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1、敬請參閱最后一頁特別聲明 1 就不用 數據中心催生對穩定電力的需求 云計算、AI 等技術發展帶動全球數據中心規模迅速擴大,催生用電需求。根據我們的測算,到 2035 年,謹慎、中性、樂觀情形下全球數據中心耗電量將增至 1544.38/2321.05/3911.11TWh,與 2023 年的 414TWh 相比 CAGR 分別為11.60%/15.45%/20.58%。數據中心自備電力或將逐漸成為主流。數據中心的“清潔化”和“大型化”要求更多地自備電站,同時數據中心選址存在“聚集效應”,可將電力需求有效轉化為裝機需求。由于單個數據中心的規模擴大,功耗超過 100MW 的數據中心變得常見,由電網供
2、電將對電網產生過大負擔,尤其是在數據中心聚集的地區,因此自備電力或將逐漸成為主流。國際數據中心巨頭均有宏大的減排目標,“清潔化”趨勢要求數據中心減少對電網中混合電力的購買,更多地自備清潔電力。由于數據中心建設常常聚集在某些區域,數據中心的擴張導致這些區域的電力逐漸吃緊,因此新的數據中心用電需求有望有效轉化為裝機需求。穩定電力是數據中心供電的基石,首推氣電和核電。穩定電力是數據中心供電的基石,首推氣電和核電。我們通過模擬驗證了穩定電力在數據中心供電中的重要性,若只通過光伏為數據中心供電,擴大配套新能源電站額定功率的效果較差,即使配備的光伏電站額定功率達到數據中心功耗的 4 倍,也會因儲能規模不足
3、而不得不在夜間從電網購電。配備一定規模的穩定電力后,數據中心可迅速擺脫對電網的依賴,這是單獨依靠光伏和常規儲能難以實現的,氣電和核電的發電穩定、選址靈活特性使其適合為數據中心供電。氣電成為破解數據中心供電瓶頸的關鍵 數據中心對電網的沖擊需要用氣電化解。氣電在數據中心供電領域的最大優勢在于建設周期短和供電穩定,近年美國新投產的大功率氣電站大多可在 3 年內投產,供電在部分市場已成為迫在眉睫的問題,需要先對碳排放問題妥協,使用氣電緩解壓力,長期來看需要通過 CCUS 來減少氣電排放。PPA 或將提高氣電為數據中心供電比例或將提高氣電為數據中心供電比例。未來新數據中心簽訂 PPA 的比例或將達到較高
4、水平,同時 PPA 中氣電的比例也有望提高。在我們的中性假設下,2035 年,全球數據中心對氣電的需求分別為 812.94TWh,占 2023 年氣電總發電量的 12.43%;對天然氣的需求分別為 5.59 億立方米/天,占 2023 年天然氣總需求的 4.88%;若為數據中心建設的氣電站均為基荷電站,以 65%的容量因子計算,對氣電新裝機規模的需求分別為 15.74GW,占 2023 年氣電新裝機規模的 27.96%。數據中心清潔化發展助力核電復興 核電是已大規模應用的穩定清潔電力。隨著數據中心“清潔化”趨勢延續,核電作為為數不多的清潔穩定供電方案將越發受到重視。核電發展中的主要阻礙在于政策
5、、公眾接受度和建設中面臨的風險,目前歐美政策對核電尤其是 SMR(小型模塊化反應堆)轉向支持,公眾對核電接受度回升,SMR 的小型化也有助于控制建設中的延誤和成本超支風險,減少投資者的擔憂。核電或將在核電或將在 2030 年后為數據中心提供更多電力年后為數據中心提供更多電力。核電支持數據中心有兩種模式,分別是重啟已停運的核電站和建設新核電站。2023-2024 年海外數據中心公司公布了較多與核電的合作協議,合作模式聚焦于 SMR 建設。目前全球僅少量 SMR 已投產,大多還處于在建或規劃階段,預計 2030 年后可看到更大規模的商業化。風險提示 算力需求不及預期的風險;數據中心單位功耗下降的風
6、險;政策變化的風險;核電技術發展不及預期的風險。數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 2 掃碼獲取更多服務 內容目錄內容目錄 數據中心新趨勢催生對穩定清潔電力需求.5“若要來,請自備電力”.5 全球數據中心用電量或將保持高速增長.8 數據中心需要穩定清潔電力.9 穩定電力是數據中心供電的基石.10 氣電、核電可匹配數據中心需求.15 清潔化推動氣電+CCUS 及核電需求.16 較低的土地占用為氣電和核電提供了更靈活的選址.17 兼顧清潔和穩定需要付出更高的成本.18 近火要用近水救氣電可快速緩解數據中心電力緊張.20 數據中心帶動氣電和天然氣需求.22 氣電+CCUS 以滿足清潔化需求.
7、22 數據中心電力清潔化推動核電復興.25 SMR 或將得到長足的發展.25 SMR 可降低投資者面臨的風險.26 政策支持 SMR 發展.27 核電公眾接受度提高.31 SMR 普遍還處于計劃和設計階段.32 核電產業鏈拆解.34 風險提示.35 圖表目錄圖表目錄 圖表 1:全球數據中心分布存在聚集效應.5 圖表 2:以美國弗吉尼亞州為例,數據中心集中在該州北部,對局部電網造成很大壓力.6 圖表 3:以美國弗吉尼亞州為例,該州更多地區將面臨數據中心的壓力.6 圖表 4:JLARC 預測弗吉尼亞州電力需求將因數據中心而飆升.6 圖表 5:2018-2023 年全球運營中數據中心 IT 功耗 C
8、AGR 為 16.69%.7 圖表 6:2023 年末全球在建數據中心 IT 功耗達到 37.59GW.7 圖表 7:2023 年末全球早期階段數據中心 IT 功耗達到 28.02GW.7 圖表 8:預計 2018-2023 年全球已運營數據中心 IT 功耗 CAGR 為 16.72%.7 圖表 9:部分主要數據中心市場概況.7 hYaXjVtUiYoPpNbRaO9PoMnNmOqNkPpPoPeRqRrNaQnNyRxNtQqRwMmQtQ數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 3 掃碼獲取更多服務 圖表 10:使用歷史用電量測算,中性情形 2035 年數據中心用電量將達到 2321.
9、05TWh.9 圖表 11:使用英偉達 GPU 測算,中性情形 2035 年數據中心 AI 訓練&推理用電量將達到 2428.06TWh.9 圖表 12:頭部數據中心公司均有減排目標.9 圖表 13:數據中心小時級別電力供應框架.10 圖表 14:為 50MW 功耗數據中心配備的電站規模假設.11 圖表 15:100MW 光伏電站全年小時級別發電量模擬.11 圖表 16:50MW 光伏小時級別供電占比熱力圖.11 圖表 17:50MW 光伏+20MW 穩定電力+2 小時儲能小時級別供電占比熱力圖.11 圖表 18:50MW 光伏+30MW 穩定電力+4 小時儲能小時級別供電占比熱力圖.12 圖
10、表 19:50MW 光伏+40MW 穩定電力+4 小時儲能小時級別供電占比熱力圖.12 圖表 20:100MW 光伏小時級別供電占比熱力圖.12 圖表 21:100MW 光伏+4 小時儲能小時級別供電占比熱力圖.12 圖表 22:100MW 光伏+20MW 穩定電力+2 小時儲能小時級別供電占比熱力圖.13 圖表 23:100MW 光伏+40MW 穩定電力+4 小時儲能小時級別供電占比熱力圖.13 圖表 24:200MW 光伏小時級別供電占比熱力圖.13 圖表 25:200MW 光伏+2 小時儲能小時級別供電占比熱力圖.13 圖表 26:200MW 光伏+4 小時儲能小時級別供電占比熱力圖.1
11、4 圖表 27:200MW 光伏+20MW 穩定電力+2 小時儲能小時級別供電占比熱力圖.14 圖表 28:100MW 光伏+100 小時儲能小時級別供電占比熱力圖.14 圖表 29:200MW 光伏+100 小時儲能小時級別供電占比熱力圖.14 圖表 30:不同模擬情景下,電站為數據中心全年供電量占比.15 圖表 31:不同模擬情景下,數據中心一年內需要從電網購電的小時數.15 圖表 32:核電和氣電發電穩定.16 圖表 33:在穩定電力中,氣電和核電具備較多優勢.16 圖表 34:核電在全生命周期內排放量極低.17 圖表 35:氣電和核電土地使用效率較高.18 圖表 36:氣電 LCOE
12、較低,核電 LCOE 較高.18 圖表 37:各類清潔穩定電力的單位成本處在同一級別.19 圖表 38:加入清潔穩定電力可降低整個電力系統的成本.19 圖表 39:電力系統成本測算中的假設.19 圖表 40:2024 年公布了較多數據中心與氣電的合作.20 圖表 41:新氣電項目的建設周期大多在 3 年以內.21 圖表 42:預計弗吉尼亞州氣電裝機需求將飆升.21 圖表 43:預計弗吉尼亞州氣電發電需求將飆升.21 圖表 44:數據中心對氣電的需求有望快速增長.22 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 4 掃碼獲取更多服務 圖表 45:數據中心帶動天然氣需求.22 圖表 46:數據中心
13、刺激氣電裝機.22 圖表 47:與一年前相比,美國規劃的氣電新裝機規模增長.22 圖表 48:涉及電力行業的 CCUS 項目較多.23 圖表 49:各地區政策支持 CCUS.23 圖表 50:氣電產業鏈概況.24 圖表 51:CCUS 產業鏈概況.24 圖表 52:數據中心公司積極考慮通過核電供電.25 圖表 53:部分核電項目建設嚴重延誤,打擊了核電投資者的信心.27 圖表 54:反應堆建設周期中位數為 6.3 年,部分項目存在嚴重延期.27 圖表 55:歐洲支持 SMR 發展.27 圖表 56:美國支持 SMR 發展.28 圖表 57:部分州限制核電.29 圖表 58:部分州重新對核電開放
14、或考慮 SMR.30 圖表 59:美國公眾對核電支持率上升.31 圖表 60:共和黨人對核電支持率更高.31 圖表 61:核電站周邊居民對核電站的好感度創下新高.31 圖表 62:大多核電站周邊居民接受核電站擴建,尤其是新建 SMR.31 圖表 63:2022 年歐洲公眾對核電支持率較 2021 年上升.32 圖表 64:SMR 普遍還處于計劃和設計階段.32 圖表 65:核電產業鏈概況.34 圖表 66:SMR 常見反應堆類型.35 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 5 掃碼獲取更多服務 數據中心新趨勢催生對穩定清潔電力需求 數據中心“清潔化”和“大型化”催生穩定電力需求。在對電力
