2024年中國(guó)核電行業(yè)技術(shù)歷程、產(chǎn)業(yè)鏈及趨勢(shì)研判：數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能核電未來(lái)，中國(guó)核電邁向低碳高效新紀(jì)元[圖]

內(nèi)容概況：隨著經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展與人民生活品質(zhì)的顯著提升，電力需求如同雨后春筍般持續(xù)增長(zhǎng)，為核電產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展開辟了前所未有的市場(chǎng)空間。核電，以其獨(dú)特的靈活性，能夠敏銳捕捉市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，根據(jù)電力需求的波動(dòng)迅速調(diào)整發(fā)電量，有效滿足電力市場(chǎng)的彈性需求，確保能源供應(yīng)的穩(wěn)定與高效。更為重要的是，核電作為一種清潔、高效的可再生能源，在推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型、助力實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的宏偉藍(lán)圖中，占據(jù)了舉足輕重的地位。它不僅能夠減少溫室氣體排放，對(duì)抗全球氣候變化，還促進(jìn)了能源安全與可持續(xù)發(fā)展的雙重目標(biāo)。為此，國(guó)家發(fā)展政策高瞻遠(yuǎn)矚，明確將核電發(fā)展置于戰(zhàn)略高度，通過一系列強(qiáng)有力的政策措施，如加大科技創(chuàng)新力度、優(yōu)化營(yíng)商環(huán)境、促進(jìn)資金投入、拓展市場(chǎng)應(yīng)用等，為核電行業(yè)的快速發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的政策支撐與導(dǎo)向。政府層面的高度重視與積極引導(dǎo)，為核電行業(yè)注入了強(qiáng)大的動(dòng)力與信心，確保了其在能源領(lǐng)域中的穩(wěn)步前行。2023年，中國(guó)核電工程投資完成額為949億元，同比增長(zhǎng)40.18%。

關(guān)鍵詞：核電、核能、鈾資源、核島

一、三代成熟應(yīng)用，四代引領(lǐng)未來(lái)

核電是指利用原子核的裂變或聚變過程中釋放出的能量來(lái)產(chǎn)生電能的發(fā)電方式。目前，全球的核電站主要利用核裂變產(chǎn)生的能量來(lái)發(fā)電，而核聚變技術(shù)仍處于研發(fā)階段。核電站的工作原理是核燃料在反應(yīng)堆中通過核裂變產(chǎn)生的熱量加熱水，產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽隨后推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將核能轉(zhuǎn)換為電能。全球核電站按照堆型分類可以分為壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨氣冷堆、石墨水冷堆、快中子增殖堆核電站等。

全球核電技術(shù)經(jīng)歷了四代演變。20世紀(jì)50-60年代的第一代核電技術(shù)，基于軍用核反應(yīng)堆技術(shù)，美國(guó)、蘇聯(lián)、加拿大、英國(guó)等國(guó)家設(shè)計(jì)、開發(fā)、建造的首批原型堆或示范電站。當(dāng)時(shí)開發(fā)了一批天然鈾石墨反應(yīng)堆核電站。核電機(jī)組附加安全設(shè)計(jì)少，存在安全隱患。

20世紀(jì)70-90年代的第二代核電技術(shù)，各國(guó)對(duì)經(jīng)驗(yàn)證的機(jī)型實(shí)施了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、批量化建設(shè)，至今全球仍在商運(yùn)的核電廠絕大部分屬于第二代或二代改進(jìn)型技術(shù)，這一時(shí)期是商用核電廠大發(fā)展的時(shí)期。這一代的核電機(jī)組類型主要包括美國(guó)壓水堆機(jī)型（PWR，System80）和沸水堆機(jī)型（BWR）、法國(guó)的壓水堆機(jī)型（P4、M310)、俄羅斯的輕水堆核電機(jī)型（VVER），以及加拿大設(shè)計(jì)的重水堆核電機(jī)型（CANDU）等。

20世紀(jì)90年代至今的第三代核電技術(shù)，三代核電派生于二代技術(shù)，其反應(yīng)堆設(shè)計(jì)原理相同，但吸取了過去幾十年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步采用經(jīng)開發(fā)驗(yàn)證且可行的新技術(shù)，旨在提高安全性，滿足URD（美國(guó)核電用戶要求）和EUR（歐洲核電用戶要求）。三代核電的開發(fā)始于20世紀(jì)90年代，主要機(jī)型有美國(guó)西屋電氣公司的AP1000、法國(guó)阿海琺公司EPR、美國(guó)通用電氣公司的ABWR和ESBWR、日本三菱公司的APWR、韓國(guó)電力工程公司的APR1400及我國(guó)自主設(shè)計(jì)的“華龍一號(hào)”等。

20世紀(jì)90年代末至今的第四代核電技術(shù)，未來(lái)新一代先進(jìn)核能系統(tǒng)，無(wú)論是在反應(yīng)堆還是在燃料循環(huán)方面都有重大的革新和發(fā)展。第四代核能系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)是增強(qiáng)能源的可持續(xù)性，核電廠的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)性、安全和可靠性，以及防擴(kuò)散和外部侵犯能力。

