我國核電行業(yè)重新走上快速發(fā)展，新型技術不斷迭代

我國核電批準重新上路，核準機組逐年走高

核能發(fā)電不向大氣排放二氧化碳等溫室氣體，不排放二氧化硫、氮氧化物等有害氣體，相比水電、太陽能、風電等清潔能源，核電具有占地面積較小，年發(fā)電小時數(shù)高、發(fā)電量大，對電網影響小等特點。在全球范圍內，核能不僅是實現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略目標的重要支柱能源，更被視為能源現(xiàn)代化產業(yè)的工業(yè)技術集大成者，對能源清潔低碳轉型和科技轉型變革具有戰(zhàn)略性帶動作用。

不同類型能源的特點

資料來源：公開資料整理

雙碳戰(zhàn)略目標下，電力系統(tǒng)清潔轉型發(fā)展。我國火電裝機占比逐步下降，風光占比逐步提升。22年火電裝機占比降至52%，風光占比增至30%。

新能源占比不斷提高，其間歇性、隨機性、波動性特點使得系統(tǒng)平衡和安全問題更加突出，增加電力安全供應壓力。在新能源快速發(fā)展背景下，核電清潔低碳、穩(wěn)定高效，是不可替代的基荷能源，高度契合新型電力系統(tǒng)基本特征，能夠提高系統(tǒng)支撐能力，是保障新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定的重要手段，故核電核準的節(jié)奏近年也有所加快。

資料來源：中電聯(lián)，國家能源局

根據(jù)觀研報告網發(fā)布的《中國核電行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與投資前景分析報告（2023-2030年）》顯示，安全是核電產業(yè)發(fā)展的根本前提，核電對政策依賴程度大。由于核電的特殊屬性，我國核電項目均需經國務院的核準，所以國內核電產業(yè)發(fā)展對政策及政府態(tài)度的依賴較大。核電安全性是影響政府政策導向的關鍵因素，我國最新核準的山東石島灣、福建寧德、遼寧徐大堡核電項目要求“按照全球最高安全要求建設”、“確保萬無一失”。核安全事故往往會造成世界范圍內的核電發(fā)展停滯，如2011年福島核事故致使世界多個國家暫緩核電項目建設，我國也宣布暫停所有核電項目的審批。

2022年初國家發(fā)展改革委和國家能源局印發(fā)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，要求積極安全有序發(fā)展核電，當年的二十大報告中延續(xù)了這一表述。根據(jù)我們統(tǒng)計，“十一五”規(guī)劃做出“積極發(fā)展核電”的表述后，核電每年開工數(shù)量從2006年的2臺增長到2010年的9臺，核準數(shù)量也在2008年達到14臺；2011年受到福島核泄漏事故影響，當年的核準及開工項目均為0，此后核電發(fā)展較為平緩，尤其是2016-2018年連續(xù)3年核電項目0核準。直到2019年，核電產業(yè)再度復蘇，2019-2022年不斷有新的核電項目得到核準，2022年獲核準的核電數(shù)量更是達到10臺，為2008年以后的最高峰。

不同時期我國核電政策

資料來源：公開資料整理

資料來源：中國核能行業(yè)協(xié)會，國家原子能機構

目前我國核電裝機位列世界第三，世界核電堆型以壓水堆為主。全球運行核電裝機前三分別是美國、法國和中國，我國占比約14%。據(jù)中國核能行業(yè)協(xié)會表示，大陸現(xiàn)有在建、在運機組規(guī)模已位列全球第二?！吨袊四馨l(fā)展報告（2023）》藍皮書顯示，預計2030年前我國在運核電裝機有望世界第一。此外世界范圍內運行的核電堆型以壓水堆為主，輕水堆（壓水堆+沸水堆）合計占比約90%，其中壓水堆占比約78%。

資料來源：中國核能行業(yè)協(xié)會，IAEA PRIS，觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

資料來源：中國核能行業(yè)協(xié)會，IAEA PRIS，觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

核四代研發(fā)由四大核電集團開展，核聚變規(guī)劃亦穩(wěn)步推進

中核、中廣核聯(lián)合開發(fā)三代技術“華龍一號”；國家電投自主開發(fā)三代技術“國和一號”；中核、華能在核四代技術上步伐相對較快，中核集團自主研發(fā)的“玲龍一號”是全球首個開工的陸上商用模塊化小型堆。另外，除以上四家外，大唐集團在爭奪第五張牌照。

目前，我國大陸在運的核電項目中絕大部分都是由中國核工業(yè)集團有限公司和中國廣核集團有限公司進行運營的，從現(xiàn)有在運機組情況來看，中廣核占比最大，在運裝機達到53.63%；中核在建核準機組位列第一，占比為34.67%。

四大核電運營集團目前核三代、核四代技術進展

資料來源：公開資料整理

2013 年，在國家能源局組織協(xié)調下，中廣核和中核就第三代核電技術融合達成一致，雙方同意在 ACPR1000+和 ACP1000 基礎上，聯(lián)合開發(fā)“華龍一號”核電技術。2019 年，福建漳州和廣東太平嶺核電項目核準開工，標志著三年“零核準”后國內新建核電已重啟，自主三代核電“華龍一號”進入批量化建設階段。除“華龍一號”外，國電投自主研發(fā)的“國和一號”也已正式發(fā)布，例如，山東榮城石島灣的 CAP1400 示范項目采用了“國和一號”技術。

