核电一直是我国电网承载基本电力负荷的三大基础能源之一。今年我国的核电政策在首次使用“积极”字眼,释放出了对核电在“十四五”发展期间的利好信号。国产三代核电型号“国核一号“的诞生,意味着在技术方面,我国三代核电技术摆脱了仅靠引进的时代。目前我国的核电站技术是以一个“二代+”为主,三代开始国产化的格局。
不过,“二代+”和三代核电技术依旧使用铀作为燃料,我国的铀资源储量却极其有限,大部分属于非常规铀,品位低、埋藏深,同时开采成本昂贵。我国铀矿资源对外依存度高,2017年中国铀矿资源对外依存度高达85.9%,远超50%的国际警戒线。第四代核电技术中的钍基熔盐堆核电电池反应堆技术,不仅更加安全可靠,其核心资源钍完全没有资源卡脖子的问题。
目前A股市场上,真正的“第四代钍基熔盐堆”概念股,只有上海建工、上海电力、杭锅股份和宝色集团等。
本文内容基于公开信息资料、官方网站信息,以及上海建工、上海电力、杭锅股份和宝色集团等企业的2021年半年报。仅为基于客观数据和信息的个人观点分享,不构成任何直接投资建议。
可能大家一直都比较忽视核电,在谈起新能源的时候,总是认为,光伏风电就是全部了。其实核电一直是我国可再生/环保能源发电的一个重要来源,是电网承载基本电力负荷的三大基础能源之一。我国各类地区资源禀赋差别大,风光水资源集中在西部和三北区域,东部地区可再生能源资源相对贫瘠(除了海上风电),核电将继续作为一种重要的资源支持东部的电力系统。
根据中国核能行业协会发布的《2021年1-6月全国核电运行情况》,2021年1-6月全国核电机组累计发电量1950.9亿千瓦时,同比增长13.8%,占全国累计发电量的5.0%。累计上网电量为1830.5亿千瓦时,同比增长14.1%。与燃煤发电相比,相对减少燃烧标准煤5517万吨,减少排放二氧化碳1.4亿吨。
当然,之前核电很长一段时间,陷入了发展的缓慢期,最主要的还是安全问题。在核电发展中,安全性是重中之重。2011年因日本福岛核泄漏事件之后,基于安全考虑,我国核电产业暂时进入了一个缓慢增长的阶段,期间不少核电站技术升级,构成了“二代+”为主,三代开始国产化发展的格局。
2020年,历经17年,中国第三代核电技术发展宣告完结,国产三代核电型号“国核一号“的诞生,意味着在技术方面,我国三代核电技术摆脱了仅靠引进的时代。随着三门核电、田湾核电等项目的投产,第三代核电技术进入加速期。
政策面上,我国的核电政策在今年首次使用“积极”字眼,释放出了对核电在“十四五”发展期间的利好信号。
从市场的角度来看,我国的核电市场规模前景,将至少有一倍的增量。全球核能总发电量25,530亿千瓦时,在电力结构中的占比约为10%,比如法国目前核电发电量占比70.6%,韩国26.2%,美国19.7%,俄罗斯19.7%。而我国目前核电发电量占总发电量的比例为5%,仅为世界平均水平(10%)的一半。
在了解第四代核电技术之前,我们首先要明白,什么是“二代半/二代+”,什么是第三代核电技术。
“二代+”指的是,在设计、建设时吸取了福岛核事故经验反馈,配备了非能动应急高位冷却水源系统等三大非能动系统,实施了二次侧临时补水、移动式应急电源等11项技术改进,具备三代核电主要技术特征,为第三代核电技术的完全自研提供了坚实的基础。
自1987年大亚湾引进法国M310核电技术以来,到如今中国51台具备发电能力的核电机组中,超过80%为基于法国技术的二代或二代改进型压水堆。基于该技术成熟的安全性,中国核电运行30多年来,至今未出现过任何一起二级或二级以上的核电安全事故。
第三代核电站的技术标准是由美国核电URD和和欧洲核电EUR率先提出的,大体上分为改进型核电站和非能动型核电站两类。
其中改进型核电站配备有独立的交流电源与电网并网,如果停止全部供水,燃料堆在两小时内是没有损坏的。如果核电站被切断交流电源,至少在8小时内燃料堆不会损坏。而非能动型核电站的安全性要更高,它并不需要额外为安全系统配备交流电源,而且特定情况下在3天内不需要人为操作,并可以自动处理一些潜在的安全事故等。
尽管根据投产的三门核电站数据显示,三代核电的造价明显高于二代核电。但是,伴随着技术的成熟,以及项目本土化经验的积累,未来的成本将会大幅降低,大致保持与目前的“二代+”相当。
至于第四代核电技术,目前市场上关注的是钍基熔盐堆核电电池反应堆技术。第四代核反应堆主要包括六种。
