结论
中国核电产业有望加速发展，但主旋律仍为“安全稳妥”。未来，发展地域仍主要位于沿海，并逐步提高自我创新能力。
导语
4月份，国务院常务会议核准了浙江三门二期、山东海阳二期、陆丰三个核电项目，共6台核电机组；
9月份，福建漳州二期、广东廉江一期两个核电项目，共4台核电机组，直接释放了我国核电产业有望进入加速发展的积极信号。
重点关注包括运营平台中国核电，以及核电建设综合龙头企业中国核建、主设备制造龙头东方电气、核电高端铸件龙头应流股份、核级阀门龙头江苏神通、中核科技。
本文希望通过为读者全面梳理核能产业运作情况，并且了解未来发展趋势。
正文
1、 核能发电原理简介
二、世界核电发展情况
三、中国核电发展情况
1、技术发展情况
2、产业链及相关龙头企业
3、发展前景
一、核能发电原理简介
核电站就是利用核裂变所释放出的热能进行发电或供暖的动力设施。
核电厂用的燃料是铀，当铀-235的原子核受到外来中子轰击时，引起原子核裂变，1个原子核会吸收1个中子分裂成2个质量较小的原子核，同时放出2-3个中子，新产生的中子引起新的原子核裂变，裂变反应连续不断地进行下去，如此持续进行就是裂变的链式反应，整个过程在反应堆中进行。
图1 裂变链式反应示意图
它与火力发电极其相似，反应堆和蒸汽发生器相当于火电站的化石燃料和锅炉。用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生连续裂变而产生巨大热能，再用处于高压力下的循环水（或其他物质）把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方。简单来说，核能发电和火力发电都是烧开水，因为无论核电站还是火电站，推动汽轮机转动的都是回路都是一样的：水→蒸汽→水。
图2 核反应堆原理图
在核心构件反应堆中，当今世界上应用比较普遍或具有良好发展前景的，主要有压水堆、沸水堆、重水堆、高温气冷堆和快中子堆五种堆型。
图3 反应堆类型及相关特点，中天无限公关集团整理
目前，应用最广的压水堆（pressurized water reactor），全称“加压水慢化冷却反应堆”。以加压的、未发生沸腾的轻水（即普通水）作为慢化剂和冷却剂的反应堆。由燃料组件、慢化剂（兼作冷却剂）、控制棒组件、可燃毒物组件、中子源组件、堆芯吊篮和压力壳等组成。是属于核电站中应用数量较多、容量较大的堆型。
图4 三环路压水堆（M310、CPR1000、华龙一号）反应堆及汽轮机厂房立体简图
压水堆主要的工作原理为：热中子和铀235发生裂变反应之后，约98%的能量将在元件里转化成热能，此时就完成了核能向热能的转化。
之后，高温高压的一回路水由反应堆冷却剂泵送到反应堆，又下至上流动，吸收堆内热量后流出反应堆，流进蒸汽发生器，通过蒸汽发生器的传热管将热量传递给管外的二回路主给水，使二回路水变成蒸汽，推动汽轮机发电。
而一回路水流出蒸汽发生器之后再由反应堆冷却剂泵重新送到反应堆，二回路的水发电后再经过冷凝器和预热器进入蒸汽发生器，完成二路水循环。如此循环往复，形成一个封闭的吸热和放热的循环过程。
图5 压水堆原理示意图
整体来说就是四步。
1. 反应堆：将核能转变为热能（高温高压水）
2. 蒸汽发生器：将一回路高温高压水中的热量传递给二回路的水，使其变为饱和蒸汽。在此只进行热量交换，不进行能量的转变
3. 汽轮机：将饱和蒸汽的热能转变为高速旋转的机械能
4. 发电机：将汽轮机传来的机械能转变为电能
尽管现有压水堆的热工参数尚欠高，但因堆芯结构紧凑、体积小、功率密度高、建造周期较短、安全性好，且已实现了标准化和系列化，故为当前最受重视的堆型。广泛应用于核电站。福岛核电站建于20世纪70年代，属于沸水堆。与压水堆不同的是只有一个回路，并且在控制棒等设计上整体安全性低于压水堆。
而在安全方面，为保障公众和环境不受核电站放射性物质的伤害和污染，压水式反应堆设置了至少三道安全保护屏障，只要其中有一道屏障是完整的，放射性物质就不会泄漏到厂房以外。全世界的压水式反应堆均有良好的安全记录。
二、世界核电发展情况
2021年底全球反应堆数量仅为436座，数量较2020年减少5座，在所有可运行反应堆中，70%为压水堆，2017年至2021年启动的34座反应堆中，除1个外，其余都为压水堆。
图6 2021年底可运行核电反应堆数量
资料来源：世界和协会和国际原子能机构动力堆信息系统
图7 世界核电站分布情况
来源：碳简报
2021年，核反应堆总发电量为2653TWh，相比2020年的2553TWh高出100TWh。这在有史以来全球核能发电量排名第三，略低于2019年的2657TWh和2006年的2660TWh，并恢复了自2012年以来核能发电量的上升趋势，此前2020年核能发电量有所下降。
图8 全球核能发电量情况
资料来源：世界和协会和国际原子能机构动力堆信息系统
而目前全球核电装机容量为345GW，相比2005年高峰时期378GW有所减少，这很大程度上源于福岛核事故的后续影响。
而在全球能源寒冬影响下，非传统核电国家和无核电国家积极制定核电发展计划。东欧、中东和南美洲的一些非传统核电国家，如波兰、土耳其、亚美尼亚、巴西、阿根廷在内的30多个国家提出了新的核电建设计划。沙特阿拉伯正在制定2022～2027年核能发展计划，成立沙特核能控股公司，计划至少建造2座反应堆。巴西计划在未来30年内增加1000万千瓦的核电装机容量。越南在第八个国家电力发展规划中建议研究发展小型核电站的可能性。
弃核国家重新重视核电，延续发展。韩国将核能重新纳入主要能源清单，使核电份额保持在30%，还拟投资小型堆(SMR)研发。日本为稳定能源价格、确保能源供给、应对气候变化，积极推动国内核电站重启。德国政府延长原计划关闭的3台核电机组的运行时间。
对于其他国家，相比化石燃料，核能扮演着清洁、低碳能源的角色。目前世界范围内有16个国家共计66座核电站在建，包括中国的22座。中国正在加速推进其核电装机容量增长。
图9 1955年（蓝色）-2016年（红色）之间累积在役核电容量排名前10国。
来源：国际原子能机构IAEA 巴黎数据库
在大型核电技术方面，三代压水堆存在国际上的AP1000、EPR和我国的“华龙一号”“国和一号”等多条技术路线；
目前主流的第三代压水堆有中国的华龙一号（HPR1000）、美国的AP1000及中国基于AP1000自主化的CAP1400、法国法马通和德国西门子联合开发的EPR，韩国基于System80+开发的APR1400，再加俄罗斯的VVER1200。这些堆型都是百万千瓦级别、单堆布置、双层安全壳、采用内置换料水箱设计。
除了APR1400之外其它几种堆型在中国都有建设，而且除了VVER-1200，其它几种堆型之间还着很深的技术渊源。
四代核电存在高温气冷堆、钠冷快堆、熔盐堆等6个方向；在模块化小型堆、气冷微型堆等前沿技术领域各国也提出了不同方案。其中模块化小型堆，因兼具经济性（建设成本低）、综合性（可与可再生能源融合、可应用于多种场合）和安全性（更容易控制），是国际原子能机构鼓励发展和利用核能开发的新方向。目前全球首个四代特征核电——华能山东石岛湾高温气冷堆在12月20日成功并网，中国核电技术已经走在了世界前列。
三、中国核电发展情况
1、技术发展情况
国核能行业协会《中国核能发展报告2021》蓝皮书显示，截至2020年12月底，我国在建核电机组17台，在建机组装机容量连续多年保持全球第一。
图10 全国核电厂分布图
图11 全国核电厂分布情况
根据中国核能行业协会公布的数据显示，截至2021年12月31日，中国大陆运行核电机组共53台，额定装机容量为54646.95MWe。2021年1-12月全国累计发电量为81121.8亿千瓦时，运行核电机组累计发电量为4071.41亿千瓦时，占全国累计发电量的5.02%。
图12 2021年1-12月全国发电量统计分布 来源：国家核安全局
图13 中国历年原子力发电量
近年来，中国核电电源工程投资额波动较大，2019年起整体呈现增长趋势，数据显示，2020年中国核电电源工程投资额达378亿元，相比去年增长43亿元，增长12.8%；2021年1-7月累计中国核电电源工程投资额达268亿元，同比累计增长51.8%。
图14 2016-2021年7月中国核电电源工程投资额变化趋势图
2、 产业链
（1）概况
由于核电行业的特殊性及核电技术的复杂性，目前我国经国务院正式核准的核电项目（除示范工程、研究堆外）均由中广核电、中国核电和国家电投三家分别或合作开发运营。2020年，按在运机组数量来看，中国广核的市场份额达49%，中国核电的市场份额达47%;按在运装机容量来看，中国广核的市场份额达53%，中国核电的市场份额达42%;按发电量来看，中国广核、中国核电的市场份额分为为51%、42%。
图15、16、17 2020年中国核电行业市场份额（单位：%）
核电产业的上游包括核电设计、材料以及各类研究机构；
中游包括核心设备、管材等一系列建设用材；
下游是不同类型的核电站，包括气冷堆型核电站、轻水堆型核电站、重水堆型核电站等;还有核电运维、废料处理、工业供电、商业用电和居民用电等。
图18 中国核电产业链示意图
来源：公开资料
3、中上游重要材料及组件企业
（1）核燃料
上游的核燃料包括核燃料制备（前端循环）和乏燃料处理（后端循环）两个部分。由于核燃料浓缩难度很高，并且在国防方面有特殊安全要求。后端乏燃料处理能力比较匮乏，根据规划，中国每年将产生超过1000吨的乏燃料，但处理能力仅有60吨/年，远远低于英国、法国的2100、1700吨/年处理能力。
表1 核燃料相关上市企业
资料来源：公开信息，中天无限公关集团整理
（2）金属铀
铀是普遍使用的核燃料。天然轴中只含0.7%的U235，其余为U238。天然铀的这个浓度正好能使核反应堆实现自持核裂变链式反应，因而成为最早的核燃料，功率密度，一般要用U含量大于0.7%的浓缩铀。
世界铀资源主要分布在澳大利亚、哈萨克斯坦、俄罗斯、加拿大、尼日尔等国，其铀资源量均在10万吨以上，合计超过世界铀资源量的98%。随着近几年全球铀矿勘查开发力度的加大，世界诸多国家铀矿资源量均有增加。
表2 金属铀相关上市企业
资料来源：公开信息，中天无限公关集团整理
（3）汽轮机
汽轮机也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。
基本上所有的核电和大多数火电都是靠汽轮机转化热能为机械能的，转化为机械能才能让发电机发电。
汽轮机相关上市企业
表3 汽轮机相关上市企业
资料来源：公开信息，中天无限公关集团整理
4、下游分析
核电站相关上市企业
表4 核电站相关上市企业
资料来源：公开信息，中天无限公关集团整理
5、核心企业分析
（1）中国核电
截至22Q1，公司拥有控股在运核电机组25台，总装机容量 2371万千瓦。 2021年有2 台新机组投入运营，分别为福清5号机组（华龙一号全球首堆）和田湾 6 号机组，新增容量了 227.9 万千瓦。
2022 年1月1日福清 6 号机组（我国第二台华龙一号）正式投入运行。随着新机组的投运，近年来公司核电机组的发电量也在稳步增加，2021年全年公司核电机组发电量为 1731.2 亿 kWh，同比增长16.7%。漳州一期的两台机组预计在 2024、2025 年投产。2021 年以来，田湾7号、海南昌江小堆、徐大堡 3 号、田湾8号机组陆续开工建设， 有望在“十五五”期间建成投产。徐大堡 4 号机组也已获得核准，预计在 2022 年可启动开工。此外，公司还拥有三门核电二期、徐大堡一期和二期、湖南桃花江核电、福建三明核电、河南南阳核电等已开展前期准备、尚未核准的核电项目。随着核电审批回归常态，未来公司的核电装机有望稳步增长，为公司带来营收和利润的增量。
目前公司的营业收入主要来源于核电，核电新机组的投运，加上利用小时数的回升带来了稳步增长的业绩。2021 年公司实现营收623.7亿元，同比+19.3%，2015-2021 年的营业收入年复合增长率 15.6%。22Q1 实现营收171 亿元，同比增幅再扩大至 22.8%。
图19 中国核电营业收入情况
来源：公司财报，中天无限公关集团整理
（2）中国广核
截至2018年12月31日，中广核电力管理的在运核电机组达22台，在运装机容量达24306兆瓦，占我国大陆在运核电总装机容量的54.44%，是我国在运装机规模最大的核电开发商与运营商。
与此同时，中广核电力在建核电机组达6台，在建总装机容量达7434MW，管理在运、核准及在建装机28.26GW、10.70GW。占全国在建核电装机容量55.30%，市场份额第一。
公司历史营收主要来自于核电电力销售，伴随核电机组有序投产核电收入稳步提升，2017-2021年核电收入复合增速达9.0%。而且，受益于市场化电价上升，2022Q1扣非归母净利润上升20.4%。受益于2021年下半年红沿河5号机组（持股45%）投产带来的投资收益增加，以及2021年底以来的市场化电价上升，2022Q1扣非归母净利润同比上升20.4%。
此外，公司近年来为中广核集团建造惠州项目、苍南项目和中广核新能源风电项目，建筑安装和设计收入显著增加，2021年增长至199.49亿元，占比达到24.7%。
图20 2017-2021年中广核营收情况
资料来源：公司财报，中天无限公关集团整理
6、中国核电发展前景
根据《“十四五”规划和2035远景目标纲要》，至2025年，我国核电运行装机容量达到7000万千瓦。此外，根据中国核能行业协会发布的《中国核能年度发展与展望(2020)》中的预测数据显示，到2025年，我国在运核电装机达到7000万千瓦，在建3000万千瓦;到2035年，在运和在建核电装机容量合计将达到2亿千瓦;核电建设有望按照每年6至8台机组稳步推进。
图 2025-2035年中国核电装机容量发展目标
资料来源：《“十四五规划和2035远景目标纲要”》、中国核能行业协会
中天无限公关集团整理
政策向好确立积极发展核电
在2021年政府工作报告中，明确提出“在确保安全的前提下积极有序发展核电”，这是自2017年来政府工作报告中首次用“积极”来提及核电。之后一系列政策文件明确了核电在“碳中和”重要地位，尤其在《2030年前碳达峰行动方案》、《“十四五”现代能源体系规划》两份重要文件中，再次强调了“积极安全有序发展核电”。在《中国核能发展报告(2020)》中，给出了核电建设按照每年6-8台持续稳步推进的目标，政策对核电的大力支持使得目标正在逐渐实现。
核电发展正在逐步加速，在走出2016-2018没有新项目核准的冰封期后，2019-2021年分别实现了项目核准稳定增长，分别为2019年核准5台机组(山东荣成示范电站、福建漳州一期、广东太平岭一期)、2020年9月核准4台机组(海南昌江二期、浙江三澳一期)、2021年4月核准5台机组(江苏田湾四期、辽宁徐大堡二期、海南昌江小堆项目)。此次核准的福建漳州二期、广东廉江一期2个核电项目分别属于中国核电和国电投。其中福建漳州二期3、4号机组采用华龙一号，单台机组额定电功率为1212MW。广东廉江一期1、2号机组采用CAP1000压水堆机组。叠加上半年核准的6台(三门核电二期、海阳核电二期、陆丰核电三期)，年内核准机组达10台，创近年新高，显示出积极发展核电精神得到全力贯彻。
沿海城市发展空间巨大
根据《“十四五”规划纲要和2035愿景目标纲要》，我国将安全稳妥推动沿海核电发展，但并未提及内陆核电的发展计划.
目前，多个沿海省份都希望建设更多的核电。究其原因，核电不仅投资大，可快速拉动经济，而且具有“清洁、低碳、能量密度高”的属性，同时不受季节和气候等因素影响，除短暂的换料大修外，能以额定功率长期稳定运行。核电凭借对投资巨大拉动作用，成为推动新基建重要抓手。单台核电机组预计投资额200亿左右，年内核准10台机组可带动产业链2000亿投资规模，无论从投资带动效应，还是对长期能源保供方面都有重要作用，加大核电领域投资存在极强必要性。
自主创新能力加强
而且，我国核能科技自主创新仍需进一步加强，这方面与美国、俄罗斯等发达国家仍存在较大差距，尚不能满足国内外发展和核电强国建设的需要和要求。特别是，核电及相关配套产业部分关键材料、零部件和软件存在受制于人的风险。
绿电属性打开核电长期发展空间
在双碳目标加速实现的过程中，出现了新能源占比提升带来的弃风弃光、长距离输送、对电网冲击等问题，以及火电退坡带来的电荒，解决这些问题需要在特高压、储能、配电网等领域长期持续投资。而核电因为是唯一同时具备传统能源的稳定性，以及新能源的清洁性的发电方式，成为解决当下能源问题的优选。截至2022年6月底，我国拥有核电运行机组54台，共55.8GW，占我国总发电量比例为5%，并且主要分布在用电负荷较高的东南沿海省份，为解决当前电力供应紧张发挥巨大作用。
风险提示：核电项目建设进展不及预期、政策不确定性增大、上游原材料供应出现问题。
相关概念股：
中国核电(601985.SH)：国内核电运营“双寡头”之一，截至6月底，公司核电控股在运机组25台，装机容量2371万千瓦。
中国核建(601611.SH)：国内核电建设领域龙头企业，核电工程建设是公司核心业务，具备多种核电机型自主化建造能力。
江苏神通(002438.SZ)：已开始布局乏燃料后处理专用设备产品线，投资建设 “乏燃料后处理关键设备研发及产业化项目”并已取得订单。
中国广核(003816.SZ)：目前陆丰5、6号核电机组已获国家核准，公司正在积极推进开工前的各项准备工作，开工后会计入公司管理的在建机组容量。