一、核電行業(yè)現(xiàn)狀

1、全球鈾資源

鈾是地球上一種常見(jiàn)的元素，分布情況與鋅或錫類(lèi)似，廣泛分布在巖石與海水之中。過(guò)去十年中隨著勘探工作的開(kāi)展，全球鈾儲(chǔ)量至少增加了四分之一。根據(jù)世界核能協(xié)會(huì)(WNA)的統(tǒng)計(jì)，2015年全球開(kāi)采成本在130美元/公斤以下的天然鈾可信儲(chǔ)量為570萬(wàn)噸，其中澳大利亞鈾礦儲(chǔ)量占29%，哈薩克斯坦儲(chǔ)量占13%。根據(jù)世界核能協(xié)會(huì)的估算，570萬(wàn)噸天然鈾的儲(chǔ)量足夠滿(mǎn)足目前全世界在運(yùn)核電機(jī)組運(yùn)行90年以上的需求。并且隨著價(jià)格的提升，天然鈾的供應(yīng)量亦會(huì)增加，2015年全球開(kāi)采成本在260美元/公斤以下的天然鈾可信儲(chǔ)量為764萬(wàn)噸天然鈾。未來(lái)隨著技術(shù)的提升和成本的降低，海水也將成為鈾的來(lái)源之一。據(jù)估計(jì)海水中鈾儲(chǔ)量是陸地儲(chǔ)量的上千倍。

由于前期鈾礦建設(shè)緩慢，目前我國(guó)鈾產(chǎn)量較低，核電用鈾資源主要依靠進(jìn)口。近年來(lái)，隨著我國(guó)核電企業(yè)在海外的收購(gòu)，目前已在澳大利亞、納米比亞、哈薩克斯坦、加拿大等地?fù)碛幸欢ㄒ?guī)模的鈾礦的采礦權(quán)。

2、核電獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：清潔環(huán)保、運(yùn)行穩(wěn)定、安全高效

非化石能源在我國(guó)一次能源中的占比較小。2016年核能消費(fèi)量?jī)H占1.58%，低于6.86%的世界平均水平。面對(duì)節(jié)能減排壓力，我國(guó)正在大力推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。我國(guó)核電在技術(shù)方面日益成熟，不但擁有自主研發(fā)的三代技術(shù)，還在積極拓展四代技術(shù)，為日后行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)有力的技術(shù)支持。作為為數(shù)不多的可發(fā)揮基荷電廠作用的清潔能源，我們認(rèn)為核電在我國(guó)未來(lái)能源結(jié)構(gòu)中必將占據(jù)一席之地。

圖1：中國(guó)一次能源 圖2：世界一次能源

消費(fèi)結(jié)構(gòu) 消費(fèi)結(jié)構(gòu)

我國(guó)一次能源以煤炭為主，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力需求的不斷增長(zhǎng)，大量燃煤發(fā)電對(duì)環(huán)境的影響也越來(lái)越大。核電是一種技術(shù)成熟的清潔能源，沒(méi)有火電生產(chǎn)過(guò)程中的事氧化硫、煙塵、氮氧化物和二氧化碳排放。以核電替代部分煤電，是電力工業(yè)污染物減排的有效途徑。

從安全性來(lái)看，根據(jù)概率安全分析，以AP1000為代表的三代核電站事故率低至10-6次/年，比我們生活當(dāng)中的大部分行業(yè)都要安全。核電站有三層防護(hù)屏障，防止發(fā)生泄漏。核電站周?chē)荒甑妮椛鋭┝亢统俗淮物w機(jī)相當(dāng)。

圖3：核電輻射與日常生活輻射對(duì)比(毫希)

從高效性來(lái)看，核能要比化學(xué)能大得多，一座百萬(wàn)千瓦的煤電廠每年要消耗約300萬(wàn)噸原煤，而一座同樣功率的核電站每年僅需補(bǔ)充約30噸核燃料，后者僅為前者的十萬(wàn)分之一。

就輸出穩(wěn)定性而言，核電與火電類(lèi)似，不受降水、風(fēng)力、先照等自然條件的影響;核電的換料周期相對(duì)確定，一般是連續(xù)運(yùn)行12個(gè)月或18個(gè)月進(jìn)行一次更換。就經(jīng)濟(jì)性來(lái)說(shuō)，核電作為“基荷”能源，一般不參與電網(wǎng)的調(diào)峰，可以提高燃料利用效率。因此就發(fā)電特性而言，核電是電力系統(tǒng)的最佳選擇，其利用小時(shí)進(jìn)超其他類(lèi)型的發(fā)電設(shè)備。

