GWe。中國擁有的核電站數量已經位居世界前列。從在建的核電機組角度看,目前中國在建的核電機組數量為 24 個,容量為 26.301 GWe,位居世界之首,且遠高于排名第二名的印度。無論是已經投運的機組規模還是在建的機組數量、容量,中國的核電發展已經走在了世界的前列,成為了核電發展的主力軍。隨著我國碳達峰碳中和目標的提出,電力系統清潔低碳轉型步伐進一步加快,未來隨著我國核電技術的進步,電力輸出穩定且
39、資源豐富的核電將在我國得到更廣闊的發展。圖圖 11:中國在運核電機組容量占世界總在運核電機組容中國在運核電機組容量占世界總在運核電機組容量的量的 14%圖圖 12:中國在運核電機組數量占世界總在運核電機組數中國在運核電機組數量占世界總在運核電機組數量的量的 13%行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 12 of 36 資料來源:國際原子能機構,國泰君安證券研究 資料來源:國際原子能機構,國泰君安證券研究 表表 6:我國在建核電機組數量與容量均遙遙領先:我國在建核電機組數量與容量均遙遙領先 國家國家 核電在建機組容量核電在建機組容量(MWe)核電在建機組數量(臺)核電在建機
40、組數量(臺)中國中國 26301 24 印度 5398 7 土耳其 4456 4 埃及 4400 4 俄羅斯 3850 4 英國 3260 2 韓國 2680 2 日本 2653 2 孟加拉國 2160 2 烏克蘭 2070 2 法國 1630 1 巴西 1340 1 伊朗 974 1 斯洛文尼亞 440 1 阿根廷 25 1 總計 61637 59 資料來源:國際原子能機構,國泰君安證券研究 中國正加強與世界各國在核電領域的合作中國正加強與世界各國在核電領域的合作。作為核電發展的領頭羊,中國與世界其他國家在核能領域的合作也逐漸緊密。中國與法國、俄羅斯以及不同的“一帶一路”國家均有核電項目的合
41、作。中法的能源合作便始于核電。從1978年12月中國首次購買兩座法國核電站并攜手共建了中國大陸首座大型商用核電站大亞灣核電站開始,中法的在核電領域的合作已經從“法方為主、中方為輔”深化到了“共同設計、共同建造”。中國與俄羅斯在核電領域的合作同樣由來已久。早在 1992 年俄羅斯便與中國簽訂協議共同建設田灣核電站 1、2 號機組,并于 2007 年成功投運。田灣一期工程開辟了中俄核能合作的新紀元,隨后中俄相繼共同建設了田灣 7、8 號機組以及和徐大堡核電站 3、4 號機組。未來隨著中俄在能源領域合作的全面深化,不僅僅是核電站的建設運營,在核電設備以及前端核燃料循環等環節兩國也將會有更多合作。除了
42、與法國、俄羅斯等核電發展強國展開合作,中國也在“一帶一路”相關國家開展了核電站項目的建設。中核集團作為國內核電站建設運營的龍頭企業,已經向巴基斯坦出口了 7 臺核電機組,其中包括華龍一號的首個出行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 13 of 36 海工程。阿根廷同樣與中核簽訂了合約,建設華龍一號壓水堆核電站。除了核電站,在核電產業鏈前端的核燃料方面,中核也通過收購羅辛鈾礦布局了鈾礦的開采。未來核電企業的出海將會是我國核電發展的重要一環。表表 7:中國與不同國家全面開展了核電領域的合作:中國與不同國家全面開展了核電領域的合作 合作國家合作國家 時間時間 相關項目相關項目
43、法國 1984 大亞灣核電站:中法合作的中國大陸第一座商用核電站 1996 嶺澳核電站:中法合作第二座核電站 2009 臺山核電站:全球首臺具備商運條件的 EPR 三代核電機組 2016 賽茲韋爾 C 項目、英國欣克利角 C 項目、布拉德維爾 B 項目,其中布拉德維爾 B 項目使用華龍一號機組 2019 國際熱核聚變實驗堆(ITER):全世界最大的“人造太陽”國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃是當今世界規模最大、影響最深遠的國際大科學工程,中法聯合體是該項目主機安裝唯一承包商 俄羅斯 1992-2021 田灣核電站一期工程、二期工程、三期工程、7、8 號機組:一期工程 1、2 號和二期工程 3
44、、4 號均采用俄羅斯 AES-91 型核電機組,三期工程 5、6 號機組采用中核集團 M310+改進機型;7、8 號機組采用俄羅斯 VVER-1200 型三代核電機組 2021 徐大堡核電站 3、4 號機組:采用俄羅斯 VVER-1200 型三代核電機組 2018 簽訂中國示范快堆設備供應及服務采購框架合同 美國 1979 大亞灣核電站:美國國際核能公司總經理林杰克提出在廣東省建設核電站的方案 2009 浙江三門核電站:引進美國西屋 AP1000 機組 2009 山東海陽核電站:引進美國西屋 AP1000 機組 巴基斯坦 1993-2023 恰?,敽穗娬?C-1、C-2、C-3、C-4、C-5
45、 機組 2015-2016 卡拉奇核電站 K-2、K-3 機組:均使用華龍一號機組 阿根廷 2022 阿根廷阿圖查三號核電站:使用華龍一號機組 資料來源:國際原子能機構,國泰君安證券研究 3.技術進步疊加應用場景豐富推動核電行業發展技術進步疊加應用場景豐富推動核電行業發展 優化三代堆技術,全力發展四代堆技術優化三代堆技術,全力發展四代堆技術 按照核電堆的發展歷程,可以將核反應堆分為一代、二代、三代、四代堆。按照核電堆的發展歷程,可以將核反應堆分為一代、二代、三代、四代堆。一代堆最早是實驗性質的機組,主要用于驗證核反應堆的設計和運行原理。1970 年后,美國、法國、日本、韓國等國家在試驗性和原型
46、核電機組基礎上陸續建成電功率在 30 萬千瓦以上的壓水堆、沸水堆、重水堆等核電機組,相對一代堆,二代堆具有更高的功率輸出和更好的經濟性。第二代核電堆是世界正在運行的核電站主力機組,包括我國目前在運的主力機組秦山、田灣等均是二代核電堆。但在三里島核電站和切爾諾貝利核電站、福島發生事故之后,各國對正在運行的核電站進行了不同程度的改進,他們認為可以用自動控制的手段解決手工犯錯的問題,可以加強事故的自動補救措施,防止災難;進一步加強防護罩可以抵抗諸如地震海嘯的自然災害問題。于是在二十行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 14 of 36 世紀初,美國和歐洲先后出臺“先進輕水堆用戶
47、要求(URD)”文件和“歐洲用戶對輕水堆核電站的要求(EUR)”,進一步明確了防范與緩解嚴重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。但三代堆只是二代堆的延伸,從技術角度并沒有革命性的變化,只是安全性更高。第四代核電堆的概念最早是在 2000 年 1 月召開的“國際核能機構(Generation IV International Forum-GIF)中提出的,是真正的從堆型上進行改變的一代全新的反應堆。目前民用的四代堆還正在開發中,預計將在 2030 年代左右四代堆全面投入商業運行。四代堆無論從堆型還是安全性上均優于三代堆,未來核電將全面迎來四代堆的時代。圖圖 13:核電堆歷經了四代發展
