2017-“未来机器”系列深度之十:能源的未来,第四代核电站技术概要_22页-2mb
报告摘要
行业研究报告总结
核电行业概览
核电是目前唯一可以大规模替代化石燃料实现工业应用的清洁能源,其稳定性好、功率密度高,具备显著优势。2014年,全球核发电量占比约14%,我国核电装机容量为20.3GW,在建装机容量为28.5GW,核电发电占比从2010年的1.78%增至2014年的2.39%,预计2020年将提升至5.5%。
四代核能技术演进
核电技术发展经历了四代:
- 第一代(1950~1960):以实验堆为主,探索各种可能的堆型。
- 第二代(1966~1990):实现商用化、标准化、系列化,成为当前核电主力。
- 第三代(1990~2000):采用非能动安全系统,提升安全性与经济性,如AP1000、EPR、华龙一号、CAP1400等。
- 第四代(2000至今):以高温气冷堆、快堆等为代表,目标是减少核废料、提高铀资源利用率、提升安全性和经济性。
核反应堆分类及特点
| 堆型 | 冷却剂 | 慢化剂 | 燃料 | 优势 | 局限性 |
|---|---|---|---|---|---|
| 压水堆(PWR) | 加压去离子轻水 | 加压去离子轻水 | 低富集铀 | 技术成熟、建设费用低、周期短 | 需使用低富集铀 |
| 沸水堆(BWR) | 沸腾去离子轻水 | 沸腾去离子轻水 | 低富集铀 | 安全性高、设备少 | 一回路污染汽轮机 |
| 重水堆(PHWR) | 重水 | 重水 | 天然铀 | 使用天然铀、不停堆换料 | 体积大、造价高 |
| 石墨水冷堆(RBMK) | 水 | 石墨 | 天然铀 | 使用天然铀 | 低功率不稳定,切尔诺贝利事故后不再新建 |
| 石墨气冷堆(GCR & AGR) | CO₂或N₂ | 石墨 | 天然铀、低富集铀 | GCR使用天然铀 | 功率密度低、用料多 |
| 高温气冷堆(HTGR) | 氦气 | 石墨 | 铀燃料富集度约10% | 安全性高、热效率高 | 材料要求高 |
| 快中子增殖堆(FBR) | 液态钠、铅/铋、氦气 | 无 | 铀-238、钚-239 | 燃料利用率高、核废料少 | 耐高温要求高、后处理复杂 |
我国核电行业进展
我国核电行业进入加速成长期,未来6年计划新增39.2GW装机容量,对应投资逾5000亿元。目前,我国在建核电项目均符合第三代安全标准,且关键设备国产化率有望达到80%以上。代表性项目包括:
- AP1000:美国引进技术,我国在建项目如广东台山、浙江三门等。
- EPR:法国引进技术,我国在建项目如广东台山二期。
- 华龙一号:我国自主研发,具备出口能力,已用于福建福清二期。
- CAP1400:我国自主研发,单机容量1400MW,已用于山东石岛湾项目。
第四代核电技术
第四代核电技术作为我国核电战略方向,具有以下特点:
- 减少核废料:可循环利用核废料,提高核燃料利用率。
- 提升安全性:具有固有安全性和非能动安全系统,防止堆芯熔化和放射性释放。
- 经济性高:初期投资低于1500美元/KW,建设周期短,总电力成本低于3美分/KWh,与天然气发电相当。
第四代核反应堆型介绍
| 堆型 | 冷却剂 | 燃料 | 温度 | 特点 | 发展进度 |
|---|---|---|---|---|---|
| 气冷快堆(GFR) | 氦气 | 铀-238、钚-239 | 850℃ | 热效率高、可制氢 | 美、日等国在建 |
| 钠冷快堆(SFR) | 液态钠 | 铀-238、钚-239 | 550℃ | 高安全性和高燃料利用率 | 中国、印度等国在建 |
| 铅冷快堆(LFR) | 铅/铋 | 铀-238、超铀核素 | 550~800℃ | 高热效率、可制氢 | 中国、俄罗斯等国在建 |
| 熔盐堆(MSR) | 熔融盐 | 钚、铀 | 700~1000℃ | 高热效率、可制氢 | 中国、日本等国在研 |
| 超高温气冷堆(VHTR) | 氦气 | 铀 | 700~1000℃ | 高热效率、可制氢 | 中国HTR-PM在建 |
| 超临界水冷堆(SCWR) | 超临界水 | 铀 | 510~550℃ | 简化系统、高热效率 | 中国在研 |
我国第四代核电发展成果
我国已建成并投入运行的第四代核反应堆包括:
- 中国实验快堆(CEFR):20MW,我国自主研发的第一座快堆,2011年7月并网发电。
- 清华大学10MW高温气冷实验堆(HTR-10):10MW,2003年并网发电。
- 石岛湾模块式高温气冷堆商用示范电站(HTR-PM):200MW,预计2017年并网发电,我国首个高温气冷堆商用示范项目。
风险提示
第四代核电技术应用度可能低于预期,需关注技术成熟度与商业化进程。
投资建议
- 行业评级:机械设备/通用机械II,增持(维持)。
- 投资要点:核电作为清洁能源,具备显著优势,第四代技术代表未来发展方向,我国在该领域已取得重要进展,具备出口潜力。
联系方式
- 章诚:执业证书编号S0570515020001,研究员021-28972071,zhangcheng@htsc.com
- 肖群稀:执业证书编号S0570512070051,研究员0755-82492802,xiaoqunxi@htsc.com
- 秦瑞:执业证书编号S0570512070077,研究员021-28972086,qinrui@htsc.com
- 金榜:联系人,021-28972092,jinbang@htsc.com
- 王宗超:联系人,010-63211166,wangzongchao@htsc.com
评级说明
- 增持:行业股票指数超越基准。
- 中性:行业股票指数基本与基准持平。
- 减持:行业股票指数明显弱于基准。
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