15、需求方面,數據中心最主要的兩個變化趨勢為“清潔化”和“大型化”,這兩種變化趨勢均要求數據中心提前規劃配套電站,尤其是采購穩定電力。數據中心的“大型化”對電網供電的壓力倍增,需要數據中心自備電站以緩解這種壓力,這種需求不涉及電力的清潔化,核心只在于“自備電站”;“清潔化”需求目前主要來自于國際數據中心巨頭,要求數據中心進一步減少對電網中混合電力的采購,通過自備更多清潔電力以滿足需求,核心在于“自備清潔電站”。數據中心的聚集效應導致局部地區負荷過高,從而促進用電需求向裝機需求的有效轉化?!叭粢獊砣粢獊?,請自備電力請自備電力”數據中心的規模正在迅速擴大。AI 模型的訓練和推理、云計算、數據分析等需要
16、消耗大量計算資源,催生了對數據中心井噴式的需求,不論是單個數據中心的規模還是全球數據中心整體規模,均將迅速擴大。在過去,一個功耗不到 50MW 的數據中心被認為是大型數據中心,而現在超過 100MW 的數據中心已變得常見。以目前常見的單個數據中心 10萬卡集群和單卡功率 1.2kW 計算,一個 AI 數據中心的功耗就可以達到 120MW,部分未來的數據中心園區的功耗甚至會超過 1GW。大型數據中心自大型數據中心自備電力將是大勢所趨。備電力將是大勢所趨。大功耗的數據中心接入電網將造成極大的負擔,這種負擔體現在兩方面:1)整個電網的發電能力開始承壓;2)數據中心選址存在聚集效應,導致局部區域電力負
17、荷過高。因此新建數據中心需要與電站合作,提前規劃單獨供電。例如,美國德克薩斯州公用事業委員會已向科技公司表示,若希望盡快接入電網,那么他們需要自備一些電力。美國弗吉尼亞州聚集了大量數據中心,據弗吉尼亞州聯合立法審計和審查委員會估算,若沒有限制,數據中心將導致該地區 2040 年電力裝機規模較 2025年增長超過 30000MW,接近目前裝機量存量,建設足夠的發電和輸電設施將非常困難。在“大型化”趨勢下,自然需要整個電網以更快的速度擴大裝機規模,數據中心自備電站也越來越有必要性,尤其是在數據中心聚集的地區。圖表圖表1:全球數據中心分布全球數據中心分布存在存在聚集效應聚集效應 來源:datacen
18、termap,國金數字未來實驗室,國金證券研究所 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 6 掃碼獲取更多服務 圖表圖表2:以美國弗吉尼亞州為例,數據中心集中在該州北以美國弗吉尼亞州為例,數據中心集中在該州北部,對局部電網造成很大壓力部,對局部電網造成很大壓力 圖表圖表3:以美國弗吉尼亞州為例,該州更多地區將面臨數以美國弗吉尼亞州為例,該州更多地區將面臨數據中心的壓力據中心的壓力 來源:JLARC,國金證券研究所 來源:JLARC,國金證券研究所 圖表圖表4:JLARC預測弗吉尼亞州電力需求將因數據中心而飆升預測弗吉尼亞州電力需求將因數據中心而飆升 來源:JLARC,國金證券研究所 美洲和
19、亞太地區數據中心規模增速更快。美洲和亞太地區數據中心規模增速更快。據 DCByte 統計,2018-2023 年,全球數據中心IT 功耗從 17.32GW 提升至 37.48GW,CAGR 為 16.69%;2023 年末,美洲、亞太和 EMEA(歐洲、中東和非洲)已運營數據中心的 IT 功耗分別為 17.45、11.18、8.85GW,5 年CAGR 分別為 16.42%、19.54%和 14.08%;EMEA 和亞太在建項目較多,2023 年末美洲、亞太和 EMEA 在建項目 IT 功耗分別為 9.51、12.69、15.39GW,早期階段項目 IT功耗分別為 11.22、10.61、6.
20、19GW,全球已規劃項目的 IT 功耗共計 65.61GW。據 DCByte預計,到 2028 年,美洲、亞太、EMEA 和全球運營數據中心的 IT 功耗分別可達 37.70、26.70、16.79 和 81.19GW,5 年 CAGR 分別為 16.66%、19.02%、13.66%和 16.72%。數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 7 掃碼獲取更多服務 圖表圖表5:2018-2023年全球運營中數據中心年全球運營中數據中心IT功耗功耗CAGR為為16.69%圖表圖表6:2023年末全球在建數據中心年末全球在建數據中心IT功耗達到功耗達到37.59GW 來源:DCByte,國金證券
21、研究所 來源:DCByte,國金證券研究所 圖表圖表7:2023年末全球早期階段數據中心年末全球早期階段數據中心IT功耗達到功耗達到28.02GW 圖表圖表8:預計預計2018-2023年全球已運營數據中心年全球已運營數據中心IT功耗功耗CAGR為為16.72%來源:DCByte,國金證券研究所 來源:DCByte,國金證券研究所 圖表圖表9:部分主要數據中心市場概況部分主要數據中心市場概況 地區地區 概況概況 2023 年已投年已投產(產(IT MW)2023 年規劃年規劃/在建(在建(IT MW)2023 年早期年早期階段(階段(IT MW)美國-弗吉尼亞州 1、弗吉尼亞州是全球最大數據中
22、心市場。2、2022 年,當地主要電力公司 Dominion Energy宣布將無法滿足市場上的電力需求。預計在新建電力基礎設施期間,電力交付將延遲到 2025 年或 2026 年。3、弗吉尼亞州的空置率低至不足 1%。4248 4430 2094 美國-新奧爾巴尼 1、與相鄰地區相比,新奧爾巴尼提供了更有性價比的土地和電力供應。2、新奧爾巴尼的空置率低至 2.7%。319 430 371 美國-鹽湖城 1、由于相對便宜的電力價格、更低的稅229 242 166 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 8 掃碼獲取更多服務 地區地區 概況概況 2023 年已投年已投產(產(IT MW)20
23、23 年規劃年規劃/在建(在建(IT MW)2023 年早期年早期階段(階段(IT MW)收、強大的基礎設施,猶他州幾乎所有活動仍然集中在鹽湖城。2、其氣候和地理位置也適合建設數據中心。日本-東京 1、亞洲最成熟的數據中心市場之一。2、由于電力限制,數據中心建設越來越困難 1124 1434 755 印度-孟買 1、通過馬哈拉施特拉邦新信息技術和信息技術服務政策-2023吸引數據中心建設。2、許多國際數據中心公司一直在關注并且持續進入孟買市場。311 963 1390 馬來西亞-柔佛州 1、受益于新加坡數據中心禁令。2、馬來西亞當局一直非常支持數據中心的發展,并積極將自己定位為即將崛起的區域樞
24、紐。3、為了簡化電力審批,當局還在 2023年啟動了綠色通道計劃,將為數據中心供電所需的時間縮短至最短 12 個月。182 585 811 英國-倫敦 1、歐洲最成熟的數據中心市場之一。2、由于土地和店里限制,倫敦新數據中心建設正在向新的地區拓展 1178 1041 1226 西班牙-馬德里 1、馬德里是歐洲蓬勃發展的數據中心市場,國際公司對其興趣增加。2、馬德里土地價格在歐洲相對較低。3、由于城市電力限制,馬德里的數據中心建設也正在移向郊區。194 367 153 德國-柏林 1、柏林土地相對于慕尼黑和法蘭克福價格更低,數據中心在法蘭克福受到電力和土地限制后柏林市場快速發展。2、柏林面臨電網
25、升級所需的資金不足問題。147 247 208 來源:DCByte,國金證券研究所 全球數據中心用電量或將保持高速增長全球數據中心用電量或將保持高速增長 1)使用數據中心歷史用電量測算:AI 發展和數字化推動數據中心計算規模激增,盡管歷史上能源效率不斷提高,但未來效率提高的潛力正在下降,隨著數據中心的規模和復雜性提升,冷卻系統、電力分配系統和服務器基礎設施的效率改善可能難以跟上步伐。據 GECF 統計,2023 年全球數據中心用電量為 414TWh,3 年 CAGR 約為 19%。假設人工智能穩步增長,數據中心容量適度增加,能源效率提升抵消部分增加的電力需求。在謹慎、中性和樂觀假設下,2035
26、 年,數據中心用電量將分別達到 1544.38/2321.05/3911.11TWh,占 2023 年全球用電量的比例分別為 5.17%/7.77%/13.10%。2)通過英偉達 GPU 銷量和功耗測算:數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 9 掃碼獲取更多服務 由于 GPU 產能受 CoWoS 產能影響,我們按照臺積電 CoWoS 產能上限來預測。目前臺積電 CoWoS 擴產計劃一直在持續,我們推測 2025 年平均月產能約為 55K 左右,全年660K CoWoS 產能,其中英偉達占據了約 60%,約 420K的 CoWoS 產能,英偉達 2025年 B200 系列將獲得約 320K
27、 產能,H100 將獲得約 60K 產能,B300A 將獲得約 40K 產能。綜合來看,采用英偉達加速卡的數據中心中服務器容量將達到 6886MW。PUE(Power Usage Effectiveness)是衡量數據中心整體能效表現的關鍵指標之一,通常由數據中心總耗電量除以 IT 設備耗電量(即服務器耗電量)得出。在傳統風冷數據中心中,這一比例通常達到 1.5。而在現代液冷數據中心中,這一比例通常為 1.05-1.2 之間。我們為采用英偉達卡的數據中心選擇 PUE 為 1.2,最終得到 8263.2MW 的容量。同理,我們對自研加速卡廠商采用同樣的方法測算,最終得出采用自研芯片的數據中心容量
28、可達4382.88MW,英偉達+自研芯片容量合計達到 12646.08MW,一年的耗電量將達到約 111TWh??紤]到訓練 1T 參數級別的模型、視屏模型等高算力需求的模型依然需要大的算力集群去訓練,同時多模態模型推理需求的大幅提升也對算力提出了要求,我們認為相當長的一段時間內計算卡將繼續保持高增速。在 GPU 更新換代時,通常廠商會提高額定功率以提升芯片性能,我們同時也會預計加速卡功耗也將不斷提升。但一般計算卡在訓練 1-3 年后就將損壞,我們將累計三年耗電量作為數據中心累計耗電量。在我們謹慎、中性、樂觀估計下,2035 年全球數據中心 AI 訓練&推理對電力的需求將達到 807/2428/
29、6905TWh。圖表圖表10:使用使用歷史用電量測算歷史用電量測算,中性情形,中性情形2035年數據中年數據中心用電量將達到心用電量將達到2321.05TWh 圖表圖表11:使用英偉達使用英偉達GPU測算,中性情形測算,中性情形2035年數據年數據中心中心AI訓練訓練&推理推理用電量將達到用電量將達到2428.06TWh 來源:IEA,GECF,國金證券研究所 來源:NVIDIA,Google,AMD,Toms Hardware,TREND FORCE,國金證券研究所 數據中心需要穩定清潔電力數據中心需要穩定清潔電力 國際數據中心巨頭均有宏大的減排目標。國際數據中心巨頭均有宏大的減排目標。多數
