2025年核电行业专题报告：AI数据中心发展驱动核电复兴，模块化小堆迎来新机遇

一、AI 数据中心驱动用能需求，激活核电“第二春”

1.1 能源结构调整加速，全球核电再迎大发展

全球能源格局变化，核电再次迈入发展大周期。1970-1980 年代，伴随石油危机带来的核 电开发大周期。过去十年，核电容量一直处于稳定水平；自 2013 年初以来，新增了 69.8 吉瓦的核电容量并入电网。 从 2020 年起，能源清洁化和俄乌战争带来了全球能源格局的变化，全球核电再次迎来了 发展大周期。全球核电发电量从 2022 年的 2544TWh 上升到 2023 年的 2602TWh，提供了全 球 9%的电力，在清洁能源中仅次于水电。截至 2023 年 12 月底，全球在运核电容量为 371.5 吉瓦，由 31 个国家的 413 座反应堆提供。目前有 15 个国家的 64 座反应堆正在建设中， 而加纳、波兰和菲律宾等 20 个新加入的国家正处于制定政策的不同阶段，以便建造其第 一座核电站。

国际原子能机构（IAEA）动力堆信息系统显示，当前全球共有在运核反应堆 420 座， 总装机容量 374827MWe，在建核反应堆 56 座，容量 58595MWe。

美英法等多国联合出台《三倍核能宣言》，加速推动核电建设。2023 年，COP28 联合国气候变化大会上，美国、法国、英国等二十余国提出《三倍核能宣言》，表示将使 2050 年核 能装机容量增至 2020 年的三倍目标，这是联合国气候大会历史上，首次通过发展核能的 联合宣言。2024 年 11 月 COP29 会议上，支持该宣言的国家总数增加了 6 个，达到了 31 个。同时美国政府发布了一份《安全和负责任扩张美核能：部署目标和行动框架》，计划 到 2050 年部署 200 吉瓦核电容量，至少是美国 2020 年核能装机容量的三倍。

美国两党均持积极态度，奠定核电长期发展的重要地位。

（1）特朗普 1.0 任期：维护美国全球核技术优势地位，遏制中国自主设计堆型发展。

特朗普政府提出了一系列方针、政策和框架，核能新政主要体现在《核能创新与现代 化法案》、《先进核能技术法案》、《先进堆开发与部署愿景和战略》和《美国国家安全 战略》等若干关键政策文件，对核电态度较为积极，意图通过重振美国核能，确保美 国在全球核技术优势地位，尤其对先进核电技术提出支持。

（2）拜登政府任期：颁布 IRA 法案补贴核电，拉拢核能发展盟友，加大出口管制。

IRA 法案对各类清洁能源进行补贴。如 IRA 就为现有核电站设立了生产税收抵免，从 2024-2032 年，公用事业公司现有核电厂发电可获得 15 美元/兆瓦时的税收抵免。

2023 年第 28 届联合国气候变化大会（COP28）上，美国、法国、英国等二十余国首 次联合发布《三倍核能宣言》，提出使 2050 年核能装机容量增至 2020 年的三倍目标。 2024 年 11 月，COP29 会议上拜登再提三倍核电落地框架，并提出美国本土 2050 年 核电装机规划新增 200 吉瓦计划。

2023 年 8 月，美国核管理委员会（NRC）发文进一步收紧出口：要求出口商在出口特 殊核材料和原材料时，必须获得特定许可证。与此同时，某些发电机、容器和软件， 在出口到中国时，也需要获得美国商务部的特定许可证。 （3）特朗普 2024 年竞选：特朗普表态为“释放包括核能在内的所有能源生产”、“加速新 核电机组”。 对于核电表态积极，主要从产出效率角度对新能源项目、尤其是美国的海上 风电项目提出质疑。

我国核电“三步走”，以核电新技术突破带动核工业发展。为解决核能发展“两大问题” ——资源可持续和环境友好性，解决铀资源、厂址资源保障问题、解决乏燃料后处理问题、 解决核废物处理处置影响最小化问题；同时在核工业各类应用上取得突破，我国自 20 世 纪 80 年代便提出了核能发展“三步走”战略（热堆、快堆、聚变堆）。近 20 年时间， 均将采用热堆路线、以年核准 8~10 台的节奏有序安全发展核电，快堆建设计划集中在本 世纪中期。

IAEA 连续第四年上调全球核电增长的预期，乐观情况下装机量将增长 1.5 倍。根据 IAEA 最新预测，在乐观情景下，到 2050 年，全球核电装机容量将从目前的 3.7 亿千瓦增加约 1.5 倍，达到 9.5 亿千瓦；在悲观情景下，装机容量将增加 40%，达到 5.14 亿千瓦。与 2023 年的预测相比，乐观预测上调了约 6.7%，悲观预测上调了 12.2%。此外，全球关注的 小型模块化反应堆（SMR）预计到 2050 年，在乐观预测情景下将占新增装机容量的 24%， 在悲观预测情景下则占 6%。

1.2 AI 数据中心“激活”核电再发展，美国科技巨头下场推动

高速发展的 AI 需要庞大的算力支撑，新模型耗电量激增 6-10 倍。2023 年数据中心的耗 电量达到 500TWh，相当于全球能耗的 2%。随着人工智能工作负载、GPU 工作负载和高性能计算（HPC）的增加，配备 GPU、具备 AI 算力的服务器需电将达到 40-60kW/机架，而目 前为 10-14kW，大幅提高了数据中心的整体功耗。

