中国第三代核电双星闪耀,"华龙一号"VS"国和一号"谁更强?

电力大力士 2022-10-21
2864 字丨阅读本文需 7 分钟

当前我国能源结构依然是以煤炭为主,目前核电占我国能源结构的比例较低,装机口径占2.24%,发电口径占比4.86%,与欧盟和美国的27%和18.91%核电发电占比相比仍有较大差距。从技术方面看,我国现有"华龙一号"和"国和一号",那么它们有何区别?谁才是中国三代核电最厉害的?

一、核电行业现状

1、核电设备市场空间或达千亿

“碳中和”背景下,核电凭借高能效、污染小、环境友好、单机容量大、发电量稳定等优势,将成为未来基荷能源的重要组成部分。截至2021年9月30日,我国运行核电装机容量为5349万千瓦,据中国核能行业协会《中国核能年度发展与展望(2020)》,到2025年我国在运核电装机达到7000万千瓦,在建3000万千瓦,到2035年在运和在装机容量合计达到2亿千瓦。按每台机组100万千瓦装机容量计算,2022-2025年间核电建设有望按照每年7-8台机组推进,每年核电市场空间约为825-1350亿元,其中设备市场空间约为413-675亿元/年,2022-2025年市场总规模为1648-2700亿元。

2、核电年均投资或超千亿元

核电是政策驱动型行业,政策主张对于核电发展至关重要。2019年,我国核电机组结束了三年的“零核准”,将核能发电重新加入规划。

2022年4月,国务院常务会议核准6台核电机组项目,是近年来核准最多的一次。今年6月16日,国家发改委政研室副主任孟玮在新闻发布会上表示,在保能源安全方面,要抓紧开工建设一批核电、水电项目。

目前,“华龙一号”、“国和一号”等一批重大核电工程建设正在有序推进。“华龙一号”机组进入批量化建设阶段,共有10台华龙一号机组在浙江、广西、广东、福建等地开展建设。“国和一号”示范工程1、2号机组土建、设备安装等工作正在稳步推进,核心关键设备陆续到位。

长江证券根据中国核电的在建项目及中国广核的募投项目及在建工程情况测算得出,单兆瓦平均投资额为1570万元,假设“十四五”期间新建机组平均单台装机容量为1100兆瓦,则我国国内年均投资额约为1036-1382亿元。

3、“核电”在建装机容量达到20.9GW

今年1~5月,全国累计核能发电量为1663亿千瓦时,较2021年同期上升4.5%,高于全国同期发电量增速4个百分点,占全国同期累计发电量的5.1%。截至今年六月底,我国运行核电机组共54台,总装机容量5581万千瓦,居全球第三。

中国拥有全球最多的在建核电反应堆,共计12个,在建装机容量达到20.9GW。

可见,我们国家对核电发展的脉络是清晰的,目前占比还处于较低位置,但总量已经保持世界前三位置,且还在较快地发展当中。

预计到2025年,我国在运核电装机达到7000万千瓦,在建核电装机达到3000万千瓦左右。机构预计,核电作为基础负荷调节电力系统,使得其在新型电力系统构建过程中发展潜力巨大。预计我国自主三代核电会按照每年6~8台的核准节奏实现规模化批量化发展,国内年均投资规模有望达到660亿元~1440亿元。

二、"华龙一号"VS"国和一号"

为什么中国核电站敢建这么多?这背后是因为我们有两大法宝。一个是拜了美国人山头后,独立创造出来的"国和一号",另外一个是拜了法国人山头后,独立创造出来的"华龙一号"。

那么问题来了:为啥要搞两套技术?它们到底有什么区别?

1、华龙一号

经过无数科研人员的不断努力,在1991年12月15日,中国自行设计建造的秦山核电站成功并网发电。

虽然当时还是30万千瓦装机容量,以现在的眼光看真的太小了,但从此翻开了中国核电站建造的序幕。

到了后来百万千瓦的大亚湾核电站,由于我们这方面经验还不是很足,于是就引进法国先进的二代改进型压水堆M310技术。

之后在这基础上不断消化,形成了国产改进型,也就是CPR1000。

接着中广核集团在CPR1000基础上,研发出具有三代核电安全技术特征的核电技术,取名ACPR1000。

同时中国核工业集团也没闲着,它引进美国西屋电气公司的AP1000技术,并在这基础上也推出了第三代核电技术,取名ACP1000。

两家都研制成功,确实是好事,但后面的核电站,具体要用哪家的?此时国家能源局就犯了难。

于是一合计,得,两家都照顾呗,毕竟手心手背都是肉嘛!