30、數據中心公司的目標是在未來實現電力消耗與可再生能源電力 100%匹配,100%匹配是指公司全年消耗的可再生能源總量達到與耗電量相同的規模,其中消耗的可再生能源包括公司自有可再生能源發電量、直接采購的可再生能源電力、購買綠證等,這要求數據中心公司擴大對可再生能源電力的采購。下一步目標為“全天候無碳能源”。谷歌早在 2017 年就達成了“100%匹配”目標,其最新目標為到 2030 年,每個地區均運行“全天候無碳能源”,這是比 100%匹配更進一步的目標,意味著在計算可再生能源供電占比時將剔除綠證的貢獻,實現真正意義上的 100%由可再生能源供電,微軟也已經提出了類似的目標。按照 100%匹配的要
31、求,采購的電力不足時可以向電網購電,事后購買綠證彌補電網混合電力中的化石燃料電力即可,但要實現“全天候無碳能源”,需要擴大清潔電力的 PPA 簽訂規模,減少從電網購電,尤其是在電網中清潔電力占比較低的地區。與“大型化”趨勢相比,“清潔化”趨勢不僅要求數據中心自備電站,還對發電的清潔性提出了要求。圖表圖表12:頭部數據中心公司均有減排目標頭部數據中心公司均有減排目標 公司公司 當前當前目標目標 已達成的已達成的目標目標 谷歌 到 2030 年,每個地區均運行全天候無碳能源 2017 年已達成 100%可再生能源匹配 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 10 掃碼獲取更多服務 公司公司 當
32、前當前目標目標 已達成的已達成的目標目標 亞馬遜 2023 年已達成 100%可再生能源匹配 微軟 到 2025 年,實現電力消耗與可再生能源電力 100%匹配,到 2030年,時間上也要 100%匹配 META 保持電力消耗與可再生能源電力100%匹配 Equinix 2030 年實現電力消耗與可再生能源電力 100%匹配 Digital Realty 未來實現電力消耗與可再生能源電力 100%匹配 QTS 繼續提高整個公司的比例 運營的數據中心已實現電力消耗與可再生能源電力 100%匹配 來源:Google,Amazon,Microsoft,Meta,Equinix,Digital Rea
33、lty,QTS,國金證券研究所 穩定電力是數據中心供電的基石穩定電力是數據中心供電的基石 數據中心供電有多種選項。數據中心可采用的供電方式包括電網購電、電網購電+PPA、PPA,自備的發電方式有多種方案可選擇,例如 1)可再生能源+儲能(未來將發展至 LDES);2)火電;3)核電;4)其他清潔穩定電力(如地熱、氫能等);5)多種發電方式混合。我們驗證了穩定電力在數據中心供電中的重要性。我們驗證了穩定電力在數據中心供電中的重要性。不同發電方式按穩定性可分為穩定電力和不穩定電力,穩定電力包括火電、核電、地熱等,不穩定電力包括風電、光伏等。為了驗證穩定能源在降低對電網依賴過程中的重要性,我們模擬了
34、不同功率光伏電站、儲能規模和不同功率穩定電力下,電站在 366*24 小時內對數據中心的小時級別供電量。我們假設數據中心的功耗為 50MW,配備了不同規模的光伏、儲能和穩定電力。假設當電站發電量足夠數據中心使用時,多余電量將進入儲能系統進行儲存,直至儲滿為止;當電站發電量不足時數據中心仍需從電網購電;除了一些針對光伏電站的假設外還進行了一些簡化的假設,假設數據中心功耗穩定在 50MW(更符合 AI 模型訓練數據中心的情況),穩定電力功率穩定在額定功率,常規儲能系統沒有能量損耗,LDES 的能量損耗為 70%。我們統計了模擬的電力系統對數據中心的全年供電占比以及數據中心全年需要從電網采購電力的小
35、時數。該模擬結果中的光伏容量系數為 28.71%。圖表圖表13:數據中心小時級別電力供應框架數據中心小時級別電力供應框架 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 11 掃碼獲取更多服務 圖表圖表14:為為50MW功耗數據中心配備的電站規模假設功耗數據中心配備的電站規模假設 項目項目 假設情形假設情形 數據中心 50MW 光伏電站 50、100、200MW 儲能 無、2 小時、4 小時、100 小時(LDES)穩定電力 無、20MW、30MW、40MW、50MW 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 圖表圖表15:100MW光伏電站全年小時級別發
36、電量模擬光伏電站全年小時級別發電量模擬 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 1)50MW 功耗的數據中心配備 50MW 光伏:光伏電站功率與數據中心功耗相同時,需要配備較多穩定電力才能滿足需求。若只配備 50MW 額定功率的光伏電站,該電站一年內只能為數據中心提供 28.71%的電力;為其配備一個 2 小時的儲能以及 20MW 的穩定電力,則可將全年供電占比提升至 68.71%;配備 4 小時儲能和 30MW 穩定電力后可將供電占比提升至 88.53%;進一步將穩定電力擴大至 40MW 后全年供電占比可達到99.66%,我們假設初期儲能設備內未存儲電力,因此在年初冬季該電站的供電略有不足
37、。圖表圖表16:50MW光伏小時級別供電占比熱力圖光伏小時級別供電占比熱力圖 圖表圖表17:50MW光伏光伏+20MW穩定電力穩定電力+2小時儲能小時小時儲能小時級別供電占比熱力圖級別供電占比熱力圖 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 12 掃碼獲取更多服務 圖表圖表18:50MW光伏光伏+30MW穩定電力穩定電力+4小時儲能小時小時儲能小時級別供電占比熱力圖級別供電占比熱力圖 圖表圖表19:50MW光伏光伏+40MW穩定電力穩定電力+4小時儲能小時小時儲能小時級別供電占比熱力圖級別供電占比熱力圖 來源
38、:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 2)50MW 功耗的數據中心配備 100MW 光伏:光伏電站功率是數據中心功耗的 2 倍時,依然需要配備較多穩定電力才能滿足需求。若只配備 100MW 額定功率的光伏電站,該電站一年內只能為數據中心提供 40.83%的電力;為其配備一個 2 小時的儲能系統,則可將全年供電占比提升至 53.39%;配備 4 小時儲能后可將供電占比提升至57.42%。雖然光伏額定功率為數據中心的 2 倍,但在沒有配備穩定電力的情況下,常規儲能設備的作用有限。為光伏電站配備 2 小時的儲能后,再配備 20MW 穩定電力,可迅速將供電占比
39、提升至 83.27%,配備 40MW 穩定電力可實現電力供應全覆蓋;而為其配備 4 小時儲能后,20MW 的穩定電力可把全年供電占比提升至 93.12%,30MW 的穩定電力基本可實現全覆蓋。圖表圖表20:100MW光伏小時級別供電占比熱力圖光伏小時級別供電占比熱力圖 圖表圖表21:100MW光伏光伏+4小時儲能小時級別供電占比熱小時儲能小時級別供電占比熱力圖力圖 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 13 掃碼獲取更多服務 圖表圖表22:100MW光伏光伏+20MW穩定電力穩定電力+2小時儲能小時小時儲
40、能小時級別供電占比熱力圖級別供電占比熱力圖 圖表圖表23:100MW光伏光伏+40MW穩定電力穩定電力+4小時儲能小時小時儲能小時級別供電占比熱力圖級別供電占比熱力圖 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 3)50MW 功耗的數據中心配備 200MW 光伏:光伏電站功率是數據中心功耗的 4 倍時,依然需要配備穩定電力。若只配備 200MW 額定功率的光伏電站,該電站一年內只能為數據中心提供 47.18%的電力;為其配備一個 2 小時的儲能,則可將全年供電占比提升至79.46%,全年的凌晨仍然無法供電;配備4小時儲能后可將供電占比提升至94.31%,
41、冬季凌晨供電不足。為光伏電站配備 2 小時的儲能后,再配備 20MW 穩定電力,可迅速將供電占比提升至 99.94%,基本可實現全覆蓋。圖表圖表24:200MW光伏小時級別供電占比熱力圖光伏小時級別供電占比熱力圖 圖表圖表25:200MW光伏光伏+2小時儲能小時級別供電占比熱小時儲能小時級別供電占比熱力圖力圖 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 14 掃碼獲取更多服務 圖表圖表26:200MW光伏光伏+4小時儲能小時級別供電占比熱小時儲能小時級別供電占比熱力圖力圖 圖表圖表27:200MW光伏光伏+20
42、MW穩定電力穩定電力+2小時儲能小時小時儲能小時級別供電占比熱力圖級別供電占比熱力圖 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 4)50MW 功耗的數據中心配備 100MW 或 200MW 光伏及 LDES:光伏電站功率是數據中心功耗的 4 倍時,配備 100 小時 LDES 才能滿足需求。若不考慮穩定電力,只通過光伏和 LDES 供電,在 100MW 光伏配備 100 小時儲能的情況下,在夏季的凌晨仍然無法為數據中心供電;200MW 光伏配備 100 小時儲能的情況下,從 3 月開始可以實現供電全覆蓋,年初出現供電不足主要原因為假設儲能初始電量為 0
43、。圖表圖表28:100MW光伏光伏+100小時儲能小時級別供電占比小時儲能小時級別供電占比熱力圖熱力圖 圖表圖表29:200MW光伏光伏+100小時儲能小時級別供電占比小時儲能小時級別供電占比熱力圖熱力圖 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 穩定電力是數據中心供電的基石。穩定電力是數據中心供電的基石。我們發現,若只通過光伏為數據中心供電,擴大配套新能源電站額定功率的效果較差,即使配備的光伏電站額定功率達到數據中心功耗的 4 倍,也會因儲能規模不足而不得不在夜間從電網購電,若遇到不利的天氣影響,則會出現更大的缺口。即使配備了 LDES,光伏額定功率
