核电迭代历程及产业链梳理

核电建设新周期，2023 年迎增长元年。

1、 世界核电历经四次迭代，2050 年全球核装机容量或达当前 3 倍

自 1951 年 12 月美国实验增殖堆 1 号（EBR-1）首次利用核能发电以来，世界 核电技术已历经四次迭代。 第一代：20 世纪五六十年代开发的原型堆和动力堆，由于核电直接从军用到商 用，核电机组附加安全设计少，存在安全隐患; 第二代：20 世纪 60 年代后期，在试验性和原型核电机组基础上陆续建成 发电 功率在 300MW 以上的压水堆、沸水堆、重水堆和石墨水冷堆等核电机组，二代机 组专门设计了能动安全装置，而且仅供民用，提高了核电的经济性; 第三代：总结了核电发展的经验和教训，结合新的安全理念、安全方法和安全 要求进一步提升了安全性能、运行性能以及经济性能; 第四代：2000 年美国联合其他九个有意发展核能的国家堆出第四代核能系统计 划，目前仍在发展阶段，预计在 2030 年左右推向市场；

目前世界主流核电站皆采用第二代或第三代核电技术。其中，第二代和第三代 的主要核电堆型包括压力堆和沸水堆等，在安全性和经济性上较前一代都有提升。 第四代核电技术以在安全性、经济性、核废物处理、防止核扩散上更为出色，代表 堆型包括钠冷快堆、铅冷快堆、气冷快堆、超高温气冷堆等，目前主要研发试验阶 段，商业化预计在 2030 年左右实现。

其中，轻水堆广泛应用于第二、三代核电站。轻水堆可分为压水堆和沸水堆， 为世界上最普遍的商用堆型。 压水堆方面，其以加压清水为冷却剂和慢化剂，其结构和运行较为简单、尺寸 较小、经济性好、且安全性高。压水堆核电站主要包括核反应堆、一回路系统、二 回路系统及其他辅助系统。一回路系统主要负责把核裂变产生的热能传递到二回路 的水，使给水变为水蒸汽，而二回路系统则负责把水蒸汽传入汽轮机，带动电机发 电。沸水堆方面，其以沸腾轻水为冷却剂和慢化剂，没有压水堆的二回路系统和蒸 汽蒸发器，在事故时有泄漏放射性物质的危险。 目前全球在运核电站以压水堆为主。根据世界核能协会数据，截至 2020 年末， 全球在运核电反应堆共 441 座，其中压水堆 302 座，占比 68%；沸水堆占比 14%。

高温气冷堆为我国第四代核电站重要方向，以气冷代替轻水堆水冷，主要分为 棱柱式和球床式两种。燃料球靠重力自然落入堆芯，能够不停堆在线换料；可实现 小型模块设计，灵活性更高；且每一个木块功率密度约为大型压水堆核电站的 1/20， 停堆后余热水平较低，更加安全。 2021 年 12 月，我国石岛湾高温气冷堆核电站投入运行，设备国产化率达 93.4%，采用双模块设计，是全球首座球床模块式高温气冷堆核电站。该核电站的 氦气出口温度能达到 750℃，产生 566℃的过热蒸汽，在高效发电之外，高温蒸汽 还能用于热电联产、稠油热采、化工、冶金等。高温气冷堆有望实现大规模绿色制 氢。

世界目光重聚核能，2050 年全球核装机容量或达当前 3 倍。从上世纪 50 年代 至今，全球核电共经历了 4 个发展阶段。2011 年日本福岛核电站事故对世界核电建 设造成了一定负面影响。 但近年来在低碳趋势及全球能源危机下，德国政府计划推迟关闭最后 3 座核电 站；2022 年 2 月，法国宣布将建造六座新反应堆，并考虑再建造 8 座；日本在 2022 年 8 月表示，将探索建设下一代反应堆，并推动闲置核反应堆重启。国际能源 署（IEA）评估认为，到 2050 年全球核装机容量要达到现在的 3 倍。

2. 核电设备自主可控是主线，关注从 0 到 1 的国产化环节

核电产业链上游为核燃料、特种材料及压力容器，中游为核电机组设备，包括 核岛设备、常规岛设备和辅助设备等，下游为核电站建设运维及、乏燃料后处理等。 核电产业链环节中，基础设施占比达 40%，设备投资占比达 50%。我们看好新燃料 及乏燃料运输容器、智能设备、冷却塔等从 0 到 1 的设备环节。

