目录 中国核电迎来大规模重启 :2015 年将成为关键一年... 1 对比世界核电发展情况, 我国核电上升空间很大... 1 核电成为国家战略, 未来发展规划彰显核电重启巨大潜力 年拟核准机组将超预期, 有望达到 8-12 台... 3 新亮点带动 十三五 期间核电建设大爆发..

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1 14/4/17 14/5/17 14/6/17 14/7/17 14/8/17 14/9/17 14/10/17 14/11/17 14/12/17 15/1/17 15/2/17 15/3/17 C H I N A S E C U R I T I E S R E S E A R C H 证券研究报告 行业深度 核电复兴, 大国梦圆 ( 一 ) 掀起核电建设新高潮 国家低碳减排形势严峻, 核电发电占比过小, 有望大规模重启中国计划到 2030 年达到二氧化碳排放峰值, 并同意将非化石燃料在整体能源使用中的比重降至 80% 左右 未来 15 年国家低碳减排形势严峻, 核电具有无碳排放 年发电小时数高 运行稳定等众多技术优势, 以及国家政府领导人的大力支持和推进的政策优势 中国核电发电量仅占全国累计发电量的 2.11%, 发电比重几乎排在世界各国的末尾, 与世界平均值 (14%) 仍有很大差距, 中国核电有望大规模重启 核电成为国家战略, 未来发展规划彰显核电重启巨大潜力 2014 年 11 月, 国务院印发的 能源发展战略行动计划 (2014~2020 年 ) 确定 : 到 2020 年, 核电在运装机容量达到 5800 万千瓦, 在建容量达到 3000 万千瓦以上 目前在运在建核电机组容量共 4800 万千瓦, 核电建设从开工到投产需 5-6 年, 如需完成 2020 年的 8800 万千瓦规划, 未来 6 年, 中国需要开工建设近 40 台核电机组, 平均每年核准 6 台, 至少需要投入 6000 亿元 2015 年核准机组将超预期, 有望达到 8-12 台 鉴于 2014 年中国没有核准机组开工建设, 国家重点推出了 华龙一号,2015 年核准机有望核准 8-12 台机组 近年来, 中国三大核电集团和五大电力集团纷纷投入到核电厂址的 圈地运动 中, 储备了大量厂址, 已获 路条 等待核准开工的厂址有近 20 处, 多处厂址早已酝酿多年, 准备工作充分, 只等国务院审批 内陆核电论证接近尾声,2017 年将进入内陆核电元年 截至 2014 年底, 中国大陆已有在运核电机组 22 台, 在运装机容量 2100 万千瓦, 在建核电机组 26 台, 在建装机容量 2800 万千瓦, 全部位于沿海 对于颇有争议的内陆核电项目, 世界上内陆核电站占投运核电机组总数已比例达到 50%, 内陆核电与沿海核电的设计建造运行并没有区别, 鉴于 3 年后沿海厂址接近枯竭, 为了保持核电的继续发展,2017 年或迎来第一批内陆核电开工 技术与政策的双重优势使得核电站收益率非常高 得益于核电自身发电技术优势, 以及国家政策补贴, 核电站的益率非常高 2013 年整体毛利率近 40%, 在执行新的全国标杆电价 0.43 元 / 千瓦时后, 机组发电利润约 0.09 元 / 千瓦时, 净资产收益率 (ROE) 的水平近 26%, 远高于煤电和水电 2013 年核电行业销售收入达 亿元, 实现利润总额为 亿元 重点推荐潜在的核电运营平台 : 上海电力,14~216 年 EPS 为 元, PE 为 倍, 买入 评级, 上调目标价至 30 元 吉电股份,14~16 年 EPS 为 元,PE 为 倍, 买入 评级, 上调目标价至 15 元 核电设备公司推荐主设备厂商上海电气,14~16 年 EPS 为 元,PE 为 倍, 首次给予 买入 评级, 目标价 21 元 变压器供应商保变电气, 14~16 年 EPS 分别为 元, 对应的 PE 分别为 倍, 维持 买入 评级, 上调目标价至 16 元 看好港股的中国最大核电运营商, 中广核电力 [table_invest] 0426 维持 徐伟 xuwei@csc.com.cn 执业证书编号 :S 发布日期 : 2015 年 4 月 17 日 市场表现 [table_industrytrend] 130% 110% 90% 70% 50% 30% 10% -10% 相关研究报告 [table_report] 电气设备 买入 上证指数 脚步声声近, 电改正起行 电改第三个配套文件出台 第二个配套文件发布, 新电改渐行渐近 : 智能电网建设再迎高峰

2 目录 中国核电迎来大规模重启 :2015 年将成为关键一年... 1 对比世界核电发展情况, 我国核电上升空间很大... 1 核电成为国家战略, 未来发展规划彰显核电重启巨大潜力 年拟核准机组将超预期, 有望达到 8-12 台... 3 新亮点带动 十三五 期间核电建设大爆发... 4 内陆核电启动指日可待 :2017 年或成为内陆核电元年... 5 纵观世界核电发展, 内陆核电站总数要多于沿海核电站... 5 美国内陆核电站占比超六成, 其中一半位于密西西比河流域... 6 欧洲核电站多数位于西欧, 英法德最为集中, 内陆核电站比例很大... 7 法国核电站布局合理, 内陆核电站靠近用电负荷中心... 8 我国曾积极推动内陆核电发展, 前进步伐因福岛核事故而中断... 9 内陆核电论证接近尾声,2017 年将进入内陆核电元年... 9 核电建设和运行表现优异 :2014 年投产创新高, 在建规模居世界第一 全国核电机组运行稳定, 年发电量逐步上升 年并网发电机组创历史新高, 在建核电站规模位居世界第一...11 三大核电集团与中电投集团即将形成 内部竞争 外部合力 新格局 全球兴起核电发展热潮 : 中国近两年核电出口力度大增 世界核电迎来新一轮发展热潮, 美日俄法积极参与 复制 高铁出口 模式, 我国加快核电 走出去 步伐 中国核电 走出去 的内核 : 自主知识产权的三代核电技术 核电技术的分 代 AP1000: 美国引进, 国内重点发展, 设备制造关键问题亟待解决 CAP1400: 自主知识产权, 尚需消化吸收, 可作为中国核电出口堆型 CAP1000 和 CAP1400 的异同点 华龙一号 : 具备自主知识产权, 三代技术新增长点, 或成中国核电出口首选 华龙一号 AP1000 CAP1400 的相互关系 中国核电 走出去 的载体 : 高质量高度国产化的核电装备 种类繁多的核电设备 : 核电站健康运行的硬件基础和保障 核岛设备 常规岛设备 辅助系统 燃料组件 压水堆乏燃料的储存 压水堆乏燃料的运输 核电行业盈利分析 : 稳定高效的 印钞机 在运核电站上网电价统计 技术与政策的双重优势使得核电站收益率非常高 核电站运营成本拆分 核电站内部收益率分析... 51

3 核电设备投资测算 重点公司推荐 上海电力 东方电气... 错误! 未定义书签 上海电气 中广核电力 天威保变... 错误! 未定义书签 风险提示 核电站项目核准进度低于预期... 错误! 未定义书签 2 三代核电首堆并网运行时间晚于预期 核电集团整合 上市进度低于预期... 56

4 图表目录 图 1 : 世界核电站分布图... 1 图 2 :2013 年世界各国核能发电量情况... 2 图 3 :2013 年中国各种能源发电比例统计... 2 图 4 : 中国核电总装机容量发展和规划图单位 : 万千瓦... 3 图 5 : 中国拟核准核电机组统计图... 4 图 6 : 世界主要国家内陆核电占比情况... 6 图 7 : 美国核电站分布图... 6 图 8 : 欧洲核电站分布图... 7 图 9 : 德国内陆核电站全景图... 7 图 10 : 法国核电站分布图... 8 图 11 : 湖南桃花江核电站规划厂址全景图 图 12 : 中国在运核电机组统计图 图 13 : 中国每年新增并网核电机组数量 图 14 : 中国在建核电机组统计图 图 15 : 三大核电集团与中电投集团关系示意图 图 16 : 各代核电技术示意图 图 17 :AP1000 原理图 图 18 : 浙江三门 AP1000 核电站施工现场 图 19 :CAP1400 构建效果图 图 20 : 山东石岛湾 CAP1400 核电站厂址现场 图 21 : 华龙一号 原理图 图 22 : 福建福清 华龙一号 核电站施工现场 图 23 : 我国三代技术竞争演变图解 图 24 : 核电设备结构示意图 图 25 : 反应堆压力容器示意图 图 26 : 蒸汽发生器示意图 图 27 : 福建福清核电项目 3 号机组 1# 蒸发器 ( 东方电气制造 ) 图 28 : 反应堆堆内构件实物图 图 29 : 控制棒驱动机构示意图 图 30 :AP1000 屏蔽主泵结构图 图 31 :AP1000 主泵试验回路 图 32 : 核电站一回路主管道现场制造 图 33 : 核电站变压器工厂现场 ( 天威保变制造 ) 图 34 :AP1000 核电站结构示意图 图 35 :17x17 燃料组件总体结构 图 36 :17x17 燃料棒结构 图 37 : 17x17 燃料组件排列形式 图 38 : 秦山一期 15x15 燃料组件总体结构 图 39 : 秦山一期 15x15 燃料组件排列形式... 41

5 图 40 : 田湾核电站 VVER 1000 六角形排列燃料组件 图 41 :VVER 1000 六角形排列燃料组件排列方式 图 42 : 乏燃料处理的一次通过模式 图 43 : 乏燃料处理的闭合循环模式 图 44 : 东亚国家乏燃料的库存单位 : 吨 图 45 :AP1000 核电站运营成本拆分 表 1 : 中国未来 5 年拟核准核电机组一览... 5 表 2 : 中国内陆厂址一览... 9 表 3 : 年核电发电量和上网电量统计表 表 4 : 中国在运核电机组情况一览 表 5 : 中国在建核电机组情况一览 表 6 : 计划发展核能国家的最新进展 表 7 : 中国海外核电市场最新进展 表 8 : 各代核电技术介绍 表 9 :AP1000 的 8 大特点 表 10 :AP1000 核电站主要设备制造商 表 11 : 我国三代技术的两大势力 表 12 : 核电站设备分类 表 13 : 我国核电设备竞争格局分析 表 14 : 我国核电站燃料组件类型 表 15 : 我国压水堆先进燃料组件主要设计参数 表 16 : 乏燃料储存水池的两种结构 表 17 : 乏燃料储存水池设计和运行的四项要求 表 18 : 乏燃料干式储存容器分类 表 19 : 乏燃料产生与运输量 表 20 : 乏燃料运输容器主要参数 表 21 : 乏燃料运输容器次和所需容器数 表 22 : 几种乏燃料运输容器的特性 表 23 : 在运核电站上网电价统计 表 24 : 核电与其他发电方式对比表 表 25 : 我国核电站享受的国家税收优惠 表 26 :2013 年 17 台运行核电机组电力生产情况 表 27 :AP1000 核电站内部收益率分析 表 28 : 中广核综合损益及全面收入表 表 29 : 核电设备投资比例... 54

6 中国核电迎来大规模重启 :2015 年将成为关键一年 对比世界核电发展情况, 我国核电上升空间很大 目前世界上 30 个国家拥有 437 台运行核电机组, 总装机容量为 3.7 亿 kw, 核电发电量占世界总发电量的 14%, 在不少国家, 核电是国家电力中的重要组成部分, 作为世界第一大经济体的美国, 是最早进行开发建设民用核电站的国家, 目前有 100 台运行核电机组, 核电机组数量和发电量同时位居世界第一, 之后的排名依次为法国 (58 台 ) 日本 (48 台 ) 俄罗斯(33 台 ) 韩国(23 台 ) 以及中国 (22 台 ), 根据目前各国核电建设速度和规划, 中国未来有望超越法国, 成为世界第二大核电国家 图 1 : 世界核电站分布图 在核能发电占比方面, 核电是众多国家的重要电力来源, 其中核能发电占比最高的国家是法国 (75%), 其他发达国家比如美国 (19%) 俄罗斯(18%) 韩国(30%) 瑞典(38%) 等核能发电比例都很高, 而 2013 年中国核电发电量仅占全国累计发电量的 2.11%, 发电比重排在世界有核国家的末尾, 与世界平均值 (14%) 仍有很大差距, 尽管中国核电整体规模并不算小, 但相对于中国庞大的经济体量和巨大的用电需求, 中国核电所做出的贡献仍然是非常小的, 所以, 中国核电的上升空间是非常大的 1