圖4：核電利用小時(shí)數(shù)進(jìn)超其他類(lèi)型發(fā)電設(shè)備

圖5：2011-2016年 圖6：2011-2016年

核電裝機(jī)容量 核電發(fā)電量

年均增速17.8% 年均增速19.1%

圖7：世界主要核大國(guó)的核電政策

3、核電技術(shù)不斷發(fā)展成熟

核電技術(shù)推陳出新，安全性再上臺(tái)階，核電技術(shù)歷經(jīng)四個(gè)階段。20世紀(jì)50年代出現(xiàn)的一代堆型證明了核能發(fā)電的可行性。二代技術(shù)出現(xiàn)在60年代后期，推動(dòng)了核電大規(guī)模商業(yè)化。隨后衍生出經(jīng)濟(jì)性、安全性更強(qiáng)的二代加技術(shù)。2010年前后三代技術(shù)日趨成熟。四代技術(shù)仍處于研發(fā)階段。

圖8：我國(guó)核電站采用的技術(shù)路線(xiàn)及技術(shù)來(lái)源

三代核電安全性再上臺(tái)階，三代技術(shù)的堆芯融化概率總體降至低于10-5/年，放射性物質(zhì)大量泄漏概率降至小于10-6/年。具代表性的AP1000技術(shù)采用毋需外部能源系統(tǒng)、僅依靠自然驅(qū)動(dòng)力的非能動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)，可完全避免福島事件中外部電源失效導(dǎo)致堆芯過(guò)熱的風(fēng)險(xiǎn)。

圖9：核電二代、二代加與三代技術(shù)的參數(shù)

對(duì)比情況

國(guó)內(nèi)目前在運(yùn)的37臺(tái)機(jī)組均采用二代、二代加技術(shù)，19臺(tái)在建機(jī)組中有16臺(tái)采用三代技術(shù)。2009年4月，AP1000全球首堆三門(mén)項(xiàng)目開(kāi)工，預(yù)計(jì)于2018年并網(wǎng)。同時(shí)EPR機(jī)組也有望在中國(guó)臺(tái)山率先投運(yùn)。華龍一號(hào)首堆福清3號(hào)機(jī)組于2015年開(kāi)工，預(yù)計(jì)建設(shè)周期60-70個(gè)月。三代首堆投產(chǎn)后，相關(guān)審批和建設(shè)環(huán)節(jié)有望加速。積極開(kāi)展四代研究。第四代核能系統(tǒng)由美國(guó)能源部在1999年提出，在安全性和經(jīng)濟(jì)性等方面較三代堆型有望實(shí)現(xiàn)較大飛躍。2002年，美國(guó)聯(lián)合10余個(gè)國(guó)家、機(jī)構(gòu)提出四代核能系統(tǒng)的概念，將鈉冷快堆、鉛冷快堆、氣冷快堆、超臨界水冷堆、超高溫氣冷堆、熔鹽堆等6種堆型確認(rèn)為重點(diǎn)研發(fā)對(duì)象，并預(yù)計(jì)將于2030年開(kāi)啟商業(yè)化進(jìn)程。中核旗下的原子能科學(xué)研究院于2011年實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首座鈉冷快堆實(shí)驗(yàn)堆的滿(mǎn)功率穩(wěn)定運(yùn)行。2015年，中核集團(tuán)與比爾蓋茨主導(dǎo)投資的美國(guó)泰拉能源簽約，合作開(kāi)發(fā)“行波堆”。以行波堆為代表的鈉冷快堆型可將鈾的利用率提高到60%以上，且能以貧鈾、乏燃料回收鈾或者天然鈾為燃料，換料周期有望延長(zhǎng)至10年以上。

圖10：我國(guó)在運(yùn)及在建核電裝機(jī)位置分布

二、核電行業(yè)上下游

核電產(chǎn)業(yè)鏈按照上中下游來(lái)劃分，可分為上游鈾礦開(kāi)采加工及核燃料循環(huán)，中游設(shè)備制造，下游核電站設(shè)計(jì)、土建、安裝、調(diào)試及運(yùn)營(yíng)。

圖11：核燃料循環(huán)

圖12：核電產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/p>

上游核燃料循環(huán)一家獨(dú)大。核燃料循環(huán)包括核燃料制備(前端循環(huán))和乏燃料處理(后端循環(huán))兩個(gè)部分。由于核燃料濃縮難度很高且在國(guó)防方面有特殊安全要求，目前國(guó)內(nèi)僅有中核集團(tuán)下屬中國(guó)核燃料有限公司擁有完整的核燃料循環(huán)產(chǎn)業(yè)牌照。核電站主要由三大系統(tǒng)構(gòu)成：核島、常規(guī)島及輔助設(shè)備。核島是整個(gè)核電站的核心，負(fù)責(zé)將核能轉(zhuǎn)化為熱能，是核電站所有設(shè)備中工藝最復(fù)雜、投入成本最高的部分。常規(guī)島利用蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)從而帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電。輔助系統(tǒng)(BOP)主要包括數(shù)字化控制系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)，保障核電站平穩(wěn)運(yùn)行。