一、 核電行業發展現狀
1、核電是優質的清潔能源
核反應堆利用鏈式裂變反應產生能量。 1942 年 12 月，世界第一座核反應堆在美國芝加哥大學建成， 可控的鏈式裂變反應得到了驗證。 鏈式裂變反應指的是原子核吸收一箇中子後發生裂變，同時釋放出 2-3 箇中子和能量，如果這些中子再被吸收引起其他原子核裂變，就可使裂變反應持續進行下去。 核電站中的核反應堆內發生的就是可控的鏈式裂變反應，裂變過程釋放出的能量數百萬倍於煤的燃燒。
全球核反應堆中以壓水堆為主。 核反應堆按照燃料、 中子能量、 慢化劑和冷卻劑不同，分為多種類型。按燃料循環分為鈾-鈈循環和釷-鈾循環； 按發生反應的中子能量分為熱中子反應堆和快中子反應堆；按冷卻劑分為輕水堆和重水堆；按慢化劑分為石墨堆、輕水堆和重水堆；其中，輕水堆又分為壓水堆和沸水堆。
目前全球投運的核反應堆約 450個，其中使用鈾 235 作為燃料，輕水作為冷卻劑和慢化劑的壓水堆佔據絕大多數， 共計約 293 個，佔比為 65.3%，其次為沸水堆共計約 75 個，佔比為 16.7%。 使用重水作慢化劑， 輕水或重水作冷卻劑的重水堆共計約 49 個， 佔比位居第三， 佔比為 10.9%。
壓水堆在核反應堆中佔比最高
核電站通過機械能將核能轉換為電能。 核電站利用核反應堆中核裂變所釋放的能量進行發電。 核裂變反應在核電機組的壓力容器中產生熱能， 反應堆冷卻劑通過吸收這些熱量轉變為高溫流體， 高溫冷卻劑在蒸汽發生器中與給水換熱後再回到壓力容器中，這個通過主泵帶動的循環被稱為一回路。給水吸收熱量後生成蒸汽，從而推動汽輪機帶動發電機組發電，做功後的蒸汽通過冷凝器轉化為給水再被送回到蒸汽發生器中，這個通過主給水泵帶動的循環被稱為二回路。 核電與常規火電站的區別僅在於進入汽輪機的蒸汽攜帶的能量來源不同，火電站是通過燃燒煤炭、石油、天然氣等燃料產生熱能，核電站則通過鈾核燃料裂變產生熱能 。
核電具有清潔高效、安全穩定、經濟性好等特點，是一種可以承擔電網基本負荷的優質清潔能源。
炭、石油、天然氣等，非化石能源主要包括核能、 風能、太陽能、水能、 地熱能、 海洋能等。與化石能源相比，非化石能源在利用過程中基本不產生溫室氣體，屬於對環境友好的清潔能源， 而核電在非化石能源中又具有明顯的優勢。
清潔高效： 核電在電力生產過程中幾乎不排放汙染物。 核電站在運行的過程中只產生少量的放射性廢物，並按照國家法規予以嚴格控制，不會對環境造成明顯影響， 不產生溫室氣體等其他汙染物。 與火電相比， 一臺百萬千瓦核電機組每年可減少排放二氧化碳600 萬噸，二氧化硫 2.6 萬噸，氮氧化物 1.4 萬噸，清潔優勢明顯。 若考慮到建造及燃料循環的環節，核電會產生少量的排放物，從全壽期來看，溫室氣體的排放量與風電相當，遠低於煤電等化石燃料電廠。一座核電廠全壽期的常規廢物排放量，只相當於同等規模火電廠的 0.5%-4.0%。
核電是一種高效的能源。 1 千克鈾 235 全部裂變， 能夠釋放出相當於 2700 噸標煤完全燃燒放出的能量。 一座百萬千瓦級的核電站，平均每年只需補充約 25 噸的核燃料，全年只需幾輛卡車運輸，而同樣功率的燃煤火電站每年耗煤達 300 萬噸，每天需要供煤近萬噸，需要上百節火車皮運輸，對運輸造成了極大的壓力。
核電溫室氣體排放量極低
核電比火電更為高效
安全穩定： 成熟的技術使核電的安全性得到了保證。 世界各國及核電運營企業都將安全作為核電生產的第一要務，在核電建設施工及運營維護的全過程中，均制定了嚴格的標準和程序，同時也制定了完善的事故處理程序。 核電站在設計過程中，一般採用縱深防禦來保證其安全性，提供一系列多層次的防禦來防止事故，並在未能防止事故時保證提供適當的保護。縱深防禦的一個典型應用是在設計中設置的多道實體屏障，將放射性物質置於多道屏障的保護之下，通常採用三道屏障，即：燃料元件包殼、反應堆冷卻劑系統壓力邊界、安全殼。事實證明， 成熟可控採用了縱深防禦等設計的核電具有很高的安全性。
