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核反應(yīng)堆堆芯關(guān)鍵材料行業(yè)發(fā)展概況及發(fā)展趨勢
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 西諾稀貴    2023-09-06

（1）核電行業(yè)概況和發(fā)展趨勢

核能是一種清潔非化石能源，在新能源發(fā)電中具有技術(shù)成熟、無污染、能量密度高、綜合成本低、無供電間隙等優(yōu)勢。自 1957 年世界上第一座商用核電站——美國希平港核電站投產(chǎn)運營以來，核電在全球范圍內(nèi)得到快速發(fā)展。

根據(jù)國際原子能機構(gòu)（IAEA）公布的數(shù)據(jù)，截至 2022 年 6 月末，全球已有 30 多個國家或地區(qū)建有核電站，在運行核電站共有 440 座，總裝機容量約為 3.94 億千瓦。核電行業(yè)上游包括核材料、核設(shè)備和反應(yīng)堆用非核材料；中游包括核電站的建設(shè)和運營；下游包括核電發(fā)電、維修和乏燃料后處理市場。

在我國，核電亦是國家能源體系的重要組成部分。從 1984 年我國第一座核電站——秦山核電站開工建設(shè)到 2021 年“華龍一號”全球首堆福清 5 號機組試運行，我國核電事業(yè)經(jīng)歷了從技術(shù)引進到完全自主化的發(fā)展歷程，核電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國具備核心自主技術(shù)和成本優(yōu)勢的高端制造產(chǎn)業(yè)，是代表中國高端制造的新名片之一。同時，在“雙碳”目標和國家能源體系的戰(zhàn)略規(guī)劃的驅(qū)動下，我國核電行業(yè)將迎來重要發(fā)展機遇。

1）核電在我國能源體系中的重要性不斷提升

近年來，國家出臺多項支持政策推進核電高質(zhì)量發(fā)展。2017 年，我國頒布《核安全法》，為在安全的前提下發(fā)展核電事業(yè)提供了法律保障。2021 年《政府工作報告》正式提出要“在確保安全的前提下積極有序發(fā)展核電”。

同時，《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和 2035 年遠景目標綱要》明確提出構(gòu)建現(xiàn)代能源體系，安全穩(wěn)妥推動沿海核電建設(shè)，建成華龍一號、國和一號、高溫氣冷堆示范工程，積極有序推進沿海三代核電建設(shè)，要求“十四五”末核電運行裝機容量達到 7,000 萬千瓦，為核電發(fā)展明確了量化目標。

隨著 2022 年 9 月 13 日國務(wù)院常務(wù)會議（下稱“國常會”）核準福建漳州二期和廣東廉江一期共計 4 臺核電機組，2022 年核準數(shù)量達到 10 臺，為近年來核準數(shù)量最多的年份。2023 年 7月 31 日國常會核準山東石島灣、福建寧德、遼寧徐大堡項目共計 6 臺核電機組，核準數(shù)量維持在較高水平。

在國家政策的大力支持下，核電在我國能源體系中的重要性不斷提升，建設(shè)數(shù)量、裝機總量和發(fā)電量逐年增長。根據(jù)中國核能行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至 2023年 7 月底，我國大陸地區(qū)擁有商運核電機組 55 臺，總裝機容量 5,699 萬千瓦，位列全球第三；根據(jù)《中國核能發(fā)展報告 2023》，截至 2023 年 4 月中國大陸在建核電機組 24 臺，總裝機容量 2,681 萬千瓦，在建核電機組規(guī)模繼續(xù)保持全球第一，且具有同時建設(shè) 40 余臺核電機組的工程能力。

2022 年，中國核電總裝機容量占全國電力裝機總量的 2.2%，發(fā)電量為 4,177.8 億度，同比增加 2.5%，約占全國總發(fā)電量的 4.7%，核能發(fā)電量達到世界第二。2023 年 1-6 月，全國運行核電機組累計發(fā)電量為 2,118.84 億千瓦時，比 2022 年同期上升 7.01%；累計上網(wǎng)電量為 1,989.23 億千瓦時，比 2022 年同期上升 7.16%。

根據(jù)《中國核能發(fā)展報告（2022）》，預(yù)計“十四五”期間，我國將保持每年 6-8 臺核電機組的核準開工節(jié)奏，核電裝機規(guī)模將進一步加快擴大，發(fā)電量將大幅增加。預(yù)計到 2035 年，我國核電在運和在建裝機容量將達到 2 億千瓦左右，核能發(fā)電量在我國電力結(jié)構(gòu)中的占比將從 4.7%提升到 10%左右。根據(jù)國際原子能機構(gòu)（IAEA）統(tǒng)計，截至 2022 年 6 月底，全球在建核電機組共 53 臺，裝機容量約 5,437.7 萬千瓦，在建機組規(guī)模前三分別為中國、印度、俄羅斯，可見，核電在我國能源體系中的重要性顯著提高。