48、核電堆歷經了四代發展 資料來源:電工研究所 表表 8:中國擁有首座第四代核反應堆中國擁有首座第四代核反應堆 堆型堆型 發展時間發展時間 主要特點主要特點 技術種類技術種類 代表機組代表機組 第一代 1950s-1960s 實驗性質,是由軍用核反應堆技術轉移而來;主要用于驗證核反應堆的設計和運行原理 1、1954 年前蘇聯建成電功率為五千千瓦的實驗性核電站;2、1957 年美國建成的功率為九萬千瓦的希平港原型核電站 第二代 1970s-1990s 世界上第一批商業運行的堆型,采用了更先進的設計,提高了安全性和可靠性,同時增加了燃料的利用率,目前仍是世界上運行的最主要的堆型 輕水堆(壓水堆、沸水堆
49、)、重水堆、氣冷堆 1、國內:秦山核電站、大亞灣核電站、嶺澳核電站;2、海外:法國 Cattenom 核電站、美國 Indian Point Energy Center 等 第三代 2000s-至今 滿足美國和歐洲提出的“先進輕水堆用戶要求”和“歐洲用戶對輕水堆核電站的要求”指標的機組,技術上和第二代核反輕水堆(壓水堆、沸水堆)、重水堆、氣冷堆 1、國內:華龍一號;2、海外:美國 AP-1000、法國 EPR、俄羅斯 VVER-1200 等 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 15 of 36 應堆無異,僅是安全性更高 第四代 正在研發中(2000 年 1 月,在美國能
50、源部的倡議下,美國、英國、瑞士、南非、日本、法國、加拿大、巴西、韓國和阿根廷等十個國家聯合組成“第四代國際核能論壇”(GIF),并于 2001年 7 月簽署了合約,約定共同合作研究開發第四代核能系統)第四代核反應堆代表了核電技術的最新發展階段,旨在提供更安全、更經濟、更可持續的能源解決方案。這些反應堆設計注重提高安全性、減少廢物產生、提高燃料利用率,并具備更好的非能動安全特性。氣 體 冷 卻 快 堆(GFR)、鉛冷卻快堆(LFR)、鈉冷卻快堆(SFR)、熔鹽堆(MSR)、超臨界水冷堆(SCWR)、超 高 溫 氣 冷 堆(VHTR)1、國內:石島灣高溫氣冷堆示范工程,也是世界首座使用第四代核反應
51、堆的商用核電廠。資料來源:中國核電信息網,國泰君安證券研究 3.1.1.三代堆正全面實現國產化替代三代堆正全面實現國產化替代 壓水堆是世界上在運占比最高的核電反應堆。壓水堆是世界上在運占比最高的核電反應堆。根據技術類型分類,三代堆可以進一步分為輕水堆、重水堆以及氣冷堆。輕水反應堆(LWR)是世界上最常見的水冷堆,可分為兩種類型:壓水反應堆(PWR)以及沸水反應堆(BWR)。根據國際原子能機構的統計數據,截止 2024 年 5 月,在運的核電機組中,壓水反應堆的數量達到了 307 臺,占所有在運機組的數量的比例達到了 74%。在建機組中壓水堆的數量也占到了總在建機組的 87%。沸水堆、重水堆的在
52、運功率與機組數量緊隨壓水堆之后。作為應用最廣泛的技術,壓水堆在全球核能發電中扮演著關鍵角色,隨著技術的進步和對可持續能源需求的增加未來壓水堆將繼續發揮重要的作用。圖圖 14:壓水堆在運機組功率占總在運機組功率的壓水堆在運機組功率占總在運機組功率的 79%圖圖 15:壓水堆在運機組數量占總在運機組數量的壓水堆在運機組數量占總在運機組數量的 74%資料來源:國際原子能機構,國泰君安證券研究 資料來源:國際原子能機構,國泰君安證券研究 圖圖 16:壓水堆在建機組功率占總在建機組功率的壓水堆在建機組功率占總在建機組功率的 90%圖圖 17:壓水堆在建機組數量占總在建機組數量的壓水堆在建機組數量占總在建
53、機組數量的 87%行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 16 of 36 資料來源:國際原子能機構,國泰君安證券研究 資料來源:國際原子能機構,國泰君安證券研究 三代堆技術各有千秋三代堆技術各有千秋。壓水堆是采用高壓水來冷卻核燃料的一種反應堆,壓水堆主要包含有一回路和二回路:一回路的作用是對二回路的水進行加熱,使其變成蒸汽。作為全球應用最為廣泛的技術,壓水堆經過了第二、第三代的技術進步,擁有了數十年的運行經驗和技術積累,安全性可以得到較高的保證。目前已經投入運行的先進的三代壓水堆有美國的 AP1000、歐洲的 EPR、俄羅斯的 VVER 以及我國的華龍一號等。沸水堆和壓水
54、堆雖然都屬于輕水反應堆,使用低濃縮鈾作為燃料,并利用輕水同時作為冷卻劑和中子慢化劑,但沸水堆擁有一個簡化的冷卻回路,并且不包含蒸汽發生器。雖然沸水堆設計更簡單,在建設和維護成本方面更有優勢,但沸水堆在控制棒設計上存在一定的安全隱患,因為控制棒從底部插入,一旦機構發生故障,可能無法完全插入以保障反應堆安全停堆。相比之下,壓水堆通過頂部插入的控制棒設計和非能動安全冷卻系統,在安全性方面表現出更高的可靠性,尤其是在失去外部電源的情況下,能夠依靠重力和自然循環實現冷卻,這也是壓水堆成為了應用最為廣泛的堆型的原因。作為世界上三大主流商用堆型之一,重水反應堆采用壓力管式堆芯結構,并以重水作為慢化劑和冷卻劑
55、,慢化劑和冷卻劑之間相互分離。由于重水的中子吸收截面較小,慢化系數相較輕水較大,因此,重水堆中子經濟性很高;同時重水堆以天然鈾作為燃料;采用不停堆換料方式等,但不停堆換料技術雖然提高了運行效率,也增加了反應堆操作的復雜性,同時重水在作為冷卻劑的同時也會被活化,這意味著它在反應堆中受到中子輻照后會轉變為放射性物質,需要特別的處理和儲存措施。重水堆作為一種成熟的核反應堆技術,在特定條件下,如對同位素生產有特殊要求,或是在擁有豐富重水資源的地區,仍然可以提供獨特的價值。圖圖 18:壓水堆主要由一回路二回路:壓水堆主要由一回路二回路組成組成 圖圖 19:沸水堆由核反應堆、蒸汽給:沸水堆由核反應堆、蒸汽
56、給水系統、反應堆輔助水系統、反應堆輔助系統等組成系統等組成 圖圖 20:重水堆使用重水作為冷卻劑:重水堆使用重水作為冷卻劑和慢化劑和慢化劑 資料來源:上海市經濟和信息化委員會 資料來源:上海市經濟和信息化委員會 資料來源:Mhendislik ve Geliim 表表 9:世界上主要的三代核電壓水堆為:世界上主要的三代核電壓水堆為 AP1000、EPR、VVER 以及華龍一號以及華龍一號 堆型堆型 AP1000 EPR VVER 華龍一號華龍一號 國家 美國 法國 俄羅斯 中國 熱功率MW 3400 4590 3200 3050 電功率/MWe 1250 1650 3200 1180 環路數量
57、個 2 4 4 3 運行壓力MPa 15.5 15.5 16.2 15.5 壓力容器入口溫度 279.4 294.6 298.2 291.5 壓力容器或堆芯出口溫度 322.3 329.7 328.9 328.5 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 17 of 36 組件數目盒 157 241 163 177 組件排列 17*17 17*17 六面體 17*17 組件燃料棒數目根 264 265 312 264 活性區高度ft 14 14 12.3 12 活性區高度m 4.27 4.27 3.75 3.66 燃料棒棒徑mm 9.5 9.5 9.1 9.5 平均線功率密度
58、(kW/m)18.7 16.4 16.3 17.3 最大的熱點因子 2.6 2.82 2.5 2.4 最大線功率密度(kW/m)48.7 46.3 40.9 41.7 設計壽命 60 60 50 60 換料周期/月 18 18 12-18 18 抗震性能 0.3g 0.25g 0.25g 0.3g 事故后操縱員可不干預時間/小時 72 0.5 24 0.5 資料來源:國內外大型先進三代壓水堆設計分析,國泰君安證券研究 表表 10:沸水堆相比壓水堆安全性更差:沸水堆相比壓水堆安全性更差 沸水堆沸水堆 壓水堆壓水堆 冷卻劑回路數 單回路 雙回路 控制棒設計 十字形 棒束型 控制棒插入方式 從底部向