核電設備利用小時數高居第一。 此外與其他所有能源相比，核電可以保持長時間穩定運行， 且間隔 12-18 個月才更換一次核燃料和檢修，所以核電可以連續運行很長的時間。同時核電單機容量較大， 最高可達近 180 萬千瓦，是理想的承擔電網基本負荷的電源。核電設備年運行小時數為 7108 小時，在所有發電類型中高居第一，遠高於發電設備平均利用小時（3786）。
核電設備利用小時數高居第一
經濟性好： 核電的發電成本主要由運行費、 折舊費和燃料費三部分組成，其中運行費用佔比約為 20%-25%， 折舊費佔比較高，約佔 45%-50%，而核電燃料費佔比較低，約為20%-25%。核電站一般可以運行近 60 年， 而目前最長折舊年限一般為 30-40 年，折舊完成後，核電的發電成本將大幅下降。國家對核電採取優先上網政策，核電利用小時高且穩定，這種高固定成本、低變動成本的成本結構使得核電具備較好的經濟性。與常規能源相比， 核電還具有最低的外部成本。 發電廠並不是孤立存在的，發電廠排放的各種汙染物、噪音等對公眾的損害，以及對地球氣候變暖等環境生態影響等因素產生的成本可以作為外部成本，將其包括在內對現有的發電技術經濟性分析進行全面研究。
多個研究結果表明，與其他常規能相比， 核能的外部成本最低。外部成本最高的是常規能源煤炭和石油，為核電的 10 倍以上， 作為潔淨能源的天然氣發電，外部成本也約為核電的 3-6 倍。
核電外部成本最低
核電是優質的清潔能源。 總體來看， 可以帶電網基本負荷的電源中，火電在生產過程中存在較為嚴重的汙染，未來的發展已逐漸放緩； 水電對區域位置要求高導致可開發容量有限且存在消納障礙，而且水電過度開發對生態環境有一定影響。新能源中， 風電和太陽能負荷都不穩定，不能承擔電網基本負荷， 且同樣存在消納障礙。而核電清潔高效、安全穩定、經濟性好，是優質的清潔能源。
2、我國核電技術 分析
目前全球在建核電機組以第三代為主。 從世界範圍來看，目前全球在建核電機組 56臺，第三代機組約 41 臺，其中我國在建機組 19 臺，第三代機組 10 臺。 與第二代核電相比， 第三代核電具有更高的安全性和經濟性。第三代核電技術遵循國際原子能機構最新核安全標準，設計基準對嚴重事故有切實措施進行預防和緩解，堆芯損壞概率降低一個數量級； 同時第三代核電廠設計採用了大量成熟技術和工程經驗，有效降低了造價和建設及維護成本。以 AP1000 技術為例，其運用了非能動性安全理念，系統、設備都得到了簡化， 與第二代技術 CPR1000 相比，核安全級水泵、閥門分別減少了 92.3%、80.4%，安全構築物混凝土量減少了 57.4%。基於安全性和經濟性的考慮， 第三代核電技術是未來世界核電發展的主要方向之一，在第四代核電技術得到驗證之前，新建機組也將以第三代機組為主。
全球在建核電以第三代為主
我國在建核電機組位居全球第一
我國三代壓水堆核電技術主要參數對比
3、核電未來發展空間廣闊
我國核電發電量佔比較低。 2016 年全球核電發電量平均佔比約 16%， 而我國核電發電量佔比約 3.6%，遠低於全球平均水平，在全球排名比較靠後。與世界主要國家相比，我國差距明顯，還有很大的提升空間。其中，美國、 韓國、俄羅斯核電發電量佔比分別為 20%、 30%、 17%，法國最高，核電發電量佔比達到了 72%。 日本在福島事故發生以前，核電發電量佔比達 30%，福島事故發生以後，大部分核電機組關停，核電發電量佔比降為 2%。
我國核電發電量佔比在全球處於較低水平
