核电行业系列报告之一：核电行业发展稳中向好.pdf

本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 核电 行业 发展 稳中向好 证券 研究报告 所属 部门 股票研究 部 报告 类别 行业 深度 所属行业 公用事业 /电力环保 行业评级 增持评级 报告 时间 2018/4/16 分析师 杨欧雯 证书编号： S1100517070002 010-66495688 yangouwencczq 联系人 张 太勇 证书编号 ： S1100117100002 0755-25332329 zhangtaiyongcczq 川财研究所 北京 西城区平安里西大街 28 号中海国际中心 15 楼，100034 上海 陆家嘴环路 1000 号恒生大厦 11 楼， 200120 深圳 福田区福华一路 6 号免税商务大厦 21 层， 518000 成都 中国（四川）自由贸易试验区成都市高新区交子大道177 号中海国际中心 B 座 17楼， 610041 核电行业系列报告之一 （ 20180416） 核心观点 核电 是优质的 清洁 能源 ， 我国 在建核电机组 容量 世界 第一 核电 具有 清洁高效、 安全 稳定 、 经 济性好等特点， 是一种可以承担电网基本负荷的优质清洁能源。经过 四 十多年的发展， 我国核电建设从无到有，成功 建设了一批 采用 第二代 技术 的 核电 站 ，掌握了国际主流的第三代核电技术， 在 第四代核电技术 上 也取得了突破性进展。截止目前，我国 在 运 核电机组 38 台， 在 运装机容量位居世界第 三 ，在建核电机组 19 台， 在建 装机容量位居世界第一。 核电产业链：壁垒高 、 利润率水平高 、集中度高 核电产业链包括 上游 核燃料循环 ，中游核电站 建设 和 设备制造 ，下游核电站 运营 及核设施退役 三 部分 。 我国 对核安全高度重视，核电产业链上各个环节均设置了较高的准入壁垒 ； 核电是技术密集型和资金密集型行业，技术壁垒和资金壁垒极高。 高壁垒使得 核电 产业链上各个环节的竞争者有限， 相关 公司都具有较强的议价能力 ， 与同类型民用行业相比， 核电行业整体的利润率水平较高。壁垒高 也使得 行业集中度较高，在各个环节上， 行业 竞争格局 基本稳定 。 核电发展稳中向好 ， 各环节领军 企业 有望 率先 受益 从世界核电发展的四个阶段来看，核电发展 主要 受 能源需求以及核电安全性 影响 。 目前全球能源结构面临 低碳化 转型， 核电可以承担电网基本负荷 并且兼具较高的成长性， 属于目前迫切需求的优质清洁能源。随着我国在建的第 三代机组的投产及运行，核电安全 和技术 将得到进一步提升，核电安全性有望 获得 认可 ， 核电行业发展稳中向好 。若核电新项目按照规划逐渐落地，将 利好全产业链，各环节领军企业有望 率先受益 收获确定的业绩增长 。 首次覆盖给予 核电 行业“ 增持 ”评级 我们首次覆盖给予核电行业“增持”评级。核电是优质的清洁能源，我国已掌握第三代核电技术，截止目前， 我国 在建核电机组装机容量 居 世界第一。 若核电新项目按照规划逐渐落地 ，利好 全 产业链 ， 各环节领军企业 有望 率先受益 。可关注 技术领先、供货业绩 优异 的设备制造企业，相关公司有东方电气、上海电气、台海核 电、江苏神通、中核科技、纽威股份、盾安环境、南风股份；业绩确定性最高的工程建设企业，相关公司有中国核建、中国 能源建设 ；持续受益的运营企业，相关公司有中国核电、中广核电力；成长性较强的核燃料循环企业，相关公司有应流股份、东方锆业。 风险提示 ： 核电 新项目 审批 不及 预期； 在运 核电站发生严重事故等 。 川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 2/38 正文 目录 一、核电是优质的清洁能源，我国在建核电机组容量世界第一 . 5 1.1.核电是优质的清洁能源 . 5 1.2.我国已掌握第三代核电技术 . 9 1.3.核电未来发展空间广阔 . 13 二、核电产业链：壁垒高、利润率水平高、集中度高 . 17 2.1.行业壁垒高、利润率水平高 . 17 2.2.核燃料制造市场化程度低，乏燃料处理或是下一个蓝海市场 . 19 2.3.