59、上插入 從頂部進入堆芯 運行壓力 較低(約 70 個大氣壓)較高(通常達 150 個大氣壓)冷卻水狀態 汽液形式 不產生沸騰 安全系統 需要汽水分離器等設備 通常不需要汽水分離器 燃料棒排列 柵格排布的燃料柵元 柵格排布的燃料柵元 防泄露屏障 包殼、壓力邊界、安全殼 包殼、壓力邊界、安全殼 冷卻劑/慢化劑 輕水 輕水 冷卻水狀態 汽液兩相 亞臨界狀態,不沸騰 蒸汽產生 直接在堆芯產生蒸汽 通過蒸汽發生器產生蒸汽 燃料組件 組件由柵格排布的燃料棒組成 組件由柵格排布的燃料棒組成 安全系統 需要汽水分離器等設備 通常不需要汽水分離器 應急冷卻 需要釋壓和備用電源注水冷卻 依靠自然循環和非能動冷卻系
60、統 設備耐壓要求 較低 高,由于高運行壓力 放射性隔離 一回路直接連接到汽輪機 一回路和蒸汽系統通過蒸汽發生器隔離 維護和運行成本 較低,系統簡單 較高,系統復雜 設計壽命 通常 40 年,可延長 通常 60 年,可延長 換料周期 通常 12-18 個月 通常 18 個月 可利用因子 高,通常超過 90%高,通常超過 90%抗震性能 通常設計能夠承受較高地震烈度 通常設計能夠承受較高地震烈度 優勢 設計簡單,沸水堆由于省去了蒸汽發生器,其系統設計相對簡單,有助于降低建造和維護成本;冷卻水在堆芯中直接沸騰產生蒸汽,減少了能量轉換的步驟,提高了熱效率 壓水堆的控制棒從頂部插入,即使在動力喪失的情況
61、下,控制棒也能依靠重力插入,提高了安全性;新一代的壓水堆設計包括非能動安全冷卻系統,能夠在緊急情況下依靠重力和自然循環進行冷卻,減少了對外部電源的依賴 劣勢 控制棒從堆芯底部插入,若發生機構故障,控制棒可能無法完全插入,增加了事故發生的風險;在緊壓水堆由于包含兩個獨立的冷卻回路和蒸汽發生器,系統設計更為復雜,增加了建造和維護成本;行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 18 of 36 急情況下,如果冷卻動力喪失,沸水堆需要釋壓處理和備用電源來維持冷卻,這增加了系統復雜性和潛在的放射性釋放風險 壓水堆的高壓運行環境要求設備和結構具有更高的耐壓性能,這增加了技術難度和造價。資
62、料來源:中國科學院上海應用物理研究所,國泰君安證券研究 表表 11:重水堆:重水堆在核燃料應用方面具有在核燃料應用方面具有優勢優勢 重水堆優勢重水堆優勢 簡介簡介 燃料靈活多樣 重水堆可以靈活使用包括天然鈾、稍濃縮鈾、回收鈾、MOX 燃料、釷燃料等在內的多種燃料循環方式 鈾資源利用率高 重水堆的燃料轉化比高,燃燒充分,與壓水堆相比,可以節約大量鈾資源。秦山三核兩座CANDU6 堆每年發電約 110 億度,僅需消耗 191 噸天然鈾,與壓水堆相比,每發電 100 億度可節約天然鈾 5280 噸,天然鈾資源利用率高 2947 可經濟利用回收鈾 在重水堆上使用回收鈾作為燃料不需要再濃縮,放射性水平較
63、低,燃料利用率明顯高于壓水堆,經濟代價小,整個燃料循環的成本可降低 30%可大量生產 60Co 等多種同位素 重水堆的獨特堆芯設計可以大量地生產 60Co 等同位素,具有大規模生產同位素的優勢 不停堆換料方式 重水堆具備不停堆換料的特點,這提高了運行效率并減少了停機時間 資料來源:重水堆技術優勢及發展設想,國泰君安證券研究 三代堆國產替代正當時三代堆國產替代正當時。中國在三代核電技術領域已經取得了顯著的進展,特別是在國產化替代方面。通過引進、消化、吸收和再創新的過程,中國已經成功開發了具有自主知識產權的三代核電技術。國產化 CAP1000 技術是在引進美國西屋電氣公司的 AP1000 技術基礎
64、上,通過自主研發和技術改進形成的。這一技術不僅實現了關鍵設備的國產化,還縮短了工程建設周期,降低了核電項目的造價,提升了核電裝備制造企業的水平。此外,中國還開發了具有完全自主知識產權的“華龍一號”(HPR1000)技術,標志著中國在三代核電技術領域已經具備了自主創新能力?!叭A龍一號”共有設備 7 萬余臺套,涉及 5300 余家配套供貨廠商,且 411 臺核心裝備實現國產化,國內首堆工程設備國產化率達到 88%。雖然目前在運的機組中華龍一號僅有 3臺,但是目前在建的機組中,華龍一號共有 11 臺,占比 46%。2022、2023年核準的機組全部為 CAP1000 以及華龍一號。除了在國內逐漸成為
65、主流的三代堆,華龍一號也成功地在巴基斯坦運行,將中國的核電技術成功出口到世界上的其他國家。未來我國自主研發設計的機組將成為我國核電的主力,并在世界民用核電市場中占據更多的份額。圖圖 21:在運核電機組中華龍一號共有:在運核電機組中華龍一號共有 3 臺臺 圖圖 22:華龍一號占總在運機組數量的:華龍一號占總在運機組數量的 5%資料來源:中國核能行業協會,國泰君安證券研究 資料來源:中國核能行業協會,國泰君安證券研究 圖圖 23:在建機組中華龍一號共占:在建機組中華龍一號共占 11 臺臺 圖圖 24:華龍一號占總在運機組數量的:華龍一號占總在運機組數量的 46%行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀
66、正文之后的免責條款部分 19 of 36 資料來源:中國核能行業協會,國泰君安證券研究 資料來源:中國核能行業協會,國泰君安證券研究 圖圖 25:2022、2023 年核準的機組全部為年核準的機組全部為 CAP1000 及華龍一號及華龍一號 資料來源:中國核能行業協會,國泰君安證券研究 以“玲瓏一號”為代表的模塊化小堆為核電多元化應用提供可能性以“玲瓏一號”為代表的模塊化小堆為核電多元化應用提供可能性。除了大型的核電站,我國自主設計研發的玲瓏一號也是我國核電發展的名片之一。玲龍一號的功率和體積更小,功率僅有華龍一號的十分之一,較低的功率降低了核燃料裝載量。此外,與大型壓水堆相比,玲龍一號由于體
67、積小,占地面積較小。更小的功率和體積適配更多的應用場景。玲瓏一號不僅可以布置在陸地上,還可以布置在海上平臺、偏遠島礁等,實現供熱供電、熱電聯產,實現壓水堆技術的多領域多場景多需求應用。小型化、模塊化也是目前世界核電發展的主流。早在 1985 年,IAEA 啟動了先進中小型反應堆研究項目,并一直致力于模塊化小堆的研究。玲龍一號是全球首個通過國際原子能機構安全審查的小型壓水堆,代表著我國在小堆領域已經走在世界前列。未來在化工、交通、鋼鐵、區域供熱等領域甚至是數據中心,小型模塊化核反應堆都將有用武之地。表表 12:玲瓏一號是目前世界上主流的四種小堆之一:玲瓏一號是目前世界上主流的四種小堆之一 美國美
68、國 俄羅斯俄羅斯 中國中國 小堆類型 mPower NuScale KLT40S ACP100(玲瓏一號)一回路系統壓力 14.1MPa 12.8MPa 12.7MPa 15MPa 一回路系統溫度 320 320 316 303 額定熱功率 500MWt 165MWt 150MWt 385 MWt 電功率輸出 150MWe 45MWe 35MWe 125 MWe 設計壽命 60 年 60 年 40 年 60 年 核燃料 UO2 UO2 UO2 UO2 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 20 of 36 燃料富集度 5%4.95%20%5%換料周期 4 年 24 個月