整體看，歷代核電技術(shù)的更新迭代不外乎圍繞安全性、經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)主題。全球核電技術(shù)當(dāng)前處于“坐三望四”階段，全球三代核電技術(shù)已經(jīng)較為成熟，四代核電技術(shù)可能將成為大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的下一重點(diǎn)，核電強(qiáng)國(guó)積極布局四代核能系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用。

二、從鈾資源到發(fā)電，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)綠色發(fā)展

核電行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括核電設(shè)備和核燃料核材料的供應(yīng)，具體包括核電站所需的關(guān)鍵設(shè)備和材料，如核反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、核燃料組件、汽輪機(jī)、冷凝器、空冷設(shè)備等。中游主要包括核電站的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。下游則包括發(fā)電、維修和后處理市場(chǎng)。

相關(guān)報(bào)告：智研咨詢發(fā)布的《中國(guó)核電行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展規(guī)模及投資機(jī)會(huì)分析報(bào)告》

核燃料端，以鈾資源為例，全球鈾資源分布相對(duì)集中，主要集中在少數(shù)幾個(gè)國(guó)家。根據(jù)世界核協(xié)會(huì)（WNA）的數(shù)據(jù)顯示，澳大利亞、哈薩克斯坦和加拿大是全球鈾資源儲(chǔ)量最大的三個(gè)國(guó)家，它們合計(jì)占據(jù)了全球鈾資源總儲(chǔ)量的50%以上。其中，中國(guó)已查明鈾資源量位居全球第九，鈾資源對(duì)外依存度較高，基本在80%左右水平。

一方面，我國(guó)也在加大鈾礦勘探開發(fā)，提升勘探技術(shù)，投資收購(gòu)海外鈾礦等。另一方面也在持續(xù)推進(jìn)鈉冷快堆、釷基熔鹽堆等四代核電技術(shù)。根據(jù)世界核協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2022年我國(guó)鈾礦山產(chǎn)量為1700噸U，同比增長(zhǎng)6.25%。同時(shí)，我國(guó)鈾礦產(chǎn)產(chǎn)量分布相對(duì)集中，主要集中在一些具有豐富鈾礦資源的地區(qū)。同時(shí)，一些大型國(guó)有企業(yè)如中核集團(tuán)、中廣核集團(tuán)等在我國(guó)鈾礦產(chǎn)開采和加工領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。這些企業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模化經(jīng)營(yíng)，不斷提升我國(guó)鈾礦產(chǎn)的開采效率和產(chǎn)量。

以目前占比最多的壓水堆為例，壓水堆核電站由核島、常規(guī)島和輔助設(shè)備構(gòu)成。核島由核反應(yīng)堆廠房和核輔助廠房構(gòu)成，核電站安全殼內(nèi)的核反應(yīng)堆及與反應(yīng)堆有關(guān)的各個(gè)系統(tǒng)的統(tǒng)稱。核島的主要功能是利用核裂變能產(chǎn)生蒸汽，其設(shè)備包括反應(yīng)堆壓力殼、蒸汽發(fā)生器、主泵等。

常規(guī)島是核電廠的汽輪發(fā)電機(jī)組及其配套設(shè)施和所在廠房的統(tǒng)稱，常規(guī)島的主要功能是將核島產(chǎn)生的蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成汽輪機(jī)的機(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)變成電能，其設(shè)備包括汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、除氧器等。核島是整個(gè)核電站的核心，負(fù)責(zé)將核能轉(zhuǎn)化為熱能，是核電站所有設(shè)備中工藝最復(fù)雜、投入成本最高的部分。

隨著經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展與人民生活品質(zhì)的顯著提升，電力需求如同雨后春筍般持續(xù)增長(zhǎng)，為核電產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展開辟了前所未有的市場(chǎng)空間。核電，以其獨(dú)特的靈活性，能夠敏銳捕捉市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，根據(jù)電力需求的波動(dòng)迅速調(diào)整發(fā)電量，有效滿足電力市場(chǎng)的彈性需求，確保能源供應(yīng)的穩(wěn)定與高效。更為重要的是，核電作為一種清潔、高效的可再生能源，在推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型、助力實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的宏偉藍(lán)圖中，占據(jù)了舉足輕重的地位。它不僅能夠減少溫室氣體排放，對(duì)抗全球氣候變化，還促進(jìn)了能源安全與可持續(xù)發(fā)展的雙重目標(biāo)。為此，國(guó)家發(fā)展政策高瞻遠(yuǎn)矚，明確將核電發(fā)展置于戰(zhàn)略高度，通過一系列強(qiáng)有力的政策措施，如加大科技創(chuàng)新力度、優(yōu)化營(yíng)商環(huán)境、促進(jìn)資金投入、拓展市場(chǎng)應(yīng)用等，為核電行業(yè)的快速發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的政策支撐與導(dǎo)向。政府層面的高度重視與積極引導(dǎo)，為核電行業(yè)注入了強(qiáng)大的動(dòng)力與信心，確保了其在能源領(lǐng)域中的穩(wěn)步前行。2023年，中國(guó)核電工程投資完成額為949億元，同比增長(zhǎng)40.18%。

