中国核电产业链的深度研究：2024中国核电行业研究报告

中国核电行业研究报告 !"#$%&'()*+, "!#! 一、核电产业链概述................................1 三、我国核电设备市场规模..........................4 （一）核岛设备.......................................8（二）常规岛设备....................................15（三）辅助系统设备..................................17（四）上游材料和装备................................23 "#$%&! 图1核电设备工作原理...................................1图2核电产业链图解.....................................2图3核电站建设成本结构.................................4图4核岛设备成本结构...................................4图5我国核电设备重点企业...............................7 表1核电设备主要类型...................................2表2我国核电设备总体竞争格局...........................6表3我国核电设备主要上市/IPO企业......................7表4核岛阀门主要企业..................................10表5核电成套开关设备和控制设备、输变电设备重点企业....19 '#()*+,-.! 核电是我国能源供应体系的重要分支，也是新能源的重要组成部分。核能发电基本原理是核裂变产生能量加热水生成蒸汽，将核能转变成热能；蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转变为机械能；然后汽轮机带动发电机旋转发电，将机械能转变成电能。核电站发电原理如下图所示。 资料来源：头豹研究院《2021年中国核电设备行业概览：探析核电发展现状与安全性》。 结合核电产业特征，核电产业链条可以分为上游核燃料核材料、核电设备制造，中游为核电站的运营管理，下游则主要为依托核电设施延伸的生产服务业态。产业链如下图所示。 资料来源：深企投产业研究院整理。 核燃料核材料：核燃料最核心的材料是二氧化铀，属于放射性物质，需要循环处理，因此核燃料核材料产业又被称为“核燃料循环产业”，具体包括铀矿开采、冶炼、转化纯化、同位素分离、燃料元件制造、乏燃料后处理、放射性废物处理处置、核燃料储运（六氟化铀运输容器、乏燃料运输容器、新燃料运输容器）等多个环节。我国核燃料由中核集团主导。 核电设备制造：核电设备包括核岛（NI）、常规岛（CI）及辅助系统（BOP）三部分。核岛是整个核电站的核心，负责将核能转化为热能，是核电站所有设备中工艺最复杂、投入成本最高的部分。常规岛利用蒸汽推动汽轮机从而带动发动机发电，主要包括汽轮机、发电机和汽水分离再热器等设备。辅助系统（BOP）包括核蒸汽供应系统之外的部分。核电设备主要类型如下表所示。 表1核电设备主要类型 资料来源：《我国核电站项目设备供应商管理研究》，中航证券研究所等，深企投产业研究院整理。 核电站运营管理主要包括设计建造、运营发电。我国核电站运营管理由中核集团、中广核集团主导，国电投、华能也参与其中。核电生产服务业具体方向包括但不限于核电技术服务、核能综合利用、核电科普教育等。 /#()01234! 根据国联证券数据，在核电站建设成本结构中，核电设备费占到50%的比例（占核电站总投资的25%-30%），其中核岛设备占全部设备费用的比例达到52%，如下图所示。 资料来源：《科技与管理》杂志，国联证券《核电深度：绿电基建大时代，核电迎再次腾飞》。 具体到核岛设备各部分，成本占比如下图所示。 资料来源：中国核电信息网，国联证券。 5#67()89:;<=! 我国三代核电将按照每年10-12台的核准节奏，实现规模化、批量化发展，“十四五”期间新建机组平均单台装机容量约为120万千瓦。核电站每千瓦建造成本1.1-1.8万元，根据中国核能行业协会公布的数据，第三代核电（AP1000、华龙一号）首堆单位千瓦静态投资约在1.8万元左右，批量化、国产化后将力争控制在1.5万元。以此推断，“十四五”期间我国每年核电市场规模在1800-2160亿元之间，其中核电装备每年市场规模预计500-700亿元之间。 海外市场广阔。根据中广核报告，“一带一路”沿线中，有28个国家计划发展核电，规划机组126台总规模约1.5亿千瓦，对应市场规模在2万亿元以上。 >#67()89?@AB! 目前世界上核电站采用的反应堆有压水堆、沸水堆、重水堆、石墨气冷堆、石墨水冷堆以及快中子增殖堆等，但比较广泛使用的是压水堆。我国核电主要堆型设备国产化率已达到90%以上，并形成年供10台/套左右百万千瓦级压水堆核电主设备成套供货能力。根据《中国核能发展报告（2022）》，华龙一号所有设备国产化率88%，反应堆压力容器、蒸汽发生器等关键核心设备实现100%国产化；国和一号2023年整机设备将实现100%国产化；2021年底，四代核电石岛湾高温气冷堆示范工程设备国产化率达到93.4%。 由于竞争壁垒，主设备由大型国企主导，民营企业活跃于部分细分领域。核电设备行业存在较高的行业壁垒。技术壁垒方面，核电关 深企投产业研究院 键设备技术难度大，技术门槛高，同时核电对安全和质量的要求需要技术相对成熟可靠，一般需要供货商有过往的供货业绩；准入资质壁垒方面，企业生产核电设备需要获得民用核设备的设计制造资质，其中核一级、二级资质获取难度极大，需要企业长期的技术积累和资本投入；资金壁垒方面，核电设备生产需投入大量资金用建设厂房和购买专用设备，而且核电设备合同金额大，周期长，也将占用大量流动资金。正因为以上原因，我国核电设备市场呈现垄断竞争的态势，如下表所示。 我国核电主设备由上海电气、东方电气、哈电集团、中国一重等大型国企垄断。 从上市企业情况看，上海电气、东方电气的核电板块营收预计均在百亿元以上，如下表所示。 （一）核岛设备 ——反应堆压力容器。其功能是固定和包容堆芯及堆内构件，使 核燃料的裂变反应限制在一个密封的容器内进行，和一回路管道共同组成高压冷却剂的压力边界，是防止放射性物质外逸的第二道屏障。反应堆压力容器及其内部的堆内构件均由大型锻件组装而成。 反应堆压力容器属于核岛主设备，占核岛设备投资的23%。目前堆内构件、蒸汽发生器、压力容器三类核岛核心设备均被国企垄断，并以东方电气、中国一重与上海电气为主导。重点企业：东方电气（东方重机，广州）、上海电气、中国一重、哈电集团。其他企业：苏州海陆重工、四川科新机电（什邡）等。 ——蒸汽发生器。反应堆冷却剂系统的关键设备之一，将水从核反应堆堆芯中产生的热量转化为蒸汽、用于发电的热交换器。还有“放射性包容”、“导出堆芯余热”的重要功能，是核电站一二回路的枢纽，被称为“核电之肺”。 蒸汽发生器占核岛设备投资的17%，单个机组对应市场空间7-8亿元。在商业发电厂中，每个反应堆有两到四个蒸汽发生器，每台高达21m、重达800吨。蒸发器用U型传热管价格60-70万元/吨。单台蒸发器单价1.5亿元。 蒸汽发生器重点企业：哈电重装（秦皇岛）、东方电气（东方重机，广州）、上海电气（核电设备）、中国一重等。蒸发器用U型传热管国内仅有2家进口替代，主要企业为宝银特种钢管（无锡，隶属宝钢，年产能750吨，主要供应东方重机）、瓦卢瑞克核电管材（广州南沙，全球核电管龙头中国基地，被宝银特种钢管收购），另外浙江久立特材（湖州，A股）年产能500吨，主要供应上海电气。 ——核电阀门。