我国再核准三大核电项目,核电市场规模将超4千亿,国产核电设备迎“核”向上

核能知了 2022-05-30

核电项目核准新能源

3685 字丨阅读本文需 9 分钟

4月20日召开的国务院常务会议核准浙江三门、山东海阳、广东陆丰3个核电新建机组项目。其中,中核集团浙江三门核电二期、国家电投山东海阳核电二期项目均采用国产化CAP1000技术,中广核广东陆丰核电项目采用华龙一号技术,两种技术均为三代压水堆核电技术。至此,我国依然保持核准及在建核电机组20台以上的规模,稳居世界首位,产业复苏势头明显。

从2019年至今,我国共核准新核电项目11个,合计21台机组。按技术分,华龙一号项目6个,AP/CAP项目3个,国外技术项目2个,小堆项目1个;按项目归属企业分, 中核集团5个,中广核3个,国家电投2个,华能1个;按反应堆类型分,大型压水堆项目10个,模块化小型压水堆项目1个。

不同技术路线项目多点开花

从数据上看,4年中,四家核电集团皆有新项目,但新项目的意义不尽相同。

除海南昌江的玲龙一号模块化小堆示范项目、田湾和徐大堡VVER1200项目、三门二期外,中核、中广核新核准项目均采用华龙一号技术。可以说,当前华龙一号技术在多基地多机组批量化建设模式下,基于示范项目建设运行的经验反馈,所有新项目均在实施技术和管理优化、经济性提升,技术本身及项目的竞争力处于持续提升状态。

对国家电投和华能而言,新核准项目则更具有里程碑意义。

国家电投在三代核电自主化依托项目(三门一期、海阳一期)建成投产后,稳步开启了AP/ACP系列三代堆型的示范建设和批量建设。其中,国家科技重大专项国和一号示范项目开工已3年,目前正在“孕育期”。此次核准的三门核电二期、海阳核电二期均采用国产化后的CAP1000技术,是AP1000技术在国内的首批批量化项目,对国家电投核电产业而言,三代核电从示范迈向产业化,是一个全新的开始。

另外,从2019年开始加码核电布局的华能,在全力打磨国家科技重大专项高温气冷堆示范项目的同时,于2020年顺利拿下海南昌江二期项目。该项目核准开建,标志着华能拿到核电运营牌照,正式入列核电运营商队伍,同时正式进入三代压水堆领域,核电业务实现换档升级。

从技术路线分布上看,当前国内主流的三代压水堆技术呈现技术多元、批量建设格局,小型堆、四代堆正处于示范状态。对于业内一直存在的三代技术“谁更先进、谁更经济、谁更有后劲”争议,有待批量化项目用事实和数据进一步反馈。

2025年前核电市场规模预计超4300亿元

国家发改委、国家能源局3月下旬公布的《“十四五”现代能源体系规划》提出,积极安全有序发展核电。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。

近年来中国实现了核电的起步和规模化发展,核电装机容量及发电量逐步增长。2015-2020年,全国核电装机容量从2717万千瓦上升至4989万千瓦,复合增长率达12.9%;核电发电量从1714亿千瓦时上升至3662亿千瓦时,复合增长率达16.4%。现有核电发电量占比低,相比世界先进水平有较大发展空间。

国信证券表示,根据中国核能行业协会发布的《中国核能发展与展望(2021)》预测,我国三代核电按照每年6-8台的节奏,实现规模化和批量化发展。粗略估算,对应单台核电机组造价大约182亿元,保守按照年均开工6台核电机组计算,每年核电市场规模1093亿元,2025年前核电市场规模4371亿元。

核电产业链变局

核电产业链包括了核燃料供给商、设备供应商、电力设计、科研、施工、安 装、发电和输配电等企业,可以按照其在产业链中的位臵分为上游、中游和 下游共三个环节。

1、上游

未来铀矿资源或产量不及需求

核燃料成本是核电发电企业的经营成本的重 要组成部分。此成本包括购买天然铀、铀转 化及浓缩服务、燃料组件加工服务及其他相 关服务的成本。天然铀成本一般占核燃料成 本的一半左右。

铀资源的开采、加工、供应是发展核燃料的 前提。根据矿业情报局网易号援引世界核能 协会的数据显示,2020年全球铀产量总计 47731吨,仅占全球需求量的74%,创十多 年以来的最低水平。由于铀需求和铀产量错 配,未来铀矿资源或产量不及需求导致原材 料供应紧张。

中国多措施积极降低铀矿对外依存度

我国铀资源大部分属于非常规铀,不仅品位 低、埋藏深,且开采成本昂贵,因此需要海 外进口。我国铀资源对外依存度常年维持在 70%以上。

乏燃料回收是解决上游原材料的有效途径

乏燃料指的是在反应堆中“燃烧”到一定程度后,从堆中卸出的核燃料。乏燃料含有的核 素中,铀、钚可以重新制成燃料元件,另外一些元素如氪、锶、锝、铯、钷、镎、镅等, 在国防、宇宙能源、医疗卫生、工业和科学研究等领域具有重要作用,为核能的综合利用 开辟了广阔的前景。 乏燃料的处理方式包括开式核燃料循环和闭式核燃料循环处理,其中闭式循环可将乏燃料 中铀和钚等珍贵物质进行回收再利用。 在核电快速发展过程中,乏燃料产量不断增长,2020年乏燃料年产量为2010年的2.5倍。 乏燃料已被纳入《能源技术革命创新行动计划(2016-2030)》重点任务之一,未来,我 国将大力推进乏燃料后处理,商业前景广阔。