经过多轮讨论后,决定采用技术融合方案,即采用中核ACP1000技术的177堆芯,采用中广核ACPR1000技术的三套非能动安全装置,把两者加一起就诞生了后来的"华龙一号"。

在安全性上,非能动简单来说,就是没有动力,在失去所有电力的情况下,利用水箱内冷却剂的自身重力势能完成堆芯冷却。

可以说,它是一种不需要外界供能,甚至不需要人工干预就可以启动的安全系统。

再加上"华龙一号"具备双层安全壳,用料和结构都是现有核电技术里的最高级别,还能抵御大型飞机的撞击,甚至是17级的超强台风和9级地震,也没有任何问题。

在经济上,177堆芯,也就是177个燃料组件,相比之前传统的157根,别看只多了20根,但却可以使得机组的发电功率提高5%到10%,电厂可利用率可达90%。

目前"华龙一号"全球首堆 - 福清核电站5号机组,已经成功并网发电,核心零部件均已实现中国制造,首堆工程的设备材料国产化率超过87%。

并且,“华龙一号”还成功走向海外,比如巴基斯坦卡拉奇2号机组,在2021年并网成功,其背后使用的就是我们的技术,这无疑对中国核电站起到了很好的宣传作用。

2、国和一号

说完了"华龙一号",再来聊聊"国和一号"。

在中核跟中广核,这两家都在研究第三代核电站技术的同时,上头觉得进度还是有点缓慢,于是在2007年成立国家核电技术有限公司,后来该集团又与中国电力投资集团公司整合,形成国家电力投资集团有限公司,简称国家电投。

上头让其通过引进、消化、吸收美国西屋公司的AP1000技术,实现我国三代核电的自主化。

毕竟鸡蛋不能都放在一个篮子里啊,这样就形成了三足鼎立的局面。

国家电投也不负众望,从2008年启动研发,历时12年科研攻关,终于在2020年研制出拥有自主知识产权的第三代核电技术,取名为"国和一号CAP1400"。

这里还有个小插曲,当年美国人卖给我们技术的时候,留了一个小心眼。

美国人在合同里面加了非常苛刻的一条,如果后续中国自己制造出来的机组功率能够达到135万千瓦以上,就可以算是中国拥有第三代核电自主知识产权,否则的话,就要老老实实给美国交专利费。

美国人就吃定中国肯定是弄不出来的,因为135万千瓦,对非能动安全、主要设备来说是个"大门槛",美国人也是搞了好久才实现的。

但现实还是狠狠得打了美国人的脸,中国不仅达到了,还直接干到了150万千瓦,比标准高了不少,最后美国人也不得不服。

三、"国和一号"跟"华龙一号",哪个更厉害?

那么"国和一号"跟"华龙一号",到底有什么区别?

在单机功率上,"华龙一号"最大是100万千瓦,而"国和一号"可以达到150万千瓦,是我国自主设计的最大功率的核电机组。

功率越大,就可以发出越多的电,举个例子来说明下吧。

目前采用"华龙一号"的福清核电五号机组,一台年发电量近100亿度;而一台"国和一号"机组年发电量可达114亿度,可以看出两者区别还是很明显的。

在安全性上,"华龙一号"采用的是"能动+非能动"安全设计,而"国和一号"采用"非能动"安全设计,机组关键设备材料也都基本实现了自主化设计和国产化制造。

至于说哪一种更厉害?

我觉得吧,"国和一号"要更厉害点,虽然都是三代堆,"华龙一号"是在法国二代堆M310基础上改进而来的,系统增加了不少。

而"国和一号"则是基于美国西屋纯三代堆AP1000的的国产化功率放大版本,系统复杂程度和运行成本比"华龙一号"低了很多。

但不管怎么说,这两大核电技术虽然采用不同的技术路线,但都代表着我国核电研制能力的最高水平。

文章来源: 52赫兹实验室,数据宝,古月聊股

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