机械行业周报：基荷能源不二选择，关注核电设备投资机会

本周关注：精测电子、江苏神通、恒立液压、冰轮环境、一拖股份 本周核心观点：继续看好在碳中和大背景下风电、光伏、氢能、核能等相关设备机遇，尤其是由于能源形式升级带来的材料、工艺变化所导致的设备需求。重点关注碳纤维、氢储运等领域。 基荷能源不二选择，核电设备或迎来千亿市场空间。“碳中和”背景下，核电凭借高能效、污染小、环境友好、单机容量大、发电量稳定等优势，将成为未来基荷能源的重要组成部分。我国三代核电技术全面发展，截至2021年9月30日，我国运行核电装机容量为5349万千瓦（额定装机容量），据中国核能行业协会发布的《中国核能年度发展与展望(2020)》预测，到2025年我国在运核电装机达到7000万千瓦，在建3000万千瓦，而到2035年，在运和在建核电装机容量合计将达到2亿千瓦。按照每台核电机组100万千瓦装机容量计算，核电建设有望按照每年10台机组推进。按核电站每千瓦建造成本1.1-1.8万元计算，2022-2025年平均每年核电市场空间约为1279-2093亿元，其中设备市场空间约为640-1047亿元/年。 核岛核心设备仍为国企垄断，民营企业在细分领域活跃度提升。核电设备主要包括核岛（NI）、常规岛（CI）和辅助设备（BOP）三部分。核岛是整个核电站的核心，也是核电站投资建设中成本占比最高的一环，承担热核反应的主要部分。核岛主设备包括核反应堆（包括堆芯、压力容器、堆内构件）、主管道及热交换器、蒸汽发生器、核级阀门、反应堆冷却剂泵、控制棒及驱动机构、核级线缆、稳压器、安全箱和硼注箱等。其中，反应堆压力容器、主管道及热交换器、蒸汽发生器为核岛三大主要部件，目前基本由国企垄断。主管道、核级阀门、主泵、核用电机等零部件及核级密封门槛相对较低，少数民营企业可进入该领域，但仍然需要严格的资质审查标准。 常规岛设备市场竞争相对激烈，综合国产化率达85%以上。常规岛的作用是将核蒸汽供应系统的热能在汽轮机中转变为机械能，带动发动机发电，由管道系统及冷凝器、汽轮机、发电机、汽水分离再热器等组成。目前主要的二代改进型核电机组项目，如红沿河、福清、防城港等常规岛部分的综合国产化率已经达到85%以上。 从细分领域看，汽轮发电机组、汽水再分离器与冷凝器等重点监管设备领域由东方电气、上海电气、哈尔滨电气三家国企垄断。其他设备领域市场竞争相对激烈，阀门、凝汽器、水泵等常规岛非核心设备民营企业参与度较高。 乏燃料后处理设备需求或超预期。乏燃料即高放射性核废料。目前，我国乏燃料后处理技术不够成熟。据头豹研究院数据，每100万千瓦核电设备容量的乏燃料年产量约为21吨，2020年中国乏燃料产量为1071.6吨，而乏燃料后处理能力仅为50吨，考虑到乏燃料后处理厂建设的高成本、长周期，短期内乏燃料处理需求将难以满足。 建议关注：核岛、常规岛设备建议关注江苏神通、应流股份、佳电股份、中密控股、久立特材；乏燃料后处理设备领域建议关注江苏神通、通裕重工、兰石重装。 风险提示：核电开工受阻风险；核电设备需求不及预期风险；核安全事故风险。 1本周组合表现 上周组合：精测电子、国茂股份、应流股份、帝尔激光。截至2022年1月7日，周区间涨跌幅-5.33%，同期机械设备申万指数涨跌幅-0.55%，同比跑输设备指数。组合开始至今，累计收益率-2.33%，跑输沪深300指数-0.86pct，跑输申万机械指数-3.65pct。 图1：上周组合行情 2基荷能源不二选择，核电设备或迎来千亿市场空间 2.1核电产业迎来拐点，年均设备市场空间或达千亿 2.1.1三年“零核准”困局迎来拐点，“碳中和”背景下核电不可或缺 核电，是指利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式，具有高能效、污染小、环境友好、单机容量大、发电量稳定等优势。相较于风电、光电等能源，核电在一次装料后可连续稳定运行至少12～18个月，且占地面积相对较小，是未来基荷能源的重要组成部分。 