69、28 個月 24 個月 資料來源:小型模塊化核反應堆技術安全性研究,國泰君安證券研究 圖圖 26:玲瓏一號正在海南昌江核電站緊鑼密鼓建設中:玲瓏一號正在海南昌江核電站緊鑼密鼓建設中 資料來源:中國核電網 3.1.2.四代堆時代即將來臨四代堆時代即將來臨 四代堆主要有六種堆型四代堆主要有六種堆型。本世紀初,各國在第四代核能系統國際論壇(GIF)布局第四代核反應堆的未來。會議通過對比了不同的技術方案,最終選擇了6 種先進核反應堆被確定為第四代核能系統的候選,分別為超/高溫氣冷堆、超臨界水冷堆、氣冷快中子堆、鈉冷快中子堆、鉛冷快中子堆、熔鹽反應堆。我國針對四代堆的研發處于世界前列。高溫氣冷堆方面,世
70、界首座高溫氣冷堆核電站石島灣 200 MWe 高溫氣冷堆核電站示范工程于 2021 年 12 月完成并網發電。在鈉冷快堆方面,福建霞浦示范快堆 CFR600 兩臺機組正在建設中。中國試驗快堆(CEFR)已于 2011 年 7 月 21 日實現滿功率運行。熔鹽堆方面,2MWt 熔鹽試驗堆已在甘肅開始建造。隨著研發的提速,中國在核電領域的技術積累將使得四代堆時代加速到來。表表 13:四代堆包含六種堆型:四代堆包含六種堆型 堆型堆型 工作原理工作原理 特點特點 優點優點 缺點缺點 超/高溫氣冷堆(V/HTR)使用氦氣作為冷卻劑,石墨作為慢化劑,高溫氣冷堆的高溫特性和安全性能來源于其獨特的包覆顆粒燃料
71、。高溫氣冷堆具有優異的固有安全性,氦氣堆芯出口溫度高,可用于工藝供熱、核能制氫等。同時模塊化的設計有利于安全性的提升以及建設和維護的便捷。安全性好,可用于高溫工藝熱需求,核能制氫等;氦氣化學性質穩定,無腐蝕性。技術復雜,包覆顆粒燃料技術要求高,目前商業化程度相對較低。超臨界水冷堆(SCWR)以超臨界水作為冷卻介質,水在超臨界狀態下兼 具 液 體 和 氣 體 的 性質。高溫高壓水冷反應堆,簡化了系統設計,提高了熱效率。熱傳導效率高,系統簡化,節省建造成本,熱電轉換效率高。需要高壓力維持超臨界狀態,對材料要求高,技術挑戰大。行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 21 of 3
72、6 堆型堆型 工作原理工作原理 特點特點 優點優點 缺點缺點 氣冷快堆(GFR)使用氣體(如氦氣)作為冷卻劑的快譜反應堆。高溫氣體冷卻,中子能譜快,可提高循環熱效率,為工業應用提供高溫工藝熱。高增殖比,高熱效率,可借鑒快堆和高溫氣冷堆的技術。技術成熟度低,國際上還沒有建造過真正的氣冷快堆。鈉冷快堆(SFR)以熔融鈉或低共熔鈉鉀合金作為冷卻劑的快中子增殖反應堆。鈉的高導熱系數和低中子吸收率有利于高速率傳熱和核反應進行。高鈾資源利用率,可實現核燃料的增殖,減少核廢料的放射性危害。鈉的活潑性要求嚴格的安全管理,與水接觸可能發生爆炸性反應。鉛冷快堆(LFR)采用鉛基材料作為冷卻劑的反應堆。結構簡單,鉛
73、基材料具有較高的沸點和良好的輻射屏蔽性能。良好的熱傳導性,出色的輻射屏蔽,結構簡單,安全性好。鉛和鉛鉍共晶合金對鋼的腐蝕性較大,熔點較高可能導致凝固問題。熔鹽反應堆(MSR)使用液態鹽作為冷卻劑和燃料,能夠在常壓下運行。高出口溫度有利于核能綜合利用,系統具有較好的傳熱性??捎糜诎l電、工業生產和高溫制氫等,實現核能綜合利用。技術復雜,需要解決熔鹽的腐蝕性和放射性問題。資料來源:第四代核能系統的六大候選堆型,國家能源局,國家核安全局,國泰君安證券研究 中國高溫氣冷堆發展引領世界中國高溫氣冷堆發展引領世界。高溫氣冷堆是一種先進的第四代核電技術,它以氦氣作為冷卻劑、石墨作為慢化劑,并采用全陶瓷包覆顆粒
74、球形燃料元件。高溫氣冷堆具有顯著的固有安全性,即使在極端情況下也能保持安全狀態,不會發生堆芯熔毀和放射性物質外泄。高溫氣冷堆反應堆出口溫度可達7001000,使得其不僅可以用于高效率的發電,還能廣泛應用于熱電聯產等高溫工藝熱應用領域。中國在高溫氣冷堆技術領域的發展尤為突出。中國不僅建成了世界上第一個模塊式高溫氣冷堆的實驗堆清華大學 10MW高溫氣冷堆實驗堆(HTR-10),還建成了第一個模塊式高溫氣冷堆的工業示范電站華能山東石島灣 20 萬千瓦級高溫氣冷堆核電站示范工程(HTR-PM)。2023 年 12 月,山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程正式投入商業運行,這標志著中國在第四代核電技術
75、研發和應用領域達到了世界領先水平。石島灣高溫氣冷堆核電站是全球首座模塊化高溫氣冷堆核電站。模塊式的布局使得該核電站可提供高參數工業蒸汽,實現熱電聯產,也可多模塊并聯,在工業供熱、制氫等領域將發揮戰略性作用。表表 14:模塊化高溫氣冷堆具有多種優點:模塊化高溫氣冷堆具有多種優點 高溫氣冷堆特點高溫氣冷堆特點 主要用途主要用途 采用熱功率 200600MWt 之間的比較小的反應堆模塊 1、利用包覆顆粒燃料元件所能達到的優異耐高溫性能,在不需要任何應急冷卻的情況下,反應堆都能夠自然散熱,從而消除堆芯熔化的可能性,保證反應堆的安全;2、同時模塊化的布局使得建設以及維護更加便捷,有利于多場景的應用。反應
76、堆出口溫度較高,可達 700-1000 1、可滿足高效率發電以及熱電聯產。在反應堆出口溫度達到 700750 的條件下,可以結合在反應堆二回路的蒸汽循環,實現亞臨界、超臨界以及超超臨界發電,效率達到 40%48%??梢酝ㄟ^汽輪機抽汽,實現熱電聯產,用于 100400 不同參數的工業和民用供熱市場;2、在反應堆結構和材料基本不變的情況下,進一步提高高溫氣冷堆的出口溫度,使其達到 8001000,可以用于更高溫度的核能熱利用。其中,具有吸引力的是熱分解水制氫,大幅度拓寬行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 22 of 36 核能的應用范圍。資料來源:國家核安全局,國泰君安證券
77、研究 圖圖 27:清華大學清華大學 10MW 高溫氣冷堆實驗堆高溫氣冷堆實驗堆是世界是世界第一第一個模塊式高溫氣冷堆的實驗堆個模塊式高溫氣冷堆的實驗堆 圖圖 28:華能山東石島灣華能山東石島灣核電站是核電站是全球首個并網發電的第全球首個并網發電的第四代高溫氣冷堆核電項目四代高溫氣冷堆核電項目 資料來源:HTR-10 超高溫運行堆芯溫度場分析 資料來源:華能核電開發有限責任公司 軍民融合推動核電發展軍民融合推動核電發展 小型模塊化核反應堆小型模塊化核反應堆的發展的發展為核電在為核電在海軍海軍中的應用提供思路中的應用提供思路。小型化、模塊化是目前核電技術發展的主要趨勢之一。模塊化的設計使得小型的核
78、電機組擁有了更豐富的應用場景,其中軍用,特別是海軍中潛艇及航母的應用也是模塊化核電反應堆的應用場景之一。以中國的玲瓏 1 號為例,其作為全球首個通過國際原子能機構(IAEA)通用型反應堆安全審查的小堆技術,其緊湊的設計和強大的功率輸出,為模塊化核反應堆在海軍領域的應用提供了新的可能性。玲瓏一號的高度僅為 94 米,寬度僅為 10 米,較小的體積使其能夠適應大型艦艇如航母的船艙空間。特別是考慮到其可以產生的推力達到28 萬匹馬力,超過了美國尼米茲級航母核反應堆產生的 26 萬匹馬力,使其具有為大型水面艦艇提供強大動力的潛力。如果將兩臺玲瓏一號核反應堆應用于 10 萬噸級的航母,理論上可以提供足夠