7 图 2 :2013 年世界各国核能发电量情况 2013 年全国累计发电量为 亿千瓦时, 核电累计发电量为 亿千瓦时, 约占全国累计发电量的 2.11%, 远远落后于火电 (80%) 水电(15%), 清洁能源占比过小是目前中国能源结构的突出问题, 过于依赖火电导致中国环境问题日趋严重, 大力发展以核电为代表的清洁能源就是解决中国环境问题的重要手段 可以预见未来 5-10 年, 在国家政策的强力推动下, 以核电为首的清洁能源比例将得到大幅提升 图 3 :2013 年中国各种能源发电比例统计 2.11% 2.48% 15.04% 火电水电核电其他 80.37% 资料来源 : 中国核能行业协会, 中信建投研究发展部 2

8 核电成为国家战略, 未来发展规划彰显核电重启巨大潜力 在目前环境污染 低碳减排 一带一路 重大装备制造 高科技出口等众多能源压力和国家战略的大背景下, 核电已上升为我国国家战略, 成为未来中国发展的重要增长点之一 在政策方面,2014 年 11 月, 国务院印发的 能源发展战略行动计划 (2014~2020 年 ) 确定: 到 2020 年, 核电在运装机容量达到 5800 万千瓦, 在建容量达到 3000 万千瓦以上 这意味着核电 2015 到 2020 年复合年增长率要达到 18%, 核电产业空间无限 国家能源局正在初步讨论的 2030 年核电规划目标是核电装机容量达到 2 亿千瓦, 届时中国将首次超过美国, 成为核电第一大国 从长远规划和发展情况来看,2050 年核电装机容量有望达到 4 亿 -5 亿千瓦 图 4 : 中国核电总装机容量发展和规划图 单位 : 万千瓦 在建装机容量 在运装机容量 E 2030E 2050E 2015 年拟核准机组将超预期, 有望达到 8-12 台 目前全国在运和在建核电机组容量共 4800 万千瓦, 如果要达到 2020 年 8800 万千瓦规划, 未来 6 年, 中国总共需要开工建设 40 台核电机组, 至少需要投入 6000 亿元 由于 2014 年没有新机组核准, 为了达到 2020 年 5800 万千瓦在运装机容量,2015 年至少需要核准开工 8 台机组, 为了避免个别工程出现问题造成延误,2015 年有望核准开工 12 台机组建设, 中国核电迎来大规模重启, 并且进入历史上最快的发展期 近年来, 中国三大核电集团和五大电力集团纷纷投入到核电厂址的 圈地运动 中, 储备了大量厂址, 已获 路条 等待核准开工的厂址有近 20 处, 多处厂址早已酝酿多年, 准备工作充分, 只等最后的核准开工信号 3

9 图 5 : 中国拟核准核电机组统计图 新亮点带动 十三五 期间核电建设大爆发 最后一个无核沿海省份 河北省, 将于 2016 年迎来首批核电机组建设 : 作为唯一没有核电站的沿海省份, 河北有望于 2016 年在沧州海兴迎来首批核电机组的开工建设 2014 年 4 月 24 日, 河北海兴项目获得发改委批准纳入国家核电中长期发展规划,2014 年 10 月 23 日, 河北省政府与中核集团签署战略合作协议, 同时成立 中核华电河北核电有限公司, 由中核集团 华电集团 河北建投能源三方出资 目前河北海兴核电项目正在积极进行厂址论证工作 内陆核电争论今年将尘埃落定, 沿海厂址面临枯竭, 首批内陆厂址将于 2017 年开工 : 对于颇有争议的内陆核电项目, 中国已于 2013 年完成并通过了内陆核电安全的论证, 国内已具备众多内陆厂址, 前期准备工作已进行的非常深入, 并且以目前核电规划和建设速度来看,3 年后沿海厂址接近枯竭, 为了保持核电的继续发展, 2017 年或迎来第一批内陆核电开工, 根据权威人士透露, 最有希望 打响内陆核电第一枪 的项目是湖南桃花江核电 内陆核电的建设, 是带动中国核电建设爆发的关键因素 4

10 表 1 : 中国未来 5 年拟核准核电机组一览 核准时间核电站名称机组功率堆型控股单位预计投产时间 辽宁红沿河二期 三代 ACPR1000 中广核 + 中电投 1 号机组 :2019 年 2 号机组 :2020 年 2015 年 福建福清二期 1 号机组 :2019 年 三代华龙一号 中核 (IPO 融资项目 ) 2 号机组 :2020 年 山东石岛湾 三代 CAP1400 国家核电 示范机组 :2020 年 辽宁徐大堡一期 三代 AP1000 中核 2020 年 广东陆丰一期 三代 AP1000 中广核 2020 年 广西防城港二期 三代华龙一号中广核 2021 年 2016 年 福建漳州一期 三代 AP1000 中核 2021 年 河北海兴一期 三代 AP1000 中核 2021 年 浙江三门二期 三代 AP1000 中核 2021 年 山东海阳二期 三代 AP1000 中电投 2022 年 2017 年 湖北咸宁 ( 内陆 ) 三代 AP1000 中广核 2022 年 湖南桃花江 ( 内陆 ) 三代 AP1000 中核 2022 年 广东台山二期 三代 EPR 法国中广 2023 年 2018 年 江西彭泽 ( 内陆 ) 三代 AP1000 中电投 2023 年 福建三明 三代 AP1000 中核 2023 年 重庆涪陵 ( 内陆 ) 三代 AP1000 中电投 2024 年 2019 年 湖南小墨山 ( 内陆 ) 三代 AP1000 中电投 2024 年 广东韶关 ( 内陆 ) 三代 AP1000 中广核 2024 年 内陆核电启动指日可待 :2017 年或成为内陆核电元年 纵观世界核电发展, 内陆核电站总数要多于沿海核电站 世界上内陆核电站占投运核电机组总数的 50% 以上, 这与我国目前没有内陆核电站形成强烈反差 其主要国家有美国 (63%) 法国 (69%) 加拿大(86%) 德国 (82%) 俄罗斯(58%) 乌克兰(100%) 等, 东欧 比利时 瑞士等国所有核电站全部为内陆核电站 世界内陆核电站大部分均处在流经各国主要河流或该河流的主要支流附近, 且其水流量均相对较大 美国和西方国家在核电安全标准上并不区分内陆核电站与沿海核电站, 可见世界范围内, 内陆核电与沿海核电发展是齐头并进的, 并不是我国目前极端的沿海单一发展模式 5

11 图 6 : 世界主要国家内陆核电占比情况 美国内陆核电站占比超六成, 其中一半位于密西西比河流域 美国 65 个核电站 ( 共 100 台机组 ) 中有 39 个核电站位于内陆地区 ( 共 65 台机组 ), 占美国所有核电机组的 65%, 这些机组至今具有长期的成功运行经验 密西西比河是世界第四长河, 也是北美洲流程最长 流域面积最广 水量最大的河流 美国密西西比河建有 32 台机组, 占美国内陆核电的 50% 其中, 密西西比河的干流滨河建有 6 个核电站共 8 台核电机组 ; 支流滨河建有 9 个核电站共 14 台核电机组 图 7 : 美国核电站分布图 6

12 欧洲核电站多数位于西欧, 英法德最为集中, 内陆核电站比例很大 欧洲的核电站分布和经济地理的分布差不多 西欧密集, 东欧寥寥 欧洲的核电站主要分布在法国 德国和英国 其中法国 19 座, 英国 17 座, 德国 22 座 法国是人均拥有核电站最多的欧盟国家, 而英国是核电站分布最为密集的欧盟国家 巴黎和伦敦离核电站均不遥远 此外, 众多东欧国家核电站全部为内陆核电站 图 8 : 欧洲核电站分布图 尽管德国已宣布未来逐步关闭本国核电站, 但其逐步加大了对法国等周边国家核电的进口 图 9 : 德国内陆核电站全景图 7

13 法国核电站布局合理, 内陆核电站靠近用电负荷中心 法国 19 个核电站 ( 共 58 台机组 ) 中, 有 14 个核电站共 40 台核电机组位于内陆地区, 占法国核电机组的 69%, 法国 8 条内河两畔都建有核电站 其中流入地中海的罗纳河 (Rhone) 沿岸建有 4 座核电站, 共 14 台机组 ; 塞纳河建有 1 座共 2 台核电机组 ; 加龙河建有 1 座共 2 台核电机组 ; 莫泽尔河建有 1 座共 4 台核电机组 ; 默兹河建有 1 座共 2 台核电机组 ; 维埃纳河 (Vienne) 建有 1 座共 2 台核电机组 核电布局合理也是法国核电的一大特点 法国核电不仅分布在西部沿海, 大量的核电机组还建在内陆濒河地区, 基本靠近负荷中心 核电站所发电量直接输送各大用户, 减少了电能的损耗, 也避免了长距离 大功率输送的弊端, 为地区经济发展及居民生活用电提供了有效的能源保障 图 10 : 法国核电站分布图 8

14 我国曾积极推动内陆核电发展, 前进步伐因福岛核事故而中断 我国自上世纪 90 年代开始商业核电站建设起, 内陆核电便开始进行论证和研究, 内陆多个省份表达了兴建核电站的强烈愿望,2004 年 8 月 31 日, 国家发改委委托国家电力规划设计总院开展内陆核电厂址资源调查工作会议, 正式开启了内陆核电启动的步伐, 在制定了内陆与沿海并举发展的战略后, 经过几年的论证, 于 2008 年明确了基本的内陆核电技术发展路线 ( 采用以 AP1000 为主的三代核电技术 ), 期间全国各省份陆续规划出多达 96 个内陆核电机组, 就在内陆核电即将开工建设之时,2011 年福岛核事故的发生使得国家紧急叫停所有内陆核电项目, 并且决定 十二五 期间不许开工内陆核电项目, 对内陆核电开展进一步的论证工作 内陆核电论证接近尾声,2017 年将进入内陆核电元年 表 2 : 中国内陆厂址一览核电机组 省份 机组数 额定功率 (MW) 机型 公司 芜湖核电站 1,2 安徽 AP1000 中广核 咸宁大畈核电站 1,2 湖北 AP1000 中广核 桃花江核电站 1,2,3,4 湖南 AP1000 中核 彭泽核电站 1,2 江西 AP1000 中电投 横峰核电站 1,2 江西 ACP100 中核 / 国电 宁都核电站 1,2 江西 ACP100 中核 / 国电 小墨山核电站 1,2 湖南 AP1000 中电投 龙游核电站 1,2 浙江 AP1000 中核 烟家山核电 1,2 江西 AP1000 中核 韶关核电站 1,2,3,4 广东 AP1000 中广核 铜仁核电站 1,2 贵州 AP1000 中广核 南充核电站 四川 ACPR1000 中广核 咸宁核电站 3,4 湖北 AP1000 中广核 小墨山核电站 3,4,5,6 湖南 AP1000 中电投 鹰潭核电站 江西 2 华能 南阳核电站 1,2,3,4,5,6 河南 AP1000 中核 / 中电投 信阳核电站 1,2,3,4 河南 ACPR1000 中广核 常德核电站 湖南 中广核 吉阳核电站 安徽 4 中核 龙游核电站 3,4 浙江 AP1000 中核 涪陵核电站 1,2,3,4 重庆 AP1000 中电投 靖宇核电站 1,2,3,4 吉林 AP1000 中电投 / 国电 亮甲山核电站 吉林 AP1000 中广核 / 国电 长春核电站 吉林 AP1000 中广核 / 国电 芜湖核电站 3,4 安徽 AP1000 中广核 彭泽核电站 3,4 江西 AP1000 中电投 平南核电站 1,2,3,4 广西 AP1000 中电投 桓仁核电站 1,2,3,4 辽宁 AP1000 中电投 9