设备投资占比最高，第三代核电设备基本实现国产化 . 24 2.4.我国核电工程建设实力强劲，中国核建主导核岛建设 . 27 2.5.核电站运营或将迎来新的竞争格局 . 28 三、核电发展稳中向好，各环节领军企业有望受益 . 31 3.1.我国核电发展稳中向好 . 31 3.2.新项目审批有望逐渐落地 . 33 3.3.各环节领军企业有望率先受益 . 35 四、投资建议 . 36 风险提示 . 37 川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 3/38 图表目录 图 1： 铀 235 裂变反应示意图 . 5 图 2： 核反应堆分类 . 6 图 3： 压水堆在核反应堆中占比最高 . 6 图 4： 压水堆核电站原理 . 6 图 5： 核电温室气体排放量极低 . 7 图 6： 核电比火电更为高效 . 7 图 7： 核电厂防护放射性核素的三道屏障 . 8 图 8： 核电设备利用小时数高居第一 . 8 图 9： 核电技术发展情况一览 . 10 图 10： 全球在建核电以第三代为主 . 10 图 11： 我国在建核电机组位居全球第一 . 10 图 12： 我国压水堆核电技术发展情况一览 . 12 图 13： 200MW 石岛湾高温气冷堆示范工程 . 13 图 14： 600MW 霞浦实验快堆工程开工 . 13 图 15： 我国核电发电量占比在全球处于较低水平 . 13 图 16： 我国在运及在建核电机组分布 . 15 图 17： 核电产业链示意图 . 18 图 18： 核电项目运作各环节主要审批单位 . 18 图 19： 台海核电核电设备业务毛利率水平较高 . 19 图 20： 中国核建核电工程业务毛利率水平较高 . 19 图 21： 核燃料循环示意图 . 20 图 22： 核燃料组件外形图 . 20 图 23： 我国探明铀矿储量占比为 5% . 21 图 24： 我国主要铀矿生产地 . 21 图 25： 乏燃料直接处置路线示意图 . 22 图 26： 乏燃料后处理循环路线示意图 . 22 图 27： 乏燃料湿法暂存设施 . 23 图 28： 乏燃料干法暂存设施 . 23 图 29： 核电设备分级示意图 . 25 图 30： CPR 系列机组平均建设周期约 60 个月 . 28 图 31： 台山核电站 1 号机组成为 EPR 全球首堆 . 28 图 32： 在运核电机组由中广核和中核控制 . 29 图 33： 在建核电机组由三大核电集团控制 . 29 图 34： 我国 72%核电机组运行堆年数小于 10 年 . 31 图 35： 全球 64%核电机组运行堆年超 30 年 . 31 图 36： 全球核电发展趋势 . 32 图 37： 我国历次五年计划关于核电政策 . 33 图 38： 核电工程建设关键节点 . 34 图 39： 华龙一号全球首堆顺利实现穹顶吊装 . 35 图 40： 采用 AP1000 技术的三门核电站工程 . 35 川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 4/38 表格 1. 核电外部成本最低 . 9 表格 2. 我国三代压水堆核电技术主要参数对比 . 11 表格 3. 国家发布多个促进核电发展政策 . 14 表格 4. 我国可供开发的核电厂址众多 . 15 表格 5. 核电 “走出去 ”战略在多个国家落地 . 17 表格 6. 去全球乏燃料处理能力存在缺口 . 22 表格 7. 典型的核电项目投资占比 . 24 表格 8. 主要设备分级及对应的供应商 . 25 表格 9. AP1000 设备国产化路径 . 26 表格 10. 部分电力企业参股核电情况 . 29 表格 11. 国际原子能机构核事件分级表 . 33 表格 12. 核电行业上市公司比较 . 36 川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 5/38 一、 核电是优质的清洁能源 ， 我国 在建核电机组 容量 世界 第一 1.1.核电是优质的清洁能源 核反应堆 利用链式裂变反应产生能量 。 1942 年 12 月，世界第一座 核 反应堆 在美国芝加哥大学建成 ， 可控的链式 裂变 反应得到了验证。 