全球未来五年 AI 数据中心电力需求将高涨 160%，电网电力供应能力及稳定性受到挑战。 以美国为例，在过去的十年里，美国的电力需求平均增长率为 0%。但随着 AI 和非 AI 数 据需求的增长，以及能效提升的实质性放缓，电力需求将开始急剧加速，其建设速度远超 电网规划的常规节奏，现有的电网基础设施难以快速适应这种爆发式增长，导致电力供应 紧张，电压稳定性受到挑战。虽然数据中心多集中在大城市附近以利用更大电网和光纤网 络解决延迟问题，但也给本已脆弱的城市电网增添巨大压力。 AI 数据中心将成为全球和美国电力需求加速增长的关键驱动力之一。在 AI 算力需求快速 增长下，预计数据中心电力需求占比将从全球总电力需求的 1%-2%上升至 3%-4%，带来约 650 太瓦时的电耗增加。其中，数据中心在美国的总电力需求占比中上升幅度更大，将从 3%上升至 8%，并带来额外 500 亿美元的资本支出。

根据高盛报告，预计到 2030 年，中性预测下，不包括加密货币在内的全球数据中心 电力需求将增长 160%。并且 AI 数据中心的增长将使全球/美国年电力需求增长率平 均增加约 30/90 个基点。

中国算力规模全球第二、仅次于美国。我们测算算力增长驱动数据中心（IDC）用电增长， 至 2025 年占全社会用电量比重将接近 2.5%。

根据中国信息通信研究院的数据，2023 年我国新增算力约 28%，单机架算力提升算力 增速略快于机架数增速。假设 2024/2025 年算力增速扩至 32%/35%，在运机架总量 预计从 2023 年的 810 万架增至 1281 万架（2.5kW 标准机架口径）。假设 2024/2025 年国内全社会用电增速设为7%/5.7%，对应2025年IDC用电占比将继续提升至2.3%。

66%上架率水平下，IDC 年利用小时数接近 7600h，与核电全年发电小时数高度匹配 （考虑平均 18 个月的换料大修周期）。

AI 数据中心运行导致碳排放激增，需寻求绿色能源。据斯坦福大学的《2022 年人工智能指数报告》显示，OpenAI 的 GPT-3 模型在训练期间释放了 502 公吨碳，是目前大模型中 有据可查耗能最严重的，它的碳排放量是 Gopher 模型的 1.4 倍，是 BLOOM 模型的 20.1 倍，约等于 8 辆普通汽油乘用车一生的碳排放量，人均 91 年的碳排放量。此外，高盛最 新分析指出，到 2030 年数据中心电力需求的增长将使数据中心二氧化碳排放量比 2022 年 增加 100%以上（约 2.15-2.2 亿吨），增加量约占全球能源排放量的 0.6%。截至 2023 年 底，源自美国的顶级 AI 模型数量达到了 61 个，欧盟 21 个，中国 15 个。

数据中心对电能稳定性和质量要求高，其用电需求增长为核电复苏提供新支撑。数智化技 术领域已经普遍达成共识：人工智能的基础是算力，而算力的尽头是电力。归根到底，普 通能源已经跟不上算力扩张脚步，只有解决供电瓶颈，数字化才能真正实现，这为核电复 苏提供了新的支撑。

对于 AI 数据中心电源，运行连续性是其关键指标。运营中断面临的可能不仅是经济 损失、甚至是法律责任。相比于风光出力不可控，核电这类可靠性电源与数据中心诉 求更为相符。

AI 数据中心电源对电能的稳定性和质量要求更高。数据中心的大规模用电以及其用 电的不稳定性（如人工智能的能源消耗像锯齿图，而非平滑线），会导致电网电压出 现波动。当数据中心用电高峰时，可能会拉低电网电压，而在用电低谷时，又可能使 电压升高，造成电力失真，可能会对家中的电器造成损害，增加发生电气火灾的风险， 并可能导致停电或降压现象。因而，核电供给的稳定高质量电能与数据中心诉求更相 符。

核能能量巨大、稳定，且是一种清洁能源，能够满足数据中心的可靠电力需求，正在成为 科技巨头绿色电力的合适选择。对科技公司而言，相较于从电网中获取电力，直接利用核 电更有意义。这类交易还意味着无需新的电网基础设施，这样数据中心不仅可以更快地建 成，同时还可以避免构成公共事业费大头的输电、配电费用。 核电可以提供持续、低碳的电力供应，这正是数据中心持续运营所必须的； 核电可以长期直接采购，为数据中心运营商提供商业保证。

“核电站+数据中心”供能合作模式开启，科技巨头下场推进。AI 热潮催生的用电需求， 使得美国科技公司在全国范围内寻找电力供应。尤其在美国电网规划较为老旧、电力供应 紧张的现状下，美国巨头公司将更多目光投向核电，在数据中心上推行“核电直供”，以 推进 AI 发展。据《华尔街日报》报道，全美约 1/3 核电站所有者都在与科技公司就新建 数据中心的电力供应进行谈判。科技巨头已经或即将开始斥巨资下注核能，他们或直接入 股核电企业，或向核电公司购买电力，微软、OpenAI、谷歌、亚马逊等都在行动。 从目前供电合作的趋势看，小型核电站有望成为数据中心长期供电保障的最佳选择。全球 核电也在经历一场新的复兴，正在加速走向规模化阶段的小型模块化反应堆甚至更小的微 型堆。从目前各大科技公司与核电公司合作内容看，小型模块化核反应堆（SMR）是大势 所趋。受益于更高的效率和更低的成本，考虑长期供电稳定性、经济性等因素，小型核电 目前看有望成为数据中心长期供电保障的最佳选择。