79、的動力,使航母達到 35 節以上的航速。這種模塊化、高功率密度的核反應堆技術,不僅能夠提升艦艇的續航能力和機動性,還可能在未來海軍戰略中發揮重要作用。小型模塊化核反應堆技術的積累使得未來我國的航母有望采用核動力。除了航母,核潛艇也是模塊化核反應堆的重要軍用場景。我國目前的核潛艇發展還未達到世界一流水平,玲瓏一號等小堆的落地也將加快我國核潛艇的研發。未來核動力將成為海軍的重要組成部分。圖圖 29:兩座西屋:兩座西屋 A4W 核反應堆可讓核反應堆可讓 10 萬噸級的尼米茲級航空母艦以最高萬噸級的尼米茲級航空母艦以最高時速時速 30 節以上節以上 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條
80、款部分 23 of 36 資料來源:美國西屋公司 軍技民用,軍民融合發展成為核電特征之一軍技民用,軍民融合發展成為核電特征之一。核電是典型的軍技民用的實例。目前,核電的軍民融合發展已經成為了常態。我國目前以核軍工為主體,重點發展核電、核燃料工業,大力推動核技術的民用。除了核電站的建設,高分子輻照交聯、輻照改性等綜合加工能力,開發放射性藥物、核醫療設備等產品也是核電軍轉民的應用方向。未來軍民兩用的核電站以及核技術的應用將共同推動我國軍工產業以及經濟的進步。圖圖 30:龍鱗系統是我國首套軍民融合核電站安全級:龍鱗系統是我國首套軍民融合核電站安全級 DCS 平臺平臺 資料來源:中國核電網 國際合作加
81、速核電出海國際合作加速核電出海 核電出海也是國內核電發展趨勢之一核電出海也是國內核電發展趨勢之一。經過數十年的技術以及經驗的積累,我國已經形成了較為完整的核電體系,研制成功了以華龍一號、玲瓏一號為代表的核電機組以及核電設備,為核電的出海打下了堅實的基礎?!耙粠б宦贰钡慕ㄔO推動了核電技術的出口,華龍一號已經被成功應用于巴基斯坦卡拉奇 K-2/K-3 機組;2022 年中阿兩國政府簽署合作協議,中核集團將為阿根廷建設華龍一號壓水堆核電站。除了核電站的建設運營,中國的核電設備同樣有不俗的出口業績。東方電氣是中國首臺出口歐洲的核電低壓加熱器的供應商,該設備用于法國電力集團 CP1 系列核電站的設備更換
82、;同時東方電氣供貨的全球首臺 EPR 三代核電機組在臺山核電一期工程中得到驗證。東方電氣還獲得了英國欣克利角 C 核電站的設備采購訂單。上海電氣曾在 90年代為巴基斯坦恰?,敽穗娬咎峁┻^核島主設備,并獲得過法國阿?,m的核島設備加工制造的合同。核電的出口也將成為未來一段時間內核電的主要趨勢。圖圖 31:巴基斯坦巴基斯坦卡拉奇核電卡拉奇核電 2 號機組號機組是華龍一號首個海是華龍一號首個海 圖圖 32:華龍一號在華龍一號在阿根廷阿根廷阿圖查廠址開工建設阿圖查廠址開工建設 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 24 of 36 外商用的案例外商用的案例 資料來源:中國核電網 資
83、料來源:中國核電網 4.核電產業競爭格局穩定核電產業競爭格局穩定 核電產業鏈集中度高核電產業鏈集中度高 核電設備核電設備行業集中度高行業集中度高。核電的產業鏈可以劃分為上游的核燃料及核材料、中游的核電設備以及下游的核電站建設運營。上游的核電產業鏈包含了核燃料的供給以及碳素等核材料的開發。目前,中核集團是國內唯一擁有完整核燃料循環產業的企業,對核燃料、鈾產品的生產經營和進出口實行專營,在核電產業鏈的上游擁有了較高的市場份額。在碳素及其他核電材料方面,我國也有方大炭素、寶鈦股份等上市公司提供相應的材料。核電產業鏈的中游是核電站設備,也是整個核電產業鏈中最重要的部分。核電設備可分為核島設備、常規島設
84、備以及輔助設備。其中核島設備由于制造難度大,建設周期長,技術壁壘高,行業集中度也相對較高。目前我國的核電主設備制造業主要為大型國有企業壟斷,如上海電氣、東方電氣以及哈爾濱電氣等大型的核電設備制造商在壓力容器、蒸汽發生器等主要的核島設備的市場中市占率很高。一些企業如江蘇神通、海陸重工等也在特定的核電設備如核電閥門、核電壓力容器等設備行業中占據了一席之地。核電下游是核電站的建設及運營等。目前中廣核以及中核集團是我國最主要的核電運營商。大唐發電、浙能電力、申能股份、華能國際等公司也投資/控股了不同的核電站項目。核電裝機量的快速上升將帶動核電全產業鏈快速發展,核電將迎來嶄新的篇章。圖圖 33:核電產業
85、鏈包含上游核燃料及核材料、中游核電設備以及下游核電站建設及運營核電產業鏈包含上游核燃料及核材料、中游核電設備以及下游核電站建設及運營 資料來源:中國核電網,國泰君安證券研究 核電設備行業規模有望快速增長核電設備行業規模有望快速增長 24 年核島設備市場規模有望突破年核島設備市場規模有望突破 394 億元億元。根據國家能源局統計的數據,行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 25 of 36 我國的核電電源投資額從 2019 年開始回暖,并逐年升高。2023 年核電電源投資額達到了 949 億元,同比增長 40.18%。與核電電源投資額同頻,中國核電的資本開支也逐漸呈上升趨勢
86、。根據中國核電的公告,2024 年集團計劃的資本開支為 1215.5 億,同比增長 51.94%。根據國家能源局公布的數據,目前我國的三代核電雙機組工程建成價平均在 400 億元人民幣左右,即單臺核電機組造價約 200 億元。將總成本進行拆分,核電設備的購置費用占比最高,達到了 34%,隨后一次是工程費、建筑工程費、建設期利息等。將核電設備按照核島、常規島以及輔助設備三項進行拆分,核島的成本占比最高,達到了 58%,常規島成本占比為 22%,輔助設備占比為 20%。核島設備成本不僅在核電設備成本中占比最高,同時技術壁壘同樣較高,行業格局較為穩定。若按照 2024 年與 2022、2023 年一
87、樣新增核準 10 臺機組計算,2024年核島設備的市場規模有望突破 394 億元。核島設備市場有望快速增長。圖圖 34:2024 年中國核電資本開支計劃將達到年中國核電資本開支計劃將達到 1212.5 億元億元 資料來源:中國核電,國泰君安證券研究 圖圖 35:2023 年核電投資額達到了年核電投資額達到了 949 億元億元 圖圖 36:核電設備購置費占總成本約核電設備購置費占總成本約 34%資料來源:國家能源局中國核電發展中心,國泰君安證券研究 資料來源:華經產業研究院,國泰君安證券研究 圖圖 37:核島設備成本占比約為核島設備成本占比約為 58%圖圖 38:2024 年核準的核電項目有望使
88、得核電設備市場年核準的核電項目有望使得核電設備市場空間達到空間達到 394 億元億元 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 26 of 36 資料來源:國家能源局中國核電發展中心,國泰君安證券研究 資料來源:華經產業研究院,國泰君安證券研究 壓力容器、主管道、蒸汽發生器及核級閥門是主要的核島設備壓力容器、主管道、蒸汽發生器及核級閥門是主要的核島設備。按照成本占比將核島設備進行拆分,壓力容器、主管道及熱交換器、蒸汽發生器及核級閥門的成本占比總共達到了 72%,是核島設備中價值量最高的四種設備。由于壁壘較高,以及較高的毛利與價值量,這幾類核島設備的市場格局也較為穩定。冷卻主泵
89、、堆內構件、核級線纜、穩壓器等核島設備的成本緊隨其后。相比主要的核島設備,成本占比較小的設備的市場格局則較為分散。未來隨著核電技術的不斷發展和國家政策的支持,核島設備市場將持續增長,同時,民營企業的參與度也將逐步提高,市場競爭將更加多元化。圖圖 39:壓力容器成本占比最高:壓力容器成本占比最高 資料來源:華經產業研究院,國泰君安證券研究 核反應堆壓力容器價值量高,市場格局穩定核反應堆壓力容器價值量高,市場格局穩定。核反應堆壓力容器是核島設備中的關鍵組成部分,其價值量占比也是所有核島設備中最高的。反應堆壓力容器負責固定和包容堆芯及堆內構件,使核燃料的裂變反應限制在一個密封的空間內進行。壓力容器和