44、達到數據中心的 2 倍也無法實現完全供電。配備一定規模的穩定電力后,數據中心可迅速擺脫對電網的依賴,這是單獨依靠光伏和常規儲能難以實現的。此外,我們沒有模擬連續多日光照不足的情況,在這種情況下穩定電力將顯得更重要。數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 15 掃碼獲取更多服務 圖表圖表30:不同模擬情景下不同模擬情景下,電站為數據中心全年供電量占比電站為數據中心全年供電量占比 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 圖表圖表31:不同模擬情景下不同模擬情景下,數據中心一年內需要從電網購電的小時數數據中心一年內需要從電網購電的小時數 來源:國金數字未來實驗室,國金證券研究所 氣電、核電可匹
45、配數據中心需求 前文中我們驗證了穩定電力的重要性,穩定電力對數據中心來說是一種優秀的解決方案。在多種穩定電力中,我們認為氣電和核電是適合數據中心的發電方式,這兩種發電方式在美國的容量因子分別排名第一和第三。數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 16 掃碼獲取更多服務 圖表圖表32:核電和氣電發電穩定核電和氣電發電穩定 來源:EIA,國金證券研究所 注:該數據計算使用美國實際發電量,若有必要,火電容量因子可提高 氣電和核電的特性使其適合為數據中心供電。氣電和核電的特性使其適合為數據中心供電。氣電的優勢在于建設快、成本低、選址靈活、技術成熟,最大劣勢為碳排放量較高,為激增的數據中心配備足夠的
46、電力時間緊迫,需要先在碳排放問題上做出妥協,優先保證供電,后續氣電+CCUS 將進一步發展,逐漸解決氣電的碳排放問題。核電優勢在于清潔、選址靈活,劣勢包括成本較高、政策及公眾接受度風險,核電作為已大規模使用的清潔穩定電力,目前沒有其更成熟的替代方案,制定了宏大清潔目標的公司已開始考慮使用核電。與氣電和核電相比,同屬穩定電力的水電和地熱依賴于地理資源,只有在數據中心周邊恰好有可用資源時可考慮使用,但不是一種通用的解決方案,同時水電也易受降水量影響。煤電雖也穩定,但其排放量遠高于氣電,在歐美無法與氣電競爭。圖表圖表33:在穩定電力中,氣電和核電具備較多優勢在穩定電力中,氣電和核電具備較多優勢 來源
47、:DOE,國金證券研究所 清潔化推動氣電清潔化推動氣電+CCUS 及核電需求及核電需求 數據中心清潔化將循序漸進,逐漸帶動氣電數據中心清潔化將循序漸進,逐漸帶動氣電+CCUS及核電需求。及核電需求。把時間維度拉長到 5 年以上來看,數據中心的“清潔化”趨勢將更加明顯,對穩定電力的需求也將過渡到對穩定清數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 17 掃碼獲取更多服務 潔電力的需求。與保障數據中心供電相比,清潔化沒有那么緊迫,這將是一個伴隨著減排計劃推廣以及技術進步的過程。目前新一代的清潔穩定電力技術普遍還處于開發及推廣期,谷歌正在考慮的清潔穩定電力技術包括新一代地熱、CCS(碳捕獲及儲存)、先
48、進核能、氫能和 LDES。對于氣電,配備 CCUS(碳捕獲、利用及儲存)后有望大幅減少其碳排放;核電則非常契合清潔和穩定這兩個需求。核電碳排放量遠低于其他發電方式,氣電需配備碳捕獲以減少排放。據 UNECE統計,2020年全球各地氣電和核電的全生命周期碳排放強度分別為 403-513 和 4.9-6.3g CO2/kWh,氣電配備 CCS 后碳排放強度可降至 92-221g CO2/kWh。在清潔性方面,氣電在歐美數據中心公司各選項中的競爭力遠強于煤電,長期來看,氣電也需要配備 CCUS 以減少排放,并且碳捕獲效率仍需進一步提高。圖表圖表34:核電在全生命周期內排放量極低核電在全生命周期內排放
49、量極低 來源:UNECE,國金證券研究所 較低的土地占用為氣電和核電提供了更靈活的選址較低的土地占用為氣電和核電提供了更靈活的選址 氣電和核電的土地占用較少。土地占用包括直接和間接占用,直接占用是指發電設施占用的土地,間接占用則指提供燃料等的土地占用。2020 年氣電、氣電+CCS、核電全生命周期內土地占用范圍在 0.6-3.3、0.7-3.9、0.25-0.75 平方米/MWh/年,氣電和核電的單位面積發電效率均較高,可降低土地成本,同時提供更靈活的選址。數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 18 掃碼獲取更多服務 圖表圖表35:氣電和核電土地使用效率較高氣電和核電土地使用效率較高 來
50、源:UNECE,國金證券研究所 兼顧清潔和穩定需要付出更高的成本兼顧清潔和穩定需要付出更高的成本 以目前的技術,清潔、穩定、低成本只能取其二。以目前的技術,清潔、穩定、低成本只能取其二。據 EIA 預測,到 2028 年,美國氣電和先進核能的 LCOE平均分別為 42.72 和71 美元/MWh,氣電也屬于一種低成本發電方式。DOE對各類清潔穩定電力的成本進行了估算(考慮各類補貼),氣電+CCS和核電的LCOE分別在 63-99 和 61-122 美元/MWh 范圍內,各類清潔穩定電力的成本雖有差別但處在同一級別,與其他不能兼顧清潔和穩定的發電方式相比成本較高。圖表圖表36:氣電氣電LCOE較
51、低,核電較低,核電LCOE較高較高 來源:EIA,國金證券研究所 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 19 掃碼獲取更多服務 圖表圖表37:各類清潔穩定電力的單位成本處在同一級別各類清潔穩定電力的單位成本處在同一級別 來源:DOE,國金證券研究所 加入清潔穩定電力可降低整個電力系統的成本。加入清潔穩定電力可降低整個電力系統的成本。雖然清潔穩定電力的單位成本較高,但將其納入電力體系后,可以減少不穩定電力的裝機需求,從而降低整體成本。Ejeong Baik等使用三種模型測算了美國加州不同清潔發電組合的發電和輸電系統成本(generation and transmission system
52、costs),結果顯示,雖然清潔穩定電力的資本成本或可變成本高于間接性可再生電力,但在系統中加入穩定電力后,可以避免過度建設間接性電力和儲能,在保證供電可靠性的前提下降低系統的總成本。圖表圖表38:加入清潔穩定電力可降加入清潔穩定電力可降低整個電力系統的成本低整個電力系統的成本 來源:What is different about different net-zero carbon electricity systems?,國金證券研究所 注:Re=可再生能源,B=電池儲能,N=核電,C=氣電+CCS,F=零碳燃料(氫能、沼氣等)圖表圖表39:電力系統成本電力系統成本測算中的假設測算中的假設
53、發電方式發電方式 資本成本(美元資本成本(美元/千瓦)千瓦)運營假設運營假設 光伏 958 無燃料成本 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 20 掃碼獲取更多服務 發電方式發電方式 資本成本(美元資本成本(美元/千瓦)千瓦)運營假設運營假設 單軸跟蹤 33%容量系數 陸風 1548 無燃料成本 36%容量系數 海風 3999 無燃料成本 52%容量系數 地熱 4656 無燃料成本 CCGT+CCS 1816 天然氣成本約$7/MMBTU 50-100%的功率靈活性 先進核能(SMR)5416 燃料成本約$0.7/MMBTU 25%的功率靈活性 零碳燃料(生物氣體或氫氣)0(包含相關固定
54、成本)燃料成本$33/MMBTU 54-64%的功率靈活性 新型 CCGT 1099 天然氣成本約$7/MMBTU 鋰電池功率($/kW)容量($/kWh)85 124 92%效率 來源:What is different about different net-zero carbon electricity systems?,國金證券研究所 近火要用近水救氣電可快速緩解數據中心電力緊張 數據中心公司接受氣電為其供電。數據中心公司接受氣電為其供電。進入 AI 繁榮期后,數據中心的建設需求、項目規劃迅速擴大,電力供應已開始阻礙數據中心建設,當電力供應逐漸成為一個迫在眉睫的問題時,能夠快速投產的的
55、穩定電力至關重要也難能可貴,對一些數據中心公司來說,碳排放問題或許也需要妥協。2024 年公布了較多數據中心與氣電的合作項目,其中 META、Equinix等數據中心巨頭也愿意采用氣電。圖表圖表40:2024年公布了較多數據中心與氣電的合作年公布了較多數據中心與氣電的合作 公布時間公布時間 數據中心公司數據中心公司 電力公司電力公司 計劃投產時間計劃投產時間 氣電規模氣電規模 位置位置 2024 年11 月 META Entergy 2028-2029 年 2.26GW 路易斯安娜州 2024 年 12 月 Sharon AI New Era Helium 250MW 德克薩斯州 2024 年
56、11 月 AXP Energy Blackhart Technologies 科羅拉多州 2024 年 10 月 Balico Balico 最高 3.5GW 弗吉尼亞州 2024 年 9 月 Rpower、Wise Asset 2027 年 德克薩斯州 2024 年 10 月 MARA NGON 2025 年 25MW 德克薩斯州 2022 年 1 月 ClusterPower 200MW 羅馬尼亞 2023 年 8 月 Crusoe Energy Systems XCL Resources 猶他州 2023 年 7 月 Microsoft 170MW 愛爾蘭 2024 年 4 月 Equi
57、nix Sembcorp 30MW 新加坡 2024 年11 月 Hilcorp TA Infrastructure 阿拉斯加 2024 年11 月 Innio Group 60MW 愛爾蘭 2024 年 8 月 xAI 100MW 田納西州 2024 年 6 月 We Energies 威斯康星州 2024 年 8 月 Flexnode Hyliion 2MW 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 21 掃碼獲取更多服務 公布時間公布時間 數據中心公司數據中心公司 電力公司電力公司 計劃投產時間計劃投產時間 氣電規模氣電規模 位置位置 2024 年 12 月 ExxonMobil 1.
