博客新闻资讯网致力于打造最新最快最具活力的新闻资讯门户网站

防爆工具行业设备有限公司

核电产业研究报告

发布:admin06-11分类: 核电

  核电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式,核裂变过程中,中子撞击原子核,发生受控链式反应产生热能,加热水,生产蒸汽,推动汽轮机旋转发电。除反应堆外,核电其他系统的发电原理与火电类似。

  核电具有高效、清洁、安全等特点,发展核电是优化能源结构、保障能源安全、满足经济社会发展对能源需求的现实选择。

  截止2018年11月,根据WNA数据,全球在运行的反应堆451个,总装机399.82GW,在建反应堆56个,对应装机60.24GW,拟建反应堆148个,对应装机150.88GW;

  中国,在运行反应堆45个,装机42.98GW,在建反应堆13个,对应装机12.84GW,拟建反应堆43个,对应装机50.90GW。

  2017年,根据WNA数据,全球核能发电2.52万亿度,占全球发电总量比重10.6%;中国大陆核能发电0.248万亿度,占中国大陆发电总量比重3.9%。

  据WNA数据,截止2018年11月,我国在运核电机组45台,合计装机42.98GW;在建核电项目为13个,总装机量12.84GW,合计55.82GW。

  而根据《能源发展“十三五”规划》,计划到2020年核电装机容量达到58GW,在建装机容量达到30GW以上,对应投运与在建装机88GW,若要达到该规划目标,尚需在2020年底前新开工核电装机32.18GW。

  从储备项目看,我国待核准的储备项目共43台机组,对应装机50.90GW,处于规划中的项目92台机组,对应装机109.40GW,更远期规划项目,共76台机组。

  关注微信公众号“报告研究所” ( 公众号ID: touzireport) 获取更多深度行业研究报告。

  核电产业发展至今,在技术更新上总共可以划分为四代,从第一代到第四代,科学家一直以来努力的方向都在于提高核电机组的经济性和安全性。

  目前世界上绝大多数在运行的核电站采用的是二代或二代改进型核电技术,如日本福岛核电站采用的就是第二代核电技术,我国运行核电站大多为二代改进型。

  目前全世界正在推广安全性能更高的第三代核电技术,如美国西屋公司的AP1000。

  我国自主创新研发出的有自主知识产权的第三代核电技术有中核的ACP1000、中广核的ACPR1000、国核技的CAP1400,还有“华龙一号”核电技术(ACP1000和ACPR1000+的融合)。

  三代核电技术逐渐成为主流。2015年国务院核准8台核电机组,分别为红沿河5-6号机组、田湾5-6号机组、福清5-6号机组、防城港3-4号机组。

  其中红沿河、田湾四台机组型号均为中广核研发的具备三代核电技术特征的ACPR1000,福清、防城港四台机组均为三代核电技术华龙一号。

  核岛包含核电站安全壳内的核反应堆和与反应堆有关的各个系统,主要功能是利用核裂变产生能量,并将核能转化成热能。

  核岛技术含量高,对安全设计等亦有非常高的要求。常规岛主要包含汽轮机发电机组和配套设施,主要功能是将热能转化成动能,并最终转化成电能。BOP是核岛、常规岛以外的部分,压缩空气系统、辅助蒸汽系统、凝结水除盐系统等次要系统。通常而言,核岛、常规岛、BOP在核电站造价中所占的比例大约为5:3:2。

  堆型上来看,目前,全球范围内核电站所使用的主要堆型包括压水堆、沸水堆、重水堆、石墨气冷堆、石墨水冷堆、快中子增殖堆等。

  其中压水堆和沸水堆都属于轻水堆,具有结构紧凑、安全可靠、建造费用低及负荷跟随能力强等优点。

  压水堆为目前主流堆型,根据IAEA数据,截止2017年底,全球448座核反应堆中,压水堆达292座,占比65.2%。

  此外,沸水堆占比16.7%,重水堆占比10.9%,石墨气冷堆、石墨水冷堆、快中子增殖堆等合计占比7.1%。

  核岛是发生核裂变反应的地方,可以说是整个核电机组的核心,以压水堆为例,核岛核心设备包括压力容器、蒸汽发生器、冷却剂主泵、控制棒驱动机构、堆内构件等。核岛设计的要求、对设备可靠性的要求都极高。