15 兰州核电站 甘肃 2 中核 湘潭核电站 湖南 AP1000 华电 石柱核电站 重庆 4 中核 咸宁核电 5,6 湖北 4 AP1000 中广核 广水核电站 湖北 AP1000 中广核 钟祥核电站 湖北 AP1000 中核 / 大唐 宜宾核电站 四川 4 中核 佳木斯核电站 黑龙工 4 CPR-1000 华能 / 中核 合计 112 随着沿海核电项目的重启在即, 国家层面对于内陆核电重启的态度格外受人关注 近日, 国家发改委能源局相关人士透露, 已就 十三五 期间是否上马内陆核电站问题进行论证, 而且 所有论证已经接近尾声 2012 年核能行业协会组织 50 余位业内专家和工程技术人员, 历时一年时间, 通过开展 内陆核电厂环境影响的评估 课题研究, 给出了一份集科学性与权威性为一体的研究报告, 研究认为, 我国的核电安全标准与国际原子能机构的最新标准一致, 内陆核电厂与沿海核电厂安全标准一致 ( 在放射性液态流出物排放方面内陆厂址更严格 ), 拟建内陆核电项目选址条件良好, 不可能发生类似日本福岛第一核电厂那样的严重事故 因此鉴于 3 年后沿海厂址接近枯竭, 为了保持核电的继续发展,2017 年或迎来第一批内陆核电开工, 根据权威人士透露, 最有希望 打响内陆核电第一枪 的项目是湖南桃花江核电 内陆核电的建设, 是带动中国核电建设爆发的关键因素 图 11 : 湖南桃花江核电站规划厂址全景图 10

16 核电建设和运行表现优异 :2014 年投产创新高, 在建规模居世界第一 从 1985 年至今, 中国近 30 年从未间断过的核电建设, 使中国积累了丰富的核电项目管理和建设经验, 核电机组运行情况良好, 这是中国核电重启的重要基础 2011 年福岛事故后, 中国核电开展了为期十个月的全面细致的 核电安全大检查, 检查结果表明中国核电站各个环节的安全是有足够保障的, 个别问题进行了及时整改, 深刻的反思为核电未来高速增长提供了安全保障 全国核电机组运行稳定, 年发电量逐步上升 2013 年全国累计发电量为 亿千瓦时, 核电累计发电量为 亿千瓦时, 约占全国累计发电量的 2.11% 与燃煤发电相比, 核电相当于减少燃烧标准煤 万吨, 减少排放二氧化碳 万吨, 减少排放二氧化硫 万吨, 减少排放氮氧化物 万吨 表 3 : 年核电发电量和上网电量统计表 统计名称 2009 年 2010 年 2011 年 2012 年 2013 年 ( 亿千瓦时 ) ( 亿千瓦时 ) ( 亿千瓦时 ) ( 亿千瓦时 ) ( 亿千瓦时 ) 发电量 上网电量 资料来源 : 中国核能行业协会, 中信建投研究发展部 2014 年并网发电机组创历史新高, 在建核电站规模位居世界第一 截至 2014 年 12 月底, 中国大陆已有在运核电机组 22 台, 在运装机容量 2028 万千瓦, 在建核电机组 26 台, 在建装机容量 2845 万千瓦, 全部位于沿海 在运和在建的全部 48 台机组中, 中广核集团拥有 24 台, 中核集团拥有 21 台, 中电投集团拥有 4 台 ( 与中广核共同拥有 2 台机组 ), 华能集团拥有 1 台 已投产运行的 22 台核电机组, 中核集团与中广核集团各占一半, 但总装机容量方面中广核集团要多于中核集团, 中广核位居目前中国核电运行装机容量首位 11

17 图 12 : 中国在运核电机组统计图 图 13 : 中国每年新增并网核电机组数量 中国每年新增并网核电机组数量 年, 共有 5 台核电机组并网发电, 创历史新高 2000 年之前中国仅有 3 台机组运行, 年总共投产 7 台机组,2011 年至今, 总共已投产 12 台机组, 可见近 4 年核电已经进入历史并网发电高峰期, 这与国家 2003 年决心大力发展核电的政策非常相关 年, 预计将迎来核电并网装机的高峰, 总共 19 12

18 台机组并网 2018 和 2019 两年核电并网装机将大幅下滑, 预计 5 台机组并网, 这是由于 2011 年福岛后核电项目停止核准, 导致核电项目建设出现真空期 随着 2015 年新项目的大规模核准,2020 年将迎来新的并网高潮 目前在运的 22 台核电机组分别位于浙江秦山 广东大亚湾 江苏田湾 广东岭澳 福建宁德 辽宁红沿河 广东阳江 福建福清等 8 个不同厂址, 其中广东阳江和福建福清是 2014 年新诞生的 2 个核电厂址 中核与中广核集团平分目前在运的 22 台机组, 各自拥有 11 台机组, 近 3 年, 中广核投产机组数明显多于中核 表 4 : 中国在运核电机组情况一览 序号核电站名称机组 功率 ( 万千瓦 ) 堆型 技术说明 总投资额 ( 人民币 ) 控股 单位 并网日期 1 浙江秦山 一期 1# 30 压水堆 /CNP300 自主设计 / 二代 年 04 月 01 日 浙江秦山 2 一期扩建 ( 方家山 ) 1# 108 压水堆 /CNP1000 自主设计 / 二代半 460 亿 (2 台 ) 2014 年 12 月 15 日 3 1# 65 压水堆 /CNP600 自主设计 / 二代 2002 年 04 月 15 日 148 亿 4 浙江秦山 2# 65 压水堆 /CNP600 自主设计 / 二代 2004 年 05 月 08 日 中核 5 二期 3# 108 压水堆 /CNP1000 自主设计 / 二代 2010 年 5 月 158 亿 6 4# 108 压水堆 /CNP1000 自主设计 / 二代 2011 年 12 月 30 日 7 浙江秦山 1# 72 重水堆 /CANDU6 加拿大 AECL/ 二代 2012 年 12 月 31 日 28.8 亿美元 8 三期 2# 72 重水堆 /CANDU6 加拿大 AECL/ 二代 2003 年 07 月 24 日 9 1# 106 压水堆 /AES91 俄罗斯 / 二代半 2007 年 05 月 17 日 江苏田湾 32 亿美元 10 2# 106 压水堆 /AES91 俄罗斯 / 二代半 2007 年 08 月 16 日 11 福建福清 1# 108 压水堆 /M310 自主设计 / 二代半 1000 亿 (6 台 ) 2014 年 11 月 22 日 12 1# 100 压水堆 /M310 法国 Areva/ 二代 1994 年 02 月 01 日 广东大亚湾 40 亿美元 13 2# 100 压水堆 /M310 法国 Areva/ 二代 1994 年 05 月 06 日 14 1# 99 压水堆 /M310 法国 Areva/ 二代 2002 年 05 月 28 日 亿美元 15 2# 99 压水堆 /M310 法国 Areva/ 二代 2003 年 01 月 08 日 广东岭澳 16 3# 108 压水堆 /CPR1000 改进设计 / 二代半 2010 年 09 月 20 日 30 亿美元 中广 17 4# 108 压水堆 /CPR1000 改进设计 / 二代半 2011 年 08 月 07 日 核 18 1# 108 压水堆 /CPR1000 改进设计 / 二代半 2013 年 04 月 15 日 福建宁德 523 亿 (4 台 ) 19 2# 108 压水堆 /CPR1000 改进设计 / 二代半 2014 年 05 月 04 日 20 1# 108 压水堆 /CPR1000 改进设计 / 二代半 2013 年 06 月 06 日 辽宁红沿河 500 亿 21 2# 108 压水堆 /CPR1000 改进设计 / 二代半 2014 年 05 月 13 日 22 广东阳江 1# 108 压水堆 /CPR1000 改进设计 / 二代半 700 亿 (6 台 ) 2014 年 03 月 25 日 截至 2014 年 12 月底, 中国大陆在建 26 台核电机组, 在建装机容量 2845 万千瓦, 建设规模位居世界首位 其中, 中广核集团拥有 13 台, 中核集团拥有 10 台, 中电投集团拥有 4 台 ( 与中广核共同拥有 2 台机组 ), 华能 集团拥有 1 台 五大电力集团已开始涉足核电领域, 我国进入了核电集团与电力集团之间竞争与合作的新常态 13

19 图 14 : 中国在建核电机组统计图 目前在建的核电机组堆型种类繁多, 涵盖二代半 三代 四代共三个技术路线, 具体核电技术也分别出自中国 美国 法国 俄罗斯共 4 个国家, 这一趋势将随着新一轮的核电重启, 逐渐变化为以 AP1000 为主的三代技术路线 预计 2015 年将有 7 台机组并网发电, 分别是福建福清 2 号机组 浙江方家山 2 号机组 海南昌江 1 号机组 福建宁德 3 号机组 广东阳江 2 号机组 辽宁红沿河 3 4 号机组 核电建设的如火如荼导致核电集团的资金需求将在 2015 年迎来最严峻考验, 因此, 在建项目中共有 6 个项目为中广核与中核的 IPO 融资项目, 用以缓解 2015 年的资金紧张问题 14

20 表 5 : 中国在建核电机组情况一览 核电站名称 功率 ( 万千瓦 ) 堆型 总投资额 ( 人民币 ) 控股单位 开工日期 预计并网日期 2 号机组 :2015 年 12 月 福建福清一期 1000 亿 2008 年 号机组 :2016 年 2 月 (IPO 融资项目 ) (6 台 ) 11 月 21 日 4 号机组 :2017 年 3 月 浙江方家山二代半 2008 年 亿 ( 浙江秦山一扩 ) 12 月 26 日 2 号机组 :2015 年 2 月 海南昌江 2010 年 1 号机组 :2015 年 12 月 亿中核 (IPO 融资项目 ) 4 月 25 日 2 号机组 :2016 年 6 月 浙江三门三代 1 号机组 :2016 年 6 月 亿 2009 年 3 月 (IPO 融资项目 ) AP 号机组 :2017 年 6 月 三代 江苏田湾二期 2012 年 3 号机组 :2018 年 2 月 VVER 310 亿 (IPO 融资项目 ) 12 月 28 日 4 号机组 :2019 年 1 月俄罗斯 广西防城港一期 2010 年 1 号机组 :2016 年 3 月 亿 ( 广西红沙 ) 7 月 30 日 2 号机组 :2017 年 1 月 福建宁德 512 亿 2008 年 3 号机组 :2015 年 9 月 (IPO 融资项目 ) (4 台 ) 2 月 18 日 4 号机组 :2016 年 3 月 二代半 2 号机组 :2015 年 8 月 中广核 3 号机组 :2016 年 8 月广东阳江 700 亿 2008 年 号机组 :2017 年 6 月 (IPO 融资项目 ) (6 台 ) 12 月 16 日 5 号机组 :2018 年 3 月 6 号机组 :2019 年 3 月 广东台山一期 三代 EPR 2009 年 1 号机组 :2016 年 6 月 500 亿法国 12 月 21 日 2 号机组 :2017 年 3 月 辽宁红沿河一期 二代半 500 亿中广核 + 中 2007 年 3 号机组 :2015 年 6 月 (4 台 ) 电投 8 月 4 号机组 :2015 年 12 月 山东海阳一期 三代 1200 亿 2009 年 1 号机组 :2017 年 1 月中电投 AP1000 (6 台 ) 12 月 28 日 2 号机组 :2018 年 1 月 四代 山东石岛湾 1 21 高温气冷堆 50 亿 华能集团 2012 年 12 月 示范机组 :2017 年 12 月 三大核电集团与中电投集团即将形成 内部竞争 外部合力 新格局 自 20 世纪 90 年代起, 我国核电建设长期处于中核集团和中广核集团的 双雄争霸 格局, 不过, 随着 2007 年国核集团的成立, 以及同年中电投集团获得中国第三张核电运营牌照之日起, 我国核电发展进入更加激烈的竞争阶段, 相互竞争的态势逐渐扩展到海外出口, 最终演变成四大集团在国内项目建设与国外技术出口过程中出现互相拆台的恶性竞争局面, 严重影响了我国核电发展的进程 2014 年, 中核集团与国核集团率先求变, 谋求合并 中电投集团虽然是五大电力集团唯一具有核电运营资质的集团, 但是核电设计力量非常薄弱, 在与中核和中广核的竞争中处于弱势地位 ; 国核集团虽有 AP1000 的先进技术做支撑, 但苦于没有运营资质, 无法扩张自己的核电版图 两大央企的合并正好可以达到优势互补 15

21 强强联合的效果, 目前合并事宜已基本确定, 即将完成全部合并进程, 合并之后的新集团将与中核 中广核一起形成 三足鼎立 的新格局 同样在 2014 年, 为解决核电出口的困境, 国家牵头并酝酿在三大核电集团和中电投集团的基础上, 新成立一家国家核电出口总公司, 由该公司统一负责中国核电 走出去 的所有事宜, 在目前的核电国家战略背景下, 该方案正在积极制定和讨论中,2015 年有望取得实质性进展, 我国核电出口将迎来真正意义上的第一次联合 图 15 : 三大核电集团与中电投集团关系示意图 全球兴起核电发展热潮 : 中国近两年核电出口力度大增 世界核电迎来新一轮发展热潮, 美日俄法积极参与 福岛事故的发生并没有对各国发展核电的计划造成重大影响, 目前有 45 个无核电国家在认真考虑开发利用核能, 据国际原子能机构的预测, 未来 10 年, 除中国外全球约有 60~70 台 100 万千瓦级核电机组建设, 市场空间将达 1 万亿美元 因此, 美 日 俄 法等主要核电国家在保持本国核电发展同时, 纷纷积极参与国外核电项目, 世界核电掀起发展热潮 16