58、5GW 來源:Data Center Dynamics,Business Wire,Yahoo,Power Engineering,Crusoes AI,reuters,MinnPost,國金證券研究所 氣電站建設技術成熟,且建設周期較短。氣電站建設技術成熟,且建設周期較短。我們統計了美國 2020 年后投產的 500MW 以上功率的氣電站數據,這些氣電站的建設周期均在 4 年以內,大多在 3 年以內便可投產。目前數據中心的建設周期通常在 2-4 年內,氣電站的建設周期與數據中心匹配,功率也可完全覆蓋。目前美國主流的新一代 F 級、H 級、J 級燃氣輪機從 2010 年便已開始建設,目前技術成
59、熟,因此也不存在等待商業化的過程。圖表圖表41:新氣電項目的建設周期大多在新氣電項目的建設周期大多在3年以內年以內 來源:EIA,Power-technology,NGI,JPOWER,NS ENERGY,POWER,Indeck Niles,國金證券研究所 大規模的數據中心建設或將導致弗吉尼亞州氣電裝機量翻倍。我們用數據中心聚集地弗吉尼亞州的例子來說明數據中心對氣電龐大的增量需求,據 Data Center Map 統計,目前弗吉尼亞州擁有 486 個數據中心,為全美最多;據 CBRE Research 統計,截至 2024 年中,北弗吉尼亞數據中心存量規模為 2611.1MW,在建規模為
60、1157MW,分別為全美第一和第二。據弗吉尼亞州聯合立法審計和審查委員會估算,若不限制數據中心建設,在有和沒有弗吉尼亞清潔經濟法案(VCEA)的假設下,2025-2040 年,該州 CCGT 氣電裝機規模需要從 6141MW 分別增長至 1945MW 和 25937MW。圖表圖表42:預計弗吉尼亞州氣電裝機需求將飆升預計弗吉尼亞州氣電裝機需求將飆升 圖表圖表43:預計弗吉尼亞州氣電發電需求將飆升預計弗吉尼亞州氣電發電需求將飆升 來源:JLARC,國金證券研究所 來源:JLARC,國金證券研究所 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 22 掃碼獲取更多服務 數據中心帶動氣電和天然氣需求數據
61、中心帶動氣電和天然氣需求 目前數據中心主要依靠電網供電,未來新建數據中心簽訂 PPA 的比例或將達到較高水平,同時 PPA 中氣電的比例也有望提高,電網混合電力中的氣電發電量仍增長,但占比或許會開始緩慢下降。在我們的謹慎、中性、樂觀假設下,2035 年,全球數據中心對氣電的需 求 分 別 為510.47/812.94/1444.42TWh,占2023年 氣 電 總 發 電 量 的7.81%/12.43%/22.09%;對天然氣的需求分別為 3.51/5.59/9.94 億立方米/天,占 2023年天然氣總需求的 3.06%/4.88%/8.66%;若為數據中心建設的氣電站均為基荷電站,以65%
62、的容量因子計算,對氣電新裝機規模的需求分別為 7.94/15.74/34.62GW,占 2023年氣電新裝機規模的 14.11%/27.96%/61.49%。圖表圖表44:數據中心對氣電的需求有望快速增長數據中心對氣電的需求有望快速增長 圖表圖表45:數據中心帶動天然氣需求數據中心帶動天然氣需求 來源:IEA,GECF,國金證券研究所 來源:IEA,GECF,國金證券研究所 圖表圖表46:數據中心刺激氣電裝機數據中心刺激氣電裝機 圖表圖表47:與一年前相比,美國規劃的氣電新裝機規模增長與一年前相比,美國規劃的氣電新裝機規模增長 來源:IEA,GECF,Global Energy Monitor
63、,國金證券研究所 來源:EIA,國金數字未來實驗室,國金證券研究所 氣電氣電+CCUS 以滿足清潔化需求以滿足清潔化需求 為了應對即將到來的用電增長,短期可以淡化碳排放問題,但長期來看依然需要通過CCUS 減少氣電排放。CCUS 是指使用不同技術將二氧化碳分離并捕獲,永久儲存在地下或用作生產某些產品的原料,捕獲、運輸、儲存或利用都是單獨的環節,可由不同公司完成。CCUS 可以改裝到現有的發電廠中,不影響其正常運行。目前 CCUS 尚處于推廣階段,據 GLOBAL CCS INSTITUTE 統計,截至 2024 年 10 月,全球有 50 個已投產 CCS項目和 44 個在建項目,2026-2
64、030 年間將有較多項目投產,涉及電力行業的碳捕獲項目較多。數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 23 掃碼獲取更多服務 圖表圖表48:涉及電力行業的涉及電力行業的CCUS項目較多項目較多 來源:GLOBAL CCS INSTITUTE,國金證券研究所 政策要求氣電減排。政策要求氣電減排。2024年4月,美國EPA新出臺的規則對煤電和氣電減排提出了要求,對于一年負荷超過 40%的氣電站,到 2032 年需要減少 90%的碳排放。歐盟將火電納入歐盟碳排放交易體系(EU ETS)進行管理,企業必須在規定的排放限額內運營,超出限額則需購買額外的排放配額,自 2021 年起,碳排放上限每年將降低
65、 2.2%,并收緊配額免費分配的政策,以促使企業減少碳排放。CCUS 是一種有效的降低火電碳排放的方式,各地區普遍支持 CCUS 發展。圖表圖表49:各地區政策支持各地區政策支持CCUS 時間時間 國家國家/地區地區 政策政策 內容內容 2022 年 美國 45Q tax credit 對于工業和發電 CCS 項目,每噸CO2 的稅收抵免從 50 美元提高到85 美元 對于直接空氣捕捉(DAC)項目,稅收抵免從 50 美元提高到 180 美元 降低了項目規模門檻,使更多小型項目能夠獲得支持 2021 年 美國 Infrastructure Investment and Jobs Act 在 5
66、 年內部署約 65 億美元的碳管理資金 2024 年 中國 煤電低碳化改造建設行動方案(20242027 年)相關項目度電碳排放較 2023 年同類煤電機組平均碳排放水平降低50%左右,CCUS 是其中一種解決方案 2024 年 中國 綠色低碳先進技術示范項目清單(第一批)47 個項目中有 6 個與 CCUS 相關 2021 年開始 歐盟 Innovation Fund 為創新低碳技術提供資助,資助了多個 CCUS 相關項目 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 24 掃碼獲取更多服務 時間時間 國家國家/地區地區 政策政策 內容內容 2024 年 歐盟 Net-Zero Industr
67、y Act 支持 CCUS 項目 2023 年 英國 Green Industry Growth Accelerator 設立基金支持 CCUS 來源:GLOBAL CCS INSTITUTE,CLEAN AIR TASK FORCE,DOE,CCS Europe,發改委,IEA,GOV.UK,國金證券研究所 氣電產業鏈主要包括天然氣生產和氣電建設,燃氣輪機是電站的核心設備。CCUS 產業鏈包括 CO2的捕集、輸送、利用與封存,首先將 CO2從工業生產、發電等行業中分離捕獲,將捕獲的 CO2運輸至利用或封存場所,進一步加工利用或永久封存。圖表圖表50:氣電產業鏈概況氣電產業鏈概況 來源:Sum
68、mary of Natural Gas Hydrate Exploitation Technology,鈦合金管材在高含硫天然氣開發中的應用現狀,中石油,基于 2,6 二叔丁基對甲酚的復合添加劑及磷酸酯抗燃油及應用的制作方法,重型燃氣輪機熱端部件材料發展現狀及趨勢,高溫熱障涂層材料研究進展,國金數字未來實驗室,國金證券研究所 圖表圖表51:CCUS產業鏈概況產業鏈概況 來源:IEA,中國環境科學研究院,國金證券研究所 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 25 掃碼獲取更多服務 數據中心電力清潔化推動核電復興 SMR 或將得到長足的發展或將得到長足的發展 SMR(Small modula
69、r reactors,小型模塊化核反應堆)是一種先進核能技術,其名稱中的“小型”是指其反應堆的最大輸出功率在 50-350MW 之間,“模塊化”是指通過設計更高的模塊化、標準化和工廠化結構進行整合。核電支持數據中心有兩種模式,分別是重啟已停運的核電站和建設新核電站,目前美國在新核電站建設方面聚焦于 SMR 建設,而非常規核電站。數據中心開始積極推進配備數據中心開始積極推進配備 SMR。作為清潔穩定電力,核電受到數據中心公司的廣泛考慮,2023-2024 年海外數據中心公司公布了較多與核電的合作協議。與常規核電站的合作包括 Three Mile Island 1 號機組和 Three Mile
70、Island 1 號機組的重啟,以及亞馬遜通過Susquehanna 核電站供電(目前遭到美國聯邦能源管理委員會拒絕),其他合作均為新建 SMR 或 Microreactor。圖表圖表52:數據中心公司積極考慮通過核電供電數據中心公司積極考慮通過核電供電 公布時間公布時間 數據中心數據中心公司公司 電力公司電力公司 計劃投產計劃投產時間時間 核電規模核電規模 位置位置 核電站核電站 2023年 10 月 Standard Power NuScale 2029 年 2GW,24 個 SMR 俄亥俄州、賓州 新建 SMR 2024 年 9 月 Microsoft Constellation Ene
71、rgy 2028 年 835MW 賓州 重啟 Three Mile Island 1 號機組 2024 年 3 月 Amazon Talen Energy 960MW 賓州 通過 Susquehanna供電 2024年 10 月 Amazon Energy Northwest 2030 年 320MW,4 個 SMR,未來可擴建至960MW 華盛頓 新建 SMR 2024年 10 月 Amazon X-energy 新建 SMR 2024年 10 月 Amazon Dominion Energy 300MW 弗吉尼亞州 新建 SMR 2024 年 9 月 Oracle 超過 1GW,3 個 S