  压力容器用于固定和包容堆芯和堆内构件,使核燃料的裂变反应在压力容器的密封空间内进行。

  压力容器需要在高温、高压、流体冲刷和腐蚀的条件下运行,还需要承受堆芯较强的辐射,是防止放射性物质外逸的第二道防线,且在核电厂全寿命运行周期中不可更换,故其在全寿命周期内的安全、可靠性尤为重要,台山核电项目采用的引进自法国的EPR机组便由于法国安全局在监测时发现压力容器顶盖部分指标在检测过程中与设计不符导致项目一度延期。

  国内企业中,具备核电压力容器生产能力的企业主要有中国一重、上海电气、东方电气、哈尔滨电气等,其中中国一重在这一领域有这较高的份额。

  蒸汽发生器是将反应堆的热能传递给二回路介质以产生蒸汽的热交换设备,由直立式倒U型传热管束、管板、三级汽水分离器及外壳容器等组成,被称作“核电之肺”。

  国内企业中,具备蒸汽发生器生产能力的企业主要有上海电气、东方电气、哈尔滨电气、中国一重等,其中东方电气、上海电气份额较高。

  冷却剂主泵是一回路中高速转动的设备,用于驱动冷却剂在反应堆内的循环流动,持续通过推动冷却剂流动将反应堆热量送到蒸汽发生器,传递给二回路的水。

  冷却剂主泵制造工艺要求高、难度大,三门核电1号机组,冷却剂主泵供应商美国EMD公司,在主泵交付过程中就出现严重“难产”,2016年交付的设备在耐久性测试中,又出现裂纹,导致项目总体并网时间推迟。

  国内主要的冷却剂主泵(泵壳)生产企业有东方电气、哈尔滨电气、应流股份(泵壳)、台海核电(泵壳)等。

  此外,上海电气新研发RUVTM湿绕组泵,用于AP1000的RUVTM已通过了美国西屋公司的最终评审,用于CAP1400的RUVTM已经通过了国家核电上海核工程研究设计院组织的初步设计专家评审。

  堆内构件主要作用是支承、互换核燃料组件和正确引导控制棒进行核反应启动、停止、功率调整等,还能有效屏蔽堆芯内迸发出来的中子和γ射线对外界材料的辐照损伤,保护堆芯和压力容器,延长反应堆的工作寿命。

  国内堆内构件主要生产企业有上海电气、东方电气等,其中上海电气在这一领域有非常高的市场份额。

  控制棒驱动机构是核反应堆控制系统和安全保护系统的一种伺服机构,用于提升、下降、保持或快插控制棒,以完成反应堆启动、调节反应堆功率、维持功率、停止反应堆和事故情况下的快速停堆。

  国内控制棒驱动机构主要生产企业有上海电气、东方电气、浙富控股等,其中上海电气在这一领域有非常高的市场份额。

  稳压器作用是补偿一回路冷却水温度变化引起的回路水容积的变化,以及调节和控制一回路系统冷却剂的工作压力。

  国内稳压器主要的生产企业有上海电气、东方电气、哈尔滨电气、西安核设备等。

  其他(主管道、阀门等)其他核岛设备,如主管道、阀门等,主管道生产企业有台海核电等,核用阀门的生产企业有江苏神通、中核科技、纽威股份等。

  核电站常规岛的主要功能是:吸收核岛产生的蒸汽的热能,传递后转换成汽轮机的机械能,再通过发电机转变成电能,包含汽轮发电机组及其配套设施,设备构成与常规火电厂类似。

  汽轮机功能是将蒸汽的热能转化为机械能;发电机功能是把机械能转变成电能;汽水分离再热器功能是把在汽轮机高压缸做完功的蒸汽进行分离和再加热,使进入低压缸的蒸汽为过热蒸汽,以免损害汽轮机的叶片并提高汽轮机的效率。

  核工业是国之重器,十三五规划提出了安全发展核电的要求,而核电出海,更是上升至国家战略的高度。要成为核电强国,核电核心设备的国产化,显得尤为重要。AP1000是我国最早引进的三代核电技术,三门核电1号机组为其全球首台首套,

  核心设备大部分为进口,国产化率仅10%左右,2号机组设备国产化率大幅提升至60%。国产双星闪耀,核电已成国家名片。国家核电公司在消化吸收AP1000的基础上,

  中核集团和中广核集团在前期分别研发的ACP1000和ACPR1000+的基础上,联合研发华龙一号。

  华龙一号与CAP1400的设备国产化率均达到或者接近90%,目前采用华龙一号技术的福清5、6号机组、防城港3、4号机组、以及海外巴基斯坦卡拉奇核电厂2、3号机组建设均处于稳步推进状态,采用CAP1400技术的石岛湾荣成核电示范项目1-2号机组,亦有望在近期迎来开工。