歷經(jīng)數(shù)年，中國(guó)在核能發(fā)電領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，從核電站的設(shè)計(jì)、建設(shè)到運(yùn)營(yíng)都展現(xiàn)出了高度的成熟性和專業(yè)性。同時(shí)，新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，如小型模塊化反應(yīng)堆、熔鹽反應(yīng)堆等，為核電行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供了新的機(jī)遇。2024年上半年，中國(guó)核能發(fā)電量為2121.5億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)0.12%。

三、數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能核電未來(lái)，中國(guó)核電邁向低碳高效新紀(jì)元

隨著全球?qū)η鍧嵞茉葱枨蟮牟粩嘣鲩L(zhǎng)和“雙碳”目標(biāo)的提出，中國(guó)核電作為低碳、高效、穩(wěn)定的能源形式，其未來(lái)發(fā)展前景廣闊且充滿潛力。近年來(lái)，中國(guó)核電行業(yè)在政策引導(dǎo)、技術(shù)創(chuàng)新、市場(chǎng)需求等多方面因素的推動(dòng)下，正步入一個(gè)快速發(fā)展的新階段。

在政策層面，中國(guó)政府明確提出“積極安全有序發(fā)展核電”的方針，為核電行業(yè)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的政策保障。從“十四五”規(guī)劃到更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃，國(guó)家對(duì)核電行業(yè)的支持力度不斷加大，政策導(dǎo)向涵蓋了技術(shù)合作、安全生產(chǎn)、完善法律法規(guī)、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、國(guó)際合作等多個(gè)方面。這些政策的出臺(tái)，不僅為核電行業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境，也為其指明了前進(jìn)的方向。

在技術(shù)創(chuàng)新方面，中國(guó)核電技術(shù)不斷取得突破，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代壓水堆技術(shù)“華龍一號(hào)”和“國(guó)和一號(hào)”，以及四代特征的高溫氣冷堆、快堆和多用途小型堆等先進(jìn)核電技術(shù)。這些技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，不僅提升了核電的安全性、效率和經(jīng)濟(jì)性，還增強(qiáng)了中國(guó)核電在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，核電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率的提高，也進(jìn)一步降低了建設(shè)成本，為核電的批量化建設(shè)提供了有力支持。

市場(chǎng)需求方面，隨著能源結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化和清潔能源比重的提升，核電作為基荷能源的重要角色日益凸顯。核電發(fā)電平穩(wěn)、利用時(shí)長(zhǎng)遠(yuǎn)優(yōu)于其他電源，能夠穩(wěn)定可靠地供應(yīng)電力，與水電、火電形成互補(bǔ)效應(yīng)。此外，核電在減少碳排放、保障能源安全等方面也具有不可替代的作用。因此，未來(lái)核電市場(chǎng)需求將持續(xù)增長(zhǎng)，為核電行業(yè)的發(fā)展提供廣闊的空間。

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面，中國(guó)核電積極響應(yīng)黨和政府的號(hào)召，深入貫徹落實(shí)黨的二十大精神，推動(dòng)新一代數(shù)字技術(shù)與核電發(fā)展深度融合。通過數(shù)字化、信息化、智能化手段提升核電產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的安全、高效、經(jīng)濟(jì)、綠色水平，構(gòu)建現(xiàn)代化能源體系。這一舉措不僅有助于提升核電行業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力，還將為核電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供新的動(dòng)力。

展望未來(lái)，中國(guó)核電行業(yè)將迎來(lái)更加廣闊的發(fā)展空間。在政策的持續(xù)支持下，技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)需求將共同推動(dòng)核電行業(yè)的快速發(fā)展。預(yù)計(jì)到2035年，中國(guó)核電在運(yùn)和在建裝機(jī)容量將達(dá)到2億千瓦左右，核電發(fā)電量占比有望達(dá)到10%左右。到2060年，核電裝機(jī)規(guī)模預(yù)計(jì)可達(dá)到約4億千瓦，發(fā)電量占比18%左右，核能碳減排貢獻(xiàn)度有望達(dá)到1/4左右。

以上數(shù)據(jù)及信息可參考智研咨詢（yhcgw.cn）發(fā)布的《中國(guó)核電行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展規(guī)模及投資機(jī)會(huì)分析報(bào)告》。智研咨詢是中國(guó)領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)，提供深度產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告、商業(yè)計(jì)劃書、可行性研究報(bào)告及定制服務(wù)等一站式產(chǎn)業(yè)咨詢服務(wù)。您可以關(guān)注【智研咨詢】公眾號(hào)，每天及時(shí)掌握更多行業(yè)動(dòng)態(tài)。