2016-2018年间，我国几乎暂停了新增核电项目的审批，核电连续三年“零核准”，业内普遍认为，重要原因之一在于当时在建的三门核电、台山核电等三代核电项目均存在延期，迟迟未能投产，三代核电技术有待验证。然而，随着在建机组密集投产，三代核电技术得到验证，2019年我国核电机组核准数量打破“零核准“，并呈现上升趋势，2019年、2020年分别新增核准机组4台。2021年新核准机组5台（4大1小），分别是：1）海南昌江多用途模块式小型堆科技示范工程项目“玲珑一号”125MW；2）江苏田湾核电7、8号机组“VVER-1200/V491”，单台机组容量1274MW；3）辽宁徐大堡核电3、4号机组“VVER-1200/V491”，单台机组容量1274MW，合计5.22GW。 图2：历年国家核准核电机组数量情况（台） 图3：历年国家核准核电机组装机容量（单位：GW） “碳中和”背景下，核电不可或缺。2021年10月26日，国务院印发2030年前碳达峰行动方案。提出到2025年，非化石能源消费比重达到20%左右，到2030年，非化石能源消费比重达到25%左右。核电作为清洁、稳定的基荷能源，在全社会用电量不断提升，煤电新增项目大幅减少的背景下，是我国实现碳中和的一个重要选择。而随着全球“碳中和”趋势的发展，核电的作用也将得到进一步认可。目前，全球共有72个国家已经或计划发展核电，其中“一带一路”沿线国家有41个，随着中国“华龙一号”获得海外认可，中国核电也将实现从“引进来”到“走出去”的过程。 2.1.2三代核电全面发展，“华龙一号”两台首堆分别投入商运 核电技术的发展经历了一代、二代、三代到四代的演变。一代核电站始建于上世纪50年代，苏联5000千瓦的实验性核电站和美国9万千瓦的原型核电站证明了利用核能发电的可行性。二代核电站，于上世纪60年代后期在一代基础上陆续建成了功率在30万千万以上的压水堆、沸水堆、重水堆等核电机组，使核电的经济性得到证明，目前世界上运行的400余座机组绝大多数（包括中国大陆大部分核电站）是在这一时期建成。三代核电技术，是上世纪90年代，为解决三里岛和切尔诺贝利事件负面影响，美国和欧洲先后出台“先进轻水堆用户要求”文件和“欧洲用户对轻水堆核电站的要求”，在安全性和人因工程方面做出了更明确要求，国际上将满足这两份文件之一的核电机组成为第三代核电机组。 浙江三门核电站是我国首个采用三代核电技术的核电项目，率先采用第三代先进压水堆AP1000技术，其1号机组是全球首座AP1000核电机组，三门核电站一期于2009年4月开工，历史9年于2018年6月首次并网发电，成为全球首台并网发电的EPR三代核电机组。 “华龙一号”核电技术，是中核ACP1000和中广核ACPR1000+两种技术的融合，被称为“我国自主研发的三代核电技术路线”。2021年1月30日，中核集团宣布华龙一号全球首堆中核集团福建福清5号机组投入商业运行，标志着我国在三代核电技术领域跻身世界全列，成为继美国、法国、俄罗斯国家之后真正掌握自主三代核电技术的国家。华龙一号首堆所有核心设备均已实现国产，所有设备国产化率达88%。2022年1月1日，中核集团福清核电6号机组首次并网成功，成为全球第三台、我国第二台华龙一号并网发电机组。 第四代核电技术蓄势待发。四代核电是由美国能源部发起，并联合法国、英国、日本等9个国家共同研究的下一代核电技术，目前仍处于开发阶段，预计可在2030年左右投入应用。第四代核能系统改用钚-239作燃料，将满足安全、经济、可持续发展、极少的废物生成、燃料增殖的风险低、防止核扩散等基本要求。第四代核能的发展将进一步驱动我国核电产业的发展。 2.1.3“十四五”期间有望年均批复10台，设备市场空间或达千亿 根据《中国核能发展报告2021》，2020年，我国商运核电机组达到48台，总装机容量为4988万千瓦，装机量仅次于美国、法国，位列全球第三，核电总装机容量占全国电力装机总量的2.27%。