行业深度分析：核电景气度持续提升，三代四代核电技术打开设备新空间

2024年05月01日 电力设备及新能源 核电景气度持续提升，三代四代核电技术打开设备新空间 行业深度分析 证券研究报告投资评级领先大市-A维持评级 核电作为一种清洁、低碳的能源选项，在全球能源结构中扮演着重要角色： 随着全球对可持续和低碳能源需求的增长，核电作为一种高效和环境友好的能源选项，已成为国际社会的共识。许多国家通过政策支持和技术发展，积极推进核电项目，以核电为核心的能源战略旨在减少对化石燃料的依赖，从而降低温室气体排放。 截至2023年12月31日，我国运行核电机组共55台（不含中国台湾地区），装机容量为57.03GW（额定装机容量）。在运机组中，以压水堆为主，其中52台为压水堆机组，容量为55.36GW。截至2023年底，我国在建核电机组26台，总装机容量29.75GW。2023年，我国核准10台核电机组。截至2023年底，我国在运、在建、已核准待建核电机组共有93台，总装机容量101.44GW。核电审批逐渐加速，2021-2023年，我国新增核准核电项目5、10、10台。华龙一号是我国后续核电发展的主要技术路线，截至2023年底，我国在建、已核准待 建核电机工38台，其中21台为我国自主知识产权的华龙一号机组。 首选股票目标价（元）评级 电力设备及新能源 沪深300 33% 23% 13% 3% -7% -17% -27% -37% 2023-052023-092023-122024-04 行业表现 资料来源：Wind资讯 升幅%1M 相对收益-2.5 绝对收益-0.7 3M 1.4 12.4 12M -13.2 -23.7 不断的技术创新提高了核电站的安全性和经济性，四代核电技术逐步落地： 四代核电技术在提高安全性、经济性以及环境保护方面具有明显优势。中国在四代核电技术，尤其是高温气冷堆技术方面，已达到世界领先水平，我国具有完全自主知识产权的国家科技重大专项高温气冷堆核电站示范工程已商业化运行。高温气冷堆技术利用氦气作冷却剂、石墨作慢化剂，并采用全陶瓷包覆颗粒燃料元件，能实现700-1000℃的反应堆出口温度。高出口温度支持高效发电和热电联产，更高温度还可用于高温核能热利用，如热分解水制氢，是未来石化领域实现脱碳的路径之一。 温晨阳分析师 SAC执业证书编号：S1450523070006 能源革命创新驱动，核能商2024-04-02业化应用进入新时代 相关报告 wency@essence.com.cn 核能商业化利用稳步推进，核能利用进入新时代： 核电技术的多样化应用正在逐步扩展，从传统的电力生产到更广泛的热能和蒸汽供应等，核电的商业化前景正在明显改善。小型模块化反应堆技术的开发，为核电技术的灵活部署和应急电力供应打开了新的市场。核电站内设备主要分为核岛（主要是核蒸汽供应系统）、常规岛（主要是汽轮发电机组）以及电站配套设施。 核电行业快速发展，产业链深度受益： 核电产业链包括上游原料供应，中游设备和下游建设运营几个环节。上游材料包括核燃料、核材料等，中游设备包括核岛、常规岛和辅助系统的核电设备，下游包括核电站的设计、工程建设、安装调试、核电站运营和核废料处理。核电站工程投资额通常在200-400亿，平均单位投资额达到1.50万元/kw。工程投资中，工程费用占比约60%（其中设备购置费占比约30%），工程其他费用占比约20%。核电站设备投资中，核岛设备占比约58%，常规岛设备占比约22%，BOP设备占比约20%。 投资建议 推荐核电主泵电机供应商【佳电股份】，建议关注核电阀门供应商【中核科技】、【江苏神通】，核电工业机器人和智能装备供应商【景业智能】，核承压设备制造商【海陆重工】，国内大型能源装备制造商【东方电气】。 风险提示 核电行业政策发生变动的风险；核电项目建设进度不及预期的风险；核安全事故的风险。 内容目录 1.发展核电已成为全球众多国家的共识6 1.1.核能发电原理6 1.2.全球核电发展历程7 1.3.