理由也很简单,防止未来资源上被卡脖子。第二代和第三代核电技术依旧使用铀作为燃料(电池棒),然而我国的铀资源储量极其有限,大部分属于非常规铀,品位低、埋藏深,同时开采成本昂贵。因此,我国的铀资源产量较低,无法满足自身核电发展需求,在供需不平衡的情况下,只能依靠进口。中国铀矿资源对外依存度高,2017年中国铀矿资源对外依存度高达85.9%,远超50%的国际警戒线。
早期国际上认为,我国有四种解决方案/路径:1)利用新技术寻找铀矿床;2)与铀矿资源丰富的国家建立合作项目;3)投资收购海外铀矿;4)大力发展第四代核电技术,减少铀资源需求量。
因为钍基熔盐堆技术具有以下几个强势优点,目前市场看好第四代核电技术以及该分支在我国的发展前景:
第一,更安全。当反应堆内温度超过预设值,携带核废料的熔盐将全部流入应急存储罐,核反应也就随即终止。这样既不会泄露,也不会污染地下水。从理论上来讲,钍基熔盐堆能稳定运行几十年,核废料仅为铀反应堆技术的0.1%。
第二,对设施所处的环境要求更低。传统的核电站需要大量的水进行冷却,一般建在沿海地区或者水资源丰富的地方。而钍基熔盐堆采用的是复合型氟化盐冷却剂,不再依赖大量的水资源,可以避开沿海地区,建立在内陆,甚至偏远的沙漠。
第三,更易小型化。铀反应堆因其超高温以及热管理的繁琐,一般体积规模比较大,安全系数比较低,很难做到小型化。而钍基熔盐反应堆温度低、用水少、安全性高、辐射小,可以做到小型化,微型化。
第四,核心钍资源更丰富。自然界中钍的储量,远比铀丰富,据估算世界上已知的钍储量是轴的3倍,可以为世界提供1万年的能源支持。相关业内专家表示,100吨的钍可以等同于2.5亿吨的煤。我国的储量远高于世界其他地方(目前位列第二,仅次于印度),并且钍的提炼可达到99.9%的纯度,技术上已经完全成熟,没有卡脖子的问题。
(注:熔盐堆是唯一使用液态核燃料的核反应堆,具有高温输出、常压工作、无水冷却、核废料少和本征防扩散等特点,以及没有堆芯熔毁的风险的优势,是国际公认唯一有可能实现钍燃料高效利用的堆型)
2021年9月中旬,中科院宣布,其位于中国甘肃武威的实验性钍反应堆,暨世界首个第四代核能技术的钍基熔盐堆将于9月底启动试运行。如果实验性钍反应堆运转成功,国内或将启动同类反应堆建造计划,为成千上万居民提供电力,成为首个尝试将其商业化的国家(首批产能计划是给十万户居民供电)。钍核电池下一步或将用于新能源汽车领域,为新能源汽车提供更加绿色和持久的续航体验。
目前A股市场上,钍基第四代核电的核心关键标的不多,只要去认真的看一下企业业务描述,20201年半年报,以及部分券商的深度研报(企业基本面剖析),就可以知道那些是“真李逵”,哪些是“假李鬼”。
上海建工:与中科院共同开展“未来先进核裂变能——钍基熔盐堆(TMSR)”的实验堆安装技术研发,就是前文提到的,世界上首个商业化运作的钍基熔盐堆第四代核电反应堆。该团队目前已经掌握第四代核电钍基熔盐堆(TMSR)的材料生产与加工、设备设计与制造、反应堆设计与系统集成等熔盐堆相关技术,并在若干关键技术上实现创新突破。
上海电气:与中科院上海应用物理研究所签订了钍基熔盐堆(TMSR)2MW试验项目合同,承制堆容器、堆容器支承、金属堆内构件、燃料盐排放罐、屏蔽层钢板、燃料盐收集装置、套管设备、堆顶设备辅助支架、核热侧主熔盐、二次熔盐换热装置等关键设备,截至目前,堆容器、堆容器支承、金属堆内构件及堆顶设备辅助支架已经运抵项目现场开始现场安装工作,剩余配套燃料盐排放罐、屏蔽层钢板、燃料盐收集装置、套管设备预计在年内发运。
杭锅股份:是国内规模最大、品种最全的余热锅炉研究、开发、设计和制造基地。余热锅炉能回收工业余热,是实现能源高效利用的重要手段,被认为是继煤、石油、天然气和水力之后的第五大常规能源。公司主要核电产品为核电站辅机,自主研发设计制造的50MW熔盐储能系统应用于青海德令哈50MW塔式熔盐储能光热发电项目,目前该光热储能发电站已正式并网发电,平均发电量达成率为全球同类型电站投运后同期的最高纪录。
宝色股份:是国内涉及特种材料品种最全、应用面最广的高端特材非标装备制造优势企业,属于国内特材非标装备制造业的头部企业。公司生产的多项大型特材化工设备均为国内首制,实现了我国在特材装备制造领域多项“零的突破”。于2017年7月至11月陆续承接了上海电气(601727)核电设备有限公司关于中科院上海应物所“钍基熔盐堆综合仿真实验平台项目”关键设备主容器和堆内支撑装置的制作合同,并于2017年10月与中国科学院先进核能创新研究院签订了《战略合作框架协议》。