链式 裂变 反应指的是 原子核吸收一个 中子 后发生裂变 ，同时 释放出 2-3 个中子 和能量 ，如果这些中子再 被吸收 引起其他 原子核裂变，就可使裂变反应 持续 进行下去 。 核电站中的 核反应堆内发生的就是可控的链式裂变反应，裂变过程 释放出的能量 数百万倍于煤的燃烧 。 图 1： 铀 235 裂变反应示意图 资料来源： 台山核电合营公司官网 , 川财证券研究所 全球核反应堆中以压水堆为主。 核反应堆按照燃料 、 中子能量 、 慢化剂和冷却剂不同，分为多种类型。按燃料循环分为铀 -钚循环和钍 -铀循环 ； 按发生反应的中子能量分为热中子反应堆和快中子反应堆 ；按 冷却剂分为轻水 堆 和重水 堆；按 慢化剂分为石墨 堆 、轻水 堆 和重水 堆；其中，轻水堆又分为压水堆和沸水堆。目前 全球 投运的核反应堆 约 450个，其中使用 铀 235 作为燃料，轻水作为冷却剂和慢化剂的压水堆 占据绝大多数， 共计约 293 个，占比为 65.3%，其次为 沸水堆共计 约 75 个，占比为 16.7%。 使用 重水作慢化剂 ， 轻水或重水作冷却剂 的重水堆共计约 49 个， 占比位居第三， 占比为 10.9%。 川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 6/38 图 2： 核反应堆分类 图 3： 压水堆在核反应 堆中 占比最高 资料来源： 国家能源局官网 ， 川财证券研究所 资料来源： IAEA， 川财证券研究所 核电 站 通过机械能将核能转换为电能。 核电 站 利用核反应堆中核裂变所释放的能量进行发电。 核裂变 反应 在 核电机组的 压力容器中 产生热能 ， 反应堆 冷却剂 通过吸收这些热量转 变为高温流体， 高温冷却剂在 蒸汽发生器 中与给水 换热后再回到压力容器中，这个通过主泵带动的循环被称为一回路。给水吸收热量后 生成蒸汽，从而推动汽轮机带动发电机组发电 ，做功后的蒸汽通过 冷凝器 转化为给水再 被送 回到蒸汽发生器中，这个通过主给水泵带动的循环被称为二回路。 核电与常规火电站的区别仅在于进入汽轮机的 蒸汽携带的能量 来源不同，火电站是通过燃烧煤炭、石油、天然气等燃料产生 热能 ，核电站则通过 铀 核燃料裂变产生 热能 。 图 4： 压水堆核电站原理 资料来源： 台山核电合营有限公司官网 , 川财证券研究所 核电具有清洁高效、安全稳定、经济性好等特点，是一种可以承担电网基 本负荷的优质清洁能源 。 按照形成机理， 可将能源分为化石能源和 非化石能源 。化石能源主要包括煤压水堆 , 65.3%沸水堆 , 16.7%重水堆 ,10.9%石墨水冷堆 , 3.3%气冷堆 , 3.1%快中子堆 , 0.7%川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 7/38 炭、石油、天然气等，非化石能源 主要包括 核能、 风能 、太阳能、水能、 地热能 、 海洋能 等 。与化石能源相比，非化石能源在利用过程中基本不产生温室气体，属于对环境友好的清洁能源 ， 而核电在非化石能源中又具有明显的优势。 清洁高效 ： 核电在电力生产过程中 几乎不排放 污染物 。 核电站在运行的过程中只产生少量的放射性废物，并按照国家法规予以严格控制 ，不会对环境造成明显影响， 不产生温室气体等其他污染物。 与火电相比， 一台百 万千瓦核电机组每年可减少排放二氧化碳600 万吨，二氧化硫 2.6 万吨，氮氧化物 1.4 万吨，清洁优势明显。 若考虑到 建造及燃料循环的环节，核电会产生少量的排放物，从全寿期来看，温室气体的排放量与风电相当，远低于煤电等化石燃料电厂 。据权威数据统计，一座核电厂全寿期的常规废物排放量，只相当于同等规模火电厂的 0.5%-4.0%。 核电 是一种高效的能源 。 据统计， 1 千克铀 235 全部裂变， 能够 释放 出 相当于 2700 吨标煤完全燃烧放出的能量。 一座百万千瓦级的核电站，平均每年只需补充约 25 吨的核燃料，全年只需几辆卡车运输，而同样功 率的燃煤火电站每年耗煤达 300 万吨，每天需要供煤近万吨，需要上百节火车皮运输，对运输造成了极大的压力。 图 5： 核电温室气体排放量极低 图 6： 核电比火电更为高效 资料来源： 中广核电力招股说明书 ， 川财证券研究所 资料来源： 中国核燃料有限公司官网， 川财证券研究所 安全稳定 ： 成熟的技术使核电 的 安全性得到了保证。 