2021 年，華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程 1 號反應堆首次并網成功，標志著全球首座具有第四代先進核能系統(tǒng)特征的球床模塊式高溫氣冷堆實現(xiàn)了從“實驗室”到“工程應用”的飛躍，我國實現(xiàn)了高溫氣冷堆核電技術的“中國引領”。此外，我國四代核電鈉冷快堆發(fā)展迅速，霞浦示范快堆 600MW 項目 1 號機組有望于 2023 年臨界。

展望未來，壓水堆是 2030 年我國前核電發(fā)展的主力，第四代堆是核能下一步的發(fā)展方向，聚變能是未來理想的戰(zhàn)略能源之一。

（一）第四代核電技術

（1）壓水堆是 2030 年前我國核電發(fā)展的主力，總體發(fā)展方向是圍繞核能利用的長期安全穩(wěn)定及效能最大化。安全性仍然是核電發(fā)展的前提，實現(xiàn)安全性與經濟性的優(yōu)化平衡是第三代核電發(fā)展面臨的現(xiàn)實挑戰(zhàn)。此外，壓水堆乏燃料的干式儲存、運輸、后處理、高水平放射性廢物處置進展較為迅速。

（2）第四代堆是核能下一步的發(fā)展方向。預計 2030 年前后將有部分成熟第四代堆推向市場，之后逐漸擴大規(guī)模。第四代堆包含多種堆型，高溫氣冷堆和鈉冷快堆發(fā)展相對成熟。

（3）聚變能是未來理想的戰(zhàn)略能源之一。在磁約束聚變領域，托卡馬克的研究目前處于領先地位。我國正式參加了 ITER 項目的建設和研究；同時正在自主設計、研發(fā)中國聚變工程試驗堆（CFETR）。實現(xiàn)聚變能的應用目前尚未有任何捷徑，但國際關注度持續(xù)提升。

我國第二代核電福清核電 1 號/2 號機組綜合國產化率在 75%左右。我國自主研發(fā)的“華龍一號”國產化率顯著提升，“華龍一號”全球首堆工程帶動上下游 5300 多家企業(yè)實現(xiàn)了 411 臺核心設備的國產化，福清核電 5 號機組設備國產化率達 85％，批量化建設后的目標是設備國產化率不低于 95%。

（二）核聚變技術

核聚變能是人類未來更理想的新能源。核聚變，又稱核融合、融合反應、聚變反應或熱核反應。核聚變由質量小的原子（主要是指氘或氚），在一定條件下（如超高溫和高壓）發(fā)生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核（如氦核），并伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應形式。因此，核聚變被視為幾乎無限的能量來源，潔凈、安全而自持，為解決人類未來的能源展示了最好的前景。

國際熱核聚變實驗堆計劃（ITER）是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一，建造周期 20 年，計劃投資 200 億美元。ITER 裝置是個能產生大規(guī)模核聚變反應的超導托卡馬克裝置，俗稱“人造太陽”。建成后，ITER 將是全世界最大的核聚變裝置，預計在 2036 年開始進行全功率核聚變實驗，計劃能夠實現(xiàn) 5-10 分鐘能量增益值超過 10 的運轉。

2006 年中國正式加入 ITER 項目，承擔了 18 個部件研制項目的制造任務，涵蓋了 ITER 裝置重要關鍵部件。目前，我國按時、高標準、高質量交付了 ITER計劃有關任務，關鍵部件研制項目完成質量與進度均走在 ITER 參建各方前列。

供應鏈問題等造成了ITER 項目延誤，例如，2020 年發(fā)現(xiàn)在韓國制造的四個真空室部件的焊接表面錯位問題；2022 年發(fā)現(xiàn)在 ITER 的 23 千米長的管道的某些區(qū)域有裂紋等。在 2022年發(fā)現(xiàn)組件缺陷前，ITER 項目已面臨多年的推遲和成本增加。2020 年，項目負責人首次警告，2025 年的啟動日期無法實現(xiàn)。

我國可控核聚變研究幾乎與國際同步，參加 ITER 計劃以來，我國核聚變相關科研實力得到極大提升。我國自 20 世紀 90 年代開始托卡馬克研究，先后建成運行合肥超環(huán)（HT-7）、中國環(huán)流器二號（HL-2A）及東方超環(huán)（EAST）等裝置。2006 年中國正式加入 ITER 項目，負責完成了 ITER 裝置多個重要部件的設計、制造與裝配任務。根據(jù)中國磁約束聚變能發(fā)展路線圖的規(guī)劃，中國磁約束聚變能的開發(fā)將分為 3 個階段：

力爭在 2021 年推動中國聚變工程試驗堆（CFETR）立項并開始裝置建設；

到 2035 年建成中國聚變工程試驗堆，調試運行并開展物理實驗；

到 2050 年開始建設商業(yè)聚變示范電站。

根據(jù)相關文獻，聚變能源開發(fā)難度非常大，需要長期持續(xù)攻關，樂觀預計在 2050 年前后可以建成示范堆，之后再發(fā)展商用堆。（YM）