核电成本低、碳排放低，发展核电已成为全球众多国家的共识8 1.4.全球核电发展现状：截止2022年底，全球在运核电机组容量394GW9 1.5.国内核电发展现状：截止2023年底，我国在运核电机组共55台11 2.全球核电发展更注重安全性，四代核电走上舞台15 2.1.全球核电技术经历了四代发展15 2.2.我国核电技术经历引进消化吸收再创新，如今已形成具有完全自主知识产权的技术15 2.3.四代技术多路线发展，全球开始研发布局16 2.4.我国第四代高温气冷堆核电技术达到世界领先水平17 2.5.四代核电安全性高，具备核能综合利用潜力，打开核电发展新空间18 3.核能多场景应用，核电商业化进入新时代20 3.1.核电成为美国AI能源消耗的解决方案，多家企业布局绑定核电电量20 3.2.中国高温气冷堆商业化逐步落地，供热供汽正在实践20 3.3.小型模块化核反应堆“玲龙一号”示范工程持续推进，核能综合利用未来可期.214.核电设备投资额大，设备环节有望迎来增长23 4.1.核电产业链包括设备制造、电站运营等环节23 4.2.核电站内设备复杂，包括核岛、常规岛和配套设备23 4.3.核电项目投资额大，设备价值量占比高24 4.4.核电主要设备已实现国产化27 5.相关关注公司30 5.1.佳电股份：国内特种电机龙头企业，核电主泵供应商之一30 5.2.中核科技：深耕核电阀门行业，助力核电阀门国产替代30 5.3.江苏神通：国内特种阀门骨干企业，产品业务持续拓展31 5.4.景业智能：核心产品行业领先，专注核工业智能制造技术应用32 5.5.海陆重工：国内余热锅炉领域领先企业，核电、节能环保业务持续拓展33 5.6.东方电气：能源装备龙头企业，核电装备制造国产化领域能力出色34 6.投资建议36 7.风险提示36 图表目录 图1.核裂变反应过程6 图2.核聚变反应过程6 图3.核反应过程系统示意图6 图4.全球核能发展历程7 图5.不同发电方式全生命周期单位发电量碳排放量8 图6.不同发电方式平准化度电成本（折现率7%）8 图7.核电发电可运行容量9 图8.核电发电量10 图9.中国发电装机量（万千瓦）11 图10.中国各类型机组发电量（亿千瓦时）11 图11.2023年中国在运核电机组堆型数量分布11 图12.2023年中国在运核电机组堆型装机容量分布（单位：MW）11 图13.中国在运核电机组型号分布（横轴为项目核准时间）12 图14.截至2023年我国在运核电机组运营商竞争格局12 图15.中国新增发电装机（万千瓦）13 图16.中国新增核电装机（万千瓦）13 图17.我国各省份在运在建核电机组情况（截至2023年12月31日，单位：万千瓦）13 图18.我国历年新增核准的核电项目数量14 图19.截至2023年我国在建、已核准待建的核电机组技术路线数量分布14 图20.四代核电机组发展历程15 图21.中国核电工业发展历程（横轴为项目核准时间）16 图22.山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站17 图23.高温气冷堆球形燃料18 图24.模块式高温气冷堆的一个反应堆模块18 图25.不同核反应堆及应用的温度范围19 图26.位于宾夕法尼亚州的核电站及数据中心20 图27.核能供热基本原理示意图21 图28.“玲龙一号”反应堆核心模块——“玲龙之心”顺利就位22 图29.核电站常规岛示意图23 图30.采用华龙一号技术的福清核电5、6号机组23 图31.核电站系统示意图23 图32.核反应堆一回路热量循环示意图24 图33.压水堆核电站反应堆24 图34.核电站常规岛示意图24 图35.国内典型三代核电建设价（亿元）25 图36.国内典型三代核电建设价构成25 图37.核电站设备投资额占比25 图38.核电站核岛设备投资额占比27 图39.核电站常规岛设备投资额占比27 图40.中核项目CNP/M310(改)综合国产化率28 图41.