世界各国及核电运营企业都将安全作为核电生产的第一要务，在核电建设施工及运营维护的全过程中，均制定了严格的标准和程序 ，同时也制定了完善的事故处理程序 。 核电站在设计过程中，一般采用纵深防御来保证其安 全性，提供一系列多层次的防御来防止事故，并在未能防止事故时保证提供适当的保护。纵深防御的一个典型应用是在设计中设置的多道实体屏障，将放射性物质置于多道屏障的保护之下，通常采用三道屏障，即：燃料元件包壳、反应堆冷却剂系统压力边界、安全壳。事实证明， 成熟可控 采用了纵深防御等设计的 核电具有很高的安全性。 79036217677 4 100 10 91017575289113236 28048 2105001000煤电 气电 水电 光伏 风电 核电单位：克，等效二氧化碳 /千瓦时直接排放量 间接排放量川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 8/38 核电设备利用小时数高居第一。 此外与 其他所有 能源相比，核电可以保持长时间稳定运行， 且间隔 12-18 个月才 更换一次核燃料和检修，所以核电可以连续运行很长的时间。同时核电单机容量较大， 最高可达近 180 万千瓦，是理想的承 担电网基本负荷的电源。根据中电联公布的 2017 年电力工业统计 数据，核电 设备 年运行小时数为 7108 小时，在所有发电类型中高居第一，远高于发电设备平均利用小时（ 3786）。 图 7： 核电厂防护放射性核素的三道屏障 图 8： 核电设备利用小时数高居第 一 资料来源： 非能动安全先进压水堆核电技术， 川财证券研究所 资料来源： Wind， 川财证券研究所 ，单位：小时 经济性好： 核电的发电成本 主要 由运行费、 折旧费 和燃料费三部分组成 ，其中运行费用占比约为 20%-25%， 折旧费占比较高，约占 45%-50%，而核电燃料费占比 较低，约为20%-25%。核电站一般可以运行近 60 年， 而目前最长折旧年限一般为 30-40 年，折旧完成后 ，核电的发电成本将大幅下降。国家对核电采取优先上网政策，核电利用小时高且稳定，这种高固定成本、低变动成本的成本结构使得核电具备较好的经济性。 与 常规能源 相比 ， 核电 还具有最低的外部成本 。 发电厂并不是孤立存在的，发电厂排放的各种污染物、噪音等对公众的损害，以及对地球气候变暖等环境生态影响等因素产生的成本可以作为外部成本，将其包括在内对现有的发电技术经济性分析进行全面研究。多个研究结果表明，与其他常规能相比， 核能 的外部成本最低。外部成本最高的是常规能源煤炭和石油，为核电的 10 倍以上 ， 作为洁净能源的天然气发电，外部成本也约为核电的 3-6 倍。 02,0004,0006,0008,00010,000平均 水电 火电 核电 风电川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 9/38 表格 1. 核电外部成本最低 发电方式 外部成本分析结果（欧元 /MWh） 评估单位 GaBE（ 1998） WEC(2001) ExternE(2001) EC(2003) 核能 8.41 3.64 7.5 2.96-5.0 燃煤 90.45 22.27 64.77 30.0-82.27 燃油 109.23 - 68.18 - 天然气 29.55 5.23 31.6 10.0-30.0 资料来源： 核电工程总承包与项目管理 , 川财证券研究所 核电是优质的清洁能源。 总体来看， 可以带电网基本负荷的电源中，火电在生产过程中存在较为严重的污染，未来的发展已逐渐放缓； 水电对区域 位置 要求高 导致可开发容量有限且 存在 消纳 障碍 ，而且水电过度开发 对 生态 环境 有 一定 影响 。新能源中， 风电 和 太阳能负荷 都 不稳定 ，不能承担电网基本负荷 ， 且 同样存在消纳 障碍。而 核电 清洁高效、安全稳定、经济性好 ，是优质的清洁能源 。 1.2.我国已掌握第三代核电技术 核电技术 已发展到第 四代 。从 1954 年前苏联建成第一座工业化实验核 电站开始， 核电技术持续不断的发展，核电站安全性和经济性等方面得到了不断提高。目前可以将 核电技术 划为 四代 。