公用事业行业：核电发展回顾与展望，四代核电潜力无限-20211105-兴业证券-18页_1mb

核电发展回顾与展望：四代核电潜力无限

核电技术演进与四代核电发展

核电技术历经四个发展阶段，第一代验证了技术可行性，第二代实现标准化与大型化，第三代提升安全性与经济性，第四代则聚焦于废物最小化、铀资源高效利用与防核扩散。四代核电技术主要包括热堆改进与快堆技术发展两种路径：

• 热堆技术改进：超临界水冷堆、超高温气冷堆、熔盐堆，以铀-235为主要燃料，提升经济性与安全性。
• 快堆技术发展：钠冷快堆、铅冷快堆、气冷快堆，采用铀-钚燃料循环，实现燃料增殖，提高铀资源利用率。

四代核电技术目标包括：

• 经济性：机组初期投资低于1000美元/kW，总电力成本低于3美分/kWh，不依赖传统铀-235。
• 安全性：堆芯融化概率低于10⁻⁶/堆年，完全无场外放射性释放，事故无需厂外应急措施。

预计2030年开启商业化进程，2050年全面实现第四代核能系统。

四代核电技术快速发展

石岛湾高温气冷堆项目

华能石岛湾高温气冷堆项目是世界上首座具有第四代核电技术特征的球床模块式高温气冷堆核电站，预计2021年底并网发电。其主要设计参数如下：

• 名义电功率：200MWe
• 反应堆总热功率：2×250MWt
• 设计寿命：40年
• 堆芯平均功率密度：3.22MW/m³
• 发电效率：40%
• 一回路氦气工作压力：7MPa
• 反应堆入口/出口温度：250/750℃
• 燃料颗粒类型：TRISO (UO₂)
• 每燃料元件装铀量：7g
• 燃料元件富集度：8.9%
• 活性区直径/等效高度：3m / 11m
• 燃料元件总数/堆：42万个
• 平均卸料燃耗：90GWd/tU
• 主蒸汽压力/温度：13.24MPa / 566℃
• 主给水温度：205℃
• 进汽轮机的主蒸汽流量：673t/h
• 汽轮机型式：超高压凝汽式

固有安全性

石岛湾高温气冷堆具备固有安全性，即使在严重事故下，如丧失所有冷却能力，仍能依靠材料本身的能力防止放射性熔毁与外泄。

潜在经济竞争力

尽管高温气冷堆的造价略高于压水堆（约110%-120%），但上网电价差距在10%-20%以内，仍具备一定的经济竞争力。其造价控制主要依赖于高度自主化装备、模块化建造及成本结构优化。

核能制氢

高温气冷堆具备高温特性，适用于核能制氢技术，如热化学碘硫循环、混合硫循环及高温蒸汽电解。其制氢成本在2.45-4.34美元/kg，优于传统化石能源制氢成本。中核集团与清华大学、宝武集团等已开展核能制氢与氢能冶金结合的前期合作。

中核霞浦钠冷快堆示范堆

中核霞浦钠冷快堆示范堆于2017年底实现土建开工，计划于2023年建成投产。快堆技术可大幅提升铀资源利用率，实现燃料增殖，使铀资源利用率提高60倍。快堆采用铀-钚混合氧化物（MOX）燃料，通过闭式燃料循环，提高核燃料利用率，减少核废料。

小型反应堆发展趋势

小型反应堆因其前期投资小、建造周期短、功能灵活及非能动安全等特点，市场需求巨大。预计2025年前后建成具有完全自主知识产权的钠冷小型示范堆。

碳中和背景下的四代核电前景

在碳中和背景下，四代核电技术将发挥重要作用，尤其是在供热、制氢、冶金、化工、海水淡化等领域。我国计划在2030-2040年实现第四代核反应堆大型化商业应用示范，2050年全面实现第四代核能系统的目标要求，推动核电市场空间的扩展。

投资建议

建议关注核电相关设备产业链和建造产业链。相关标的包括：

风险提示

1. 电价政策调整风险：若核电电价下调，可能影响项目运营利润。
2. 项目进度低于预期：核电项目建设周期长，若进度延迟将导致成本上升。
3. 核安全风险：全球核事故可能影响核电发展节奏和长期前景。

投资评级

• 股票评级：买入（相对指数涨幅>15%）、审慎增持（涨幅5%-15%）、中性（涨幅-5%-5%）、减持（涨幅<-5%）、无评级（无法获取资料或存在重大不确定性）。
• 行业评级：推荐（优于指数）、中性（与指数持平）、回避（弱于指数）。

结论

四代核电技术在安全性和经济性方面具有显著优势，且具备广阔的市场前景。在碳中和背景下，四代核电有望成为未来能源结构的重要组成部分，推动核电产业向更高效、更安全、更可持续的方向发展。