核电运营商梳理:核电行业积极有序发展产业链景气度提升
2011 年日本福岛核泄漏事件后,中国核电项目审批进入停滞状态,中国核电产业呈缓慢发展的新趋势。由于核准与开工机组数较少,核电在建装机容量持续缩小,建设有所停滞,直到 2015 年才开始重启核电项目审批。但由于受到民众与部分专家的反对,在 2016 年后核电核准再次陷入停滞状态。
2016-2018年三年内核电项目无一被审批,且内陆在建核电站均为停工状态,中国在建机组数量从 2012 年 12 月的 29 台下降至 2020 年 8 月的 11 台,经历了近 8 年的下降达到最低值。
2020 年 9 月,国常会指出,“积极稳妥推进核电项目建设,是扩大有效投资、增强能源支撑、减少温室气体排放的重要举措”,并核准了海南昌江核电二期、浙江三澳核电一期工程,开启了核电重启之路;
2021 年 3 月的《政府工作报告》中提到“在确保安全的前提下积极有序发展核电”。
2021 年 1 月 30 日,全球第一台“华龙一号”核电机组福建福清核电 5 号机组实现商运,标志着中国在三代核电技术领域跻身世界前列。
7 月 13 日,全球首个陆上商用模块化小堆“玲龙一号”在海南昌江核电基地正式开工,将带动中国核能相关产业群高水平发展。
近日,位于山东荣成的华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程也首次成功临界,机组正式开启带核功率运行,为今后并网发电奠定基础。这是中国具有完全自主知识产权、全球首座具有第四代先进核能系统特征的球床模块式高温气冷堆。
截至 2020 年底中国实际在运核电装机容量为 5103 万 KW,未达成十三五规划目标。截至 2021 年 10 月底,中国共有 52 台机组在运,19 台机组在 建。
“碳达峰”、“碳中和”加速中国电力系统低碳高质转型,核能作为单位体积内的包含的能量大、近零排放的低碳能源,迎来广阔发展空间。
我们预计“十四五”期间,中国自主三代核电将按照每 年 6-8 台核准,实现规模化批量化发展。
“十四五”期间随着新开工机组数量的增加,按照单台机组投资造价 1.6 万元/KW 计算,单台核电机组造价约 200 亿元,分 5 年投资完毕,我们预计核电建设迎来新一轮投资快速地发展期,“十四五”中后期,核电年投资额将超 1000 亿元。
核电是沿海地区缺电问题高效经济的解决途径。中国沿海省份用电量均大于本省发电量,绝大部分沿海省份存在电量缺口。
中国沿海省份受限于资源与低碳发展需求,在难以新增煤电机组,燃气机组受天然气冬季保供影响难以满足冬季调峰要求的情况下,电力供应存在缺口,一定要通过特高压多通过从西部地区输送电力填补缺口,但远程输电效率较低,且增加系统成本。核电作为本地电源,可以有效解决沿海地区发电量不足的问题。
核电无直接碳排放,度电间接 CO2 排放量为 21g,仅为煤电碳排放的 1.6%、太阳能发电碳排放的 7.5%、水电碳排放的 8.9%。
1 公斤铀 235 核裂变释放的能量大约相当于 2700 吨标准煤或 1700 吨原油;1g 铀燃料最高全年发电 600kwh,18 公斤光伏组件年发电量 400kwh。
核能单位体积内的包含的能量大、基荷电力稳定、单机容量大、占地规模小、长时间运行成本低、核燃料易于储备、可有效提升能源自给率等,是未来清洁能源系统中必不可少的重要组成部分。
2020 年,美国核电年发电量为 8315 亿 kwh;中国在运核电机组累计发电 3662 亿 kwh,超过法国,成为全世界第二大核电发电国。
中国年核电发电量占比从 2010 年的 1.8%提升至 2020 年的 4.9%。根据发改委公布的数据,2021 年前 11 个月,中国核能发电量占比达 5.0%。