2、中游

打破国外垄断,国产化率接近90%

中游核电设备国产化率显著提高。我国二代核电技术国产化率从大亚湾不到1%, 提升到 防城港二期85% 以上。引进的AP1000技术从三门一号机组的30%提升到了72%。我国自 主设计研发的华龙一号、国和一号示范工程国产化率都在85%以上,并且在后续依托项目 批量化建设,能够将国产化率提高到90%以上。

核岛技术要求高,投资成本占比58%

核电设备由核岛、常规岛和辅助系统三个部分组成。

核岛:核电设备国产化最难攻克部分,由于技术难、产品安全可靠性要求高、资质难获取、 供货周期长,核岛的垄断程度高,几乎为国企,民企资本成本压力大。

常规岛:技术壁垒较低,市场竞争相对激烈,综合国产化率达85%以上。

辅助设备:蒸汽供应系统之外的部分,主要包括核电电缆、电站空冷系统、通风系统、反应 堆安全壳和核电机械设备。

核岛组成部件多,国产化率逐步提升

反应堆压力容器、主管道及热交换器和蒸汽发生器为核岛三大主要部件,成本占比分 别为23%、20%、17%。 核电阀门受益于国产化程度高,成本占比逐渐降低,2019年仅占12%,国产核级阀门 价格仅为进口核级阀门的11.5%,截止至2021年,阀门国产化程度已达到80%。

3、下游建设

建设成本下降,周期逐步稳定于5年

随着核电机组后续规模化推广和应用, 同一类型后续机组的建设周期会缩短, 投资成本会显著降低。 我国同类型机组建设随国产化程度提 升,成本下降。 三代机组相比二代安全性能、发电效 率、单机组容量均有提升。

核电站主要集中于沿海地区

目前核电站主要集中于沿海地区主要原 因包括: 内陆核电站需平衡枯水期居民用水和 核电站用水。沿海发电站可充分利用 海水冷却,且更利于废水排放; 安全性更高; 现阶段,中国沿海城市用电量较大。

中国广核和中国核电为两大龙头

核电下游运营具有建设周期长、运行时间长以及行业竞争者少的主要特点。

建设周期长:核电前期工作一般需要5-10年,工程建设及安装调试一般需要5年左右。

运行时间长:第三代核电站投产后运行时间可达60年。

运营公司少:我国经国务院正式核准的核电项目(除示范工程、研究堆外) 均由中国广核、 中国核电和国家电投三家分别或合作开发运营。

两大龙头:中国广核和中国核电2020年核电发电量占比分别为51%和42%。

中国有望成为核电第一大国

面对未来巨大的低碳能源缺口,核电发展正处于“史上最大的战略机遇期”。核电是一种优缺点都相当明显的能源,其主要优点包括:能量密度大,碳排放量低;运行稳定,可靠性高;是目前唯一可以大规模替代化石能源的基核电源;核电具有几乎不受气候、昼夜等因素影响的特点,有着稳定的供应能力,可以与风光等可再生能源形成互补,有利于整个电网的安全和消纳。

2021年1-8月份,全国发电设备累计平均利用2560小时。其中,核电设备平均利用小时数为5219小时,而同为清洁能源的风电设备平均利用小时数只有1500小时。核能可以通过核反应过程产生高品质热能,可以满足一部分工业生产的需求,例如稠油热采、余热供暖;还可以用于制氢、制冷、海水淡化、同位素生产等应用场景,可以部分实现对化石能源的替代。核电的广泛利用有助于核能科技创新,解决产业链中的各种“卡脖子”问题。

据了解,核电站的设计寿命一般是40-60年,美国、俄罗斯、法国、乌克兰等国家的核电站建得较早。目前,美国在运行的核电机组有93台,虽然占全球第一,但是大部分都是上世纪90年代以前投入运营的。

2022年2月10日,法国总统马克龙提出,法国现有核电机组将在符合安全条件的前提下继续延寿运行,寿期从40年延期到50年以上。

中国目前在运核电机组53台,在上世纪90年代仅仅建成3台核电机组,在本世纪前10年,建成8台机组。2010年至今,中国大陆连续建成了42台机组。

美国核电机组再过20年,大部分都将退役。法国核电机组再过30年,也将大部分退役。而中国绝大部分核电机组,年龄都不到20岁。如此发展下去,即使不新建核电机组,接下来的20年内,中国的核电仅以现有规模,就将排名世界第一。

截至目前,中国已向国际市场出口了14个核电机组和研究装置。2021年12月20日,石岛湾高温气冷堆示范工程首次并网成功,标志着中国成为世界少数几个掌握第四代核能技术的国家之一。

2021年中国核电发电装机容量较2020年增长了337万千瓦。国家“十四五”规划纲要明确,到2025年在运核电装机7000万千瓦。预计到2025年,中国核电在建装机约5000万千瓦;到2030年,核电在运装机容量达到1.2亿千瓦,核电发电量约占全国发电量的8%。

在电力系统脱碳大势和俄乌冲突后多国谋求进一步能源独立背景下,低碳、高能量密度的核电再次成为全球重要经济体能源战略中的关键选项。国际能源署(IEA)预测,到2050年,在全球90%的可再生能源电力中,风力和光伏发电的份额占70%,其余的30%则需要由核能来提供。

文章来源:企业观察报,未来智库,数据宝,中国能源报

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