第一代核电 技术 为 早期 原型堆，其目的在于验证核电设计技术和商业开发前景 ，如希平港（压水堆）、德累斯顿（沸水堆）等 ； 第二代核电 技术 为成熟的商业堆，目前在运的核电站大部分属于第二代核电站 ，如压水堆、沸水堆、 CANDU（重水堆）、 VVER（俄式压水堆）等； 第三代核电 技术 为 满足美国用户要求文件 (URD)或欧洲用户要求文件 (EUR)的 ， 具有更高安全性的新一代先进核电技术 。如 AP1000、 EPR、APR1400，以及我 国 （以下均指我国大陆范围） 自主研发的华龙一号（ HPR1000） ，目前在建机组以第三代居多 ； 第四代核电 技术更加安全、经济、产生的废物数量更少，能满足用于 防止核扩散等方面要求 的新堆型 ，目前第四代机组基本处于概念设计研发阶段。 川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 10/38 图 9： 核电技术 发展情况一览 资料来源： 非能动安全先进压水堆核电技术 , 川财证券研究所 目前 全球在建 核电 机组以第三代为主 。 从世界范围来看，目前全球在建核电机组 56台，第三代机组 约 41 台 ，其中 我国在建机组 19 台 ，第三代机组 10 台 。 与第二代核电相比， 第三代核电 具有更高的安全性 和经济性 。第三代核电技术遵循国际原子能机构最新核安全标准，设计基准对严重事故有切实措施进行预防和缓解，堆芯损坏概率降低一个数量级； 同时第三代核电厂设计采用了大量成熟技术和工程经验，有效降低了造价和建设及维护成本。以 AP1000 技术为例，其运用了非能动性安全理念，系统、设备都得到了简化， 与第二代技术 CPR1000 相比，核安全级水泵、阀门 分别 减少了 92.3%、80.4%，安全构筑物混凝土量减少了 57.4%。基于安全性和经济性的考虑， 第 三代核电技术 是 未来 世界核电 发展的主要方向之一 ，在第四代核电技术得到验证之前，新 建机组也将以第三代机组为主。 图 10： 全球在建核电以第三代为主 图 11： 我国在建核电机组位居全球第一 资料来源： IAEA， 川财证券研究所 资料来源： IAEA， 川财证券研究所 第二代 , 19%第三代 , 72%第四代 , 5%0 5 10 15 20阿根廷孟加拉国芬兰土耳其法国白俄罗斯日本巴基斯坦斯洛伐克乌克兰美国韩国沙特俄罗斯印度中国川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 11/38 压水堆 是 我国核电 主要 发展方向 。 我国核电发展技术路线是在 1983 年召开的回龙观会议上讨论确定的。当时由国家科委牵头召开了核电技术政策论证会，与会 40 多个单位约 150 名专家，议定了核能发展技术政策要点， 首次阐明了我国核电以压水堆型为主的核电发展方向。 在核电中长期发展规划 中 ，提出坚持发展百万千瓦级先进压水堆核电技术路线，按照热中子 反应堆 快中子反应堆 控核聚变堆“三步走”的步骤开展工作 ， 还 确定了 乏燃料后处理 循环技术路线。 目前我国存在的 第三代 压水堆 技术路线有AP1000、 EPR、 HPR1000、 CAP1400， 除 CAP1400 以外，其余三种技术都有 示范项目 正在 建设 。 AP1000： 美国西屋电气公司开发的 非能动性先进 压水堆，由 国家核电技术公司 牵头引进，采用模块化设计和建造技术， 通过 设置 非能动系统降低 电厂 复杂程度同时提高安全等级 。我国在建机组中，浙江三门核电站 1、 2 号机组 、 山东海阳核电站 1、 2 号机组采用 AP1000 技术。 EPR： 法国 阿海 珐 公司 和 德国 西门子 公司 共同 开发的 新一代改进型 压水堆， 着重考虑了严重事故的预防和缓解措施，采用了双层安全壳，安全厂房分区布置，实体隔离。 EPR机组 单堆 额定 电功率 高达 166 万千瓦。我国在建机组中，广东台山核电站 1、 2 号机组采用 EPR 技术。 HPR1000： 中核集团 和 中广核集团 在福岛核事故经验反馈的基础上， 自主 研发的 安全、可靠、经济的 先进 百万千瓦级压水堆 ， 采用能动和非能动结合的理念 。 我国在建机组中， 福建 福清 5、 6 号机组、 广西 防城港