若要完成規劃，未來三年每年需新審批 6-8 臺機組。 截止目前，我國投運核電機組 38臺， 共約 3690 萬千瓦，在建 19 臺機組，共約 2100 萬千瓦。在建的 19 臺機組將有望在 2018 到 2022 年之間陸續投產，預計到 2020 年在運機組可達 5200 萬千瓦，與規劃中要求的 5800 萬千瓦差距不大。就目前審批的機組計算，到 2020 年在建機組僅約 600萬，與規劃中要求的 3000 萬千瓦差距較大，若要完成規劃只要求， 則 2018-2020 年，每年需新審批 6-8 臺核電機組。 與此同時，三大核電集團也積極開展核電項目前期工作，儲備了一批適合發展核電項目的廠址， 其中， 部分項目已獲准開展前期工作。
我國在運及在建核電機組分佈
二、 核電行業利潤率及集中度情況分析
1、行業壁壘高、利潤率水平高
核電站是世界最複雜的工業生產系統之一。 一臺大型商業核電機組涉及的設備數以萬計，在核電站長達近 60 年的生命週期中，其涵蓋了核燃料供應、乏燃料處理、核電站工程設計及建造、設備製造、核電站運營及退役等各個環節，形成了一條複雜的產業鏈。按照核電的特點，可以把產業鏈分為上中下游，上游主要包括核燃料循環，中游主要包括核電站建造和設備製造，下游主要包括核電站運營和核設施退役。
核電行業具有較高的行業壁壘。 核電在生產過程中會產生放射性，若出現了放射性洩露等事故，其對環境將造成較為嚴重的危害，所以國家對核電的安全性高度重視， 在產業鏈上各個環節均有較高的准入壁壘， 各參與方均需取得相應主管部門核發的准入資質。
此外核電工程還具有建設週期長、前期投入大、技術要求高等特點， 屬於技術密集型和資金密集型行業， 所以核電行業還存在著較高的技術壁壘和資金壁壘。准入壁壘高，核電項目需國務院核准。 我國政府對核電項目及業主採取核准、發放許可證、執照等方式，對投資主體進入市場進行管理，涉及到的主管部門包括國務院、國家發改委、國家能源局、國家核安全局、 國家原子能機構等。 國家發改委負責審查核電項目申請報告，並報國務院核准；國家能源局制定核電發展規劃以及行業准入條件； 國家核安全局對核電廠選址、建造、首次裝料、運行以及退役等各階段的安全工作進行審評和監督，頒發相應的許可證件或批准文件，並實施駐廠監督；國家原子能機構負責核設施退役及放射性廢物管理， 頒發核材料使用許可證，核事故應急審批事務等。
技術壁壘高。 核電行業是典型的技術密集型的行業，涉及核物理、化學、材料、運維、環境汙染監測、輻射屏蔽和防護等多個領域。核電廠在建設過程中，需要綜合考慮安全性、技術先進性、經濟性和可實施性等要求，在符合核安全法規要求的範圍內，採用經 過驗證的成熟技術；也要符合技術經濟性原則，將造價控制在總體目標範圍內；還要符合工程總體進度要求，包括開工條件、建造週期等方面。上述各點對於核電產業鏈上的各個企業技術基礎及管理水平要求較高， 所以核電行業有著很高的技術壁壘。
建設週期長、 資金壁壘高。 核電行業是資金密集型的行業，核電項目建設週期長、 資金投入較大，一臺百萬千瓦級的核電機組建設週期長達 60 個月左右，造價高達 150-200億元，對核電企業的資金要求極高。對於設備製造類公司，由於核電的高技術壁壘，所以其往往需要持續投入大量的資金進行技術研發以及相應的生產設備採購與更新。 在福島核事故後，國家對環保、核安全提出更高的要求，核電企業在安全、環保等相關輔助設施的技術要求和投資進一步加大，核電行業的資金壁壘不斷提高。
核電產業鏈利潤率水平較高。 核電行業的高壁壘使得產業鏈上各個環節的競爭者有限，其他競爭者很難進入， 產業鏈上各環節的公司都具有較強的議價能力，所以核電行業整體的利潤率水平與同類型民用行業相比都較高。以臺海核電和中國核建為例， 臺海核電生產的核電設備毛利率近 70%，而其他專業設備的毛利率約 30-40%；中國核建承攬的核電工程毛利率穩定在 13%左右，而民用工程毛利率為 8%左右。 同時核電行業的高壁壘使得產業鏈集中度也較高， 在各個環節上，競爭格局基本穩定。
臺海核電核電設備業務毛利率水平較高
中國核建核電工程業務毛利率水平較高
2、核燃料製造市場化程度低及藍海市場分析
核燃料循環可以分為核燃料製造以及乏燃料處理兩個部分。 核燃料製造包括鈾礦開採和冶煉、 純化與轉化、濃縮、燃料組件製造等環節，我國已經完全掌握了核燃料製造技術。 目前幾乎所有核反應堆都使用鈾作為燃料，鈾廣泛分佈於地殼和海洋中，但只有局部鈾含量增加到足夠程度時才具有開採價值。 對於輕水堆的核燃料， 要求天然鈾中的鈾235 含量達到 3%左右，而鈾 235 在天然鈾中僅佔約 0.71%，所以需要現將鈾礦濃縮物 純化為二氧化鈾（核電級），再轉化為六氟化鈾， 然後對六氟化鈾進行濃縮，使鈾 235的含量達到所要求的富集度（輕水堆一般為 3%），最後將濃縮過的六氟化鈾燒結成芯塊， 再將芯塊製造成核燃料組件供核電站使用 核燃料製造市場化程度低。 鈾屬於重要的戰略資源，而天然鈾的轉化、濃縮等過程又與核武器的研發密切相關，所以鈾轉化及濃縮是國際上嚴禁擴散的敏感技術， 核燃料製造屬於國家專營權範圍， 從而導致核燃料製造的各個環節的市場化程度較低。
鈾礦開採和冶煉方面， 以中核集團為主。 2015 年全球鈾礦開採成本小於 130 美元/kgU 探明儲量為 571.84 萬噸，澳大利亞、哈薩克斯坦、加拿大探明儲量位居世界前三，佔比分別為 29%、 13%、 9%， 我國屬於貧鈾國家， 鈾礦資源探明儲量佔比僅為 5%，居世界第八。我國每年開採量約 1500噸，僅佔目前需求量的 26%（僅考慮核電需求），大部分依賴進口。近年來，國內核電企業極開展國內和海外鈾資源勘探與開發工作，在納米比亞、烏茲別克斯坦、加拿大等國成立了鈾礦開採公司，擁有了一定的鈾礦開採權。 目前我國從事鈾礦開採和進出口的公司主要是中核集團下屬的中核金原鈾業有限責任公司、中國鈾業有限公司、 中核國際（2023.HK） 以及中廣核下屬的中廣核礦業（1164.HK）。 由於鈾的戰略資源屬性，未來鈾礦開採及冶煉放開的可能性較小。
我國探明鈾礦儲量佔比為 5%
我國主要鈾礦生產地
3、核電設備投資情況分析
核電項目中設備投資佔比最高。 一臺百萬千瓦的核電機組的項目工程費用可以劃分為土建、設備採購、安裝、調試、首爐燃料費、工程服務費等項目。在這些項目中，設備投資佔比最高，可達近 40%-50%。 此外， 承擔核電新技術示範的項目由於對設備要求的升級以及進口比例的提升，設備投資的佔比還將會所有提高。
典型的核電項目投資佔比
4、核電站運營或將迎來新的競爭格局
國內在運核電站皆由中核集團和中廣核集團控制。 考慮到安全對於核電行業的特殊性及核電技術的複雜性， 核電運營商需要有經驗積累、 有專業人才等方面保證。目前我國具有核電站（除示範工程、研究堆外） 運營牌照的只有中核集團、中廣核集團和國家電投集團。 目前我國國內在運核電機組 38 臺，在建核電機組 19 臺， 在運的核電機組皆由中 核集團和中廣核集團控制。 其中， 中廣核集團旗下的中廣核電力（1816.HK）控制在運核電機組 20 臺，控股裝機容量為 2147 萬千瓦（紅沿河核電 1-4 號機組與國家電投等比例控股）；在建核電機組 8 臺，控股裝機容量為 1027 萬千瓦（紅沿河核電 5-6 號機組與國家電投等比例控股）。中核集團旗下的中國核電（601985.SH）控制了在運核電機組18 臺，控股裝機容量為 1546 萬千瓦；在建核電機組 9 臺，控股裝機容量為 981 萬千瓦（含裝機容量為 60 萬千瓦的霞浦快堆）； 國家電投集團擁有在建機組兩臺，裝機容量為250 萬千瓦。
在運核電機組由中廣核和中核控制
在建核電機組由三大核電集團控制
核電站退役市場還處於起步階段。 核電站退役是指在運的核電站到達壽期後， 採取去汙、拆除和清除等措施，使核電站設施及設備的輻射劑量滿足國家相關標準的要求。 核電站退役是一項複雜的過程， 主要技術掌握在美國和歐洲少數幾個國家手中。同時核電站退役對資金要求較高，據瞭解，核電站退役費用將佔到建造費用的 10%-15%，我國核電站投產時間較晚，約 72%的核電機組運行堆年少於 10 年，而全球 64%核電機組運 行堆年超 30 年。若核電站按照運行 60 年退役考慮，我國核電站在 2030 年前後將開始面臨退役，照此估算，未來市場規模將達千億元。我國目前大型反應堆退役的經驗較少， 有關核電站退役的技術和設備還在完善之中。
我國 72%核電機組運行堆年數小於 10年
全球 64%核電機組運行堆年超 30 年
三、 核電行業發展趨勢
全球核電發展可分為四個階段。 世界核電至今已有近 60 年的發展歷史。從世界範圍內看，核電發展主要經歷四個階段：起步發展階段、迅速發展階段、緩慢發展階段和逐漸復甦階段。 1）起步發展階段： 1954 - 1965 年，世界核電發展進入起步發展階段。在此期間，世界約有 38 臺機組投入運行，核反應堆屬於早期原型反應堆，可歸為第一代核電技術； 2）迅速發展階段： 1966 - 1989 年，世界核電發展進入迅速發展階段。在此期間，共有 200 多臺機組投入運行，均採用第二代核電技術； 3）緩慢發展階段： 1990 -2000 年，世界核電事業進入緩慢發展階段，投產核電機組 54 臺，速度明顯放緩； 4）逐漸復甦階段：進入 21 世紀以來，核電進入逐漸復甦階段，各國加快了核電發展，投產核電機組約 77 臺。
能源需求與核電安全性是核電發展的主要因素。 從世界核電發展的四個階段來看， 核電發展主要與能源需求以及核電安全性相關。 20 世紀 60 年代至 70 年代間，世界石油危機的爆發促使各國紛紛尋找新的替代能源，而核電作為優質的基荷電源登無疑是最佳的 選擇，核電迎來第一輪大發展。但隨後切爾諾貝利等核事故的發生使得核電安全性受到質疑，西方國家調整核電政策，核電發展進入低谷。 21 世紀初， 基於成熟的第二代核電技術建設的核電站安全運行業績持續改善，核電安全性重新得到了認可， 同時全球氣候變暖等問題使得各國重啟核電建設，核電迎來了第二輪發展。 日本福島核事故發生以後，引起全球對核電安全性的思考和擔憂，世界核電發展呈現出有進有退的新格局，但整體回落到了低谷位置。 總體來看， 核電的發展主要受到對優質清潔能源的需求以及核電安全性的影響。
全球核電發展趨勢
我國核電發展穩中向好。“八五”期間我國建成了秦山、大亞灣兩座核電廠，突破了中國大陸無核電的歷史。“九五” 期間，為解決我國對電力的需求以及能源分佈不平衡的問題，提出了“適當發展核電”，計劃在沿海和經濟發達地區適當建設核電站。“十五”期間，核電發展方針並未發生大的改變，提出“適度發展核電”。“十一五” 期間，在全球氣候變暖的形勢下，國際社會越來越重視溫室氣體排放，而核電不造成對大氣的汙染排放，且我國核電站運行業績良好，國家制定了“積極推進核電建設”的方針，核電迎來了一輪發展高潮。“十二五”期間， 日本福島核電站發生了嚴重的核事故，我國核電發展放緩，同時提出“在確保安全的基礎上高效發展核電”，並且在《核電中長期發展規劃（2011—2020 年）》 首次明確新建核電機組必須符合三代安全標準。“十三五”期間，安全仍然是核電發展的首要因素，提出了“以沿海核電帶為重點，安全建設自主核電示範工程和項目”，核電審批以示範項目為主。 在我國加快綠色能源發展、安全高效發展核電的前提下，國家能源局在《2018 年能源工作指導意見》 中對核電發展具體指導方針轉變為“穩妥推進核電發展”，提出在充分論證評估的基礎上，開工建設一批沿海地區先進三代壓水堆核電項目。