二、小型核电（SMR）经济性、灵活性更高，适用于 AI 数据中心

2.1 小型化是核电发展方向之一，SMR 具备经济性、灵活性、安全性更高的优势

核电技术发展可划分为四代，当前处于三代技术成熟、四代核电试点时期。1942 年 12 月， 在美国芝加哥大学建成的世界第一座反应堆验证了可控的核裂变链式反应的科学可行性， 世界核电技术的发展可以划分为四代。从核电技术的发展看，当前三代技术成熟、四代核 电试点，均为核裂变路线下的技术迭代。

小型模块化反应堆(Small Modular Reactors，SMR)是一种先进的核反应堆，发电功率在 300 兆瓦(MW)以下，发电量约为传统核反应堆的三分之一，一般在几十兆瓦到几百兆瓦之 间。技术路线大多基于成熟商业化的第二代和第三代轻水反应堆或更安全可靠的第四代反 应堆技术进行开发设计。

SMR 具备小型化、模块化、高安全性、灵活性和可持续性等特点。与传统核反应堆相比， SMR 体积更小，因此可以建在离电网更近的地方；SMR 建造时间更短，因此可以更快地投 入使用，建设成本也更低，并可根据特定地点的需求进行调整；SMR 还可以选址在偏远地 区以及输电线路和电网容量都不足的地区。此外，SMR 正被考虑用于电力和非电力应用， 适于非基荷运行，能为核能、可变可再生能源和储能相结合、以热能、电力和氢形式为不 同用户供应弹性清洁能源的综合能源系统的电网提供稳定性。 小型——体积仅为常规核动力堆的数十分之一； 模块化——系统和组件可在工厂组装，然后以机组形式运输到安装地点； 反应堆——利用核裂变产生热量，从而生产能源。

2.2 SMR 建设周期更短、造价更可控，满足数据中心电源稳定和高质量要求

SMR 凭借其模块化设计、复制机会、灵活性和缩短的施工时间，提供了一种有前途且具有 成本效益的解决方案。SMR 可以为从偏远社区到大型电网的一切供电，使其适用于发展中 国家、能源密集型行业、数据中心甚至商船。截至 2024 年 3 月，全球规划或在建的小型 堆项目装机总量达到 22 吉瓦，较 2021 年上涨 65%，预计 2024 年将有 1760 亿美元投资进 入该领域。IAEA 预计乐观情况下，到 2050 年总核容量增加 2.5 倍，并且 SMR 将占新增核 容量的四分之一，发展前景广阔。 SMR 的各类优势使其在数据中心电源的长期供应里脱颖而出。从功率规模来看，小堆的功 率通常低于 300 兆瓦，当前开发的很多种堆型的功率都在数十兆瓦左右，这与一个大型数 据中心或超算集群的功耗相当。从可行性看，SMR 建设周期更短、造价更可控，并且相较 于大型核电站，小型模块化更灵活，也可分期匹配数据中心的投产。

对比大型核电站，SMR 具备建设周期更可控、成本控制更优、更灵活、安全等特点。

（1）SMR 建设周期更可控。 SMR 是一种“短周期”的核电方法，旨在避免大型压水堆项目遇到的一些制造和调试陷阱。 其设计特点为模块化、工厂组装和可扩展，预计将更快地进入市场，目标建设时间为 3 到5 年，相较建造大型压水堆所需的 10 年大幅缩短。 SMR 中的术语“模块化”是指其可扩展性，以及在工厂环境中制造核蒸汽供应系统 （NSSS）的主要组件然后将它们运输到现场的能力。这有助于减少现场准备工作，并 且缩短施工时间。这一点非常重要，因为漫长的施工时间是大型机组的关键问题之一。 此外，核蒸汽供应系统主要部分的工厂内制造和完工也可以促进实施更高的质量标 准，例如焊缝检查。  大型核电站建设周期过长，不可控因素过多。SMR 相对于大型核反应堆的最大优势并 不一定是大幅减少资本，而是更确定不会陷入多年的拖延和数十亿美元的成本超支 的泥潭，这已经成为美国的核经验，最近的例子是 Vogtle 和 Summer 反应堆的经济困 境。例如 Vogtle 核电站的 3 号和 4 号机组于 2013 年先后启动建设，但由于建设多 次延期，这两台机组实际投运时间落后于计划 7 年，并且最终花费资金超过 300 亿美 元，严重超出预算（原总造价估计为 140 亿美元）。

（2）SMR 成本控制更优。 根据 IAEA 报告，建造 SMR 的隔夜资本成本（OCC）即不含利息资本开支为每 千瓦 2,000~6,000 美元，此成本估算包括反应器、电厂辅助设施和其他相关基础设施成本，基 于特定的反应器设计和项目位置彼此间具备较大资本成本差异。 与传统大型核电站相比，SMR 有望显著节省成本。大型核反应堆的每千瓦成本通常在 4,000~9,000 美元之间，对比 SMR，后者可以通过标准化设计和基于工厂的制造流程从规 模经济中受益。此外，SMR 的较小尺寸和模块化特性可以降低场地准备成本并缩短施工时 间，从而进一步节省成本。

根据统计，轻水小型模块化反应堆（LW-SMR）的隔夜资本成本(OCC)平均值为 5233 美 元/千瓦，标准差为 655 美元/千瓦，90%的概率在 4254 美元/千瓦至 6389 美元/千瓦 之间。而传统大型压水堆(PWR12-BE)的 OCC 平均值为 5,859 美元/千瓦，标准差为 681 美元/千瓦，90%的概率在 4,903 美元/千瓦至 7,122 美元/千瓦之间。