2）先進核電技術(shù)取得重要突破

我國核電技術(shù)的發(fā)展可概括為“壓水堆—快堆—聚變堆”三步走戰(zhàn)略，目前，通過全面核電自主創(chuàng)新，我國核電技術(shù)顯著提升，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“華龍一號”、“國和一號”第三代核電技術(shù)和具有四代特征的高溫氣冷堆、快堆以及小型模塊化反應(yīng)堆等先進核電技術(shù)。2021 年以來，“華龍一號”堆型機組在國內(nèi)外相繼投入商業(yè)化運行，標志著我國自主掌握了第三代核電技術(shù)。

同時，山東榮成“國和一號”示范工程順利推進，預(yù)計于 2023 年底建成投運。2021 年 12月，石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程成功并網(wǎng)發(fā)電，成為全球首個并網(wǎng)發(fā)電的球床模塊式高溫氣冷堆。此外，多功能模塊化小型堆“玲龍一號”示范工程、陸上小型壓水堆及海洋核動力平臺等國家重大專項均在持續(xù)開展。

3）自主化、國產(chǎn)化水平顯著提高

我國三代核電技術(shù)經(jīng)歷了從引進到消化吸收再到自主創(chuàng)新的發(fā)展歷程。從引進 AP1000 技術(shù)開始，國內(nèi)核電產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)在設(shè)備國產(chǎn)化、工程建設(shè)理念和運行管理方面持續(xù)消化吸收，提升我國核電產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平。經(jīng)過一系列重大專項的實施，以“華龍一號”、“國和一號”為代表的三代核電技術(shù)成功打破了多項技術(shù)壟斷，主泵、爆破閥、壓力容器、蒸汽發(fā)生器、堆內(nèi)構(gòu)件、控制棒及驅(qū)動機構(gòu)、大鍛件、核級焊材、690U 型管等關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵材料全部實現(xiàn)自主化設(shè)計和國產(chǎn)化制造，設(shè)備整體國產(chǎn)化率達到 90%以上，標志著我國核電的核心技術(shù)和材料、裝備不再受國外制約。

2023 年 5 月 5 日，我國自主三代核電技術(shù)“華龍一號”全球首堆示范工程——中核集團福清核電 5、6 號機組通過竣工驗收，為我國形成了一套完整的、自主的三代核電型號標準體系，大幅提升了我國核電的全球競爭力，也為“華龍一號”后續(xù)批量化建設(shè)項目提供了良好借鑒。

4）核電“走出去”戰(zhàn)略取得初步成效

以“華龍一號”、“國和一號”為代表的我國自主三代核電技術(shù)以及以高溫氣冷堆為代表的我國四代核電技術(shù)已走在世界前列，核電技術(shù)成為我國新的國家名片。隨著“一帶一路”倡議等重大政策的實施，核電“走出去”已上升為國家戰(zhàn)略。

據(jù)統(tǒng)計，國際主流的第三代壓水堆核電技術(shù)中，美國 AP1000 和法國 EPR堆型的單位造價約為 6,000-7,000 美元/千瓦，俄羅斯 VVER 堆型約為 4,000 美元/千瓦，而我國“華龍一號”堆型預(yù)算造價不到 2,500 美元/千瓦，具有顯著的競爭優(yōu)勢。目前，我國核電企業(yè)已與巴基斯坦、沙特阿拉伯、阿根廷、巴西等 20 多個國家和地區(qū)形成核電項目合作意向。

2021 年 3 月，“華龍一號”海外示范工程——巴基斯坦卡拉奇 K2 核電站成功并網(wǎng)發(fā)電，標志著核電“走出去”戰(zhàn)略邁出第一步，為我國核電產(chǎn)業(yè)鏈起到良好示范作用。根據(jù)中核集團統(tǒng)計，“華龍一號”每臺機組包含 6 萬余臺套設(shè)備，直接帶動裝備出口超過 120 億元，項目全壽命周期可持續(xù)帶動中國的核燃料、核電站建設(shè)、運行維護、乏料處理等全產(chǎn)業(yè)鏈直接創(chuàng)造經(jīng)濟收入超過 1,000 億元。