AI引領(lǐng)核能新時代，復(fù)合材料迎來發(fā)展新機(jī)遇（上）
更新時間：2024-10-18 16:37:44
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中廣核集團(tuán)公告顯示，其管理16臺待建及在建核電機(jī)組，且國內(nèi)今年已核準(zhǔn)5個核電項(xiàng)目，顯示行業(yè)景氣上升。AI發(fā)展推動電力需求增長，預(yù)計全球核電產(chǎn)業(yè)將復(fù)興，國內(nèi)核電機(jī)組建設(shè)將促進(jìn)復(fù)合材料設(shè)備制造業(yè)增長。AI驅(qū)動下的核能復(fù)興
為了滿足不斷上升的人工智能與云計算行業(yè)需求，以及推動數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)展，美國的科技行業(yè)巨頭們正逐步轉(zhuǎn)向清潔能源，特別是核能，作為電力生成的主要來源。根據(jù)10月16日周三發(fā)布的消息，亞馬遜公司加入了支持核能發(fā)展的科技企業(yè)行列，一舉簽訂了三項(xiàng)重要協(xié)議，其中包括一項(xiàng)超過5億美元的投資，旨在推進(jìn)小型模塊化核反應(yīng)堆（SMR）的開發(fā)。
在當(dāng)?shù)貢r間周一，谷歌宣布已與Kairos Power公司達(dá)成一項(xiàng)協(xié)議，根據(jù)該協(xié)議，谷歌計劃從Kairos Power公司擬建的6至7座小型模塊化核反應(yīng)堆（SMRs）購買電力，總裝機(jī)容量達(dá)500兆瓦。此舉旨在應(yīng)對其日益增長的電力需求，谷歌將成為首家委托建設(shè)新核電站以供其數(shù)據(jù)中心使用的公司，標(biāo)志著其對核能源“快速安全”的電力供應(yīng)能力的認(rèn)可。此外，美國頭部核能供應(yīng)商星牌能源公司（Constellation Energy）已與微軟公司簽訂了一份合作協(xié)議。根據(jù)該協(xié)議，星牌能源公司計劃重新啟動的三里島核電站的全部電能產(chǎn)出將轉(zhuǎn)讓給微軟，旨在為微軟龐大的人工智能數(shù)據(jù)中心群提供穩(wěn)定的能源供應(yīng)。在全球能源結(jié)構(gòu)向清潔能源轉(zhuǎn)型的背景下，同時伴隨著國際能源市場的價格波動，特別是俄烏沖突事件后，國際能源格局經(jīng)歷了顯著變化，導(dǎo)致天然氣、煤炭等化石能源價格急劇上升。核電以其“清潔、高效穩(wěn)定、相對成本可控”的特性，成為各國重構(gòu)能源供應(yīng)體系的關(guān)鍵解決方案。考慮到部分核電機(jī)組的關(guān)閉和停運(yùn)等因素，根據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）的統(tǒng)計，截至2023年底，全球在運(yùn)核電機(jī)組數(shù)量為413臺，其凈運(yùn)行規(guī)模大約為371.5吉瓦。從商業(yè)運(yùn)營的角度分析，2021至2023年間，全球新增商業(yè)運(yùn)營核電機(jī)組的規(guī)模分別為8.3吉瓦、6.2吉瓦和7.6吉瓦。
（來源：IAEA）
國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）發(fā)布《到 2050 年的能源電力和核能預(yù)測》，連續(xù)第四年上調(diào)核電前景預(yù)期，在高預(yù)期模型下，到 2050 年，世界核電容量的低值預(yù)測提高到514吉瓦，比23年容量增加1.3 倍，將高值預(yù)測從2022年的873吉瓦上調(diào)至2050年的950吉瓦，與2020年相比上調(diào)了235吉瓦。同時，符合全球?qū)涌旌四懿渴鸬墓沧R。