对比大型核电站，SMR 缩短工期降低了施工期间的间接成本和利息，LCOE 更低。 轻水小型模块化堆（LW-SMR）、气冷小型模块化堆（GC-SMR）和熔盐小型模块化堆（MSSMR）的 LCOE 分别为 89.6 美元/兆瓦时、81.5 美元/兆瓦时和 80.6 美元/兆瓦时，压 水堆（PWR12-BE）的 LCOE 为 86.4 美元/兆瓦时。其中 SMR 成本计算中包括美国《通 货膨胀削减法案》（IRA）中给予的 30 美元/兆瓦时补贴。 对比天然气发电，SMR 在碳税和补贴下发电经济性的相对优势将显现。通过碳税和补贴， SMR 将能实现与天然气联合循环(NGCC)电厂的 LCOE 平价。 无碳捕捉的 NGCC 以及 NGCC+碳捕捉技术的 LCOE 分别为 62.3 美元/兆瓦时和 88.5 美 元/兆瓦时。其中，NGCC 的年燃料成本为 29.3 美元/兆瓦时，约为 LW-SMR 燃料成本 （11.7 美元/兆瓦时）的三倍。 加碳税后 NGCC 发电成本将大幅上涨，此时 SMR 开始具备经济性竞争力。NGCC 发电的 直接二氧化碳排放量为 336 公斤/兆瓦时，加碳税后其 LCOE 将从 45.5 美元/兆瓦时 提升至 62.3 美元/兆瓦时，同比提升 37%（以碳税成本 50 美元/吨计算）。105 美元/ 吨的碳税将使 LCOE 与 MS-SMR 相等，130 美元/吨的碳税将使其与 LW-SMR 相等。 除了征收碳税之外，还可以向中小企业提供大量的前期资本补贴，以协调成本。例如： 对 MS-SMR 的资本补贴 1280 美元/千瓦（12.8 亿美元），再加上 50 美元/吨的碳税， 将使 MS-SMR 的 LOCE 与无碳捕捉的 NGCC 相等。对 LW-SMR 的直接资本补贴 1948 美元 /千瓦，对 GC-SMR 的直接资本补贴为 1335 美元/千瓦，将达到同样的效果。 EIA 预计，到 2050 年，即使征收 25 美元/吨的碳税，也会增加 59.1 吉瓦的新核电装 机容量。与小型反应堆相关的经济风险降低，再加上天然气碳社会成本的内部化，对 核电在应对气候变化方面的潜在作用具有深远的影响。

同时，扩大规模将加速 SMR 成本下降速度，与其他发电形式相比具有竞争力的水平。根据 美国能源部研究，在 2030 年至 2040 年期间，至少需要开发 10 到 15 个项目——以单个标 准 300MW SMR 容量，总量约在 3,000 到 4,500 MW。在此规模水平上，可以在整个核供应 链中释放规模经济。

（3）SMR 拥有更好的安全性和灵活性。 小堆适合为区域电网或小型电网进行分布式部署。它具有功率可变化、模块化快速组装、 运输便捷、出力稳定、适应性强等综合优势，能像自备电厂一样专门供电。传统大堆的辐 射应急计划区范围一般是 10 公里，而小堆只有 500 米左右，因此可以建在离城市、人口 密集区更近的地方。 安全性：堆芯的缩小使得功率输出更低，同时得到了更高的表面积-体积比，这将提高非 能动安全系统在正常运行工况和异常运行工况下的效率。例如，许多基于 LWR 的设计拥有 非常大的水存量，用于非能动冷却系统。对非能动冷却系统的依赖程度更高，使得设计更 加简化，运行和维护也更加简化。 灵活性增强：通过利用现有第二代反应堆的机动性能力，SMR 可以通过固有的设计特征以 及多机组的运行优化，实现负荷跟踪模式的增强。SMR 的灵活性还包括其部署能力(如选 址限制较少)和产品多样性(热电联产)。

三、美国积极开展 SMR 机组建设，国内重点把握国产设备机会

3.1 全球针对 SMR 政策支持力度逐渐加强，集中在欧美和中国推进

全球有 80 多个小型模块堆设计和概念。其中大多数处于开发阶段，部分近期可逐步部署 落地。阿根廷、中国和俄罗斯目前有四个处于后期建设阶段的小型模块堆，一些现有和新 晋核能国家正在进行小型模块堆的研究和开发。全球 SMR 技术发展地区主要集中在欧美和 中国。

小型反应堆将在完成核能装机目标和支持脱碳目标方面发挥关键作用。NEA 预计乐观情况 下，到 2050 年，SMR 的装机容量将达到 375GW，在核能装机容量中占比 50%以上。SMR 从 获得认证（2-4 年）到建设（5-7 年）完成落地运行需花费 7-10 年左右，预计 2030 年起 项目开始逐步示范落地。

全球针对 SMR 的核能政策支持力度逐渐加强，有利于推动项目的落地。美国、加拿大、欧 洲、中国、日本、韩国、印度等均开始出台相关政策补贴或者 SMR 项目建设计划已经提上 日程。其中，美国由于电力系统并非全国“一张网”，而是由多个区域电网构成， 适合发 展 SMR，为区域电网或小型电网进行分布式部署。

3.2 美国推动 SMR 积极性强，技术领先并且给予专项政策补贴

美国政府出台 IRA 法案以及针对 SMR 的专项资金补贴，推动核电发展，由能源部（DOE） 通过政府资助项目支持小堆的研发。

现行 IRA 法案下核电市场电价位于目标价区间时触发补贴机制，补贴差价。2024 年 为市场电价处于 25~43.75 美元/MWh 的机组提供至多 15 美元/MWh 的补贴，补贴后 最高价为 45 美元/MWh，后续随通胀率调整。这意味着 IRA 法案为核电电价提供托底 保障。考虑到新建核电成本显著更高，补贴金额上升至 27.5 美元/MWh（PTC）或补贴 投资金额的 30%（ITC），有效期为项目投产后 10 年内，且不随市场电价波动退坡。

美国给予三代改 SMR 高达 9 亿美元的专项资金补贴。2024 年 6 月 17 日，美国能源部 （DOE）发布了一份意向通知，将提供高达 9 亿美元的资金，以支持美国第三代+小型 模块化反应堆（Gen III+ SMR）技术的初步部署。2024 年 10 月 16 日，清洁能源示 范办公室(OCED)开放了资金申请，申请截止日期为美国东部时间 2025 年 1 月 17 日。 这笔资金将用于刺激美国的首批 Gen III+ SMR 部署，振兴和利用支持美国现有大 型轻水反应堆设计的专业知识、劳动力和供应链，从而为新的核部署和运营提供方向。

美国作为 SMR 技术开发先锋，专利数量和相关发文量全球领先。国际原子能机构（IAEA） 于 2022 年 3 月宣布发起核能发展协同和标准化倡议（NHSI），旨在加速先进核反应堆尤其 是 SMR 的安全部署，以实现 2050 年净零排放的目标。美国的研究发文和专利数量全球领 先，美国和中国是该领域发文总量排名前 2 位的国家，分别有 766 篇和 361 篇，约占总发 文量的 43.8%，并且美国在专利申请方面位列前三。

美国核管会（NRC）着手制定小堆设计的审查大纲与解决政策性问题，多个项目已进入工 程设计或启动建设。2022 年 8 月，美国核管理委员会（NRC）审查通过了纽斯凯尔电力公 司（NuScale Power）的一项 SMR 设计，也是 NRC 认证的首个 SMR 设计。然而，该 SMR 的 建设项目却于 2023 年 11 月 8 日被宣布终止建设，原因是大多数潜在用户不愿承担开发 此类项目的风险，无法获得足够的用户，但纽斯凯尔电力公司表示将继续与国内外客户合 作，将其技术推向市场。并且现阶段，AI 数据中心的电力需求也再次将 SMR 发展迫切性 推上议程。美国 Westinghouse Electric Company，GE-Hitachi Nuclear Energy，JAEA Consortium，Duke Energy 等 SMR 项目或设计正在申请认证流程中，预期相关项目和设计 有望在 5 年内获得认证并且落地。

美国 SMR 核电产业链迎来机遇，重点关注原材料及加工核燃料/反应堆组件制造、SMR 设 计与研发，以下为产业链相关梳理。

（1）铀矿开采和浓缩铀加工

铀矿开采

全球铀矿高度集中，美国铀主要依靠进口。全球铀矿资源的分布呈现出显著的地域集中特征，主要集中在哈萨克斯坦、加拿大、纳米比亚及澳大利亚等关键地区。 主要铀矿开采国家及公司：哈萨克斯坦卡扎原子能公司（Kazatomprom）、加拿大卡梅科 （Cameco）、法国欧安诺（Orano）、俄罗斯铀一（Uranium One）、乌兹别克斯坦纳沃伊矿 业（Navoi MMC）、中国中核集团、澳大利亚必和必拓（BHP）和俄罗斯国家原子能公司 （Rosatom）等。美国本土的铀矿公司包括 Energy Fuels（NYSE：UUUU）、Uranium Energy （NYSE：UEC）等。

浓缩铀加工

对于需要长周期运行的数据中心来说，它们无法承受频繁的停堆换料导致的电力供应中断。 因此，更高燃料浓度、更低换料频率特性，更满足数据中心企业的需求。采用长换料制， 减少停堆换料时间，对提升 SMR 经济性带来好处。 HALEU(高浓度低浓铀)是 SMR 的燃料，燃料的铀-235 浓度更高，介于 5%到 20%之间，较传 统的核反应堆燃料 LEU 浓缩度（铀-235 的浓度在 3%到 5%之间）更高。HALEU 的铀-235 浓 度更高，能量密度更大，意味着在相同体积内可以产生更多的能量，同时对铀的需求量也 更大。

浓缩加工环节是整个铀产业链的核心部分，主要涉及将铀原料通过离心法、气体扩散法或 激光浓缩法等技术进行浓缩处理，以生产出不同浓度的铀产品，相关企业不仅需要具备先 进的技术和设备，还需要遵守严格的安全和环保标准。目前，由美国政府资助的先进反应 堆设计中，十分之九将在未来十年内需要低浓铀燃料。美国能源部（DOE）的预测表明， 到 2030 年，美国将需要超过 4 万公斤的高浓铀，随着新的先进反应堆投入运行，这一数 量将逐年增加。 主要国际铀浓缩服务供应商：美国森图斯（Centrus）、欧洲铀浓缩公司（Urenco）、俄罗 斯国家原子能工业集团（Rosatom）以及法国欧安诺集团（Orano）。

（2）核燃料/反应堆组件制造、SMR 设计与研发

SMR 反应堆的设计工作，包括堆芯设计、热工水力设计等；SMR 所需的关键制造设备，包 括蒸汽发生器、反应堆压力容器、控制棒驱动机构等。目前，全球范围内已有多个国家和 企业参与到 SMR 技术的研发和应用中，竞争格局呈现出多元化和国际化的特点。美国、俄 罗斯和中国等国家在 SMR 堆型研发上处于领先地位。 美国的主要参与者包括：纽斯凯尔电力（NuScale Power）、西屋电气(Westinghouse Electric Company)、奥克洛（Oklo）、GE 日立（核能 GE Hitachi Nuclear Energy）等。

NuScale Power（纽斯凯尔电力）

NuScale Power 是目前唯一一家获得美国监管批准并准备进行商业部署的小型模块化反应 堆技术提供商和生产商。美国核管理委员会（NRC）已经完成了对 NuScale US600 小型模 块化反应堆（SMR）设计认证申请的安全审查，其是一款轻水冷却压水反应堆（PWR）。2022 年 12 月，NuScale 提交了 US-460 新设计的审批申请，预计该设计将在 2025 年 7 月获得 批准。 NuScale 发布的 77MW 模块化方案，可通过工厂预制方式将建造周期缩短至 36 个月，依据 数据中心负荷需求设计模块数量，并且受场址约束更小。

公司自有的 VOYGR SMR 发电厂由自研的 NuScale 功率模块提供动力，可选 12 模块， 6 模块和 4 模块的标准配置，可在 0.06 平方英里的土地上最高产生 924 MWe 电力（每 个模块 77 MWe），对比风能发电厂需 94 平方英里、光伏发电厂需 17 平方英里土地。 这使其成为在空间受限的地方（例如退役的燃煤电厂场地、数据中心等）生产无碳电 力的理想选择。此外，VOYGR-12（12 模块）的全天候开启功能使其成为作为应急电 源的解决方案：在基础设施发生灾难性损失后，VOYGR-12 可以在没有新燃料的情况 下以 154MWe 的功率为任务关键型设施微电网供电 12 年。

Westinghouse Electric Company (西屋电气)

西屋电气宣布向美国核管会(NRC)提交其 AP300 小型模块化反应堆的预申请监管参与计划。 AP300 小堆基于经过验证且获得许可的 AP1000 反应堆，AP1000 是唯一已投运的三代加 (Gen III+)核能技术，采用三代改压水反应堆（PWR）。AP300 小堆设计采用了西屋成熟的 三代加技术，该技术在美国、英国和中国获得了监管部门的批准，并符合核电站的欧洲用 户要求(EUR)标准。AP300 预计在 2027 年将获得设计认证，随后在 2030 年获得特定厂址 许可并建造第一个机组。 AP300 SMR 是对 AP1000 反应器的补充，可实现更清洁的能源结构、能源安全以及电网灵 活性和稳定性，可成为社区清洁能源系统的支柱。灵活的性能提供了稳定现代可再生重电 网的成熟能力，包括快速负载变化能力，以支持需求变化。包括支持区域供热、海水淡化 和制氢的附加功能。

Oklo（奥克洛）

Oklo 专注于小型模块化反应堆（SMR）技术，其 SMR 设计基于 EBR-II（二代钠冷快堆）反 应堆，该反应堆运行至 1994 年，是除轻水堆外唯一曾获得 NRC 批准的技术。目前 Oklo 的 Aurora 反应堆已获得美国能源部（DOE）的批准，并得到了爱达荷国家实验室（INL）的燃 料材料支持。公司正积极与美国核监管委员会 (NRC) 合作，申请并优化许可证流程，已 推出新型许可证申请流程以加快审批速度。目标于 2027 年在 INL 调试 Aurora 反应堆，使 其成为美国完成的第一个先进核反应堆。

Aurora 发电厂反应堆正在与美国核管理委员会（NRC）开展申请前活动，拟议的 Oklo 小 型反应堆是液态金属冷却、金属燃料快堆，最大功率水平为 15MWe。预计其首个反应堆的 资本支出为每千瓦 4,000 美元，规模化生产后成本有望降至每千瓦 2,000-3,000 美元。 单位建设成本：单个 15 MW 动力站的初期成本约为 7000 万美元，未来随着规模化发 展可能下降至 6000 万美元。 收入潜力：数据中心的 PPA 合同价格约为每兆瓦时 100 美元，对应一个 15 MW 动力 站可实现每天 3.6 万美元的收入，年收入约 1310 万美元。 此外，Oklo 还以 2,500 万美元收购 Atomic Alchemy，进军放射性同位素市场。

Oklo 已将自身定位为数据中心行业推动核能作为低碳燃料来源的关键参与者。目前，公 司已经在销售和业务开发方面取得进展，其潜在购电协议(PPA)超 2GW，包括 Equinix、 Diamondback Energy 和美国国防物流署等客户。并且 2024 年 12 月，Oklo 与 Switch 共 同签署了一份非约束性能源总协议，根据该协议，Oklo 将部署 12GW 的 Aurora 微反应堆 发电厂项目，计划于 2044 年前完成，为 Switch 遍布美国各地的数据中心提供电力。

GE Hitachi Nuclear Energy（GE 日立核能） GE 日立核能的 BWRX-300 是一款 300MWe 水冷自然循环 SMR，带有被动安全系统，可用于发 电和工业应用，包括制氢、海水淡化和区域供热。与典型的水冷 SMR 相比，它的每兆瓦资 本成本降低了 60%，并且采用模块化和敞篷结构技术的组合，BWRX-300 可以在 24-36 个 月内建造完成，同时将工厂布局的体积减少约 90%。此外，每兆瓦减少约 50%的建筑体积 也应该使每兆瓦的混凝土减少 50%，这在经济性和优势尺寸方面都有了显著的改善。 加拿大、波兰、美国三国公司开展合作，合作方包括 GE 日立核能公司(GEH)、田纳西流域 管理局(TVA)、安大略省电力公司(OPG)和 Synthos 绿色能源公司(SGE)。通过合作开发标 准设计，推进 GEH BWRX-300 小型模块化反应堆(SMR)的全球部署。TVA、OPG 和 SGE 这三 家公司都已经宣布了 GEH 的 SMR 计划： OPG 已经开始在安大略省达灵顿新核项目现场准备 BWRX-300 工厂，这将成为北美第 一个电网规模的 SMR; TVA 正在田纳西州橡树岭附近的 Clinch River Site 准备 BWRX-300 的施工许可申请; SGE 和 PKN Orlen 的合资企业 ORLEN Synthos Green Energy (OSGE)已经在波兰开始 了该反应堆的预许可流程，并开始了其第一台机组的选址流程。