22 表 6 : 计划发展核能国家的最新进展 国家伊朗 阿联酋 白俄罗斯土耳其越南 约旦 波兰 孟加拉国泰国 印度尼西亚 埃及 哈萨克斯坦 沙特阿拉伯 智利以色列 尼日利亚 马来西亚 摩洛哥纳米比亚 肯尼亚 蒙古 菲律宾 阿尔巴尼亚 塞尔维亚 克罗地亚 爱沙尼亚 拉脱维亚 利比亚 阿尔及利亚 阿塞拜疆 斯里兰卡 突尼斯 叙利亚 卡塔尔 苏丹 委内瑞拉等 最新进展已开工建设已签署合同, 法律和监管基础结构成熟坚定的发展核电, 正在开发法律和监管基础结构已制定了完善的核电发展计划, 但还未最终承诺正在制定发展计划认真考虑是否发展核电 复制 高铁出口 模式, 我国加快核电 走出去 步伐 面对巨大的海外核电市场, 我国近些年加快了核电 走出去 的步伐, 最近两年习近平主席和李克强总理亲自到各国推销中国核电技术, 中广核也于 2014 年在法国注册成立了中广核欧洲能源公司加强海外拓展, 中国核电显著加强与国外的核电项目合作, 目前已在多国取得实质性进展 作为国家装备国产化 高技术产品出口的重点项目, 国家对于核电海外出口的决心非常坚决, 未来中国的海外核电市场前景广阔 表 7 : 中国海外核电市场最新进展 国家 机组 功率 ( 万千瓦 ) 巴基斯坦 罗马尼亚 恰希玛一期 1 号机组 恰希玛二期 2 号机组 恰希玛三期 3 号机组 恰希玛四期 4 号机组 卡拉奇二期 2 3 号机组 切尔纳沃德二期 3 4 号机组 堆型 项目进度 2 30 CNP300 在运 2 30 CNP300 在建 ACP1000 在建 阿根廷阿图查 3 号机组 1 80 Candu 在建 英国欣克利角 C 核电站 EPR 待建 土耳其 未定 参与单位及合作内容 中核集团及其下属单位负责全部的核电设计和施工建设 2 70 Candu 在建中广核集团已确定为 最终投资者 AP CAP1400 初步 规划 中核集团投资 20 亿美元, 主要负责部分的设计, 绝大多 数设备的供应和技术服务 法国电力集团控股 45% 至 50%, 中核集团和中广核集团共 同持股 30% 至 40%, 法国阿海珐核电集团持股 10% 投资 总额约 260 亿美元 中国企业主要提供资金支持 国家核电 美国西屋和土耳其国有发电公司 EUAS 签署合 作备忘录, 启动开发建设核电机组的排他性协商 南非 未定 未定 CAP1400 技术培训 巴西 未定 未定 CAP1400 无 国家核电将针对南非本地化人才培养需求, 进行为期逾 2 年的基础培训 专业培训和在岗培训, 为南非新建核电项目储备人才 2013 年 8 月 27 日, 国家核电成立在巴西代表处, 推动中巴核电合作 17

23 中国核电 走出去 的内核 : 自主知识产权的三代核电技术 核电技术的分 代 根据目前核电业界的共识, 核电技术可分为四代 : 第一代 : 原型核电站 ; 第二代 : 商用核电站 ; 第三代 : 先进核电站 ; 第四代 : 未来核电站 图 16 : 各代核电技术示意图 中国目前运行和建设的核电站涵盖除第一代以外的其他三代核电技术, 其中运行核电站都为二代与二代半, 在建和拟核准核电站以三代为主 18

24 表 8 : 各代核电技术介绍 核电技术第一代第二代第二代改进第三代第四代 介绍 20 世纪 50 ~ 60 年代建成, 证明核能发电技术可行性的实验性和原形堆核电机组 如 1954 年前苏联建成的电功率为 5MW 的实验性核电站及 1957 年美国建成的电功率为 90MW 的希平港原型核电站 20 世纪 60 ~ 70 年代建成的, 证明核能发电经济性 ( 可与火电 水电相竞争 ) 的压水堆 沸水堆 重水堆等核电机组, 电功率一般在 300MW 以上 目前世界上商业运行的 400 多座核电机组绝大部分属于第二代核电机组 又称 二代半,1979 年美国三里岛核电站事故和 1986 年苏联切尔诺贝利核电站事故催生了第二代改进型核电站, 其主要特点是增设了氢气控制系统 安全壳泄压装置等, 安全性能得到显著提升 我国目前运行的核电站大多为第二代改进型 在第二代核电机组已积累的技术储备和运行经验的基础上, 针对其不足之处进一步采用经过开发验证是可行的新技术, 以显著改善其安全性和经济性的核电机组 三代机组的首堆已于 2010 年建成, 目前在芬兰 法国 中国建设的 EPR( 欧洲压水堆 ) 和 AP1000 ( 先进非能动压水堆 ) 均属于第三代核电机组 上世纪与本世纪之交提出的, 目前各国正在开发中, 是一种具有更好的安全性 经济竞争力, 核废物量少, 可有效防止核扩散的先进核能系统, 代表了先进核能系统的发展趋势和技术前沿 具有我国自主知识产权的模块式高温气冷堆具备第四代核能特征, 其 20 万千瓦商业示范项目正在山东石岛湾进行世界首堆建设 AP1000: 美国引进, 国内重点发展, 设备制造关键问题亟待解决 2007 年我国从美国引进了 AP1000 技术 AP-1000 全面采用非能动技术, 利用重力流, 自然循环 加压气体等自然循环驱动力, 实现事故后 72 小时人工可不干预时间, 保证堆芯不熔化 AP1000 为单堆布置两回路机组, 主要安全系统采用非能动设计, 布置在安全壳内, 安全壳为双层结构, 外层为预应力混凝土, 内层为钢板结构 19

25 图 17 :AP1000 原理图 目前 AP1000 在建厂址位于浙江三门和山东海阳两地, 目前因主泵和爆破阀始终未能研制成功, 导致 AP1000 项目进度拖延, 乐观估计也要在 2016 年完成首堆建设 20

26 图 18 : 浙江三门 AP1000 核电站施工现场 AP1000 具备突出优势, 大致可归纳为 5 大指标和八大特点 AP1000 的 5 大指标 : 一 功率 1250MW, 上网功率 1117MW, 堆芯热功率 3415MWt; 二 设计寿命 60 年 ; 三 可用率 >93%; 四 18 个月换料 ; 五 堆芯损害概率 CDF<3 10-7, 严重发射外泄概率 10-8 AP1000 的 8 大特点如下表所示 : 表 9 :AP1000 的 8 大特点 序号 特点 1 世界市场现有的最安全 最先进 经过验证的核电站 ( 保守概率风险评估 : 堆芯损毁概率为可忽略不计的 2.5x10-7 ) 2 唯一得到美国核管会最后设计批准 (FDA) 的新三代半核电站 3 基于标准的西屋压水反应堆 (PWR) 技术, 该技术已实现了超过 2,500 反应堆年次的成功的运营 MW 设计, 对于提供基本发电负荷容量很理想 5 模块化设计, 有利于标准化并提高建造质量 6 更经济的运营 ( 更少的混凝土和钢铁, 更少零部件和系统, 意味着更少的安装 检测和维护 ) 7 更简便的运营 ( 配备行业最先进的仪表和控制系统 ) 8 符合美国用户要求文件 (URD) 对新一代商用反应堆的要求 AP1000 关键设备的国产化 : 作为 AP1000 技术引进的一部分, 与设备有关的技术引进是非常重要的一部分工作, 目前 AP1000 在建的 4 台机组, 三门首堆主要由西屋联队的供应商进行供货, 此后的 3 台机组, 设备国 21

27 产化率越来越高, 从三门 1 号 海阳 1 号到三门 2 号 海阳 2 号, 四台机组的国产化率从 31% 上升到 72%, 平均国产化率达到 55% 未来继续核准开工的三门 3 4 号和海阳 3 4 号机组的国产化率有望达到 80% 以上, 真正实现国产自主化的目标 表 10 :AP1000 核电站主要设备制造商 设备 关键设备供货方 三门 1 号海阳 1 号三门 2 号海阳 2 号 屏蔽电机主泵 EMD EMD EMD EMD/ 沈鼓 哈电 爆破阀 SPX SPX SPX SPX/ 苏阀 蒸汽发生器 韩国斗山重工 韩国斗山重工 ENSA/ 上海电气 上海电气 反应堆压力容器 韩国斗山重工 韩国斗山重工 一重 ( 大连 ) 上海电气 堆内构件 韩国斗山重工 Newington 上海一机床 上海一机床 控制棒驱动机构 Newington Newington 上海一机床 上海一机床 一体化堆项组件 PCC PCC 国核设备 国核设备 非能动余热排出热交换器 MANGIAROTTI 东方电气 哈电 东方电气 装卸料机 WEC 大连大起 上海起重 大连大起 环形吊车 PaR 太原重工 大连大起 太原重工 钢制安全壳 WEC/ 国核设备 国核设备 国核设备 国核设备 主管道 渤海重工 二重 ( 德阳 ) 二重 ( 德阳 ) 渤海重工 稳压器 上海电气 东方电气 上海电气 东方电气 堆芯补水箱 上海电气 哈电 上海电气 哈电 资料来源 : 中信建投证券研究发展部, 红色为国外供应商 CAP1400: 自主知识产权, 尚需消化吸收, 可作为中国核电出口堆型 CAP1400 型压水堆核电机组是在消化 吸收 全面掌握我国引进的第三代先进核电 AP1000 非能动技术的基础上, 通过再创新开发出具有我国自主知识产权 功率更大的非能动大型先进压水堆核电机组 CAP1400 的诞生, 是因为 07 年西屋转让技术时提到, 如果中国自己开发出 140 万千瓦以上的改进 AP1000, 就拥有自主知识产权, 可以对第三国出口 22

28 图 19 :CAP1400 构建效果图 目前即将核准开工的厂址为山东石岛湾 CAP1400 设备国产化率将达到 80% 23

29 图 20 : 山东石岛湾 CAP1400 核电站厂址现场 CAP1000 和 CAP1400 的异同点 从字面上看 : 相同点 : 两者共同之处在于 AP, 而 A P 分别是 Advanced( 先进 ) 和 Passive( 非能动 ) 的首字母 不同点 :1000 表示装机容量为 100 万千瓦级, 而 1400 表示装机容量为 140 万千瓦级 最主要的区别在于 C, 即 China 的首字母, 标志着第三代核电技术的中国智慧 CAP1400 即为 中国具有自主知识产权的装机容量为 140 万千瓦级的先进非能动核电技术 从技术指标上看 : 相同点 :CAP1400 是在 AP1000 上消化吸收的再创新成果, 输出功率 1500MW 主要规格和 AP1000 类似, 继承 AP1000 的非能动设计理念, 双回路设计 不同点 : 1. 堆芯功率由 3400MWt 提高到 4040MWt, 电功率相应由 1250MW 提高到 1500MW 2. 堆芯燃料组件数由 157 增加到 193, 同时具备装载 MOx 燃料能力 24

30 3. 蒸汽发生器传热能力较 AP1000 增加 27% 4. 由于技术指标的升级, 造成 CAP1400 反应堆和所有主设备的重新设计, 其他设计还包括 : 自主设计可抗击大型商用飞机恶意撞击的钢板混凝土 (SC) 结构屏蔽厂房 汽轮机发电机系统和辅助系统 钢安全壳等关键设备也得以重新设计 进一步增强核电站抗击地震 外部水淹等极端自然灾害的设防, 非能动安全系统具备 72 小时后的补给能力 华龙一号 : 具备自主知识产权, 三代技术新增长点, 或成中国核电出口首选 华龙一号 是中核 ACP1000 和中广核 ACPR1000+ 两种核电三代技术的融合, 被称为 我国自主研发的三代核电技术路线 华龙一号 现已通过国家能源局和国家核安全局的审查 中核集团和中广核集团合作开发的自主三代核电 华龙一号 得到了国家权威的认可 图 21 : 华龙一号 原理图 25