72、MR 新建 SMR 2023 年 4 月 Green Energy Partners Green Energy Partners 超過 1GW,4-6 個SMR 弗吉尼亞州 新建 SMR 2024 年 4 月 Equinix Oklo 500MW 新建 SMR 2024 年 5 月 Wyoming Hyperscale Oklo 100MW 新建 SMR 2024 年 11 月 未公開 Oklo 750MW 2024年 10 月 Google Kairos Power 2030 年 500MW 2024 年 11 月 EDF 1GW 2024年 10 月 NextEra Energy 601M
73、W 重啟 Duane Arnold 核電站 2024 年 7 月 Blockfusion USA Nano Nuclear 紐約州 新建 Microreactor 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 26 掃碼獲取更多服務 公布時間公布時間 數據中心數據中心公司公司 電力公司電力公司 計劃投產計劃投產時間時間 核電規模核電規模 位置位置 核電站核電站 Energy 2023 年 9 月 Krnfull Next 2030 年 瑞典 新建 SMR 2023 年 3 月 Bahnhof 瑞典 新建 SMR 2024年 12 月 META 1-4GW 2024年 12 月 Digihost
74、Technology Nano Nuclear Energy 60MW 來源:Data Center Dynamics,World Nuclear News,Constellation,Energy Northwest,Cascade,Dominion Energy,CNBC,Data Center Frontier,American Nuclear Society,Meta,國金證券研究所 SMR 可降低投資者面臨的風險可降低投資者面臨的風險 與常規核電相比,SMR 具有以下特點:1)SMR 的設計減少了對復雜和可能故障的主動系統的依賴,使用更簡單和可靠的被動系統來確保安全。2)緊湊的架構實
75、現了制造的模塊化(在工廠內),這也有助于提高施工質量和效率。3)減少了反應堆中的放射性庫存。4)模塊化設計和小尺寸使其可以在同一地點建設多個單元。5)對冷卻水的需求較低,因此適合偏遠地區。投資建設投資建設 SMR 的風險小于常規核電。的風險小于常規核電。SMR 的小型化可以帶來一系列便利,包括單個反應堆的建設周期更短、成本更低、產生的核廢料更少、選址更靈活。核電項目的建設存在高資本開支和高延期率兩個特點,這兩個特點一直是核電項目投資的絆腳石,與常規核電站相比,SMR 的小型化縮短了單個反應堆的建設周期,降低了單個反應堆的成本,減少了建設中面臨的延誤和成本超支風險。據估計,SMR 的建設普遍能在
76、 3.5 年左右完成,常規核電站的建設周期中位數為 6.3 年。部分核電項目的建設經歷了嚴重的延誤,例如法國的 Flamanville 3 號機組,原計劃用 5 年完成建設,而實際用時高達 17 年,成本也遠超預算,這些極端情況打擊了投資者的信心。同一個設計的核電站,第一個反應堆(FOAK)的建設成本通常會遠高于后續的若干個反應堆(NOAK),在 FOAK 成功之前,項目的可行性是最不確定的,也是投資者承受壓力最大的時候,與常規核電相比,若延期和成本超支的比例相同,建設 SMR 的延期時長和成本超支金額也會遠低于常規核電,投資者承擔的損失也會更小,可減少投資者決策時的擔憂,對于FOAK 來說更
77、是如此。SMR 相較于常規核電的另外一個潛在優勢是可以替代已退役的煤電站,據 DOE 統計,美國已退役煤電廠可為核電提供 120-170GW 的裝機空間。數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 27 掃碼獲取更多服務 圖表圖表53:部分核電項目建設嚴重延誤,打擊了核電投資者的信心部分核電項目建設嚴重延誤,打擊了核電投資者的信心 來源:NEA,georgiapower,GEM Wiki,Barrons,國金證券研究所 圖表圖表54:反應堆建設周期中位數為反應堆建設周期中位數為6.3年,部分項目存在嚴重延期年,部分項目存在嚴重延期 來源:Sustainability by numbers,國金
78、證券研究所 政策政策支持支持 SMR 發展發展 歐盟出臺一攬子政策支持歐盟出臺一攬子政策支持 SMR。2023 年開始歐盟陸續出臺政策,從技術研究、項目融資、項目審批、供應鏈構建等方面支持 SMR 的發展。此外在 2024 年,歐洲小型模塊化反應堆工業聯盟成立,旨在促進和加速 2030 年代初歐洲首批 SMR 項目的開發、示范和部署。圖表圖表55:歐洲支持歐洲支持SMR發展發展 時間時間 政策政策 內容內容 2023 年 REPORT on small modular 1、強調探索 SMR 在為歐盟提供可靠、可負擔且按需供應的數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 28 掃碼獲取更多服務
79、時間時間 政策政策 內容內容 reactors 電力方面的潛力,需要繼續對 SMR 進行研究和開發,同時重視 SMR 在供熱、制氫等領域的作用 2、呼吁制定一項全面的歐盟 SMR 部署戰略 3、認識到 SMR 部署在創造歐盟高技能工作和高附加值公司方面帶來的社會經濟影響 4、鼓勵歐盟委員會和各成員國提高公眾對 SMR 潛在益處的認識和理解 5、強調歐盟應在未來的 SMR 市場中保持其技術領先地位,并在歐洲構建 SMR 的供應鏈 6、優化 SMR 的審批制度 7、支持 SMR 項目的融資 8、預計 2030 年代 SMR 將開始并網 2023 年 Declaration on EU SMR 20
80、30 1、認為部署 SMR 是對現有資產的補充,也是進一步改善核安全和提高電網穩定性的機會 2、歐盟委員會通過歐洲原子能聯盟 2023-2025 年工作計劃啟動了第一項 1500 萬歐元的創新行動,以支持歐洲輕水SMR 的安全示范 3、鼓勵包括中小企業在內的新參與者進入民用核領域,吸引額外的投資用于示范和更早的部署 4、承認 SMR 部署可能帶來的社會經濟影響 2023 年 Net Zero Industry Act 1、將 SMR 歸類為凈零技術 來源:EU,國金證券研究所 美國支持美國支持 SMR 發展,同時提供補貼。發展,同時提供補貼。長期以來美國聯邦政府一直都對核電提供補貼,近年美國政
81、府進一步認可了核電作為低碳能源的作用,加大了對核電的支持,例如 2022 年的通脹削減法案為核電提供了新的補貼,2024 年通過的 ADVANCE Act of 2024 為核電技術發展、審批等做了準備,2020 年的先進反應堆示范計劃和 2024 年的第三代+小型模塊化反應堆項目為先進反應堆的早期發展提供了資金支持。圖表圖表56:美國支持美國支持SMR發展發展 時間時間 政策政策 內容內容 2022 年 Inflation Reduction Act 1、零排放核能生產稅收抵免(“零排放 PTC”):IRA創建了一個新的零排放核能生產稅收抵免,適用于任何“合格的核電設施”,用于 2024 年
82、至 2032 年生產和銷售的電力,有資格獲得先進核 PTC 的公司不能申請零排放 PTC。2、清潔電力生產稅收抵免(“清潔電力 PTC”):對于 2024年 12 月 31 日后投入服務的設施,可為任何溫室氣體排放率不超過零的“合格設施”提供 10 年的“清潔電力 PTC”。清潔電力 PTC 不適用于申請零排放 PTC 或先進核 PTC 的納稅人 3、清潔電力投資稅收抵免(“清潔電力 ITC”):對于 2024年 12 月 31 日后投入服務的設施,在合格設施投入服務的年份,可為其提供合格財產基礎一定百分比的金額,與現有的 ITC 不同,核電站有資格獲得“清潔電力 ITC”。4、IRA還為國內
83、市場和生產高豐度低濃縮鈾(HALEU)撥款 7 億美元。2020 年 Advanced Reactor DOE 啟動了 25 億美元的先進反應堆示范計劃,最初提供數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 29 掃碼獲取更多服務 時間時間 政策政策 內容內容 Demonstration Program 1.6 億美元的資金,以成本分攤的方式用于建造兩座先進反應堆,這些反應堆有望在七年內投入運行。2024 年 ADVANCE Act of 2024 1、授權對先進的核先行者進行獎勵 2、促進在棕地和退役化石燃料場地的核設施許可 3、建立一個快速程序來發放聯合許可證 4、要求核管理委員會建立培訓計
84、劃,以滿足核能勞動力需求 2024 年 Information Guide for Communities Exploring Coal-to-Nuclear Transitions 考慮用核電廠取代退役或退役燃煤電廠的社區使用 2023 年 EXIM SMR Financing Toolkit 支持 SMR 部署并幫助美國出口商在全球 SMR 市場競爭的金融工具 2024 年 Generic Environmental Impact Statement for Licensing of New Nuclear Reactors 簡化對新反應堆的環境審查 2024 年 Generation I
85、II+Small Modular Reactor Program 為第三代+SMR 提供 9 億美元的資金補貼 來源:DOE,美國國會,EXIM,NRC,國金證券研究所 美國各州政策轉向開放。美國各州政策轉向開放。美國各州對核電有不同的態度與政策,對核電持負面態度的部分州目前正在向更開放的方向發展。目前禁止或限制核電建設的州有 12 個,部分州的限制要求為“美國政府已確定并批準了建設和運營技術”,聯邦政府對核電轉向寬松后這些州通過核電站審批的概率也會提高;5 個州廢除了對核電的禁令,部分州單獨放開了對 SMR的限制,例如伊利諾伊州僅允許 SMR 的建設;部分州雖然還沒有通過允許 SMR 建設的