90、一回路管道共同組成高壓冷卻劑的壓力邊界,是防止放射性物質外逸的第二道屏障之一。壓力容器必須具備極高的密封性和承壓能力,以承受核反應過程中產生的高溫和高壓,因此壓力容器的設計、制造和檢驗過程有著極為嚴格的標準和規范。材料方面,核電壓力容器通常選用高強度、高韌性的合金鋼作為制造材料,如低碳馬氏體鋼或奧氏體不銹鋼。在全球市場上,核反應堆壓力容器的供應商主要集中在少數幾家大型企業手中,包括法國的法瑪通、美國的西屋電氣、俄羅斯的俄羅斯 ASE 以及日本的三菱重工等。國內主要的核電壓力容器的供應商為幾家大型企業,包括東方電氣、上海電氣、中國一重、海陸重工等。東方電氣制造了我國首行業專題研究行業專題研究 請
91、務必閱讀正文之后的免責條款部分 27 of 36 臺國產化百萬千瓦級核電站核反應堆壓力容器嶺澳二期項目 4#機組核反應堆壓力容器;上海電氣自主研制了全球首臺第四代核電高溫氣冷堆反應堆壓力容器;中國一重擁有國產首臺擁有完全自主知識產權的百萬等級核反應堆壓力容器;海陸重目前也具備為二代、三代、四代堆型提供壓力容器的能力。我國核電站的壓力容器已完全國產化,未來隨著核電站數量的上升,壓力容器市場空間將更加廣闊。圖圖 40:東方電氣自主研發了東方電氣自主研發了我國首臺國產化百萬千瓦級我國首臺國產化百萬千瓦級核電站核反應堆壓力容器核電站核反應堆壓力容器 圖圖 41:全球首臺高溫氣冷堆壓力容器由上海電氣生產
92、制全球首臺高溫氣冷堆壓力容器由上海電氣生產制造造 資料來源:國家能源局 資料來源:國家原子能機構 核反應堆主管道是核反應堆主管道是核島的“大動脈”核島的“大動脈”。核反應堆主管道是連接核島反應堆壓力容器、蒸汽發生器和主泵等關鍵部件的大型厚壁承壓管道,是核蒸汽供應系統輸出堆芯熱能的“大動脈”,在整個核電站的能量傳輸過程中起著至關重要的作用。主管道必須具備極高的耐壓性能,以承受冷卻劑在高溫高壓下的運行條件。其次,材料選擇上,主管道通常采用高強度、耐熱沖擊和耐腐蝕的特殊合金鋼,以保證在長期運行中的穩定性和可靠性。海外公司中,俄羅斯的 Rosatom 是主要的核電主管道供應商。國內除了東方電氣、上海電
93、氣、中國一重有核電主管道的布局以外,渤船重工、臺海核電、國機重裝(中國二重)等公司同樣有研發生產核電主管道的能力。世界上首套 AP1000 核反應堆不銹鋼鍛造主冷卻劑管道設備便由渤船重工提供;臺海核電是我國核電一回路主管道的龍頭企業,臺海核電可以生產二代半堆型和三代堆型核電站一回路主管道的制造商,是全球首先具備三代核電主管道全流程生產能力的制造商;國機重裝同樣擁有我國三代核電主管道全系列產品研制的能力,成功研制整體鍛造、一體成形的世界首套 AP1000 主管道、“國和一號”CAP1400 主管道以及具有完全自主知識產權的“華龍一號”主管道,實現了國內三代壓水堆核電主管道全覆蓋。圖圖 42:臺海
94、核電生產了臺海核電生產了華龍一號華龍一號的核島的核島主管道主管道 圖圖 43:國機重裝生產了國和一號的核島國機重裝生產了國和一號的核島主管道主管道 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 28 of 36 資料來源:能源界 資料來源:國機重裝公司官網 核級閥門國產化正在加速核級閥門國產化正在加速。廣義的核電閥門包括了核島、常規島以及 BOP中所有的閥門。從安全級別上分為核安全級、級、級、非核級。核電閥門在核電站中是使用數量較多的介質輸送控制設備,是核電站安全運行中的必不可少的重要組成部分。核電閥門需要具備極高的強度和剛度,以承受核反應堆運行中產生的持久或瞬時壓力和溫度變化,
95、避免彈塑性變形。同時,核電閥門必須采用嚴格的密封設計和高質量的密封材料,確保無泄漏。材料選擇上,核電閥門所用的材料必須具有良好的耐腐蝕性、抗輻照性能、抗沖擊性和抗晶間腐蝕性。我國早期的核電站中,僅秦山一期、二期在核級閥門中使用了 1%的國產閥門,核電閥門的國產化率較低。經過國內企業技術的不斷進步,2009年開工的紅沿河3、4號機組整體閥門國產化率達到了60%;三門、海陽核電站閥門國產化率分別為 70%、80%,國產替代趨勢明顯。雖然我國閥門制造行業集中度較低,但核電閥門領域的參與者較少,行業集中度較高。目前,國內核電閥門相關企業主要有中核科技、江蘇神通、大連大高、紐威股份等。中核科技是中國閥門
96、行業上市第一股,是閥門行業的龍頭企業。中核科技具備核 I 級閥門生產資質,并且能夠實現二代、三代(華龍一號、AP1000)核電機組閥門成套供貨,也可滿足四代核電機組關鍵閥門供貨。大連大高同樣作為我國閥門行業的主要企業之一,擁有核級、核級、核級閥門設計和制造許可證,可提供包括核電閥門在內的 20 類產品。江蘇神通是核電閥門的龍頭企業,自 2008 年以來已獲得了我國招標的核級蝶閥、核級球閥的 90%以上的訂單。紐威股份不僅擁有國內的訂單,同時出海業務也取得了較好的成果。在國內,紐威股份與 CGN 合作,參與到國內各大電站項目中;在國外,紐威股份參與到英國核電 HPC 項目中。除此之外,紐威股份還
97、擁有大量 EPR、AP1000、華龍一號核電訂單。表表 15:核電閥門的主要類型包括閘閥、截止閥、蝶閥、止回閥、球閥、隔膜閥等:核電閥門的主要類型包括閘閥、截止閥、蝶閥、止回閥、球閥、隔膜閥等 主要的核電主要的核電閥門類型閥門類型 主要功能及其特點主要功能及其特點 示意圖示意圖 閘閥 截斷或接通介質流動,以便于控制核反應堆的運行狀態;保持系統所需的壓力和流量,確保反應堆的穩定運行;防止介質外泄漏,避免放射性物質的外泄;以及在緊急情況下實現快速切斷,保障核電站的安全 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 29 of 36 截止閥 通過閥瓣的升降來開啟或關閉閥門,從而精確控制
98、冷卻劑與其他介質的流量,確保核反應堆在安全和穩定的狀態下運行。此外,截止閥還具有防止介質逆流的作用,保護系統免受潛在的反向壓力損害。在緊急情況下,截止閥能夠迅速切斷或調整流量,以應對可能發生的事故或進行系統維護 蝶閥 通過蝶板的旋轉來實現對介質流量的精確控制,從而維持核反應堆系統內的壓力和溫度在安全和穩定的范圍內。蝶閥因其結構簡單、體積小、重量輕、操作方便以及流阻小等優點,在核電站的輔助系統和一些低壓、常溫的介質輸送中得到廣泛應用 止回閥 止回閥由閥體、閥瓣和閥座組成。在介質正常流動方向上,介質的壓力作用于閥瓣,將其推向開啟位置,使流體順暢通過閥門。當流體壓力下降或方向改變時,閥瓣因自身重量或
99、彈簧力的作用而自動關閉,阻斷逆流 球閥 實現對介質流動的精確控制,包括開啟、關閉以及調節流量。工作原理是通過旋轉閥桿頂端的手柄或通過電動、氣動等驅動裝置,球體圍繞閥桿軸線旋轉,從而改變球體與閥座之間的相對位置。當球體與閥座緊密貼合時,閥門處于關閉狀態,有效切斷介質流動;當球體旋轉至與流體通道對齊時,閥門打開,允許介質通過 隔膜閥 核電隔膜閥通過一個柔韌的隔膜來隔離閥體內部和閥桿,從而實現對介質的無泄漏控制。核電隔膜閥尤其適用于處理具有放射性或化學性質活躍的介質,因為其可以防止介質與閥門的其他部件接觸,減少腐蝕和放射性物質的擴散 資料來源:中閥傳媒,江蘇神通,上海閥門五廠,國泰君安證券研究 5.