31 华龙一号 诞生的主因是国家急迫希望加快核电项目建设, 但鉴于三门 AP1000 进展缓慢, 最快也要在 2015 年底并网, 并且根据福岛之后的核电发展规定, 新建项目必须为三代核电技术, 那么 2014 年到 2015 年的两年间, 目前只有 华龙一号 这一唯一选择 目前国家已批准福建福清和广西防城港作为 华龙一号 落地的首批厂址, 有望 2015 年核准开工建设 图 22 : 福建福清 华龙一号 核电站施工现场 华龙一号 技术特点 : 中核 ACP1000 和中广核 ACPR1000+ 两种技术的融合 中核集团 ACP1000 技术是自主研发的具备完整自主知识产权的先进压水堆核电技术 它是在中核集团完成设计的 CP1000 核反应堆的基础上, 消化吸收引进的三代核电技术 AP1000, 借鉴国际先进核电技术的先进理念, 充分考虑福岛核事故后最新的经验反馈, 按照国际最先进法规的标准要求研制的一种拥有自主知识产权的第三代压水堆核电站 中广核集团 ACPR1000+ 是在推进 CPR1000 核电技术标准化 系列化 规模化建设的同时, 研发出的拥有自主知识产权的百万千瓦级三代核电技术 CPR1000 是中广核推出的中国改进型百万千瓦级压水堆核电技术方案, 是源于法国引进的百万千瓦级堆型 M310 堆型 26

32 华龙一号 三大技术特色 : 堆芯 : 堆芯是整个核电站的核心所在, 华龙一号 堆芯采用的是 177 组燃料组件方案, 这一技术可使发电功率提高 5% 10%, 在提高经济性的同时也降低了堆芯内的功率密度, 提高了核电站的安全性 2 单堆布置 : 使得 华龙一号 在厂址选择 电力需求 投资成本等条件上更具灵活性和适应性 3 双层安全壳 : 可以抵御大型商用飞机的撞击 华龙一号 AP1000 CAP1400 的相互关系 两大势力 : 目前中国核电技术可分为两大势力, 一个势力是由国核与中电投力推的 AP1000/CAP1400, 另 一个势力是中核与中广核力推的 华龙一号, 两大势力都在加紧技术升级和设备研发, 力图抢先获得技术优势 表 11 : 我国三代技术的两大势力 两大势力 AP1000/CAP1400 ( 国核 + 中电投 ) 华龙一号 ( 中核 + 中广核 ) 介绍 AP1000 是美国西屋的三代技术,CAP1400 为了获得自主知识产权, 做了功率上的扩大 华龙一号 是中核与广核三代技术的融合, 中核与广核的三代技术是基于各自二代技术的基础, 并且融合了 AP1000 的一些三代特性, 是自主知识产权 技术出口 :AP1000 技术只能用于国内电站建设, 并不能用于出口 CAP1400 与 华龙一号 是中国自主 知识产权, 未来核电 走出去 只会选择这两种堆型 相互竞争 : 由于 AP1000 的进度严重拖期, 华龙一号 的地位逐渐变高了 原本 AP1000 和 CAP1400 分别 是国内发展和国外出口的重点堆型, 但是由于 AP1000 主泵制造的问题比较严重, 使得 华龙一号 的地位逐 步提升, 目前的情况是 : 未来要根据工程实际进度, 再决定国内发展和国外出口的重点堆型 图 23 : 我国三代技术竞争演变图解 主推 AP1000 AP1000: 国内大量建设 CAP1400: 出口国外 一内一外 AP1000: 国内建设 CAP1400: 出口重点堆型 华龙一号 : 只出口国外 共同发展 AP1000 CAP1400 华龙一号 : 都在国内建示范电站, 根据未来实际进展, 再决定谁是国内发展和国外出口的重点堆型 中国核电 走出去 的载体 : 高质量高度国产化的核电装备种类繁多的核电设备 : 核电站健康运行的硬件基础和保障 通常把核电站的组成设备称为核电设备, 各系统的设备约有 多套件, 其中机械设备约 6000 套件, 电器设备 5000 多套件, 仪器仪表 余套件, 总重约 6.7 万吨 一座 2 60 万千瓦的压水堆核电站约有 290 个系统 核电设备总体上可分为三大类 : 核岛设备 (NI) 常规岛设备(CI) 和辅助系统 (BOP) 27

33 图 24 : 核电设备结构示意图 核岛设备是承担热核反应的主要部分, 技术含量最高, 对安全设计的要求也最高 ; 常规岛设备在技术上不区分第二代和第三代 ; 辅助系统的工程规模比较小 这三种设备在核电站的造价中所占到的比例大致为 5:3: 2 核电设备制造是核电国产化的核心, 垄断程度高, 技术壁垒高, 在产业链条上处于有利的地位, 定价能力强 在其他辅助设备领域, 由于核电产品属于高端产品, 毛利率也普遍较高 表 12 : 核电站设备分类 设备分类 具体设备说明 核岛设备 (NI) 常规岛设备 (CI) 辅助设施 (BOP) 反应堆压力壳 堆内构件 控制棒驱动机构 蒸汽发生器 主泵 主管道 安注箱 硼注箱和稳压器等 汽轮机 发电机 除氧器 凝汽器 汽水分离再热气 高低压加热器 主给水泵 燃料转运装置 凝结水泵 主变压器和循环水泵等 核蒸汽供应系统之外的部分, 即化学制水 海水 制氧 压缩空气站等 决定核电设备竞争格局的关键因素在于设备制作企业的进入时间和创新能力 我国的核电设备制造业主要 为大型国有企业垄断 这是由核电设备的高技术壁垒所决定的 我国的核岛设备主要为东方电气 上海电气 28

34 哈动力集团和一重集团四家企业分享 常规岛设备市场, 东方电气 上海电气和哈动力垄断了国内市场, 其中 东方电气占到了 50% 的市场份额 辅助设备市场主要由技术实力较强的机械制造企业占据 表 13 : 我国核电设备竞争格局分析 核岛 常规岛 辅助系统 核电设备反应堆压力容器蒸汽发生器稳压器硼注箱和安注箱冷却剂泵堆内构件和控制棒驱动机构阀门主管道电力电源汽轮机发电机汽水分离再热器混凝土蜗壳泵吊篮起重设备空冷设备核电成套环形起重机变压器 国内主要供应商东方电气 上海电气 哈动力 一重 西安核电设备公司 山东核电设备公司东方电气 上海电气 哈动力 一重东方电气 上海电气 哈动力 西安核电设备公司东方电气 上海电气 西安核电设备哈动力 东方电气上海电气中核科技 江苏神通 天津国际机械烟台海玛努尔 四川三洲川化机奥特迅东方电气 上海电气 哈动力东方电气 上海电气 哈动力东方电气湘电股份海陆重工哈空调上海电气 大连重工天威保变 特变电工 西安西电变压器公司 核岛设备 核岛是指核电站安全壳内的核反应堆及有关系统的统称, 功能类似于常规电站的 锅炉岛, 其特殊性主要体现在两个方面 : 一是利用核能生产蒸汽, 二是针对放射性风险配置了特殊的安全设施 核岛主要包括核蒸汽供应系统 安全壳喷淋系统和辅助系统等 核岛设备主要包括 : 反应堆压力容器 堆内构件 控制棒驱动机构 蒸汽发生器 主泵 主管道 安注箱 硼注箱和稳压器等 反应堆压力容器 : 包容和支承堆芯核燃料组件 控制组件 堆内构件和反应堆冷却剂的钢制承压容器, 安置核反应堆并承受其巨大运行压力的密闭容器, 也称反应堆压力壳 反应堆压力壳可分为钢和预应力混凝土两类 钢压力容器可用于各种类型的核反应堆 ; 预应力混凝土压力容器已成功地用于气冷堆, 并正在探索用于其他类型的核反应堆 29

35 图 25 : 反应堆压力容器示意图 蒸汽发生器 : 作为热交换设备将反应堆一回路冷却剂中的热量传给二回路中的水, 使其产生饱和蒸汽供给二回路的动力装置 蒸汽发生器是核电站最为关键的主要设备之一 蒸汽发生器与反应堆压力容器相连, 不仅直接影响电站的功率与效率, 而且在进行热量交换时, 还起着阻隔放射性载热剂的作用, 对核电站安全至关重要 因此, 蒸汽发生器制造需要满足一级安全等级 一类抗震类别 一级规范级别和 Q1 级的质量要求, 另外对材料和制造的技术含量要求也非常高, 各项质保和制造指标均为当代制造业之最 30

36 图 26 : 蒸汽发生器示意图 由于蒸汽发生器制造难度极大, 我国蒸汽发生器的制造由东方电气 上海电气 哈动力集团和一重集团四 家大型国有企业垄断, 31

37 图 27 : 福建福清核电项目 3 号机组 1# 蒸发器 ( 东方电气制造 ) 堆内构件 : 是指装在反应堆容器内, 除了燃料组件 控制棒组件及其传动轴 可燃毒物组件 中子源组件等之外的其他所有构件 堆内构件作用如下 : 支承和互换核燃料组件 ; 正确引导控制棒进行核反应启动 停止 功率调整 ; 为反应堆温度测量 中子通量测量提供正确通道 ; 建立反应堆合理的水流通道 ; 为反应堆在事故情况下提供二次安全支撑 ; 反应堆堆内构件结构复杂 精度要求高 图 28 : 反应堆堆内构件实物图 32

38 控制棒驱动机构 : 与控制棒组件连接, 通过以一定次序对三个电磁线圈通电, 实现控制棒组件的插入和提 升, 从而控制堆芯平均温度, 以达到反应堆安全启动, 调节反应堆功率和停堆的目的 它是直接影响反应堆正 常运行和反应堆安全可靠的关键设备之一 图 29 : 控制棒驱动机构示意图 主泵 : 核岛一回路系统中, 用于驱动冷却剂在反应堆冷却剂系统内循环流动的泵称为主泵, 主泵连续不断 33

39 地把堆芯中产生的热量传递给蒸汽发生器二回路给水 主泵位于核岛心脏部位, 用来将冷水泵入蒸发器转换热 能, 是核电运转控制水循环的关键, 属于核电站的一级设备, 每个蒸汽发生器有一个主泵 图 30 :AP1000 屏蔽主泵结构图 AP1000 的主泵是三代非能动型压水堆核电站的核心关键设备, 是引进美国最先进的技术, 采用屏蔽式主泵, 34

40 相对于传统的轴封式主泵, 在维持反应堆冷却剂系统压力边界完整性方面具有独到的技术优势, 能够显著减少 减少核电站 LOCA 事件发生频率, 是一种高可靠性的泵, 可以达到 60 年免维护 不过目前负责主泵制造的美 国供应商原型机试验迟迟无法成功, 造成 AP1000 项目建设进展缓慢 图 31 :AP1000 主泵试验回路 主管道 : 反应堆一回路主管道属于核安全一级部件, 尺寸大 运行条件苛刻 ( 约 MPa 的含磷酸 硼酸高温高压水 ), 对材料性能要求极高, 除要求有良好的综合力学性能 ( 足够的强度 高的塑性和韧性 ) 外, 还要求耐高温高压水腐蚀, 具有良好的抗疲劳性能 易加工性和焊接性能等 35

41 图 32 : 核电站一回路主管道现场制造 常规岛设备 常规岛是指核电装置中汽轮发电机组及其配套设施和它们所在厂房的总称 常规岛的主要功能是将核岛产生的蒸汽的热能转换成汽轮机的机械能, 再通过发电机转变成电能 在压水反应堆核电厂中, 常规岛的工艺系统也称为核电厂二回路系统 它的主要工艺系统有主蒸汽系统 主给水系统 汽水分离再热系统 凝结水系统 高压加热水系统 低压加热水系统 辅助给水系统 辅助蒸汽系统 疏水系统和常规设备中间冷却水系统等 常规岛主要设备包括汽轮机 发电机 除氧器 凝汽器 汽水分离再热气 高低压加热器 主给水泵 燃料转运装置 凝结水泵 主变压器和循环水泵等 36

42 图 33 : 核电站变压器工厂现场 ( 天威保变制造 ) 辅助系统 辅助系统 (BOP) 为核电站的外围设施, 主要由 YA/PX/GA/GB/AC/GL/CB 等厂房组成, 也可以理解为核电 站除核岛和常规岛以外的厂房 37