核电产业链较长,上游包括铀勘探、铀采冶;中游包括组件制造、元件材料研发制造、核电装备制造;下游包括元件组件进入核电反应堆转化为动能发电,涉及元件材料研发制造,核电设备生产制造、核辐射防护等辅助产业。
1)核电设计:是产业链中壁垒最高的环节,此环节由中国核工业集团主导,毛利率较高。
2)核岛设备:核岛设备制造工艺复杂、技术壁垒高,大型国有企业借助自身资金优势、技术优势、资质优势近乎垄断核岛设备,仅个别民企可参与部分核岛设备制造。因技术壁垒高、参与玩家少,核岛设备毛利率普遍较高。
3)常规岛设备:技术壁垒相对低,竞争非常激烈程度高于核岛设备,毛利率水平相对较低。
天然铀成本或占燃料成本一半。根据中广核公告,在核燃料成本中,天然铀所占比例最高。天然铀的进口和贸易在中国受到严格管制。
中国广核集团下属的铀业公司、中核集团下属的原子能公司和国家电投下属的国核铀业发展有限责任公司是中国仅有的三家获授经营许可及牌照从事天然铀进口及贸易并提供核相关服务的实体。
根据世界核能协会公布数据,世界约 2/3 铀产量来自哈萨克斯坦、加拿大和澳大利亚。
2)铀矿资源开采呈现“规模小、品位低、较分散”的特点,使得开采难度大且价值属性不强。
核电设备结构:核电设备分为核岛(NI)、常规岛(CI)、辅助系统(BOP)三个部分。
核岛是核电站安全壳内的核反应堆及与反应堆有关的各个系统的统称,是电站的核心,其基本功能是利用核裂变产生蒸汽;常规岛是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统称,基本功能是将核岛产生的蒸汽热能转换成汽轮机的机械能,再通过发电机转变成电能;辅助系统是了核岛和常规岛外的组成设备。
1)核岛级设备:主要由国企主导,因技术壁垒较高、设备可靠性要求、资质获取、资产金额的投入均较高。
核岛设备最重要的包含反应堆能承受压力的容器、主管道、蒸汽发生器、控制棒驱动机构、主冷却泵等。核岛设备企业定价能力强,毛利率是核电设备中最高。
3)辅助系统:指的是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。
中国二代核电技术国产化率从大亚湾电站的不到 1%,提升到防城港二期 85% 以上。引进的 AP1000 技术从三门一号机组的 30%提升到了 72%。
我 们认为在后续依托项目批量化建设,国产化率有望提高到 90%以上。因核电设备种类非常之多、制造工艺技术要求较高,难以达到 100%国产化。
1)二代核电机组:建造成本约为 1.2 万元/KW 至 1.6 万元/KW;
2)“二代+”核电机组:国产化替代现象明显,中国自主设计、自主制造、自主建设与自主运营,建造成本为 1.2 万元/KW 至 1.4 万元/KW,较二代机组有所下降。
3)三代核电机组:三代核电技术提升了容量、发电效率、安全性能,对安全装备的需求更高,三代机组比之前的技术路线成本更高,目前三代核电机组的建设成本在 1.7 万元-2 万元/KW。
从物理特性看,一座百万千瓦的压水堆核电站,每年卸出乏燃料约 25t,其中含有可循环利用的铀约为 23.75t。
截至 2021 年 9 月,中国在运核电机组数量为 52 台,且呈逐渐增加趋势,目前我国乏燃料年解决能力仅为 50 吨,预计年后处理产能缺口超过 1250 吨,乏燃料后处理能力继续加速建设。
截止至 2021 年,中国仍未形成后处理工业能力,且离堆贮存累计量预计破万吨,一些核电厂乏燃料水池储存能力趋满,运输和离堆储存难度也较大。乏燃料处理某些特定的程度制约了中国核电行业发展,考虑乏燃料后处理厂建设周期长,建设周期一般为 10 年及以上,短期内乏燃料处理需求难以满足。
2018 年后,全国政府性基金再乏燃料处理处置领域支出爆发式增长,我们预计“十四五”期间此项支出仍会保持高位,推动中国乏燃料后处理产业建设。