100、核電設備公司受益核電行業快速發展核電設備公司受益核電行業快速發展 核電設備行業集中度較高。核電設備行業集中度較高。在核電產業鏈中游的核電設備中,東方電氣、上海電氣等發電設備的龍頭企業具有較高的市場份額。但是也有不同的企業在特定的核電設備行業占據了一席之地。在核電閥門領域,江蘇神通以及中核科技均可以提供不同種類、不同型號的核電閥門。海陸重工也為華龍一號、石島灣高溫氣冷堆等國產核電機組中完成了堆芯、壓力容器等核電設備。應流股份是核電主泵的龍頭企業,可以提供主泵泵殼、乏燃料格架、金屬保溫層等設備。佳電股份專注于核電風機的制造研發。蘭石重裝在核能領域擁有一類放射性物品運輸容器制造許可證,公司產品覆蓋上
101、游核化工和核燃料領域設備、中游核電站設備和下游核燃料循環后處理設備。未來隨著核電行業市場規模的提升,核電相關企業的業績也將迎來快速增長。表表 16:不同核電設備領域均有國內企業布局不同核電設備領域均有國內企業布局 核電設備相關企業核電設備相關企業 主要核電業務及產品主要核電業務及產品 中國一重 全部核電站核島設備、常規島轉子鍛件、汽輪機缸體鑄件 江蘇神通 核級閥門 中核科技 核級閥門 紐威股份 核級閥門 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 30 of 36 佳電股份 核級電機 海陸重工 核電站堆內構件吊籃筒體、壓力容器 應流股份 核電站核島核一級鑄造零部件、金屬保溫層、
102、乏燃料格架 蘭石重裝 核燃料貯運容器 中密控股 核主泵靜壓軸封 久立特材 核電蒸汽發生器 U 型管、核電管道 日月股份 乏燃料轉運儲存罐 景業智能 核燃料循環用智能機器人 東方電氣 全部核電站核島主設備、常規島汽輪機、發電機組成套設備 上海電氣 全部核電站核島主設備、核燃料輸送設備、汽輪機、發電機成套設備 資料來源:各公司官網,國泰君安證券研究 中核科技中核科技:核電閥門主要供應商核電閥門主要供應商 背靠中核集團,公司深耕閥門行業背靠中核集團,公司深耕閥門行業。中核科技前身為 1952 年成立的蘇州鐵工廠(后改為蘇州閥門廠),是一家集工業閥門研發、設計、制造及銷售為一體的科技型制造企業。公司于
103、 1997 年在深交所掛牌上市,成為中國閥門行業和中國核工業集團有限公司所屬的首家上市企業,擁有國內閥門行業中品種多、規格齊全、技術含量高的專業化工業閥門生產基地。公司在閥門行業深厚的底蘊以及與中國石化等客戶深度的綁定使得公司業績不斷增長。2023 年、2024Q1 公司營收分別為 18.1 億元、1.55 億元;同比增長 20.65%、-36.74%。2023 年、2024Q1 凈利潤分別為 2.22 億元、-0.02 億元;同比增長29.07%、30.38%。圖圖 44:2023 公司營收達到了公司營收達到了 18.1 億元億元 圖圖 45:2023 年公司凈利潤同比增長年公司凈利潤同比增
104、長 29.07%資料來源:Wind,國泰君安證券研究 資料來源:Wind,國泰君安證券研究 技術優勢明顯,核電營收帶動整體業績增長技術優勢明顯,核電營收帶動整體業績增長。作為擁有 72 年發展底蘊的老牌企業,公司在多年的經營發展中積累了豐富的閥門研制開發經驗。公司核電站用關鍵閥門具備二代、三代核電機組閥門成套供貨能力,四代核電機組關鍵閥門供貨能力;核燃料真空閥及濃縮鈾生產四大類國產化關鍵閥門總體性能達到或超過進口產品水平。公司核化工閥門營收占比逐漸升高,2023 年已超過公司傳統優勢業務石油石化閥門。公司的技術優勢與底蘊將為公司在核電行業帶來更大的業績增量。圖圖 46:2023 公司核化工閥門
105、營收占比首次超過了石油公司核化工閥門營收占比首次超過了石油石化閥門業務石化閥門業務 圖圖 47:2023 年公司核閥門業務毛利率達到了年公司核閥門業務毛利率達到了 30.4%行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 31 of 36 資料來源:Wind,國泰君安證券研究 資料來源:Wind,國泰君安證券研究 佳電股份:核級電機龍頭企業佳電股份:核級電機龍頭企業 背靠哈爾濱電氣集團,背靠哈爾濱電氣集團,工業工業電機產品電機產品全覆蓋全覆蓋。哈爾濱電氣集團佳木斯電機股份有限公司是哈爾濱電氣集團有限公司的控股子公司,有 80 余年電動機生產歷史。同時公司還是我國特種電機的創始廠和主
106、導廠。佳電股份現有電機產品 347 個系列、近 4000 個品種,單機功率覆蓋 0.37-80,000 千瓦,年生產能力 1,500 萬千瓦以上,已實現工業電機類產品全覆蓋。2023 年、2024Q1公司營收分別為 53.21 億元、11.53 億元;同比增長 16.69%、-4.57%。2023年、2024Q1 凈利潤分別為 4.42 億元、1.17 億元;同比增長 25.92%、18.54%。圖圖 48:公司公司 2024Q1 營收達到了營收達到了 11.53 億元億元 圖圖 49:2024Q1 公司凈利潤達到了公司凈利潤達到了 1.17 億元億元 資料來源:Wind,國泰君安證券研究 資
107、料來源:Wind,國泰君安證券研究 核級電機產品應用廣泛核級電機產品應用廣泛。佳電股份是國內首家取得核級電機設計、制造許可證的企業。目前公司已經擁有電屏蔽式反應堆主冷卻劑泵電機、核電軸封式反應堆主冷卻劑泵機組、核電小堆主冷卻劑泵、核電廠用各類電動機、核三級屏蔽泵、核電廠海水循環泵電機、高溫氣冷堆主氦風機、高溫氣冷堆氦氣壓縮機、電氣控制及系統成套設備等不同的核電產品。并且公司完成了第四代高溫氣冷堆主氦風機、華龍一號核級電機、國和一號示范工程屏蔽主泵電機等多個國內首臺套產品的研發制造任務。公司在核電電機領域的經驗積累將有望為公司在核電行業上行時帶來更大的業績增量。圖圖 50:公司公司 23 年核電
108、產品營收占比達到了年核電產品營收占比達到了 12.9%行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 32 of 36 資料來源:Wind,國泰君安證券研究 江蘇神通:核電閥門龍頭企業江蘇神通:核電閥門龍頭企業 江蘇神通是閥門行業的龍頭企業江蘇神通是閥門行業的龍頭企業。江蘇神通閥門有限公司成立于 2001 年,主攻閥門的制造以及研發。2009 年公司通過了中華人民共和國民用核安全機械設備的換證和擴證,并于 2010 年在深圳證券交易所中小企業版上市。2023 年、2024Q1 公司的總營業收入分別達到了 21.33 億元、5.71 億元,同比增長 9.1%,14.78%;2023
109、年、2024Q1 公司凈利潤則分別為 2.69 億元、0.84 億元,同比增長 17.98%、10.58%。公司的盈利能力不斷增長。圖圖 51:2024Q1 公司營收達到了公司營收達到了 5.71 億元億元 圖圖 52:2024Q1 公司凈利潤為公司凈利潤為 0.84 億元億元 資料來源:Wind,國泰君安證券研究 資料來源:Wind,國泰君安證券研究 公司核電閥門優勢明顯公司核電閥門優勢明顯。公司深耕閥門領域,目前的業務板塊分為四部分,分別為核電閥門領域、冶金閥門領域、石油化工領域及節能服務領域。其中核電閥門領域是公司的優勢,公司產品優勢地位突出。自 2008 年以來,在我國新建核電工程用閥
110、門的一系列國際招標中,公司是核級蝶閥和核級球閥的主要中標企業,獲得了已招標的核級蝶閥、核級球閥 90%以上的訂單,實現了核級蝶閥、球閥等產品的全面國產化。近年來,在實現老產品改進、保持持續領先優勢的同時,公司還陸續開發了壓水堆核電站地坑過濾器、核級調節閥、核級儀表閥、核級氣動膜片、氦氣隔離閥、低能耗球閥等新產品,以及核化工用系列產品,滿足了第三代、第四代核電站的技術要求。隨著我國核電機組批復量的增加,江蘇神通在核電閥門領域的優勢地位有望為公司業績帶來更大的增量。圖圖 53:公司核電閥門營收占比逐年升高公司核電閥門營收占比逐年升高 圖圖 54:2023 年公司核電業務毛利率為年公司核電業務毛利率
111、為 40.3%行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 33 of 36 資料來源:Wind,國泰君安證券研究 資料來源:Wind,國泰君安證券研究 海陸重工海陸重工:節能環保設備頭部企業節能環保設備頭部企業 海陸重工是國內一流的節能環保設備的專業設計制造企業海陸重工是國內一流的節能環保設備的專業設計制造企業。海陸重工創建于 1956 年,目前公司已經初步形成了鍋爐產品、大型壓力容器、核電設備、低溫產品、環保工程的業務格局。公司技術優勢明顯,承擔過國家 863 計劃,江蘇省科技成果轉化專項資金,榮獲國家科技進步二等獎,產品擁有核心自主知識產權并取得專利 150 多項;公司擁有