43 图 34 :AP1000 核电站结构示意图 燃料组件 燃料组件的类型 : 我国运营和在建的核电反应堆技术众多, 燃料组件类型也很多, 经过统计整理如下表所示, 以下核电站除了高温气冷堆和快中子增值堆两座小型实验堆以及秦山三期的重水堆以外, 其余均为压水堆 我国核电发展总的原则是 : 压水堆为主 百万千瓦级 国产化, 采取以我为主 中外合作模式, 基本上近期以二代半的 CPR 为主力, 中期以 AP1000 为方向 长期, 以高温气冷堆 实验快堆为第四代反应堆埋下伏笔 表 14 : 我国核电站燃料组件类型堆型 堆型说明与简介 燃料组件类型 CNP300 我国自行设计建造的 30 万千瓦压水堆 ( 秦山一期 ) 燃料组件 ( 我国自行研制 ) CNP600 在 CNP300 技术上借鉴放大的 60 万千瓦压水堆 AFA 2G/3G CANDU 引进加拿大技术的重水堆 CANDU 堆燃料元件 M310 引进法国技术的压水堆 AFA 2G/3G VVER 引进俄罗斯技术的 AES-91 压水堆 VVER1000 CPR1000 中广核集团在沿用 M310 堆芯不变基础上, 改进蒸汽发生器扩大功率的国产化技术 AFA 2G/3G AP1000 非能动先进压水堆, 购买西屋技术, 中国首堆建设 ( 三代堆 ) AFA 2G/3G EPR 基于法德两国技术的欧洲先进压水堆 ( 三代堆 ) AFA 3G SFR 引进俄罗斯技术为主, 自力更生为辅的实验快堆, 池式钠冷快堆 HTR 清华大学自主研发的高温气冷堆 压水堆燃料组件 : 均为无盒型燃料组件, 按其燃料棒排列可分为 14x14~20x20 方形和六角形等类型, 其中 38

44 以 17x17 占绝大多数 1 17x17 排列形式 : 我国核电站现在运行采用最多的的 AFA 2G AFA 3G, 以及将来 AP1000 技术采用的西屋 Perfomiance+ 燃料组件都为 17x17 排列形式, 其大体结构类似 以我国大亚湾核电站所采用的 AFA 2G 燃料组件说明, 其结构主要由燃料棒 导向管 仪表管 定位格架 上管座 下管座等组成 每组燃料组件有 264 根呈 17x17 排列的燃料棒, 由 8 层与 24 根导向管电燥连接的定位格架加持, 悬挂于上 下管座之间 燃料棒由二氧化铀陶瓷体芯块 Zr-4 合金包壳和上 下端塞以及贮气腔压紧弹簧组成 图 35 :17x17 燃料组件总体结构 图 36 :17x17 燃料棒结构 24 根对称布置的导向管和 1 根在中央的仪表管, 都是由退了火的 Zr-4 合金制成 导向管的作用是把管座和 定位格架连接起来, 为控制棒 可燃毒物棒 中子源棒的插入提供通道和空间 仪表管的主要功能是供通量测 量套管插入, 并提供足够的冷却剂流量, 防止在正常条件下发生体积沸腾 39

45 图 37 : 17x17 燃料组件排列形式 2 15x15 排列形式 : 我国秦山一期 300MW 核电厂釆用 15x15 燃料组件, 这种燃料组件是我国自行设计 研制的,1986 年我国就建成了该燃料组件的生产线, 由 1- 压紧弹簧,2- 上管座,3- 导向管,4- 燃料棒,5- 仪表管, 6- 定位格架,7- 下管座组成 与前面介绍的大亚湾 17x17 燃料组件不同的是, 它只有 204 根燃料棒,20 根导向管及 1 根仪表管 其主要特点是, 燃料棒总长为 3200inm; 活性段 (UO2 芯块 ) 长度为 2900mm;Zr-4 合金包壳外径和厚度分别为 10mm 和 0.7mm,UO2 芯块两端各有 1 块 AI2O3 隔热块 40

46 图 38 : 秦山一期 15x15 燃料组件总体结构 图 39 : 秦山一期 15x15 燃料组件排列形式 3 六角形排列形式排列形式 : 田湾核电站所釆用的是 VVER 1000 燃料组件, 由 312 根燃料棒和 18 根导向 管 1 根仪表管呈六角形排列而成, 具体分布如图 l-3b 其燃料棒的特点是在上端塞和忙气腔弹簧中间有二次密 封帽 41

47 图 40 : 田湾核电站 VVER 1000 六角形排列燃料组件 图 41 :VVER 1000 六角形排列燃料组件排列方式 燃料组件主要设计参数 : 我国压水堆燃料组件按发展阶段可分为三代 : 第一代是自行研制的秦山一期使用 的 300MW 燃料组件, 具体结构和尺寸如前所述 ; 第二代是引进消化的法国法马通公司的 AFA 2G 17x17 技术 ; 第三代是先进燃料组件, 主要是 AFA 3G VVER1000 Performanc+ 等, 它们的主要设计参数如下表所示 表 15 : 我国压水堆先进燃料组件主要设计参数 项目 法杰玛公司 ( 法国 ) 西屋公司 ( 美国 ) 俄罗斯 燃料组件类型 AFA 3G (performanc+) 六角形 (VVER 1000) 燃料棒数 ( 根 / 组件 ) 燃料组件高度 /mm 燃料组件宽度 /mm 燃料棒长度 /mm 燃料棒外径 /mm 燃料芯块直径 /mm 包壳材料 M5 ZIRLO E110( 或 E635) 包壳厚度 /mm 定位格架材料 双金属 Zr-4 E110 最高燃耗 /(MW.d/tU) 6000 平均 压水堆乏燃料的储存 乏燃料的比活度很高, 还释放大量的衰变热, 必须储存一段时间待放射性和余热降到一定程度后再进行操作及处理 按储存时间长短分类, 乏燃料储存可分为短期储存 ( 约几个月至几年 ) 中间储存( 十几年至几十年 ) 和长期储存三种 其中, 中间储存最为重要, 它可以使后处理推迟几十年, 或为寻求放射性废物的最佳最终处置方案争取时间 世界上主要工国正在研究各种类型的中间储存装置, 有些已经建成 42

48 按储存方式分类, 乏燃料储存可分湿式储存 ( 水池储存 ) 和干式储存两种 自 1942 年建造第一座核反应堆起便开始使用水池储存 40 余年来, 储存水池不仅在结构和设备上有所发展, 而且增加了泄漏监测系统 池水清洁设备, 设计了抗震的储存格架, 用密集储存取代了普通储存 经验证明, 水池储存是安全可靠的 但水池储存需要连续运行和维修, 并产生二次废物, 所以又发展了干式储存 到 80 年代, 干式储存已发展到了利用空气自然冷却的金属屏蔽容器, 直接储存在地面的建筑物内 湿式储存 ( 水池储存 ): 由于世界上核电厂增加速度很快, 而后处理能力很小, 有些国家的现政策又不允许建立后处理厂, 因此多年来各国对乏燃料湿式储存采取了一系列的措施以增加储存能力 例如 :1. 改进原核电厂的储存水池, 使用密集格架 ;2. 将乏燃料组件拆成燃料棒再装入钢制容器中, 储存到水池中 ;3. 按密集储存方式新建和扩建储存水池等 储存水池有两种结构 表 16 : 乏燃料储存水池的两种结构 水池结构在构筑物内建造内衬不锈钢的混凝土结构储存水池利用地下岩洞建造的储存水池 说明水池内分割成若干小水池, 每个小水池均装有储存格架 水池之间有水闸门隔开 储存水池设有冷却 通风 剂量监测 泄露监测 补水及装卸料系统和检查及修复等装置 这种水池与后处理长的相似, 是核电厂内水池最普遍的形式该装置由乏燃料接收 储存及辅助厂房三部分组成 唯储存水池建在岩洞中 岩洞长 120m, 宽 2lm, 高 27m, 由整块岩石分割的四个水池组成 岩洞有防止外部冲击的良好性能, 在内部意外事故下也可隔离环境, 从而使环境免受污染 瑞典的 CLAB 装置即属此类 储存格架有不含中子吸收材料和含中子吸收材料的两种 前者利用乏燃料间的距离来控制临界 ; 后者将中子 吸收材料制成方形孔道并依次焊在一起, 底部与厚钥板底座相连 底座上开孔, 以便水通过孔道冷却乏燃料 由于乏燃料带有强放射性和余热, 对储存水池的设计及其运行必须遵循以下要求 : 表 17 : 乏燃料储存水池设计和运行的四项要求 要求项目 说明 地震等自然灾害能直接破坏水池, 或使格架 起重机等掉入而损坏水池, 故储存水池应按一级抗震抗震要求设计在乏燃料最大储存容量下确保将其布置得处于次临界状态 为此, 在设计中假定燃料是未经过辐照核设计的和水池充满纯水, 此时格架及转运装置形成的增殖系统的有效增殖系数 Keff 不超过 0.99 热工水力设计水池冷却系统必须考虑在正常运行条件下, 当水池存满乏燃料时, 水池的最高温度不超过 67 其他设计如对起重机操作 防护水层高度和水位监测 避免乏燃料损伤等都有一定的要求干式储存 : 世界各国已建成的干式储存设施主要有空气冷却储存室 干式混凝土容器 干井及金属容器四种 43

49 表 18 : 乏燃料干式储存容器分类 容器 说明 空气冷却储存室将乏燃料储存在重混凝土屏蔽的空气冷却储存室, 空气通过自然对流将乏燃料的衰变热带走, 由烟空气储存室囱排出 储存室内分隔成若干圆柱形孔道, 带有外包装容器的乏燃料组件垂直存放在孔道内 乏燃料组件的间距应保证不发生临界 储存室可设在地面, 也可在地下 储存库设有气体监测系统以监侧放射性和包装容器的泄漏 干式混凝土容器由圆柱形钢筋混凝土本体及顶盖构成 外径 / 内径 高为 3m/1m 7.6m, 总质量约 130t 空气从其底干式混凝土容器部进入, 由顶部排出 带走乏燃料释放的余热 装有乏燃料组件的容器可储存在普通的地面建筑物内 储存厂房应设有装料设备间 转运通道 容器装车间及控制室等, 所有工作间均采用钢筋混凝土结构 由混凝土构成, 内放置碳钢制井筒, 井口有混凝土塞子 装有乏燃料组件的格架储存在干井中 干井储存库一般由干井接收 转运及储存三部分组成 带有外包装的乏燃料组件在接收设施内放入格架, 在转运设施中进入屏蔽运输容器, 最后用门式吊车运到干井储存 储存区内也设有连续的放射性气溶胶监测器 金属容器由内衬不锈钢套的球墨铸铁或锻钢制成 壁厚约 mm, 壁外有散热片 盖子分两层, 内层为屏蔽层, 外层起固定作用 容器内装有由厚 15 mm 的含硼铝板制成的格架, 为装载乏燃料组件之用 对设计好的金属容金属容器器要根据屏蔽 临界计算, 热和强度分析及正常和事故条件下的试验进行安全分析 由于这种容器既用于运翰又用于储存, 故还需增加模拟飞机撞击容器试验 湿式储存与干式储存比较 与湿式储存相比, 干式储存的乏燃料不直接与空气接触, 几乎无二次废物, 其运行和维修也比较简单, 环境污染也较少, 扩建的灵活性较大, 又适于长期储存, 但容器的制造费用颇高 两种储存方式各具优缺点 水池储存在设计 建造及运行方面都积累了丰富的经验, 其技术还在不断发展, 今后仍将继续使用 早期建造的一些储存水池正在陆续改装成密集存放 干式储存的形式较多, 各主要工业国仍在探求新的方式 德 法 美 日等国均开展了容器储存技术的研究 压水堆乏燃料的运输 核电站连续 安全运行的重要前提就是要定期 ( 通常是 12 个月或 18 个月 ) 地更换其反应堆的燃料组件 核电站卸出的乏燃料如何处置, 是社会公众 业界专家和决策者共同关注的问题之一, 也是当前阻碍世界核电发展的重要因素之一 对于这个问题, 不同国家制定出了适应各自战略需求的技术路线 : 一种是采取闭环式或称 一次通过 方式, 即卸出来之后不经后处理直接包装放到地质处置库中长期储存, 不再循环利用 一般要放几十万年才能使其放射性衰减到和天然铀矿的放射性相当的水平, 达到人们公认的安全水平 另一种方式就是进行乏燃料的后处理 卸出来的乏燃料中大约含有 95% 的铀和 1% 的钚, 这两种物质从乏燃料中分离出来之后可再次利用, 而剩下的大约 4% 的裂变产物和次锕系元素固化后进行深地质层处置或进行分离嬗变后再处置, 这是一种闭路核燃料循环 北欧的一些国家如瑞典 芬兰等走一次通过的路线, 瑞典己经建成地下实验室 而法国 英国等欧洲国家从一开始就坚定不移地走后处理的路线, 法国成为目前乏燃料后处理商业化运行开展最好的国家, 英国 曰本 俄罗斯 印度也都有小规模的乏燃料后处理厂 不过, 现在世界上的大多数乏燃料并不是采用这两种处理方式, 而是处于暂存的状态 像美国 加拿大等国家就采取这一策略, 先将乏燃料在冷却池中冷却一段时间, 然后用干式长久储存容器做较长久的储存, 等待后处理技术的成熟再做处理或者等待地质处置库的完成 44