2021 年,华能集团成为中国第四家具备核电运营资质的企业。根据中国广核年报,核电运营商成本中,固定资产折旧费用成本占比最高,燃料成本位居第二,折旧及燃料占成本的 60%左右。
因堆芯设计不同,同堆型的燃料周期也不完全一样,核燃料换料周期一般在 12-18 个月,考虑成本端折旧费用逐渐降低,燃料成本占比在核电站运营周期中会逐渐增加。
单一电站主要靠售电力获利,通过运营并产出电力,将电力售至电网;核电公司集团则多进行多元化经营。以中广核为代表的核电集团多元经营,业务会在核电产业链进行延伸,包括技术创新、设备制造、铀矿资源开发等,且会进行清洁能源开发。
我们按照核电上网标杆电价 0.43 元/kwh 进行预测,中国核电运营市场规模将在 2025 年达到 2231 亿元,未来五年复合增长率达 7.2%。
中国核工业集团有限公司 1999 年由多家核能领域企业、科研院所合并组成,是经国务院批准组建、中央直接管理的国有大型企业。
中核集团建立了中国独有的完整的核科技工业体系,是我国运行核电和在建核电的主要投资方、核电技术开发主体、最重要的核电设计及工程总承包商、核电运行技术服务商和核电站出口商,是国内核燃料循环专营供应商、核环保工程的专业力量和核技术应用的骨干。
中核集团与中广核集团合力研发的“华龙一号”核电技术是中国第三代先进大型压水堆的典型代表。
截至 2020 年末,中国核电控股在运机组 23 台,装机容量达 2139 万千瓦,在运装机容量占中国核电总装机容量的 43%;控股在建机组 4 台,装机容量 470 万千瓦。
中国核电过与核电设备生产商深度合作,帮助设备商进行工艺改进,间接降低核电建设成本。
中国广核集团有限公司成立于 1994 年,由多家核电、核工程建设相关企业合并组成。
中广核最初以大亚湾核电站建设运营加入核电行业,中广核以“发展清洁能源,造福人类社会”为使命,经过 40 余年的发展,构建了 4+X 业务板块,业务已覆盖核电、核燃料、新能源、金融服务、核技术应用等领域,拥有 2 个内地上市平台及 3 个香港上市平台。
截至 2021 年 7 月底,中广核控股在运清洁电力装机容量超过 6426 万千瓦,其中核电 2826 万千瓦,新能源超过 3600 万千瓦。中广核是中国最大、世界第三大核电企业。
截至 2021 年 6 月底,中广核电力在运机组数量为 24 台,装机容量达 2714 万千瓦;在建机组 7 台,装机容量 821 万千瓦。
中广核在运装机容量居中国核电运营企业之首,其在运装机容量占中国核电总装机容量的 52.04%,在建装机容量占全国总在建容量的 46.79%。
国家电力投资集团有限公司成立于 2015 年,经国务院批准,由中电投与国家核电重组而成,是中国五大发电集团之一。
国家电投进入核电市场时间较晚,规模相对中核与中广核较小。国家电投主要承担三代核电引进、消化、吸收、再创新的战略任务。
2021年《政府工作报告》提出在安全的前提下积极发展核电,且在 12 月的全国能源工作会议中,提到确保安全前提下,有序推进具备可靠条件的核电项目核准建设。预计“十四五”期间我国每年或批复 6-8 台核电机组,合计开工 40GW 左右,年度核电投资从 500 亿增加到 1000 亿以上。
建设进程加快利好全产业链,设备商和运营商均迎长期利好。目前三代机组国产化率已达到近90%。高毛利,竞争格局好的核电设备商;随着在运机组增加,耗材属性强的设备商盈利改善。运营商因技术、资质壁垒高,将充分受益于市场空间持续扩容。
目前中国乏燃料后处理能力欠缺,年处理缺口达 1300 吨,随着在运机组增加,缺口持续增加。积极布局乏燃料后处理业务的公司。
政策不达预期风险;核电新建、核准进度没有到达预期;核电安全事故导致建设停滞。