112、 A 級鍋爐制造許可證,A1、A2、A3 級壓力容器設計和制造許可證等。2023 年、2024Q1 公司營收分別為 27.95億元、4.65 億元;同比增長 18.2%、5.67%。2023 年、2024Q1 凈利潤分別為3.49 億元、0.43 億元。隨著國內節能環保行業的景氣,公司盈利能力逐漸修復。圖圖 55:2024Q1 公司營收達到了公司營收達到了 4.65 億元億元 圖圖 56:公司盈利能力不斷增強公司盈利能力不斷增強 資料來源:Wind,國泰君安證券研究 資料來源:Wind,國泰君安證券研究 公司廣泛布局核安全設備公司廣泛布局核安全設備。在核安全設備制造方面,公司先后與清華大學核能
113、與新能源技術研究院合作完成全球首臺高溫氣冷堆堆芯殼及余熱排出系統水冷壁制造任務;與中國科學院上海應用物理研究所合作完成全球首臺 2MWt 液態燃料釷基熔鹽實驗堆安全專設余熱排出系統及上下安全容器的制造;與國核工程合作全球首次完成 CAP1400 示范工程復合板球型安注箱制造任務。同時,公司還先后完成第二代壓水堆堆內構件吊藍筒體國產化首件制造;美國西屋公司 AP1000 堆型堆內吊具國產化首件制造;“華龍一號”高溫取樣冷卻器雙螺旋盤管換熱器的國產化首件制造等重要任務。多年來,公司服務的核電堆型包括但不限于二代+堆型、三代堆型(華龍一號、國和一號、AP1000、VVER、EPR)、四代堆型(高溫氣
114、冷堆、鈉冷快堆、釷基熔鹽堆)以及熱核聚變堆(ITER)等,涵蓋了國內外的各核電機組。行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 34 of 36 圖圖 57:公司核電產品營收逐漸增加公司核電產品營收逐漸增加 圖圖 58:2023 年公司核電毛利率為年公司核電毛利率為 30.52%資料來源:Wind,國泰君安證券研究 資料來源:Wind,國泰君安證券研究 東方電氣東方電氣:發電設備龍頭企業發電設備龍頭企業“六電并舉,六業協同”,全方位布局能源裝備制造業“六電并舉,六業協同”,全方位布局能源裝備制造業。中國東方電氣集團有限公司創立于 1958 年,是中央管理的涉及國家安全和國民經濟
115、命脈的國有重要骨干企業,為我國提供了大約四分之一的能源裝備,是全球最大的能源裝備制造企業集團之一。形成了風電、太陽能、水電、核電、氣電、煤電的“六電并舉”以及高端石化裝備產業、節能環保產業、工程與國際貿易產業、現代制造服務業、電力電子與控制產業、新興產業的“六業協同”產業格局。2023 年、2024Q1 公司營收分別為 606.77 億元、150.53 億元;同比增長 9.6%、2.28%。2023 年、2024Q1 凈利潤分別為 36.44 億元、9.85 億元;同比增長 21.06%、-8.92%。公司在能源裝備領域的龍頭地位使得公司受益于新能源行業以及核電行業的增長,營收能力不斷增強。圖
116、圖 59:公司公司 2024Q1 營收達到了營收達到了 150.53 億元億元 圖圖 60:2024Q1 公司凈利潤達到了公司凈利潤達到了 9.85 億元億元 資料來源:Wind,國泰君安證券研究 資料來源:Wind,國泰君安證券研究 核電設備龍頭,公司產品全面覆蓋核電設備領域核電設備龍頭,公司產品全面覆蓋核電設備領域。東方電氣在國內率先進入百萬千瓦等級大型核電領域,2019 年獲得全國首張核蒸汽供應系統設備制造許可證,并獲得了國家核安全局頒發的核 1 級設備(蒸汽發生器)設計許可證,成為國內首家具備該項資質的裝備制造企業。目前東方電氣已具備核1/2/3 級設備完整設計資質。公司擁有批量化制造
117、核電站核島主設備和常規島汽輪發電機組的成套供貨能力,產品覆蓋二代+堆型、引進的三代堆型(EPR、AP1000)、自主三代堆型(“華龍一號”、國和一號)、四代核電堆型(鈉冷快堆、高溫氣冷堆)、海上浮動平臺模塊化小堆等國內所有技術路線。行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 35 of 36 2023 年公司還獲得鉛鉍堆、低溫堆等新堆型樣機的研制項目。受益核電行業快速增長,公司未來業績確定性更強。圖圖 61:公司:公司 2023 年核電設備營收達年核電設備營收達 29.03 億元億元 資料來源:Wind,國泰君安證券研究 6.風險提示風險提示 核電核準不及預期核電核準不及預期
118、國家政策是核電發展的主要動力之一,若未來核準節奏放緩、審批步伐放慢,可能導致核電行業發展不及預期。核電項目建設不及預期核電項目建設不及預期 核電項目從核準至落地通常有五年左右的時間,若核電項目建設放緩,可能會延緩項目落地的時間,同時可能會影響相關核電設備公司的出貨及業績。核電事故風險核電事故風險 從核電發展的歷史中看,每逢重大的核安全事故我國乃至全球的核電項目規劃及核準的節奏都將放緩。如果未來出現重大核電事故可能會延緩核電項目的審批,導致核電行業發展不及預期。行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 36 of 36 本公司具有中國證監會核準的證券投資咨詢業務資格本公司具有中
119、國證監會核準的證券投資咨詢業務資格 分析師聲明分析師聲明 作者具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格或相當的專業勝任能力,保證報告所采用的數據均來自合規渠道,分析邏輯基于作者的職業理解,本報告清晰準確地反映了作者的研究觀點,力求獨立、客觀和公正,結論不受任何第三方的授意或影響,特此聲明。免責聲明免責聲明 本報告僅供國泰君安證券股份有限公司(以下簡稱“本公司”)的客戶使用。本公司不會因接收人收到本報告而視其為本公司的當然客戶。本報告僅在相關法律許可的情況下發放,并僅為提供信息而發放,概不構成任何廣告。本報告的信息來源于已公開的資料,本公司對該等信息的準確性、完整性或可靠性不作任何保證。本報
120、告所載的資料、意見及推測僅反映本公司于發布本報告當日的判斷,本報告所指的證券或投資標的的價格、價值及投資收入可升可跌。過往表現不應作為日后的表現依據。在不同時期,本公司可發出與本報告所載資料、意見及推測不一致的報告。本公司不保證本報告所含信息保持在最新狀態。同時,本公司對本報告所含信息可在不發出通知的情形下做出修改,投資者應當自行關注相應的更新或修改。本報告中所指的投資及服務可能不適合個別客戶,不構成客戶私人咨詢建議。在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見均不構成對任何人的投資建議。在任何情況下,本公司、本公司員工或者關聯機構不承諾投資者一定獲利,不與投資者分享投資收益,也不對任何人因使用
121、本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任。投資者務必注意,其據此做出的任何投資決策與本公司、本公司員工或者關聯機構無關。本公司利用信息隔離墻控制內部一個或多個領域、部門或關聯機構之間的信息流動。因此,投資者應注意,在法律許可的情況下,本公司及其所屬關聯機構可能會持有報告中提到的公司所發行的證券或期權并進行證券或期權交易,也可能為這些公司提供或者爭取提供投資銀行、財務顧問或者金融產品等相關服務。在法律許可的情況下,本公司的員工可能擔任本報告所提到的公司的董事。市場有風險,投資需謹慎。投資者不應將本報告作為作出投資決策的唯一參考因素,亦不應認為本報告可以取代自己的判斷。在決定投資前,如有需要,
122、投資者務必向專業人士咨詢并謹慎決策。本報告版權僅為本公司所有,未經書面許可,任何機構和個人不得以任何形式翻版、復制、發表或引用。如征得本公司同意進行引用、刊發的,需在允許的范圍內使用,并注明出處為“國泰君安證券研究”,且不得對本報告進行任何有悖原意的引用、刪節和修改。若本公司以外的其他機構(以下簡稱“該機構”)發送本報告,則由該機構獨自為此發送行為負責。通過此途徑獲得本報告的投資者應自行聯系該機構以要求獲悉更詳細信息或進而交易本報告中提及的證券。本報告不構成本公司向該機構之客戶提供的投資建議,本公司、本公司員工或者關聯機構亦不為該機構之客戶因使用本報告或報告所載內容引起的任何損失承擔任何責任。
123、評級說明評級說明 評級評級 說明說明 投資建議的比較標準投資建議的比較標準 投資評級分為股票評級和行業評級。以報告發布后的 12 個月內的市場表現為比較標準,報告發布日后的 12 個月內的公司股價(或行業指數)的漲跌幅相對同期的滬深 300 指數漲跌幅為基準。股票投資評級 增持 相對滬深 300 指數漲幅 15%以上 謹慎增持 相對滬深 300 指數漲幅介于 5%15%之間 中性 相對滬深 300 指數漲幅介于-5%5%減持 相對滬深 300 指數下跌 5%以上 行業投資評級 增持 明顯強于滬深 300 指數 中性 基本與滬深 300 指數持平 減持 明顯弱于滬深 300 指數 國泰君安證券研究所國泰君安證券研究所 上海上海 深圳深圳 北京北京 地址 上海市靜安區新閘路 669 號博華廣場20 層 深圳市福田區益田路 6003 號榮超商務中心 B 棟 27 層 北京市西城區金融大街甲 9 號 金融街中心南樓 18 層 郵編 200041 518026 100032 電話(021)38676666(0755)23976888(010)83939888 E-mail: