圖片來源 @視覺中國
文 |
能鍊研究院
數據顯示，2021 年，全球核電裝機新增 883.60 萬 KW，同比增長了 97.54%。核電作為優質基荷能源，已經出現回暖放量趨勢。
2023 年第一天，俄羅斯核電集團發布消息，2022 年俄核電站創下新紀錄，發電量超過 2233.71 億千瓦時，2021 年發電量則超過 2224.36 億千瓦時。目前核能發電約占俄羅斯總發電量的 20%。
在能源安全變得日益重要的棋局中，全球開始重新審視核電的價值。
01 各國調整政策，核電重回世界舞台
自 2022 年開始，全球各個國家和地區相繼調整核電政策，加快核電站建設布局。甚至原來一些棄核的國家，紛紛重新考量核電。
因為核反應堆廢料處置、核洩漏等潛在安全隐患，德國、瑞士、韓國等國家曾一度放棄使用核電，但在應對氣候變化、能源缺口緊張等壓力下，不得不重新采取積極的核電發展政策。
英國宣布将在 2030 年前新建 8 座核電站，2050 年前提供 25% 電力。韓國着手重啟核電，開始新建、延長已有核電站的壽命等工作，希望核電占到總發電量的 30%，加拿大安大略省的核電站也正在翻新，同時還宣布為莫爾泰克斯能源公司提供 5600 萬加元資金，用于開發小型模塊化反應堆（SMR）。波蘭第一座核電站有望在 2033 年啟用，預計到 2043 年再增加五座。荷蘭也計劃新增兩座核電站。
能鍊研究院整理
就連長期反對核電發展的德國，也将剩餘的三個核電站的使用壽命延長至 2023 年。因為德國能源供給高度依賴于進口，而且受餓烏沖突影響最大。EIA 數據顯示，德國的能源自給率隻有 32.9%。
日本在經曆過福島核災害後，曾一度對核電噤若寒蟬，尤其是民衆幾乎談 " 核 " 色變，占日本三分之一的核電，直接降到了 10% 的比例。
進入 2023 年，日本電力短缺局面更是一發不可收拾，倒逼政府 7 年來首次提出冬季節電要求，要求民衆采取關閉不必要照明、室内多穿衣物、使用較厚的窗簾等一系列節電措施。在日本川崎市，羅森便利店還推出了可以省電 40% 的環保門店。
為了應對能源危機和電力供應緊張局面，日本首相也表态，對新的核能項目持開放态度，還于去年 12 月，批準了一項恢複使用核能的計劃。該計劃将核反應堆的壽命延長到 60 年以上，并表示開發更先進的反應堆，來取代那些退役的反應堆。
一場能源危機，讓核電重回能源舞台中央。
重新點燃全球對核能熱情的，還有去年底的一個大事件。美國能源部高調宣布，其核聚變實驗裝置取得了 " 輸出能量大于輸入能量 " 的重大突破。雖然結果可能隻夠燒開 20 壺水，而且距離商業化還有十萬八千裡，但依然激發了全球對解決能源問題的新希望。
面對人類未來實現可持續發展的最終能源，沒有一個國家願意缺席。
中國核電裝機容量與鈾需求估算
世界核能協會曾預測，全球核燃料鈾需求将從 2021 年的 1.62 億磅上漲至 2030 年的 2.06 億磅，到 2040 年進一步攀升至 2.92 億磅。
在世界各個主要經濟體對核電态度搖擺不定時，中國核電在技術研發、市場開拓的道路上一直笃定前行。
今年以來，中國已經有 5 個核電項目、10 台核電機組獲得核準，為近 14 年來最多。根據《" 十四五 " 規劃和 2035 遠景目标綱要》，到 2025 年，我國核電運行裝機容量達到 7000 萬千瓦。
而且，預計 2022～2025 年間，中國将保持每年 6-8 台核電機組的核準節奏，大有加速的态勢。到 2035 年，中國核電在總發電量中的占比将達到 10％，相比 2021 年翻倍。
02 風光雖好，但核電是基荷能源，不能缺席
與長期受到追逐的風光電相比，核電的發展速度則要顯得緩慢得多。
2022 年，是全球光伏、風電等可再生能源發展的大年。國際能源署在《2022 年世界能源展望》報告中預計，光伏和風電的發電量占比将從 2021 的 10% 增加到 2030 年的 40%，2050 年将達到 70%。
今年，中國光伏發電裝機規模将達 4.9 億千瓦，超越水電隻差臨門一腳，就連風電裝機規模也預計将達 4.3 億千瓦。
雖然很難那麼 " 風光 "，保持兩位數以上的增速，但核電有自己的基本盤。
核電是一種低碳、高效的清潔能源，其二氧化碳排放量為 12g/kWh，接近于風能的排放量。而且核電的利用效率是所有發電方式中最高的。2018-2021 年中國核電年均利用小時數均在 7000 小時以上，遠比不超過 3000 小時的風光發電利用小時數高得多。而且核電還不受季節、環境影響，經濟性上比水電略差，但好在不挑地理位置。
翻開世界核電發展曆史，自上世紀 50 年代以來，核電大體上經曆了實驗示範、高速推廣、滞緩發展、逐步複蘇、謹慎發展的五個階段。如果考慮到當下的回暖趨勢，全球核電正進入新的發展階段。
每一次的降溫背後，都來自頭頂上的緊箍咒——核安全事故。
比如上世紀八十年代以後，受 1979 年美國三裡島核事故和 1986 年前蘇聯切爾諾貝利事故影響，核電建設在一些國家被 " 冰凍 "；2011 年，日本福島核事故發生，又給複蘇期的世界核電潑了一盆冷水。德國、瑞士等相繼提出了 " 廢核 " 主張，日本也一度提出 " 零核電 " 态度。
但核電的技術叠代和進步，每一次事故都扮演了催化劑的作用。
80 年代，美國和歐洲的核電供應商與相關機構一起先後推出了 " 先進輕水堆用戶要求文件 "（URD）和 " 歐洲用戶對輕水堆核電站的要求 "（EUR），提出了加強預防與緩解嚴重事故措施、改善人為因素等新要求，第三代核技術的概念初具雛形。2016 年，以高溫氣冷堆為代表的第四代核技術嶄露頭角，這一代後，核燃料使用效率得到了提升，降低了核廢料半衰期，提高了核能使用的安全性。
安全性上的擔憂，與核能的工作原理脫不開關系。
核反應有四種方式：核裂變、核聚變、粒子轟擊和核衰變，其中核裂變鍊式反應是核能的發電原理。通過将質量較大的原子（鈾）的原子核在吸收一個中子後，會分裂為多個質量較小的原子核，同時釋放出二三個中子和巨大能量，而新産生的中子繼續參與核裂變，不斷進行下去，同時持續産生新能量。
本質上，是核能 - 熱能 - 機械能 - 電能的能量轉換過程。
核反應堆的結構形式多樣，根據中子能量分布形式、冷卻劑種類，可劃分為不同類型的核反應堆。包括熱中子堆、快中子堆。若按照冷卻劑分類，可分為氣冷堆、液冷堆和液态金屬冷卻堆。氣冷反應堆則包括二氧化碳冷卻、氦氣冷卻。液體冷卻反應堆主要包括輕水冷卻的壓水堆和沸水堆，以及重水冷卻的重水反應堆；液态金屬冷卻的反應堆主要有鈉、鈉 - 鉀合金等冷卻的反應堆。
從國際看，韓國、南非、俄羅斯、法國、烏克蘭、芬蘭、比利時、美國等國家對核電較為積極，核能為歐美等西方發達國家的碳減排做出了巨大貢獻。
在歐洲能源危機中，法國雖然是歐洲第二大能源消費國，但波及程度要比德國低很多。原因就是，與德國 " 核放棄 " 不同，法國是僅次于美國的世界第二大核能生産國。在一次能源消費中，核能的占比較高，其中 2021 年為 36.5%。但法國核電也有弱點，其 56 座核反應堆大部分是 50 年前建成的，存在設備嚴重老化的問題。近年來，幾乎有一半因維護而關閉。
法國總統馬克龍曾表示，法國将從 2028 年開始建造 14 座新核電機組，且不再關閉現有核反應堆。
03 從引進到技術領先，中國核電三級跳
在利用核能方面，中國走過的道路卻極為漫長而曲折。
從第一顆原子彈成功爆炸，到第一座核電廠投入商用，用了近 30 年。直到 1984 年，秦山核電一期開工，并于 1991 年并網，中國才真正結束了無核電曆史。
與光伏、新能源車、氫能等産業一樣，中國核電技術的發展經曆了引進消化吸收、國産化替代、技術領跑的過程，完成了 " 三級跳 "。
2004 年 9 月開始，國家通過公開招标的方式，引進了美國西屋公司 AP1000 技術，并開工建設了 4 台 AP1000 機組，包括浙江三門一期的 2 台、山東海陽一期的 2 台，作為自主化實驗項目，開啟了我國三代核能技術自主化進程。
一邊進行機組建設，一邊通過技術分許可的方式，向中核集團、中廣核集團等核電設計企業，向上海電氣、東方電氣、哈爾濱電氣、中國一重等裝備制造領域的 15 家集團 70 餘家單位進行了分許可，而後才有了 CAP1400 的第三代核電自主化成果。
大名鼎鼎的 " 華龍一号 " 就是 ACP1000 與 ACPR1000+ 技術的融合與創新。
CAP1400 全廠概念圖 來源：上海核工程研究設計院
目前，" 華龍一号 " 已在全球建成 4 台機組。2020 年 11 月 27 日，華龍一号全球首堆——中核集團福清核電 5 号機組首次并網成功，并于 2021 年 1 月 30 日投運。2021 年 5 月 20 日，" 華龍一号 " 海外首堆工程——巴基斯坦卡拉奇 2 号機組正式投入商業運行。2022 年 1 月 1 日，中核集團福清核電 6 号機組首次并網成功。2022 年 4 月 18 日，巴基斯坦卡拉奇 3 号機組通過驗收。至此，華龍一号海外首個工程兩台機組全面建成投産。
如果說三代上還是并跑，中國在第四代核電技術上，徹底進入了領先行列。
四代核電站有幾個顯著特點，以高溫氣冷堆為例，安全性方面，采用球形燃料元件，以全陶瓷屏蔽材料包覆顆粒燃料元件核心，堆芯結構材料石墨和碳塊的熔點都在 3000°C 以上，即使在最嚴重事故條件下，也不會發生堆芯熔毀事故；堆芯出口溫度高，可以滿足絕大部分熱源需求；發電效率可以達到 40-47%，與傳統壓水堆的發電效率 33% 相比，性能大幅提高。
截至 2022 年 7 月，中國大陸地區在運核電機組共 54 台，裝機容量約為 52150 兆瓦，在建機組 21 台，總裝機容量 23511 兆瓦。其中，21 台在建機組中，有 10 台采用的是三代的 " 華龍一号 "，全部分布在沿海地區。
但全球已投運的第四代高溫氣冷堆隻有兩座，分别位于中國山東榮成市、日本茨城縣大洗町。
2021 年的《政府工作報告》中明确提出，" 在确保安全的前提下，積極有序發展核電 "。這是近十年來，中國首次用 " 積極 " 一詞來表達對核電的态度。
在國家确定的 " 積極安全有序發展核電 " 的政策指引下，我國核能發電量躍升到全球第二，在建裝機規模全球排名第一。
東北證券預測，2025 年中國核電市場空間有望超過 3000 億元。
《中國核能年度發展與展望（2020）》中提到，預計到 2025 年，我國在運核電裝機達到 7000 萬千瓦，在建核電裝機達到 3000 萬千瓦，假設每年新增核電裝機規模相同，則每年新增裝機容量為 7338 兆瓦。以每千瓦建造成本在 1.2-2.0 萬元，年均利用小時數 7800，上網電價 0.39 元 / 千瓦時計算，2025 年保守估計，中國核電行業市場空間超 3000 億元。
04 核電出海，一帶一路的新機會窗口
北起首都雅加達，南聯西爪哇名城萬隆，全長 142 公裡的雅萬高鐵是印度尼西亞乃至整個東南亞地區第一條高速鐵路，也是中印尼戰略對接和共建一帶一路的标志性項目。
與中國高鐵沿着一帶一路走出國門一樣，中國核電也正沿着這一路徑複制開來。
近年來，我國自主研發的三代核電技術 " 華龍一号 " 已然跨了出去。除了已建成投産的巴基斯坦 K2、K3 項目，去年 2 月，英國也确認使用 " 華龍一号 " 進行布拉德維爾 B 級核電站建設。
從全球範圍來看，目前僅美國、俄羅斯、法國、中國、韓國、日本六個國家具備出口三代核電機組的實力。相比，中國在技術水平、機組成本方面優勢明顯。尤其是四代技術中的高溫氣冷堆技術，居世界前列。
根據中國核電網報道，全球前十大核電站中，中國占了 5 座。
成本方面，如同锂電一樣。中國擁有最具競争力的電池組成本，每度電僅 127 美元 ( $127/kWh ) ，美國與歐洲分别比中國要高出 24%、 33%，傳導到整車環節，有明顯的生産制造和價格競争力。
核電也如此。
以我國三代核電機組 " 華龍一号 " 為例，建設成本約為 1.6 萬元 / 千瓦，較國外低了 20%-30%，且後續随着批量化建設和技術提升，成本還會進一步下降。
目前，中核集團已經與阿根廷、英國、巴基斯坦等 20 個國家達成了合作意向，中廣核與捷克、羅馬尼亞、法國等達成合作意向。而且中核、中廣核還與合作夥伴一道，一起開拓歐洲、中亞、東南亞的核能市場。 
數據顯示，2030 年前，一帶一路沿線國家中，有計劃發展核電的國家和地區超過 20 個，将新建 107 台核電機組，共計新增核電裝機 1.15 億千瓦。除了中國市場外，這些國家和地區占世界核電市場增量的 81.4%。
而且核電建設産業鍊條長，投資金額高，溢出效應更為明顯。
據國家能源局，每出口 1 台核電機組能夠帶動 6 萬餘台套設備的銷售，一條鍊上 200 餘家企業參與，能創造約 15 萬個就業機會，帶動上下遊産業鍊 5300 多家企業。
05 儲趨勢：小堆成必争之地，核能 + 大有可為
大型核電機組單台投資約 200 億 -300 億元間，具有典型的重資本、重技術投入的特征，又涉及到國家重大安全，建設周期都在 5 年以上，民營企業極少涉足。整個核電産業鍊，從上遊的核燃料循環，到中遊的設備制造，下遊的核電站運營，以國企壟斷為主。
來源：國海證券研究所
比如在核島設備供應方面，東方電氣、上海電氣、中國一重、哈電集團等占據重要地位，私營企業則僅在控制棒、管材、焊材、核級閥門、密封件、開關、配套電機、電纜等細分領域有所涉及，如江蘇神通、佳電股份、久立特材、景業智能等。
與耗資不菲，建造周期漫長的大型核電站相比，30 萬千瓦以下的多功能小型模塊化核反應堆（簡稱 " 小堆 "）造價更低，更易建造，更安全靈活，被認為更适合城市供暖、供熱的場景。
供熱一直是全球最大的終端能源消費領域，這個地盤以往的主要能源是煤炭、石油、天然氣等傳統化石能源。
在能源低碳化下，小堆大有用武之地。優點也特别明顯，一是 SMR 的初期投資低，建造周期短，選址方面較為靈活，可根據用戶需求靈活設計和配置；二是可采用一體化、模塊化設計和工廠制造，較少的堆芯裝量，安全性好。
比如美國的 NuScale，多模塊小型堆輕水冷卻反應堆，設計目标是替代老舊火電廠，按 92.4 萬千瓦的總功率計算，造價隻有 25.19 億美元。俄羅斯海上浮動核電站 KIT-40S、韓國的 SMART，均在電力、熱能、海水淡化等領域有所應用。
在中國山東海陽，國家電投的 " 暖核一号 " 核能供熱項目，已開始運行。這也是國内最大的核能供暖項目，供暖範圍覆蓋城區近 500 萬平方米，服務 20 萬周邊居民。在遼甯大連，紅沿河核電站核能供暖示範項目投運，這是東北地區第一個核能供暖項目，規劃供熱面積 24.24 萬平方米。在浙江海鹽，中核集團秦山核電核能供熱示範工程正建設當中，到 " 十四五 " 末全部建成投運後，可以滿足 400 萬平方米供暖需求，每年可減少标煤耗量約 2.46 萬噸。
現階段，國内采取小堆技術，原址替代小型火電技術基本成熟，前景可期，适用的堆型包括 ACP100（玲龍一号）、HTR-PM-200 等。
此外，針對北方和部分沿海地區水資源嚴重不足的情況，核能在海水淡化領域也能起到作用，高溫氣冷堆在制氫領域，也頗具優勢。
而且對于大型風光基地來說，如果配套核電，作為穩定支撐電源，不僅長距離外送通道不會出現空載或低負荷運行情況，還能彌補風光發電間歇性、波動性的缺點。
雖然核能供熱技術成熟，在低碳供熱領域有廣泛應用前景，但公衆對核能安全的擔心，容易滋生排斥、抵觸情緒。價格接受能力，也是面臨的挑戰。
參考資料：
[ 1 ] 國海證券 《全球核電産業回暖，核電出海有望加速》 2022 年 11 月 13 日
[ 2 ] 華西證券 《歐洲能源困境：不可能三角的傾斜》 2022 年 9 月 18 日
[ 3 ] 東北證券 《雙碳目标驅動，核能未來可期》 2022 年 8 月 11 日