截至2021年9月30日，我国运行核电机组共52台（不含台湾地区），比2020年新增4台，装机容量为5349万千瓦（额定装机容量）。 图4：在运机组数量（台） 图5：商运核电机组装机规模增长情况（单位：万千瓦） 根据《十四五规划和2035年愿景目标纲要》，“十四五”期间，我国核电运行装机容量达到7000万千瓦。此外，根据中国核能行业协会发布的《中国核能年度发展与展望(2020)》中的预测数据显示，到2025年，我国在运核电装机达到7000万千瓦，在建3000万千瓦，而到2035年，在运和在建核电装机容量合计将达到2亿千瓦。按照每台核电机组100万千瓦装机容量计算，核电建设有望按照平均每年10台机组推进。 表1：2025-2035年中国核电装机容量发展目标（单位：万千瓦） 设备市场市场空间或达千亿。按核电站每千瓦建造成本1.1-1.8万元计算（据头豹研究院数据），2022-2025年平均每年核电市场空间约为1279-2093亿元，其中，设备市场空间占比约为一半，即640-1047亿元。 表2：2022-2025年中国核电设备市场空间测算 2.2核电产业链概述 核电产业链包括上游原料及设备供应、中游核电站的建设于运营，以及下游的发电及后处理。 核燃料是指含有易裂变核素，能够在反应堆内实现自持链式核裂变反应的物质。核燃料棒最核心的材料是二氧化铀，由天然铀提炼而成，铀矿需经过勘探开采、水冶、铀转化与铀浓缩等过程，最终送往核燃料加工厂制造出核燃料元件。在核燃料成本结构中，天然铀所占比例最高，达到49%。然而我国铀矿资源并不丰富，主要依赖进口，仅占全球1.3%。 图6：核电行业产业链结构 核电设备即核电站的组成设备，在核电站固定资产投资中核电设备投资占50%左右，是核电投资最主要的环节，核电自主化程度主要取决于核电设备自主化程度。核电设备包括核岛（NI）、常规岛（CI）和辅助设备（BOP）三部分，分别占电站总投资的23%、15%和12%。 图7：核电站投资成本结构 图8：核电设备投资成本结构 核电产业链的中游又可以分为建设和运营两部分。建设是包括前期策划、初步可行性研究、可行性研究、设计、采购、设备监造、施工、安装、调试、移交运营等一系列过程的总集成，流程包括核电站设计、土建施工与设备安装、调试等流程。运营是指核电站发电及日常维护管理工作。 核电产业的下游是发电和后处理市场，主要包括核废料处理及维修。核废料处理主要是对核废料短期存放、后期处理、运输、永久掩埋等工作。 3新建项目带来巨大设备市场空间 3.1核岛设备:核心设备仍为国企垄断，民企在细分领域活跃度提升 核岛是整个核电站的核心，也是核电站投资建设中成本占比最高的一环，承担热核反应的主要部分。其作用是将核能转化为热能，是核电站中工艺最复杂、投入成本最高的部分。核岛主设备包括核反应堆（包括堆芯、压力容器、堆内构件）、主管道及热交换器、蒸汽发生器、核级阀门、反应堆冷却剂泵、控制棒及驱动机构、核级线缆、稳压器、安全箱和硼注箱等。其中，反应堆压力容器、主管道及热交换器、蒸汽发生器为核岛三大主要部件。 图9：核岛设备成本结构 图10：通用核电设备工作原理 反应堆压力容器、堆内构件、蒸汽发生器三类核岛设备目前均由国企垄断，包括东方电气、上海电气、中国一重、哈电集团。其原因在于，反应堆为核岛中的核心部分，压力容器承担着极其重要的安全屏障作用，堆内构件起到支承及定位燃料组件作用，蒸汽发生器为一二回路的枢纽，此类设备质量标准严苛，制造成本也极高，且属于重型机械，对企业的生产能力和资金实力都有较高要求，因此为国企垄断。 主管道、核级阀门、主泵门等零部件门槛相对较低，少数民营企业可进入该领域，但仍然需要严格的资质审查标准。 主管道的功能是连接反应堆一次冷却剂系统主要设备的管道，由直管段、弯头和主管道上的接管组成。反应堆至蒸汽发生器之间的管道称为热段，蒸汽发生器至主泵之间的称为过渡段，主泵至反应堆之间的称为冷段。主管道是防止核反应裂变产物外泄