50 图 42 : 乏燃料处理的一次通过模式 图 43 : 乏燃料处理的闭合循环模式 我国早在 1983 年就已做出决定, 采用乏燃料后处理政策, 走核燃料闭合循环之路 再加上最近我国在后处理技术上的突破, 我国更坚定了乏燃料处置路线 : 即先将乏燃料在核电站冷却池中冷却较长时间 ( 一般 10 年以上 ), 再将其用运输容器运至后处理厂进行处理, 将有用的铀和钚从乏燃料中分离出来循环利用, 将其余的裂变产物和次锕系元素玻璃固化后深埋进地质处置库中 根据国际原子能机构的数据, 一座装机容量 1000 兆瓦的反应堆, 每年卸下大约 33 吨的乏燃料 现在我国核电站每年产生的核废料己多达 350 吨, 可见, 随着核电站数目的增加, 该数字还将继续扩大 由于核电站乏燃料贮存水池的容量有限, 部分较早投入运营的核电站临时贮存水池已经达到最大负荷, 为维持正常生产必须外运 除此之外, 至今我国试验堆 研究堆经过长期运行积累了大量的乏燃料却没有外运过, 有的己危及装置安全运行, 部分堆还需实施退役 根据国际原子能机构对东南亚乏燃料的库存作的统计, 中国 2010 年大约有 3800 吨乏燃料需要运输 存储或者处理, 到 2020 将达到 吨 45

51 图 44 : 东亚国家乏燃料的库存 单位 : 吨 中国日本韩国台湾 资料来源 : 国际原子能机构, 中信建投研究发展部我国乏燃料运输不仅量大, 而且路程遥远 ; 目前我国的核电发展布局, 运行和在建的核电厂均位于东部沿海一带, 而乏燃料后处理厂设在西北腹地, 这就必然产生乏燃料从沿海核电站到西北后处理厂 最终处置场的长距离运输 因此, 我国乏燃料运输问题研究己迫在眉睫 与国内外的核电站技术发展相对应, 乏燃料的运输正朝着安全可靠 大批量 规范化 多途径的方向发展 以美国为例, 从 1965 年至今, 已有近 3000 批乏燃料在美国境内通过高速公路 铁路 水路和航空安全运输 至今没有出现一例放射性物质的泄露事件, 即使在 2001 年在巴尔的摩隧道遭遇大火, 乏燃料运输容器也经受住了超过 1440 F 度高温的考验 现有资料表明, 国际上从未发生过一次引起对大量居民严重照射和对环境有严重污染的放射性物质运输事故 这除了各国严格执行 IAEA 的 放射性物质安全运输规程 或者更严格的本国规范以外, 最主要的就是乏燃料运输容器的固有安全性 国内乏燃料运输容器的需求 : 乏燃料运输容器 ( 也可以作短时间存储用 ) 是乏燃料运输的关键设备, 其特别高的安全性能是放射性物质安全运输的根本保证 我国现在冷却池中需要外运的乏燃料主要有 17x17 ( 这里特指 AFA 2G) 15x15 ( 秦山一期 ) CANDU VVER-1000 这四种燃料组件 这四种燃料的外形和尺寸有明显区别, 如 17x17 燃料比 15x15 燃料长近 0.5m, 而 WER-1000 又比 17x17 燃料长约 0.5m,CANDU 则相对较短小 这种情况决定了每种乏燃料都需要采用相应的专用运输容器 如果不考虑 CANDU 乏燃料运输, 则需要运输的乏燃料产生量及各年度可运和必运乏燃料情况见下表 46

52 表 19 : 乏燃料产生与运输量项目 备注 年乏燃料量 /thm 60(144) 145(328) 228(516) 875(1920) 不含 CANDU 每年可运乏燃料量 /thm ( 在堆冷却满 5 年 ) 36(52) 60(144) 145(328) 516(1140) 同上 每年必运乏燃料量 /thm ( 在堆冷却满 10 年 ) 60(144) 145(328) 324(724 同上 上表中的可运 : 是指乏燃料在反应堆水池已经存放满 5 年, 可以运往离堆贮存设施贮存或进行后处理 ; 必 运 : 是指乏燃料在反应堆水池已经村防止最长允许寻访时间, 如果此时不将乏燃料运出, 将导致反应堆停堆 表 20 : 乏燃料运输容器主要参数项目 压水堆 压水堆 VVER 容器容量 ( 组 ) 5( 一般 1-7) 大亚湾 :26 其他 :20 12 运输时总重量 /t <60 123/ 容器重量限制 /t 基于国际上使用乏燃料运输容器的现状, 根据不同堆型乏燃料的结构 性质的不同, 结合各核电站的具体 情况 ( 乏燃料厂房决定的容器重量限制等因素 ), 假定所用各种乏燃料运输容器的容量如上表, 可以估算出到 2020 年各阶段每年可运和必运的容器次数, 如下表所示 表 21 : 乏燃料运输容器次和所需容器数项目 可运容器次 必运容器次 按照每台运输容器每年循环运输 3 次计算, 到 2020 年, 我国将需要 20 台左右的运输容器 容器的设计和 制造都是相当昂贵的, 一般 360 万美元一台 而我国现在尚不具备开发核电站大型乏燃料运输容器的能力, 直 接引进, 虽然保证了质量, 但是价格昂贵 而且因不能国产化, 也不利于运输管理, 如备件备品和专用工具的 采购 维护 使用和管理 作为致力于发展核电的国家, 从长远需求来考虑, 必须要拥有一整套自主的核工业 运作体系, 容器的设计和制造国产化是必须的 特别是拥有自主的容器设计和安全分析的方法是关键和前提 乏燃料运输容器 : 根据屏蔽材料的不同, 乏燃料运箱容器主要可分为 : 铅容器 钢容器 贫铀容器及球墨 铸铁容器 任何运物容器的屏蔽都必须使最大预期的外部辐射剂率降到规定的允许剂量水平之下 47

53 表 22 : 几种乏燃料运输容器的特性项目 EXL-4 HZ-75 NTL12 IF-300 TN1300 容量 压水堆组件 ( 组 ) 沸水堆组件 ( 组 ) 热容量 (kw) 总重量 (t) 装载 (tu) 内腔尺寸长 (mm) 直径 (mm) 冷却方式 水 空气 / 水 空气 水 空气 主要运输方式 铁路 / 海运 公路 / 海运 铁路 铁路 铁路 屏蔽材料 铅 铅 铜 贫铀 球墨铸铁 核电行业盈利分析 : 稳定高效的 印钞机 在运核电站上网电价统计 2013 年 6 月发改委改变核电上网电价定价机制, 由单个项目核准改为核电标杆上网电价与当地燃煤 ( 含脱 硫脱硝 ) 标杆电价孰低确定, 核电标杆电价为每千瓦时 0.43 元, 高于绝大多数在运核电站上网电价 上述政 策适用于 2013 年 1 月 1 日后投产的核电机组 2013 年 1 月 1 日以前投产的核电机组, 电价仍按原规定执行 表 23 : 在运核电站上网电价统计 首次投产时间 核电站名称 ( 机组数量 ) 上网电价 ( 元 / 千瓦时 ) 浙江秦山一期 (1) 0.42 浙江秦山二期 (2) 浙江秦山二期扩建 (2) 年 1 月 1 日前 浙江秦山三期 (2) 0.46 广东大亚湾 (2) 广东岭澳一期 (2) 广东岭澳二期 (2) 江苏田湾 (2) 福建宁德 1 号机组 年 1 月 1 日后 辽宁红沿河 (2) 广东阳江 1 号机组 0.43 福建宁德 2 号机组 0.43 资料来源 : 中国核能行业协会, 中信建投研究发展部 48

54 对于三代核电技术 AP1000 和 EPR 建设的核电站, 以及山东石岛湾正在建设的高温气冷堆和此后可能建设的 CAP1400 示范工程, 发改委要求区别对待, 单独核定电价 技术与政策的双重优势使得核电站收益率非常高 技术与政策的双重优势, 使得核电站投资回报非常高,2013 年整体毛利率近 40%, 在执行新的全国标杆电价 0.43 元 / 千瓦时后, 机组发电利润约 0.09 元 / 千瓦时, 净资产收益率 (ROE) 的水平近 26%, 远高于煤电和水电 2013 年核电行业销售收入达 亿元, 实现利润总额为 亿元 在技术方面, 核能发电优势明显, 具有环境友好 高效稳定 年发电小时数高 经济性好等多重优势 表 24 : 核电与其他发电方式对比表 核电优势环境友好 高效稳定年发电小时数高经济性好 特点相比火电, 核电运行无温室气体排放 ; 相比水电 风电和太阳能, 核电更加高效稳定 2013 年一座核电站平均发电 7893 小时, 远高于火电 5012 小时 水电 3318 小时 风能 2080 小时和太阳能 1650 小时 发电成本仅高于大型水电, 与煤电成本相当, 远小于天然气 风电和光伏发电 在政策方面, 核电站建成运行后, 将在相当长的时间内享受国家增值税和所得税的税收优惠 表 25 : 我国核电站享受的国家税收优惠 优惠税种增值税所得税 具体优惠措施先征后返 : 投产次月后的 15 年内, 第一个 5 年 75% 返还, 第二个 5 年 70% 返还, 第三个 5 年 55% 返还, 此后不再返还 返还以年度为单位返还, 一般返还税可以达到年度利润的 30% 以上 三免三减半 : 对于 2007 年 12 月 31 日前核准的核电站, 自取得营业收入的第一个年度起, 三年免税, 三年减半 2013 年全国运行核电机组共 17 台, 多数核电站生产运行情况优异, 设备平均利用小时 7893 小时, 为 2005 年以来最高水平, 同比增加 38 小时 对比火电 (5012 小时 ) 水电 (3318 小时 ) 风电 (2080 小时 ), 核电年 利用小时数处于遥遥领先的位置 49

55 表 26 :2013 年 17 台运行核电机组电力生产情况 核电厂名称 装机容量 (MWe) 年度 发电量 ( 亿千瓦时 ) 年度 上网电量 ( 亿千瓦时 ) 浙江秦山一期 广东大亚湾 1 号机组 号机组 号机组 浙江秦山二期 2 号机组 号机组 号机组 号机组 广东岭澳 2 号机组 号机组 号机组 浙江秦山三期 江苏田湾 1 号机组 号机组 号机组 号机组 辽宁红沿河 1 号机组 福建宁德 1 号机组 合计 资料来源 : 中国核能行业协会, 中信建投研究发展部 核电站运营成本拆分 核电站的运营成本主要由折旧, 维护和燃料成本构成 燃料成本包括废料管理和废料处理 虽然这些成本对于其他技术而言多为外部成本, 它们却是核能发电的内部成本 AP1000 核电站中运营成本排名前三的分别为 : 折旧 (28%) 燃料成本(22%) 维护成本(21%) 50

56 图 45 :AP1000 核电站运营成本拆分 8% 3% 28% 18% 折旧燃料成本维护成本财务成本乏燃料处理成本退役成本 21% 22% 核电站内部收益率分析 内部收益率模型假设每组 AP1000 核电机组的建设成本为 18.5 元 / 瓦, 运营时数为 7500 小时 (96% 的过去 6 年均值以反应净发电量 ), 上网电价为 0.43 元 / 度, 燃料成本为 40 元 / 兆瓦时, 项目寿命为 60 年,15 年保持负债率为 80%, 利率为 7% 在此基础上, 预计一般项目的内部收益率为 9%, 权益内部收益率为 10% 敏感性测试表明, 当国产比例达到 70-80% 时, 内部收益率有望增长至 14%; 上网电价每增加 0.05 元 / 度, 内部收益率有望增加 3-4 个百分点 51