3.3 国内明确支持小型模块化反应堆发展，陆上部署领先全球，关注国产设备

中国政策明确支持发展小型模块化反应堆，多用途 SMR 具有较为广泛的应用前景。 能源主管部门出台的《能源技术革命创新行动计划(2016—203 年)》明确提出推动能源技 术革命，抢占科技发展制高点。我国将继续深入实施创新驱动发展战略，完善核能领域科技研发体系，支持小型模块化反应堆(SMR)、高温气冷堆、钠冷快堆、核能制氢等领域的 科研和示范工作，助推清洁低碳能源供应。 预计 2030 年全球 SMR 市场规模将超过 500 亿美元，其中中国预计贡献约 15%。随着政策 的支持和技术的成熟，中国将在未来几年加速推进 SMR 项目的建设，特别是在海上和偏远 地区电力供应、工业加热以及辅助传统核电站提供稳定能源等方面。预计中国将在 2025 年前后开始首个商业化 SMR 项目的建设，并在 2030 年左右实现多项目并行运行。目前 ACP100、CAP200、和美系列一体化多用途供热堆、ACPR50S 均在积极部署工程示范项目的 前期工作，满足不同领域的应用需求。

我国在陆上小型模块化反应堆部署方面领先全球，已完成载荷试验，预计 2026 年正式发 电。我国的“玲龙一号”反应堆是全球首个通过国际原子能机构官方审查的三代轻水 SMR， 也是全球首个陆上商用 SMR，“玲龙一号”（ACP100）于 2021 年 7 月开工建设，单台机组 容量为 125 兆瓦。截至 2023 年 11 月，“玲龙一号”钢制安全壳下部筒体已吊装就位，环 吊钩头完成全部载荷试验，满足可用条件，按照计划将在 2026 年正式发电，“玲龙一号” 设备国产化率达 90%以上。据初步估算，“玲龙一号”首堆建成后，每年可发电 10 亿千瓦 时，可以满足 50 万户家庭的生活用电。

玲龙一号反应堆核心模块也被称作“玲龙之心”，是玲龙一号的核心部件，由中核集 团中国核动力研究设计院自主设计和采购，中国第一重型机械股份公司承制，是 100% 的“中国制造”，集成了压力容器、蒸发器、主泵接管，并取消了主管道。

“玲龙之心”不同于“华龙一号”堆型压力容器，它摆脱了当下传统核电压力容器样 式，成功的将直流蒸汽发生器、主管道冷段、热段、过渡段、主泵泵壳均整合融入了 压力容器之中，形成一体化模块下的压力容器。其设计创新既提高了核电站安全性和 可靠性，又极大地缩短了工期，提高了经济性，是我国核工业设计先进理念的结晶。

（1）上游：核电燃料，企业议价权较高，对资源、设计制造和技术等壁垒相对门槛更高

核燃料组件核心材料为二氧化铀燃料芯块，由天然铀提炼而成，天然铀占核燃料成本比例 约 49%（约占核电发电总成本比例约 15%）。国内核电在建在运总量达全球之首，美国牵 头的三倍核能复兴计划提升海外天然铀需求预期，全球天然铀供需或将偏紧。同时，受供 需关系调整的积极影响，天然铀的市场价格迎来了上涨周期，为铀矿企业带来了新的发展 机遇。 中广核矿业有限公司是中国第一、全球第三大核电集团中国广核集团旗下天然铀贸易的上 市公司，主要从事天然铀的开发和贸易，向中国广核集团运营的核电站供应天然铀资源。 公司先后收购哈萨克斯坦谢米兹拜伊铀公司 49%股权、加拿大 Fission Uranium Corp 19.99%股权（截至 2023 年底，已稀释至 12.62%）、哈萨克斯坦奥尔塔雷克公司 49%股权。 公司通过谢米兹拜伊铀公司和奥尔塔雷克公司拥有谢矿、伊矿、中矿、扎矿四座铀矿 49% 的天然铀产品包销权，并参股 Fission 公司矿山 PLS 项目。公司从在产四座矿山包销的自 产天然铀直接供给国内核电。

（2）中游：核电设备，拥有高技术壁垒

核岛设备高技术壁垒，三代核电发展带动国产化百亿市场。从价值量拆解来看：核电设备 价值占机组比例约 50%，核岛占核电设备价值的 46%左右。往后看，在当前国产化率水平 下，假设“十四五”期间年核准新建 8~10 台，按照三代机组单台 120 万千瓦，单位成 本 1.6 万元/KW 测算，对应核岛设备新增市场空间在 353~442 亿元（考虑国产化率 90%， 对应国产核岛设备市场空间约为 318~397 亿元）。

核能设备国产化程度已达 90%，主设备产品主要由国企把控，民企主要布局细分零部件。 核岛设备是核电设备的核心，主要设备包括反应堆压力容器、堆内构件、蒸汽发生器、控 制棒驱动机构、主泵和主管道等，都是核安全级设备，质量要求极高。核岛的主设备核心 产品主要由国企垄断：上海电气、东方电气、哈电集团为三大核电设备制造集团，中国一 重、二重和上重为主要的大型锻件和反应堆容器制造集团。民企主要供应其余细分零部件， 如阀门、乏燃料运输等。