86、相關法案,但也已將其納入考慮范圍。圖表圖表57:部分州限制核電部分州限制核電 州州 文件文件 限制方式限制方式 具體內容具體內容 加州 Wests Ann.Cal.Pub.Res.Code 25524.1 限制廢物處理 除部分機組外,任何需要重新處理燃料棒的核電廠均不得在本州使用,或者在滿足以下兩個條件的情況下由委員會認證:1、委員會發現美國通過其授權機構已經確定并批準了核燃料棒處理廠的建設和運營技術 2、委員會已根據第(1)款的規定向立法機關報告了其發現和理由 康涅狄格 C.G.S.A.22a-136 限制廢物處理 在環境保護專員發現美國政府通過其授權機構已經確定并批準了處理高放射性廢物的可
87、證明技術或手段之前,不得開始建設第五個核電設施 夏威夷 Const.Art.11,8 需要立法機關批準 在立法機關的每個議院中,未經三分之二的投票批準,不得在州內建造核裂變電廠或處理放射性物質 伊利諾伊 220 ILCS 5/8-406 HB 2473 限制廢物處理,需要立法機關批準,豁免了 SMR 除非伊利諾伊州環境保護局局長發現美國政府通過其授權機構已經確定并批準了處理高放射性廢物的可證明技術或手段,或者直到通過大會通過的法案特別批準此類建設,否則不得在本州內開始任何新的核電站建設,并且委員會不得為此發放公共便利和必要性證書或其他授權 SMR 可以在單個地點與類似反應堆一起建造和運數據專題
88、深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 30 掃碼獲取更多服務 州州 文件文件 限制方式限制方式 具體內容具體內容 行 緬因 35-A M.R.S.A.4302 限制廢物處理,需選民批準 在本州內建造任何核電站之前,必須按照法律規定的方式將批準該建設的問題提交給本州的選民 馬薩諸塞 M.G.L.A.164 App.3-3 需選民批準 提議的核電站在全州大選中獲得多數選民的批準 明尼蘇達 M.S.A.216B.243 完全禁止 委員會不得為建造新的核能發電設施發放需求證書 新澤西 N.J.S.A.13:19-11 限制廢物處理 除非專員發現擬議的處理設施產生的放射性廢物的方法將是安全的,符合核管理委
89、員會制定的標準,并將有效地消除這種廢物對生命和環境的危險,否則專員不得批準核發電設施的建設和運營 紐約 McKinneys Public Authorities Law 1020-t 完全禁止 在任何情況下,當局都不得在服務區域內建造或運營核動力設施 俄勒岡 O.R.S.469.595 限制廢物處理,需選民批準 在能源設施選址委員會發放核燃料熱電廠的場址證書之前,必須發現聯邦政府的適當機構已經許可了一個足夠的儲存庫來處理工廠產生的高放射性廢物 羅德島 Gen.Laws 1956,42-64-14.1 需要立法機關批準 把批準本州內核電站項目的權力保留給大會 佛蒙特 30 V.S.A.248 需
90、要立法機關批準 在發放核電站建設的公共利益證書之前,公共服務委員會必須獲得大會的批準和大會的決定 來源:NCSL,國金證券研究所 圖表圖表58:部分州重新對核電開放或考慮部分州重新對核電開放或考慮SMR 州州 文件文件 時間時間 具體內容具體內容 伊利諾伊 H.B.2473 2023 年 允許從 2026 年1 月開始建造發電量低于 300 MW 的 SMR,結束了該州長達 36 年的核電站禁令 西弗吉尼亞 S.B.4 2022 年 廢除了限制在該州建設新的核設施的法律 康涅狄格 H.B.5202 2022 年 對在該州開發新核設施的限制提供了一項豁免,規定該州的限制不適用于該州現有的 Mil
91、lstone 核電站 蒙大拿 H.B.273 2021 年 廢除了限制在該州建設新的核設施的法律 肯塔基 S.B.11 2017 年 廢除了限制在該州建設新的核設施的法律 威斯康星 A.B.384 2016 年 廢除了限制在該州建設新的核設施的法律 印第安納 S.B.176 2023 年 簽署了增加 SMR 規模的的法案 內布拉斯加 已開始研究 SMR 的可能選址 明尼蘇達 2023 年 明尼蘇達州立法會議上,參議院立法者探討了 SMR 的想法 弗吉尼亞 S.B.454 2024 年 通過了促進 SMR 發展的立法 新澤西 S.B.3964 2024 年 參議院提出了 SMR 激勵法案 俄勒岡
92、 2024 年 俄勒岡州 Umatilla 縣正在嘗試引入 SMR 來源:Indiana Senatere Publicans,The Sum&Substance,The American Public Power Association,CEEM,Power Engineering,McGuireWoods,OPB,LegiScan,NCSL,國金證券研究所 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 31 掃碼獲取更多服務 核電公眾接受度核電公眾接受度提高提高 歐美公眾對核電的接受度恢復。歐美公眾對核電的接受度恢復。根據 GALLUP 在 2023 年做的一項調查顯示,55%美國成年人表示
93、贊同使用核能,比 2016 年上升了 11 個百分點,55%的支持率已處于歷史高位。共和黨人對核能的支持率遠高于民主黨,2023 年兩黨對核能支持率分別為 62%和46%。由美國核能研究所支持的一項調查顯示,2022 年,核電周邊居民(不含核電站工作人員及家人)對核電的好感度創下新高,2022 年持正面態度的居民占比達到 91%,此外這些居民大多接受在距離最近的核電站附近增加反應堆,對于 SMR 的接受度則更高。FONDATION ROBERT SCHUMAN 的調查顯示,2022 年歐洲公眾對核電的支持率較2021 年明顯上升,這一變化或許與歐洲的能源危機有關。圖表圖表59:美國公眾對核電支
94、持率上升美國公眾對核電支持率上升 圖表圖表60:共和黨人對核電支持率更高共和黨人對核電支持率更高 來源:GALLUP,國金證券研究所 來源:GALLUP,國金證券研究所 圖表圖表61:核電站周邊居民對核電站的好感度創下新高核電站周邊居民對核電站的好感度創下新高 圖表圖表62:大多核電站周邊居民接受核電站擴建,尤其是新大多核電站周邊居民接受核電站擴建,尤其是新建建SMR 來源:Bisconti Research,國金證券研究所 來源:Bisconti Research,國金證券研究所 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 32 掃碼獲取更多服務 圖表圖表63:2022年歐洲公眾對核電支持率
95、較年歐洲公眾對核電支持率較2021年上升年上升 來源:FONDATION ROBERT SCHUMAN,國金證券研究所 SMR 普遍還處于計劃和設計階段普遍還處于計劃和設計階段 目前全球僅少量目前全球僅少量 SMR 已投產,大多還處于在建或規劃中。已投產,大多還處于在建或規劃中。中國的 HTR-PM 和俄羅斯的KLT-40S 是目前僅有的已正式運行的 SMR,預計 2026-2028 年將有 3 個新的 SMR 電站投產,全球目前有超過 80 種 SMR 設計,其余設計均處于計劃階段或早期設計階段。圖表圖表64:SMR普遍還處于計劃和設計階段普遍還處于計劃和設計階段 所處階段所處階段 名稱名稱
96、 功率功率 類型類型 國家國家 備注備注 所處階段所處階段 名稱名稱 功率功率 類型類型 國家國家 運行中 HTR-PM 200 MWe Twin HTR 中國 處于早期設計階段 EM2 240 MWe HTR,FNR General Atomics(USA)KLT-40S 35 MWe PWR 俄羅斯 FMR 50 MWe HTR,FNR General Atomics+Framatome 在建項目 CAREM-25 27 MWe Integral PWR 阿根廷 預計2028年投產 VK-300 300 MWe BWR NIKIET,Russia ACP100 125 MWe Integr
97、al PWR 中國 預計2026年投產 AHWR-300 LEU 300 MWe PHWR BARC,India BREST 300 MWe Lead FNR RDIPE,Russia 預計2026年投產 CAP200 LandStar-V 220 MWe PWR SNERDI/SPIC,China Kairos Power 500 MW MSR 美國 SNP350 350 MWe PWR SNERDI,China 計劃項目 VBER-300 300 MWe PWR OKBM,Russia ACPR100 140 MWe Integral PWR CGN,China NuScale Power
98、 Module 77 MWe Integral PWR NuScale Power+Fluor,USA IMR 350 MWe Integral PWR Mitsubishi Heavy Ind,Japan*SMR-160 160 MWe PWR Holtec,USA+SNC-Lavalin,Canada Westinghouse SMR 225 MWe Integral PWR Westinghouse,USA*CNSP 300 PWR/HI-THHoltec,mPower 195 Integral BWXT,USA*數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 33 掃碼獲取更多服務 所處階
99、段所處階段 名稱名稱 功率功率 類型類型 國家國家 備注備注 所處階段所處階段 名稱名稱 功率功率 類型類型 國家國家(Combined Nuclear/Solar Plant)MWe ERM HSP solar thermal system USA MWe PWR SMART 100 MWe Integral PWR KAERI,South Korea UK SMR 470 MWe PWR Rolls-Royce SMR,UK BWRX-300 300 MWe BWR GE Hitachi,USA PBMR 165 MWe HTR PBMR,South Africa*PRISM 311 MW