57 表 27 :AP1000 核电站内部收益率分析关键假设装机量 1,250 兆瓦 隔夜单位建设成本 18.5 元 / 瓦 总投资 23,100 百万元 设备增值税减免 3, 百万元 运营成本假设利用小时 7,500 小时 上网电价 ( 含增值税 ) 0.43 元 / 度 装料周期 18 月 建设周期 48 月 燃料成本 40 元 / 兆瓦 乏燃料处理成本 26 元 / 兆瓦 退役拨备 2,310 元 / 兆瓦 維修成本 266 百万元 材料成本 70 元 / 千瓦 人工成本 90 元 / 千瓦 管里成本 12 元 / 兆瓦 通胀率 2% 项目假设权益占比 % 20% 债务占比 % 80% 负债成本 7.00% 贷款期限 15 年 项目年限 60 年 结果项目 IRR 9% 权益 IRR 10% 52

58 2014 年底, 中广核电力在香港上市, 以下是其 IPO 招股书披露的近 4 年综合损益 表 28 : 中广核综合损益及全面收入表 年度 ( 截止 12 月 31 日 ) 6 个月 ( 截止 6 月 30 日 ) 2011 年 2012 年 2013 年 2013 年 2014 年 人民币千元 % 人民币千元 % 人民币千元 % 人民币千元 % 人民币千元 % 电力销售 14,971, ,514, ,267, ,784, ,079, 赚收入 754, , , , , 其他商品销售 154, , , , , 收入总额 15,881, ,575, ,365, ,171, ,754, 减 : 附加税 -220, , , , , 销售及服务成本 -7,986, ,154, ,961, ,991, ,496, 毛利 7,673, ,170, ,148, ,076, ,136, 其他收入 1,223, ,488, ,505, ,317, , 衍生金融工具公允 价值 : 变动产生的 ( 亏损 ) 收益 -8, , , , , 销售及分销费用 -1, , , , ,552 - 其他费用 -229, , , , , 行政费用 -811, , ,027, , ,322-6 其他收益及亏损 447, , , , , 分占联营公司业绩 150, , , , , 分占合营公司业绩 1, , , , , 赚费用 -2,114, ,117, ,803, ,414, ,515, 除税前利润 6,332, ,867, ,069, ,679, ,626, 税项 -936, , , , , 年度 / 期间利润 5,396, ,977, ,071, ,147, ,089, 核电设备投资测算 核电设备国产化是我国核电发展的大势所趋, 国内制造企业已逐步具备生产核电设备装置的能力 在核电站固定资产投资中核电设备投资占 56% 左右, 是核电投资最主要的环节 核电设备包括核岛 常规岛和辅助系统三部分, 分别占设备总投资的 60%,23% 和 17% 如果按照 元 / 千瓦造价计算, 一套 100 万千瓦核电机组的总造价为 120 亿元 按上述比例计算核岛投资为 40 亿, 常规岛投资为 15.5 亿元, 辅助设备为 11.4 亿元 核岛和常规岛各部件组成部分的投资占比如下 : 53

59 表 29 : 核电设备投资比例 核电设备 投资比例 核电设备总投资 ( 占总投资比 56%) 核岛 ( 占设备投资 60%) 蒸汽发生器 17% 稳压器 5% 安注箱 4% 反应堆压力容器 14% 核反应堆压力容器 11% 燃料传输系统 4% 堆内构件 / 控制棒 9% 主冷却泵 13% 主管道 5% 核级阀门 10% 核岛 HVAC 2% 其他 5% 常规岛 ( 占设备总投资 23%) 汽轮机 24% 发电机 18% 汽水分离再热器 12% 阀门 19% 管道 / 冷凝器 21% 其他 6% 其他辅助设备 ( 占设备总投资 17%) BOP HVAC 2% 重点公司推荐 上海电力 (600021) 上海电力所属的中电投集团, 拥有中国除中核集团 中广核集团之外的第三张核电运营牌照 目前建成运行的机组有 4 个, 在建机组 4 个 公司是中电投集团控股比例最高的上市公司, 中电投集团持股比例为 42.84%; 集团控股子公司中国电力国际发展有限公司持股比例为 18.86%, 集团及一致行动人持股比例达到 61.7% 公司也是集团旗下市值与资产规模最大的 A 股上市公司, 截止 2013 年底权益装机量达到 847 万千瓦, 目前总市值为 240 亿元 同时上海电力从 2002 年 厂网分开, 国家电力公司拆分开始, 就始终隶属于中电投集团, 可以说公司是中电投集团在 A 股最重要的上市平台 公司主要从事华东地区的煤电 气电业务, 还拥有部分的风电 光伏业务 在公司的年报中也透露, 努力实现 由一般上市公司向集团公司境内最重要资本运作平台转变, 由 主要利用传统能源向能源清洁高效利用 54

60 和新能源并举转变 公司曾在 2011 年 10 月发布非公开增发预案, 拟收购中电投集团持有的禾曦能投公司全部股权, 禾曦能投的主要资产为田湾核电站 30% 股权 秦山三期 20% 股权和秦山二期 6% 股权, 这些是当时中电投集团的全部核电资产 但在 2012 年 12 月发布公告, 因为股价低于增发底价, 撤回了该非公开发行方案, 拟重新研究相关的资本运作事宜 我们预计公司未来仍然被中电投集团定位为清洁能源电力 ( 水电 核电 ) 运营平台的可能性最大, 公司的市值还有较大的空间 不考虑任何集团资产注入, 预计公司 2014~2016 年的 EPS 分别为 元, 对应的 PE 分别为 倍, 维持 买入 评级, 上调目标价至 30 元 吉电股份 (000875) 2005 年中电投集团受让吉电股份的控股股东吉林省能源交通总公司的全部股权, 从而成为吉电股份的实际控制人 目前中电投集团全资子公司吉林省能源交通总公司持股比例为 14.7%, 集团直接持股 10.88%, 总计持股比例为 25.58% 公司主要从事火电业务, 辅以部分风电业务 因为吉电股份的风电资产占比较大, 风电场运营的经验较为丰富 我们认为公司未来有可能成为中电投集团的风电运营平台, 或者根据地域成为中电投集团整合东北地区电力资产的上市平台 不考虑任何集团资产注入, 预计公司 2014~2016 年的 EPS 分别为 元, 对应的 PE 分别为 倍, 维持 买入 评级, 上调目标价至 15 元 保变电气 (600550) 2012 年之前, 我国投入运行的核电站中使用的国产发电机主变压器 100% 由天威保变提供 从 1988 年我国首台 --- 秦山一期核电站 SFP-400MVA/220kV 发电机变压器做起, 在中国核电发展 20 多年的进程中, 天威保变是国内提供核电站变压器时间最早 数量最多 业绩最突出的生产厂家, 先后中标秦山核电站一期工程 秦山核电站二期工程 巴基斯坦恰希玛核电站 福建宁德核电站 广东岭澳核电站 福建福清核电一期等工程 140 余台配套变压器 其中同时中标两个 1000MW 核电机组全套变压器, 在我国变压器制造厂商中是唯一一家 预计公司 2014~2016 年的 EPS 分别为 元, 对应的 PE 分别为 倍, 维持 买入 评级, 上调目标价至 16 元 上海电气 (601727) 海电气是生产能力全 成套能力强的核电设备生产企业, 拥有二代加和三代核电生产技术, 具备完整的核电设备产业链 上海电气是我国最早从事核电装备制造的企业集团之一 在核电设备制造领域, 拥有国内能力最强的专业化制造基地, 同时也是国内三代核电站核岛主设备的最大供应商, 在蒸汽发生器 反应堆压力容器核电主泵 堆内构件 控制棒驱动机构 稳压器等大型主设备方面具有很强的先发优势, 目前在三代核岛主设备中拥有最大的市场占有率, 并且我们预计公司的市场占有率还会持续扩大 此外, 公司还在联合研发三代核电的最大难题 主泵, 有望攻克相关技术, 填补国内空白 55

61 预计公司 2014~2016 年的 EPS 分别为 元, 对应的 PE 分别为 倍, 首次给予 买 入 评级, 目标价 21 元 中广核电力 (1816.HK) 中国规模最大, 技术最先进 核电站运营经验最丰富的核电站运营商, 未来投产运营的核电机组保持高速增长 截至目前, 运营管理 11 台在运核电机组, 总装机容量为 11,624 兆瓦, 持有控股权的六台在运核电机组 ( 包括大亚湾核电站 岭澳核电站及岭东核电站各拥有的两台核电机组, 均位于广东省深圳, 未来, 中广核电力将坚持在安全的基础上高效发展核电, 持续致力于安全 经济 可靠的电力供应和较先进 经济的核电产品与技术输出, 力争成为引领核能动力新技术开发和应用拓展的领跑者, 保持在中国国内核能发电的领先地位, 并努力成为国际核电市场有较强竞争力的核电供应商和专业化的运营服务商 风险提示 1 三代核电首堆并网运行时间晚于预期 2 核电集团整合 上市进度低于预期 56

62 分析师介绍 研究服务 徐伟 : 清华大学硕士, 行业分析师,2 年实业工作经验,3 年证券行业研究经验 2014 年 3 月加入中信建投证券研究部 社保基金销售经理彭砚苹 pengyanping@csc.com.cn 姜东亚 jiangdongya@csc.com.cn 机构销售负责人赵海兰 zhaohailan@csc.com.cn 北京地区销售经理张博 zhangbo@csc.com.cn 程海艳 chenghaiyan@csc.com.cn 李祉遥 lizhiyao@csc.com.cn 赵倩 zhaoqian@csc.com.cn 朱燕 zhuyan@csc.com.cn 上海地区销售经理袁小可 yuanxiaoke@csc.com.cn 戴悦放 daiyuefang@csc.com.cn 黄方禅 huangfangchan@csc.com.cn 李岚 lilan@csc.com.cn 孙宇 sunyush@csc.com.cn 深广地区销售经理周李 zhouli@csc.com.cn 杨帆 yangfanbj@csc.com.cn 莫智源 mozhiyuan@csc.com.cn 胡倩 huqian@csc.com.cn 券商私募销售经理任威 renwei@csc.com.cn 李静 lijing@csc.com.cn 57

63 评级说明 以上证指数或者深证综指的涨跌幅为基准 买入 : 未来 6 个月内相对超出市场表现 15% 以上 ; 增持 : 未来 6 个月内相对超出市场表现 5 15%; 中性 : 未来 6 个月内相对市场表现在 -5 5% 之间 ; 减持 : 未来 6 个月内相对弱于市场表现 5 15%; 卖出 : 未来 6 个月内相对弱于市场表现 15% 以上 重要声明 本报告仅供本公司的客户使用, 本公司不会仅因接收人收到本报告而视其为客户 本报告的信息均来源于本公司认为可信的公开资料, 但本公司及研究人员对这些信息的准确性和完整性不作任何保证, 也不保证本报告所包含的信息或建议在本报告发出后不会发生任何变更, 且本报告中的资料 意见和预测均仅反映本报告发布时的资料 意见和预测, 可能在随后会作出调整 我们已力求报告内容的客观 公正, 但文中的观点 结论和建议仅供参考, 不构成投资者在投资 法律 会计或税务等方面的最终操作建议 本公司不就报告中的内容对投资者作出的最终操作建议做任何担保, 没有任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺 投资者应自主作出投资决策并自行承担投资风险, 据本报告做出的任何决策与本公司和本报告作者无关 在法律允许的情况下, 本公司及其关联机构可能会持有本报告中提到的公司所发行的证券并进行交易, 也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行 财务顾问或类似的金融服务 本报告版权仅为本公司所有 未经本公司书面许可, 任何机构和 / 或个人不得以任何形式翻版 复制和发布本报告 任何机构和个人如引用 刊发本报告, 须同时注明出处为中信建投证券研究发展部, 且不得对本报告进行任何有悖原意的引用 删节和 / 或修改 本公司具备证券投资咨询业务资格, 且本文作者为在中国证券业协会登记注册的证券分析师, 以勤勉尽责的职业态度, 独立 客观地出具本报告 本报告清晰准确地反映了作者的研究观点 本文作者不曾也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收到任何形式的补偿 股市有风险, 入市需谨慎 地址 北京 中信建投证券研究发展部 上海 中信建投证券研究发展部 中国 北京 中国 上海 朝内大街 188 号 8 楼 浦东新区浦东南路 528 号上海证券大厦北塔 22 楼 2201 室 电话 :(8610) 电话 :(8621) 传真 :(8610) 传真 :(8621)