在核岛/常规岛/核电站辅助设施系统中使用的阀门，从安全级别上分为核安全I级、II级、III级、非核级。其中核安全I级要求最高。核电阀门在核电站中是使用数量较多的介质输送控制设备。核级阀门有高压、高温、耐腐蚀阀、截止阀、闸阀、节流阀、球阀、止回阀、减压阀、回阀、隔离阀、球阀、碟阀、调节阀、控制阀、电磁阀、安全阀、保护阀、分相阀、快速动作闸阀、紧急切断阀和自动阀等。一座百万千瓦级核电机组的核电站约需各类阀门3万台，其中核岛用阀门1.3万台，常规岛用阀门1.35万台，电站辅助设施用阀门0.35万台。 核岛阀门约占核岛设备成本比例的12%，常规岛阀门约占常规岛设备成本的19%，BOP阀门约占BOP设备成本的5%。相比其他核心设备，门槛相对较低，少部分民营企业可进入。根据行业协会统计，目前总体上核电阀门的国产化率超过80%。 核电阀门的设计寿命一般为60年，但诸如腐蚀性强、冲刷大的海水系统阀门，使用寿命达到5-8年后即需要更换零部件以确保稳定可靠。根据中国传动网，核电站花在阀门上的维修费一般占核电站修总额的50%以上。根据中国核电及中国广核年报披露，维修机组的单GW费用约为1850-2200万元，由此测算得到，预计我国每年核电阀门更换的市场空间将达到4.5-5.4亿元。综合证券公司研究，预计2023-25年，我国核电阀门年均新增市场空间为80-90亿元。 核电阀门主要企业如下表所示。 表4核岛阀门主要企业 ——主泵（反应堆冷却剂泵）。反应堆冷却剂泵是核电厂的心脏，也是核岛内唯一转动的设备。其主要功能是保证反应堆冷却剂系统中冷却剂的循环，主要分为轴封泵和屏蔽泵两大类。轴封泵由电动机、密封组件和水力部件组成。电机密封是关键。制造关键技术主要是泵壳的锻造、水力部件加工、电机密封和全流量性能试验。主泵约占核岛设备投资的8%。相比其他核岛核心设备，门槛相对较低，少部分民营企业可进入。 主泵重点企业包括东方电气（东方法马通核泵）、上海电气、哈电集团（哈尔滨电气动力装备）、沈阳鼓风机等。主泵泵壳重点企业 包括应流股份（A股，占主导地位）、上海电气上重铸锻、台海核电（烟台，ST）等。 ——主管道。反应堆冷却剂主管道是用来连接反应堆压力容器、蒸汽发生器和反应堆冷却剂泵，以构成一个反应堆冷却剂系统的封闭循环路。由直管段、弯头和主管道上的接管组成。 主管道约占核岛设备投资的3%。主要企业包括渤海船舶重工（葫芦岛）、中国一重、中国二重、东方电气（东方锅炉）、上海重型机器厂（上海电气）、二重（德阳）重装、台海核电（烟台）等。 ——堆内构件。主要用于支承和定位燃料组件，分配和引导流经堆芯冷却剂，对控制棒运动进行导向，减弱中子和γ射线对压力容器辐照损伤，为堆内温度和中子通量测量提供支承和引导。堆内构件由堆内下部支承构件和堆内上部支承构件两大部分组成。堆内构件约占核岛设备投资的6%。 我国堆内构件由中国一重、上海电气、东方电气等国企主导。主要企业包括中国一重、上海电气（上海第一机床厂）、东方电气（武汉核设备）、方大炭素（A股，兰州）等。上游锻铸件企业包括中国一重、二重（德阳）重装、上重铸锻、上海电气厂（上海重型机床）等。 ——控制棒驱动机构。用来带动控制棒束提升、下降、保持和快插，从而控制反应堆堆芯功率水平和实现停堆的目的。由耐压壳部件、钩爪部件、驱动轴部件、工作线圈部件和位置指示线圈部件构成。约占核岛设备投资的4%。主要企业包括上海电气（上海第一机床厂）、 东方电气（东方汽轮机）、四川华都核设备（A股浙富控股子公司，成都）等。 ——稳压器。主要功能是在正常运行和瞬态工况下，保持反应堆冷却剂系统压力在设计规定的范围内，并防止其超压。稳压器为立式圆筒形容器，两端为半球形封头。主要由电加热器组、喷淋系统和相关仪表组成。约占核岛设备投资的2%。主要企业包括上海电气、东方电气（东方重机）、哈电集团、中国一重等。 ——核岛容器类设备。核岛系统的容器功能主要根据系统要求来确定的，有的容器的功能为储存功能，有的容器的功能为热交换功能。主要包括热交换器、过滤器、贮存箱、混合罐