 上游：核燃料、特种材料、核燃料运输容器

铀矿资源转化工艺链较长。铀矿石开采出来后，经过破碎、研磨、浸出、固液 分离、萃取等过程，得到浓缩铀，再经过提纯、化学转化制成二氧化铀或金属铀。 但这时铀产品中铀 235 仅占 0.71%，若要用于核电厂轻水堆的燃料，需要把铀 235 的浓度提 2-5pct 后，才能制成芯块并组装成核燃料组件。 我国核燃料进口依赖度高，中核集团核燃料独家供应。我国大部分铀资源品味 低且埋藏深，开采成本较高，铀矿资源 70％以上都来源于进口，主要供应国家包括 哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、加拿大、纳米比亚、尼日尔和澳大利亚等。核燃料物 资在各国都受到严格管制，只有获得许可的企业才能采购。中核集团目前是中国唯 一拥有完整核燃料循环产业的企业，国家授权中核集团对核燃料、铀产品的生产经 营和进出口实行专营，具有核燃料供应资质。

 中游：核岛设备、常规岛设备和辅助设备

中游核电机组设备主要包括核岛设备、常规岛设备和辅助设备。根据《中国核 能发展报告 2025》，十四五期间我国核电设备年均投资额约为 540-720 亿元。随着 2022 年核电项目审批加速，设备有望迎来放量；叠加核电进入三代装机时代，设备 价值量有望增大。 核电机组中核岛设备成本占比最高，但核岛设备、常规岛设备和辅助设备竞争 格局差异较大。

核岛设备成本占比最高，约为 46％，包括反应堆压力容器、主管道及热交换器 和蒸汽发生器为核岛三大主要部件。这些是我国核电国产化的核心，垄断程度高、 技术壁垒高，且毛利率也较高，属于行业内的高端产品。目前市场参与者较少，主 要以国企为主导，民企更多是参与部分部件的制造。核岛设备的供应以上海电气、 东方电气、哈电集团、中国一重四大国企为主，主要承担三代核电主设备，如反应 堆压力容器、稳压器、蒸汽发生器、汽轮发电机、主冷却剂泵的供应。民营企业在 细分产品如阀、泵管道、风机制冷设备等方面占据了主要供应地位。 核岛设备：核心产品由国企垄断，民企积极布局细分零部件领域。技术难度大、质量要求高、资金投入多等原因导致核岛设备的进入壁垒极高，核心设备包括压力 容器、蒸汽发生器、主泵及主管道等均由国企垄断，兼具投资占比较高与毛利率较 高两大特点，主要参与者为东方电气、上海电气、哈动力集团和一重集团四家企业。

常规岛设备占比约 30%，壁垒及毛利率较低。主要包括汽轮机组和二回路等辅 助系统。由于常规岛的发电原理与火电、水电等其他发电站相似，设备具备一定的 通用性，因此常规岛设备的市场竞争程度较高，毛利率较低。 辅助设备占比约 20%，民营企业居多，市场竞争激烈。包括核燃料储存系统、 电厂运行控制系统、专设的安全设施和系统、放射性废物处理系统等。2015 年，国 内开启核三级设备市场化，辅助系统设备市场中民营企业较多，由于无特殊的技术 要求，技术壁垒低，市场参与者较多且竞争激烈，毛利率水平偏低。

 下游：核电站建设、运营及乏燃料处理等

下游为核电站建设、运营及乏燃料处理等。核电建设周期长、投资规模大，前 期工作一般需要 5-10 年。由于核电行业的特殊性及核电技术的复杂性，不管是在运 装机容量还是发电量行业集中度都很高，2020 年核电运营市场 CR2 高达 90％以上。 我国的核电项目大都由中国核电和中国广核两家分别或合作建设运营。 核电运营商的发电成本主要由核燃料、折旧及摊销、职工薪酬和乏燃料处理费 用构成。根据中广核招股说明书数据，四大成本构成在 2016-2018 年度合计占比分 别为 81.25%、79.28%及 81.43%。核燃料是发电成本的主要构成之一，2018 年度占 总发电成本的 31.33%。