（來源：《ENERGY, ELECTRICITY AND NUCLEAR POWER ESTIMATES FOR THE PERIOD UP TO 2050》，IAEA）中國在運(yùn)及在建核電機(jī)組總裝機(jī)容量世界第一根據(jù)中國國家能源局局長章建華于9月29日在國務(wù)院新聞辦公室舉行的新聞發(fā)布會上的陳述，中國大陸地區(qū)目前擁有核準(zhǔn)并運(yùn)營中的核電機(jī)組以及正處于建設(shè)階段的核電機(jī)組共計102臺，其總裝機(jī)容量達(dá)到11313萬千瓦，位居全球各國之首。近期，中國國務(wù)院又批準(zhǔn)了新的5個核電項(xiàng)目，涉及核電機(jī)組共計11臺。章建華介紹：“到目前為止，中國大陸地區(qū)核準(zhǔn)在運(yùn)和在建的核電機(jī)組一共有 102 臺，總的裝機(jī)容量是 11313 萬千瓦，在所有國家中排在第一。”中國核電機(jī)組總裝機(jī)容量全球領(lǐng)先，運(yùn)營56臺，裝機(jī)5808萬千瓦；在建46臺，裝機(jī)5505萬千瓦。印度擬至2032年建設(shè)40至50座小型模塊化核反應(yīng)堆（SMR） 印度正籌備部署40至50座小型模塊化核反應(yīng)堆，替代火力發(fā)電，支持2070年凈零排放。220MWe PHWR經(jīng)3D設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，便于在舊火電廠部署。原子能部與塔塔咨詢工程公司合作開發(fā)Bharat SMR。1. 國家能源局印發(fā)《電力市場注冊基本規(guī)則》9 月 24 日，國家能源局印發(fā)《電力市場注冊基本規(guī)則》的通知,促進(jìn)市場注冊業(yè)務(wù)全國統(tǒng)一規(guī)范，從國家層面強(qiáng)調(diào)了落實(shí)“全國一張清單”管理模式，嚴(yán)禁各地區(qū)、各部門制定具有市場準(zhǔn)入性質(zhì)的負(fù)面清單；推動“一地注冊、信息共享”；服務(wù)新型經(jīng)營主體快速發(fā)展與入市需求，以最簡最優(yōu)原則明確了發(fā)電企業(yè)、售電企業(yè)、電力用戶、新型儲能、虛擬電廠、智能微電網(wǎng)、分布式電源、電動汽車充電設(shè)施等 8 類經(jīng)營主體進(jìn)入電力市場基本條件，明確市場注冊業(yè)務(wù)全流程標(biāo)準(zhǔn)，明確市場注冊業(yè)務(wù)監(jiān)督管理職責(zé)。2. 霞浦核電廠址周圍規(guī)劃限制區(qū)范圍獲批復(fù)近日，福建省人民政府發(fā)布關(guān)于霞浦核電廠址周圍規(guī)劃限制區(qū)范圍的批復(fù)，將霞浦核電廠址 7 臺機(jī)組半徑 5 公里（以各機(jī)組反應(yīng)堆為中心）的包絡(luò)范圍劃定為規(guī)劃限制區(qū)，為規(guī)范和限制規(guī)劃限制區(qū)內(nèi)的新建和擴(kuò)建項(xiàng)目，將外海湖村整體納入規(guī)劃限制區(qū)管控范圍。據(jù)報道，在美國紐約與白宮氣候政策顧問舉行的一次活動中，全球14 家最大的銀行和金融機(jī)構(gòu)將承諾加大對核能的支持，以解鎖該行業(yè)的融資；支持COP28核電三倍計劃。競爭格局：上、下游主要由國企把控，民企主要參與中游。在核電產(chǎn)業(yè)鏈中，上游環(huán)節(jié)涵蓋了核電設(shè)備的制造與供應(yīng)，以及核燃料的相關(guān)供應(yīng)鏈；中游階段則包括核電站的建造、設(shè)備安裝以及電站的日常運(yùn)營管理；而下游領(lǐng)域主要涉及核廢料處理及其相關(guān)市場活動。