（3）下游：核电运营, 中国核电与中国广核为行业“双寡头”。

下游环节中，我国具有核电运营资质牌照的公司包括中国核工业集团、中国广核集团、国 家电投和中国华能。 （1）中核：10M24 漳州#1 换料完成，预计年底并网； 10M24 漳州#2 倒送电完成，参考 福清#6 历史进度预计 10M25 并网，25 年考虑并网节奏后的装机容量、电量将同比+5.9%。 首运享受税收优惠、免提乏燃料处理费，参考福清或将增厚平均度电盈利。 （2）中广核：9M24 惠州#1 热试完成，预计 1H25 投产。惠州电站目前由集团持股 82%， 权益装机增量可观，未来计划惠州#1、惠州#2 一并注入，考虑到惠州#2 计划 26 年投 运，届时或迎来更大弹性。 （3）国电投：核电资产计划注入电投产融平台。本次电投产融重组置入标的为国电投核 能有限公司（简称电投核能），控股山东海阳核电，参股辽宁红沿河核电、浙江三门核电、 浙江秦山二/三核。截至 11M24，电投核能控股（包括共同控制）在运核电机组 8 台（海 阳#1#2、红沿河#1~#6），装机规模 921 万千瓦；管理国家电投集团控股核准在建机组 8 台，装机规模 1056 万千瓦；另外拥有广东、广西、山东等沿海储备厂址待纳入规划。

（4）核能制氢

核能制氢是通过将核反应堆与先进的制氢工艺相结合以实现大规模生产氢气，以来源丰富 的水为原料，利用热和/或电实现氢的大规模生产，具有不产生温室气体、效率高、规模 大等优点，是未来氢气供应的重要解决方案。核能制氢将核反应堆与制氢工艺耦合，既能 实现制氢过程的无碳排放，还可有效拓展核能的利用方式，提高核电厂的经济竞争力。 核能制氢具有以下优势：

（1）可有效承接核能弃电，提升核能利用率

核电站开启后关停成本极高，一般每连续工作 1-1.5 年才关停做检修。用电端的波峰波 谷使得在波谷无法消纳和存储。核能弃电制氢能够为核产业提供额外产出，利于维持正在 老化的反应堆的服役状态，避免核设施的废弃；耦合制氢可实现核电生产与需求曲线匹配， 提高核能的利用率和竞争力。

（2）可提升制氢效率，降低制氢成本

全球 95%工业氢采用蒸汽甲烷重整工艺，成本低但生成额外的二氧化碳。采用核能进行甲 烷热分解（TDM）制氢，过程中产生的碳是纯固体碳或炭黑，易捕捉，热解所需高温可由 核电厂直接提供。这种方式能量需求极低，比常规水电解低 8 倍，而产生的氢能比常规电 解水高出几倍。

（3）与传统制氢方式相比，基于核能生产的氢碳强度显著降低，因此有助于减少重工业 和长途运输中的全球温室气体排放。

高温气冷堆为核能制氢的首选方案。核能制氢的技术路线可分为核电制氢（机组为制氢提 供电能）、核热制氢（机组为制氢提供热能）和电热混合制氢（机组为制氢提供热能和电 能）三种。能够与制氢工艺耦合的反应堆有多种选择, 但从制氢的角度来看, 制氢效率与 工作温度密切相关，高温 (出口温度 700-950℃) 和超高温反应堆(出口温度 950 ℃以上) 是最优选择。

核电制氢：一般的电解水制氢，该工艺产氢效率（55%~60%）较低，美国开发的 SPE 先进电解水技术可将电解效率提升为 90%，即便如此，由于核电站的热电转换效率仅 为 35%左右，因此核能电解水制氢最终的总效率只有 30%甚至更低。在目前成熟的制 氢工艺中，电解水制氢的成本最高，因此核电制氢目前基本不具备竞争优势，很难规 模化推广应用。

核热制氢：热化学制氢，是将核反应堆与热化学循环制氢装置耦合，使水在 800℃至 1000℃下催化热分解，从而制取氢和氧，热能至氢能的转换率可达 60%甚至更高，目 前的最优方案是美国通用原子能公司开发的碘硫循环。

电热混合制氢：利用先进核反应堆提供的工艺热（约 30%）和电能（约 70%），在 750℃ 至 950℃的高温下将水蒸气高效电解为氢气和氧气，其制氢效率接近 60%。

核热制氢和电热混合制氢：目前技术成熟度仍较低，面临的主要挑战是耐高温材料的 研发。制氢工艺都需要核反应堆提供高温工艺热，但这类反应堆全部属于第四代反应 堆，目前除了高温气冷堆建成示范项目之外，其它的堆型均处于研究设计阶段，尚未 进行工程验证，距商业化推广仍有较长时间，且面临很大不确定性。因此，美、英、日以及中国等核大国目前都将高温气冷堆(high temperature gas-cooled reactor, HTGR)列为核能制氢的首选方案。

HTGR 与 SOEC 耦合可以用一个反应堆同时为 SOEC 提供热能和电能，既可实现绿氢制备， 也可满足核能的多样化应用需求。SOEC 技术采用固体氧化物作为电解质材料，具有能量 转化效率高且不需要使用贵金属催化剂等优点，理论效率 100%。此外还可以直接通过蒸 汽和 CO2 生成合成气，以用于各种应用，例如液体燃料的合成。

核能与 SOEC 技术相结合相比其他电解过程具有更低成本生产氢气的潜力：1）电解在高温 下进行，这意味着生产氢气所需的电能更少；2）核电厂平均可在高达 95%的时间内持续发 电，显著高于其他可变能源；3）核能既可以提供热能，也能提供电能。通过直接利用热 能，可以避免蒸汽涡轮机中的能源损失，从而提高核电厂的有效能源容量，使得高于其电 能额定值。

编辑：火腿肠