100、e Sodium FNR GE Hitachi,USA HTMR-100 35 MWe HTR HTMR Ltd,South Africa Natrium 345 MWe Sodium FNR TerraPower+GE Hitachi,USA MCFR MSR/FNR Southern Co,TerraPower,USA ARC-100 100 MWe Sodium FNR ARC with GE Hitachi,USA SVBR-100 100 MWe Lead-Bi FNR AKME-Engineering,Russia*Integral MSR 192 MWe MSR Terrestr
101、ial Energy,Canada Westinghouse LFR 300 MWe Lead FNR Westinghouse,USA Seaborg CMSR 100 MWe MSR Seaborg,Denmark TMSR-SF 100 MWt MSR SINAP,China Hermes prototype 35 MWt MSR-Triso Kairos,USA PB-FHR 100 MWe MSR UC Berkeley,USA RITM-200M 50 MWe Integral PWR OKBM,Russia Moltex SSR-U 150 MWe MSR/FNR Moltex,
102、UK RITM-200N 55 MWe Integral PWR OKBM,Russia Thorcon TMSR 250 MWe MSR Martingale,USA BANDI-60S 60 MWe PWR Kepco,South Korea Leadir-PS100 36 MWe Lead-cooled Northern Nuclear,Canada Xe-100 80 MWe HTR X-energy,USA ACPR50S 60 MWe PWR CGN,China Moltex SSR-W 300 MWe MSR Moltex,UK 來源:World Nuclear Associat
103、ion,IAEA,國金證券研究所 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 34 掃碼獲取更多服務 核電產業鏈拆解核電產業鏈拆解 核燃料及核電產業鏈相較于氣電更復雜,產業鏈主要流程包括鈾礦開采及加工、核電站建設和乏燃料處理。1)鈾礦開采及加工:鈾礦在開采后,經過破碎、磨細,通過浸取液將鈾浸出,含鈾的浸出液經過離子交換等分離、純化過程后可獲得重鈾酸鹽或鈾酸鹽,將其煅燒可制得八氧化三鈾,進一步將八氧化三鈾轉化為六氟化鈾,鈾濃縮工序可將鈾-235 的含量提高到3%-5%。將含量為 3%-5%的六氟化鈾轉化為二氧化鈾固體后可加工為燃料棒,燃料棒組裝成為燃料組件。在鈾的開采、轉化、濃縮過程中,使用的設
104、備主要包括鈾礦開采設備、破碎篩分設備、浸出設備、流化床反應器、立式氟化爐、氣體離心機等,使用的材料主要包括萃取劑、氫氟酸、氟氣、鎳或鎳基合金等耐腐蝕材料等。2)核電站建設:核電站的主要構成包括核島、常規島、輔助系統等。核電廠中核蒸汽供應系統及其配套設施和它們所在的廠房即為核島,核島中的核心設備包括核反應堆、冷卻劑循環系統、壓力容器、蒸汽發生器、主泵等;常規島負責將核島產生的熱能轉換為電能,其中的主要設備包括蒸汽輪機、發電機、冷凝器、給水泵、電氣系統等。發電過程中使用的材料主要有冷卻劑、慢化劑、中子吸收劑、包殼材料、反射器材料等。3)乏燃料處理:乏燃料處理的主要方式包括水法和干法,處理后可對其儲
105、存或再次利用。水法所需的設備包括溶劑萃取裝置、離子交換設備等,使用的材料包括硝酸、有機溶劑、還原劑等;干法所需的設備包括電解精煉設備、熔鹽制備設備、熔鹽輸送組件等,使用的材料包括氟化物、氯化物、熔融鹽、液態金屬等。圖表圖表65:核電產業鏈概況核電產業鏈概況 來源:湖南省地質院,生態環境部華北核與輻射安全監督站,深圳市生態環境局,乏燃料后處理設施安全,低濃度含鈾廢水處理技術研究進展,中國的鈾礦治水治的工藝與設備的分析與討論,Uranium Processing and Properties,Advancein and prospect of moderator materials for spa
106、ce nuclear reactors,國家材料腐蝕與防護科學科學數據中心,World Nuclear Association,新思界,國金數字未來實驗室,國金證券研究所 數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 35 掃碼獲取更多服務 SMR 更傾向于使用新型材料。更傾向于使用新型材料。SMR 通常需要使用 HALEU,從而在單位體積上獲得更大功率,目前只有俄羅斯和中國具有大規模的 HALEU 濃縮設施,American Centrifuge Operating 是目前美國唯一運營 HALEU 設施的公司。除了常見的輕水和重水反應堆,正在開發的 SMR 考慮較多的是高溫氣冷反應堆、快中子反
107、應堆、熔鹽反應堆,不同類型反應堆的燃料、冷卻劑、慢化劑存在區別。圖表圖表66:SMR常見反應堆類型常見反應堆類型 反應堆類型反應堆類型 可用可用燃料燃料 可用可用冷卻劑冷卻劑 可用可用慢化劑慢化劑 高溫氣冷反應堆 鈾氧碳化物、二氧化鈾、含釷鈾或含釷钚 氦、二氧化碳、氮 石墨 快中子反應堆 鈾氮化物、鈾-钚氮化物、鈾-超鈾元素氮化物、鈾-钚鋯合金 液態金屬,如鈉、鉛、鉛鉍 無 熔鹽反應器 鈾或四氟化鈾和氟鋰鈹的熔融混合物 熔融氟化物鹽、氯鹽 石墨、無 來源:World Nuclear Association,國金證券研究所 風險提示 1、算力需求不及預期的風險:算力需求增速不及預期將導致數據中心
108、用電量增速放緩。2、數據中心單位功耗下降的風險:數據中心持續提高能源使用效率,若單位功耗快速下降,則會影響數據中心耗電量。3、政策變化的風險:若涉及氣電和核電建設的政策收緊,則會影響氣電和核電的裝機規模。4、核電技術發展不及預期的風險:目前 SMR 普遍處于研發階段,若技術發展不暢,則會影響 SMR 大規模商業化的時間。數據專題深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 36 掃碼獲取更多服務 特別聲明:特別聲明:國金證券股份有限公司經中國證券監督管理委員會批準,已具備證券投資咨詢業務資格。本報告版權歸“國金證券股份有限公司”(以下簡稱“國金證券”)所有,未經事先書面授權,任何機構和個人均不得以任何方
109、式對本報告的任何部分制作任何形式的復制、轉發、轉載、引用、修改、仿制、刊發,或以任何侵犯本公司版權的其他方式使用。經過書面授權的引用、刊發,需注明出處為“國金證券股份有限公司”,且不得對本報告進行任何有悖原意的刪節和修改。本報告的產生基于國金證券及其研究人員認為可信的公開資料或實地調研資料,但國金證券及其研究人員對這些信息的準確性和完整性不作任何保證。本報告反映撰寫研究人員的不同設想、見解及分析方法,故本報告所載觀點可能與其他類似研究報告的觀點及市場實際情況不一致,國金證券不對使用本報告所包含的材料產生的任何直接或間接損失或與此有關的其他任何損失承擔任何責任。且本報告中的資料、意見、預測均反映
110、報告初次公開發布時的判斷,在不作事先通知的情況下,可能會隨時調整,亦可因使用不同假設和標準、采用不同觀點和分析方法而與國金證券其它業務部門、單位或附屬機構在制作類似的其他材料時所給出的意見不同或者相反。本報告僅為參考之用,在任何地區均不應被視為買賣任何證券、金融工具的要約或要約邀請。本報告提及的任何證券或金融工具均可能含有重大的風險,可能不易變賣以及不適合所有投資者。本報告所提及的證券或金融工具的價格、價值及收益可能會受匯率影響而波動。過往的業績并不能代表未來的表現??蛻魬斂紤]到國金證券存在可能影響本報告客觀性的利益沖突,而不應視本報告為作出投資決策的唯一因素。證券研究報告是用于服務具備專業
111、知識的投資者和投資顧問的專業產品,使用時必須經專業人士進行解讀。國金證券建議獲取報告人員應考慮本報告的任何意見或建議是否符合其特定狀況,以及(若有必要)咨詢獨立投資顧問。報告本身、報告中的信息或所表達意見也不構成投資、法律、會計或稅務的最終操作建議,國金證券不就報告中的內容對最終操作建議做出任何擔保,在任何時候均不構成對任何人的個人推薦。在法律允許的情況下,國金證券的關聯機構可能會持有報告中涉及的公司所發行的證券并進行交易,并可能為這些公司正在提供或爭取提供多種金融服務。本報告并非意圖發送、發布給在當地法律或監管規則下不允許向其發送、發布該研究報告的人員。國金證券并不因收件人收到本報告而視其為
112、國金證券的客戶。本報告對于收件人而言屬高度機密,只有符合條件的收件人才能使用。根據證券期貨投資者適當性管理辦法,本報告僅供國金證券股份有限公司客戶中風險評級高于 C3 級(含 C3 級)的投資者使用;本報告所包含的觀點及建議并未考慮個別客戶的特殊狀況、目標或需要,不應被視為對特定客戶關于特定證券或金融工具的建議或策略。對于本報告中提及的任何證券或金融工具,本報告的收件人須保持自身的獨立判斷。使用國金證券研究報告進行投資,遭受任何損失,國金證券不承擔相關法律責任。若國金證券以外的任何機構或個人發送本報告,則由該機構或個人為此發送行為承擔全部責任。本報告不構成國金證券向發送本報告機構或個人的收件人提供投資建議,國金證券不為此承擔任何責任。此報告僅限于中國境內使用。國金證券版權所有,保留一切權利。上海上海 北京北京 深圳深圳 電話:021-80234211 郵箱: 郵編:201204 地址:上海浦東新區芳甸路 1088 號 紫竹國際大廈 5 樓 電話:010-85950438 郵箱: 郵編:100005 地址:北京市東城區建內大街 26 號 新聞大廈 8 層南側 電話:0755-86695353 郵箱: 郵編:518000 地址:深圳市福田區金田路 2028 號皇崗商務中心 18 樓 1806