  AP1000,是美国西屋公司开发的一种先进的“非能动型压水堆核电技术”,也是国内引进的首套在传统压水堆核电技术的基础上,采用“非能动”的安全系统,遭遇紧急情况时,仅利用地球引力、物质重力等就可驱动核电站,冷却反应堆堆芯,带走堆芯余热,并对安全壳外部实施喷淋,安全性、经济型相对第二代核电系统均有显著提升。

  2006年,国务院决定引进AP1000三代核电技术,并开工建设浙江三门、山东海阳两个项目各2台核电机组。

  在此次设备采购方面,中方只采购2套主设备,其余2套由中方按照美方转让的技术在中国制造,美国提供技术支持。

  根据三门核电设备供应商看,1号机组设备以进口为主,2号机组除了主泵、爆破阀等部分设备以外,大部分核心设备实现了国产化,国产化率从1号机组的10%提升到了2号机组的60%。

  华龙一号是我国具有完整自主知识产权的百万千瓦级压水堆核电技术,由中核集团和中广核集团在前期分别研发的ACP1000和ACPR1000+的基础上,联合研发而成,设备国产化率接近90%。

  2015年5月和12月,中核集团建设的福清5、6号核电机组开工;2015年12月和2016年12月,中广核负责的防城港3、4号机组亦先后开工。

  作为中国核电“走出去”战略的主力机型,海外市场上,巴基斯坦卡拉奇核电厂2、3号机组建设亦处于稳步推进中,并与英国、埃及、巴西、沙特、阿尔及利亚、苏丹、加纳、马来西亚等近20个国家达成了合作意向,尤其在英国市场,已经进入英国通用设计审查第三阶段。

  在中国采购美国第三代核电技术AP1000时,双方约定,中国将在引进AP1000核电技术基础上,通过改进、开发和自主创新,研发自己的非能动大型压水堆,并且在功率超过135万千瓦的情况下,拥有自主知识产权且可以对第三国出口,于是便有了大型先进压水堆核电站CAP1400,设备国产化率接近90%,关键安全指标相较传统核电站亦有显著改善。

  核电,承载着国家能源结构转型和托底基建投资双重使命。我国能源资源禀赋特点为富煤、缺油、少气,从一次能源消耗结构看,煤炭是目前我国最主要的一次能源,消耗占比超过60%。

  在能源结构转型的大背景下,我们认为核能等高效、清洁能源对煤炭的替代将是长期趋势。与此同时,由于核电单体投资金额较大,在宏观经济下行压力较大的背景下,核电亦承载着托底基建投资的使命。

  除了2012年核准田湾二期3-4号机组,2015年核准红沿河二期5-6号机组、福清5-6号机组、防城港3-4号机组、田湾扩建5-6号机组等8台机组以外,其余年份均未有核准项目。

  我们认为除了近年用电需求增长平稳、整体用电缺口较小以外,此前未有三代核电项目投运、技术成熟性等未能得到有效验证是此前核电建设进度低于规划进度的主要原因。

  台山1号机组和三门核电1号机组分别为EPR技术和AP1000全球首堆,两个项目分别于2018年6月29日和6月30日首次并网,同样采用AP1000技术的海阳核电1号机组亦于2018年8月实现首次并网。

  三代核电机组的陆续并网,使得三代核电技术的可靠性得到进一步验证,这样的背景下,我们认为审批重启,已是箭在弦上。

  根据我们经验判断,三代核电单台核电机组造价在15-20元/W,一个1000MW的核电机组,总投资在150-200亿元。

  其中设备投资占总投资比重在40%左右,核岛+常规岛主设备成本占设备成本一半左右,即在30-40亿元左右。

  从AP1000三门、海阳四台机组,到华龙一号、CAP1400,我国核电设备国产化率显著提升,目前大部分核心设备,都已经具备国产化能力,我们认为若未来核电项目审批、开工、建设能够持续稳定推进,国内具备核心设备生产能力的供应商将充分受益。

温馨提示如有转载或引用以上内容之必要,敬请将本文链接作为出处标注,谢谢合作!



欢迎使用手机扫描访问本站