1、新項目審批有望逐漸落地
優質清潔能源需求更加迫切，核電安全性持續提升。 目前全球能源結構面臨轉型，油價及煤炭價格持續走高以及全球氣候變暖要求削減化石能源佔比。未來風電、太陽能等新能源佔比將逐漸提高，這就要求基荷電源也要同步提升。但火電的佔比將持續下降， 而水電由於自然條件的限制，其裝機增速已經逐漸放緩，核電作為除火電和水電外，唯一可以承擔電網基本負荷的電源且兼具較高的成長性，屬於目前迫切需求的優質清潔能源。我國核電安全運行業績一直表現良好，包括大亞灣、秦山等機組在國際運營者協會組織的評比中多次名列前茅，且在我國核電運行歷史上，並未發生過 1 級以上的事故。
近期投產的項目多為二代+項目，其安全性較大亞灣、秦山等第二代機組又有所提高，隨著我國在建的第三代機組的投產及穩定運行，我國核電的安全性將得到進一步提升，核電安全性有望得到認可。
第三代核電機組建設進展是關鍵。 2018 年初，台山機組被明確為 EPR 技術全球首堆工程，至此我國在建的三種第三代核電機組都成為了各自技術領域的全球首堆工程。 台山1 號機組已於 4 月 10 日正式開始裝料，是我國首臺獲准裝料的三代核電機組， 預計將有力地推進後續三代機組的裝料核准工作。其中 2009 年開工， 採用 AP1000 技術的三門核電站 1 號機組也已經具備裝料條件， 正等待裝料許可， 具備成功商運僅一步之遙。
據統計，我國共有規劃採用 AP1000 技術的機組達 58 臺，而作為後續眾多機組依託工程的三門核電站 1 號機組的調試及運行情況將直接影響後續項目的審批。 由於 EPR 機組只有台山二期規劃的 4 臺，所以 EPR 機組建設進度對行業的影響大於對新機組的審批的影響。AP1000 項目及 HPR1000 項目的建設進展是後續項目審批的關鍵， 新的 AP1000 項目有望在三門核電站 1 號機組成功商運後落地； 由於目前在建的HPR1000 機組進展順利， 新的 HPR1000 機組則有望先於示範項目商運獲得審批。
新項目審批有望逐漸落地。 從歷史的經驗來看，能源需求和安全性得到認可這兩大主要因素將有力推動核電的發展。 目前核電作為優質的清潔能源是能源轉型的必然選擇， 台山 1 號機組獲准裝料後，預計年內將實現商運，隨著第三代核電機組的成功落地，核電安全和技術將得到進一步提升，核電安全性有望獲得認可。 我國同時在積極推動核電領域的重組，如中核集團與中核建集團合併重組，通過強強聯合的模式進一步提高產業鏈的技術能力和協同能力以保證核電的安全性。 截止目前，我國籌建的新機組都是第三代機組，出於穩妥的考慮，在第三代機組落地前，新項目審批較為謹慎，這也導致了2016 年和 2017 年核電審批低於預期。隨著第三代技術得到驗證， 核電新項目審批有望逐漸落地。
2、各環節領軍企業有望率先受益
新項目逐漸落地將利好全產業鏈。 據統計， AP1000、 HPR1000 等三代核電機組單臺造價約 150-200 億， 若我國核電新項目審批放開，每年開工 6-8 臺第三代核電機組，將帶動每年約 1000-1600 億元確定的投資。 從國際上看， 根2030年前，全球將新建機組約 300 臺，其中“一帶一路”相關國家新建機組數將佔約80%，我國的核電“走出去”戰略有望帶來上萬億的投資需求。 若核電新項目逐漸落地， 將利好全產業鏈。
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