中广核CPR1000项目综合国产化率28 图42.完成穹顶吊装的福清核电5号机组28 图43.2018-2022年国内核电主设备交付量29 图44.佳电股份营业收入及增速（亿元）30 图45.佳电股份归母净利润及增速（亿元）30 图46.中核科技营业收入及增速（亿元）31 图47.中核科技归母净利润及增速（亿元）31 图48.中核科技营业收入构成（亿元）31 图49.中核科技分业务毛利率31 图50.江苏神通营业收入及增速（亿元）32 图51.江苏神通归母净利润及增速（亿元）32 图52.江苏神通营业收入构成（亿元）32 图53.江苏神通分业务毛利率32 图54.景业智能营业收入及增速（亿元）33 图55.景业智能归母净利润及增速（亿元）33 图56.景业智能营业收入构成（亿元）33 图57.景业智能分业务毛利率33 图58.海陆重工营业收入及增速（亿元）34 图59.海陆重工归母净利润及增速（亿元）34 图60.海陆重工营业收入构成（亿元）34 图61.海陆重工分业务毛利率34 图62.东方电气营业收入及增速（亿元）35 图63.东方电气归母净利润及增速（亿元）35 图64.东方电气营业收入构成（亿元）35 图65.东方电气分业务毛利率35 表1：全球主要国家核电发展规划9 表2：2022年底可运行核电反应堆10 表3：截至2022年底在建的核电机组10 表4：第四代核能技术路线分类17 表5：国内部分核电项目建设投资24 表6：2022年国内核电主设备出产情况29 1.发展核电已成为全球众多国家的共识 1.1.核能发电原理 核能也称原子能，是原子核结构发生变化时释放出来的巨大能量，包括裂变能和聚变能两种主要形式。核裂变和核聚变都是原子核层面上的反应，涉及到原子核的变化和能量的释放。核裂变是分裂过程，核聚变是合并过程，两者都能释放出巨大的能量，核裂变目前被用于核电站和核武器，而核聚变则是未来能源的希望。 核裂变是一种重原子核分裂成两个较轻原子核的过程。在这个过程中，一个大质量的原子核，如铀或钚，吸收一个中子，变成一个非常不稳定的复合核。这个复合核会因为其内部的不稳定性而分裂成两个较小的原子核，同时释放出更多的中子和大量的能量。这些新释放的中子可以继续引发更多的核裂变，形成一个连锁反应。核裂变不仅释放了巨大的能量，而且还产生了放射性的裂变产物。 核聚变是两个轻原子核合并成一个重原子核的过程。通常发生在极高温度和压力下，使得原子核中的电子脱离束缚，原子核之间的相互吸引力使它们碰撞并结合。例如，氢的同位素氘和氚在高温高压下可以聚合成氦原子核，并在这个过程中释放出巨大的能量。如何安全地利用核聚变作为能源是当前科学界最关注的话题，因为它有潜力提供几乎无限的清洁能源。 图1.核裂变反应过程图2.核聚变反应过程 资料来源：IAEA，国投证券研究中心资料来源：IAEA，国投证券研究中心 核电站主要通过核裂变过程释放的能量来发电。以压水堆核电站为例，在核反应堆中，核燃料如铀经过裂变反应，产生大量的热能。这些热能首先用于加热闭合的一回路系统中的高压水。加热后的水不直接变为蒸汽，而是通过蒸汽发生器传递热量给二回路系统的水，使其变为蒸汽。随后，高压蒸汽被引导至汽轮机，推动轮机转动，从而带动发电机产生电力。这里的能量转化过程涉及核能转为热能，热能转为机械能，最终转化为电能。 图3.核反应过程系统示意图 资料来源：国家能源局，国投证券研究中心 1.2.全球核电发展历程 核能的发展历史始于科学研究，1789年马丁·克拉普罗特发现了铀，1895年威廉·伦琴发现了电离辐射。随后，居里夫妇在1898年发现了放射性元素钋和镭。到了20世纪30年代，詹姆斯·查德威克发现了中子，开启了人类利用核反应的可能性。1938年，奥托·哈恩和弗里茨·施特拉斯曼通过实验发现了核裂变现象，这一发现为后来的原子弹和核反应堆的开发奠定了基础。 对核能的利用起始于核武器，随后开始核能的和平利用，路线包括核能发电和核潜艇。二战期间，美国、英国和加拿大