（德邦證券研究所）
上游：中國的核燃料供應(yīng)與進(jìn)口采取了一種專營體制。在這種體制下，僅有中核集團(tuán)、中廣核集團(tuán)以及國家電投集團(tuán)擁有相應(yīng)的資質(zhì)進(jìn)行相關(guān)活動。中游：涉及核電設(shè)備的制造，涵蓋了核島設(shè)備、常規(guī)島設(shè)備和輔助設(shè)備三大類別。依據(jù)《中國核能發(fā)展報告 2025》的數(shù)據(jù)，我國在“十四五”規(guī)劃期間，核電設(shè)備的年均投資額預(yù)計在540億至720億元人民幣之間。在這一部分，核島設(shè)備的成本占據(jù)了最大比例，約為58%，主要包括反應(yīng)堆壓力容器、主管道、熱交換器以及蒸汽發(fā)生器等關(guān)鍵部件。這些部件是我國核電國產(chǎn)化的關(guān)鍵所在，具有高度的市場壟斷性、技術(shù)壁壘，并且毛利率相對較高，屬于行業(yè)中的高端產(chǎn)品。在國內(nèi)供應(yīng)鏈方面，已形成了以上海電氣、東方電氣、哈電集團(tuán)為核心的三大多元化核電裝備制造基地；以及以中國一重、二重和上重為主體的重型鍛件和反應(yīng)堆容器制造集團(tuán)，此外還包括了其他輔助設(shè)備的供應(yīng)商。下游：截至2023年年底，中國共有55座在運(yùn)核電機(jī)組，這些機(jī)組由中核集團(tuán)、中廣核集團(tuán)、國家電投集團(tuán)以及華能集團(tuán)四家企業(yè)主要負(fù)責(zé)控股運(yùn)營。而中國核建則作為唯一的核島建設(shè)公司，扮演著關(guān)鍵角色。
（資料來源：中國核電招股書）
目前核電站常用的絕熱材料為復(fù)合硅酸鹽絕熱材料。復(fù)合硅酸鹽絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)在70℃為0.045 W/(m·K),在最高使用溫度為600℃時導(dǎo)熱系數(shù)為0.078W/(m·K),容重為150Kg/m3。標(biāo)準(zhǔn)型復(fù)合硅酸鹽保溫材料不具備防水功能，而疏水型復(fù)合硅酸鹽保溫材料亦未能實(shí)現(xiàn)完全防水，因此，在保溫體系設(shè)計中，必須額外增設(shè)防水層以增強(qiáng)其防水性能。此外，復(fù)合硅酸鹽保溫材料內(nèi)含的氯離子成分對奧氏體不銹鋼管道具有較強(qiáng)的腐蝕性，長期使用可能導(dǎo)致管道壁厚度的顯著降低，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重后果。關(guān)于采用復(fù)合硅酸鹽保溫材料的保溫系統(tǒng)，由于保溫材料本身重量及保護(hù)層重量的影響，隨著服役時間的延長，管道頂部的保溫層厚度將逐漸減少。同時，保溫材料在管道兩側(cè)將趨向于向管道底部堆積，該現(xiàn)象如圖所示。
由上圖可以看出, 隨著使用年限的增加, 絕熱層整體形狀呈水滴狀, 因此其上部的最小絕熱厚度才是其有效絕熱厚度, 此時絕熱效果已大大的降低了。由于核電站的設(shè)計使用壽命均大于40年, 復(fù)合硅酸鹽絕熱材料在10年以后的絕熱效果已大大降低, 為了節(jié)約熱量損失, 需要對其予以更換。復(fù)合硅酸鹽絕熱材料作為市場上主流的絕熱材料, 目前最大的優(yōu)勢是價格便宜, 目前其市場價格約為3000元/m3。