核能双寡头，“风光”势更盛---天风证券.pdf-solarbe文库

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公司报告 | 首次覆盖报告请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 1 中国核电（ 601985）证券研究报告 2022 年 03 月 18 日投资评级行业公用事业 /电力 6 个月评级买入（首次评级）当前价格 7.84 元目标价格 11.27 元基本数据 A 股总股本百万股 18,847.90 流通 A 股股本百万股 18,400.13 A 股总市值百万元 147,767.50 流通 A 股市值百万元 144,257.05 每股净资产元 3.69 资产负债率 69.46 一年内最高 /最低元 8.92/4.62 作者郭丽丽分析师 SAC 执业证书编号 S1110520030001 guolilitfzq.com 资料来源聚源数据相关报告 1 中国核电 -季报点评新机组实现商运，前三季度发电量同比增 16.64 2017-10-29 股价走势核能双寡头，“风光”势更盛核电化石能源的最佳替代品之一核电供应稳定、低碳环保的天然属性使其从理论上成为了化石能源的优质替代品之一，而从实践应用上来看，核电普及也已在美国、法国等部分发达国家成功实现。相比之下，我国核电业起步较晚、发展谨慎稳健，在频繁变化的社会环境中仍实现了较快增长 2012-2021 年，我国核电装机容量 CAGR 为 17.40，核能发电量 CAGR 为 17.24，大幅超出总装机容量与总发电量的增速情况 8.49/5.96。而从长期来看，我国核能发电的潜在提升空间巨大，目前仍处于成长初期。 2020 年我国核电渗透率为 5，仅与世界平均水平的 10相比都存在翻倍空间。行业多因素催化，发展将提速我们认为，核电行业当前正受到三项重要因素催化，未来发展或将提速 ① 第三代核电技术已走向成熟。第三代核电站的经济性、实用性得到了初步验证； ②核安全系数大幅提升。三代站的机组堆芯损伤频率相较于二代站降低了 100 倍以上。 ③ “双碳”目标加速我国能源转型。当前火力发电仍占我国总发电量的 70以上，对火电进行大规模的清洁能源替代是我国实现“双碳”目标的重要途径之一。中国核电核能双寡头 ,“风光”势更盛公司是我国核电行业双寡头之一，布局新风光开辟新增长曲线。核电业务方面，截至 2021 年 12 月 31 日，公司拥有控股在运核电机组 24 台，核电装机容量达到 2254.9 万千瓦，市场份额达到 42，仅次于中广核；新能源业务方面，公司通过收购中核汇能，新能源发电量已实现跨步式增长， 2021 年公司全年新能源发电量累计为 95.14 亿千瓦时，较去年同期增长 68.69。而新能源资产的注入也将充分填补由 2016-2018 核电项目审批暂停造成的主业增长停滞期。社会用电紧张，电价上涨有望充分增厚公司业绩我们预计 2022 年公司市场化电力部分将迎来量价双升，进而明显增厚公司业绩以公司 2020 年的财务数据为基础，在电价上涨 0.1 元、市场化电量增加 200 亿千瓦时的假设下，公司的归母净利润有望增厚 27.90 亿元，业绩具备较高的向上弹性。盈利预测与估值预计中国核电 2021-2023 年营业收入分别为 623.67 亿元、 742.17 亿元与 765.76 亿元，归母净利润分别为 80.37 亿元、 111.11 亿元与 119.31 亿元，对应 PE 分别为 17.09、 13.30 与 12.38。首次覆盖，予以“买入”评级，并基于 DCF 与 PE 的双重视角给予综合目标价 11.27 元。风险提示核安全事故风险；在建核电项目进度不及预期风险；新能源业务发展不及预期风险；社会用电需求疲软风险。财务数据和估值 2019 2020 2021E 2022E 2023E 营业收入百万元 46,067.16 52,276.45 62,367.21 74,217.22 76,576.17 增长率 17.20 13.48 19.30 19.00 3.18 EBITDA百万元 28,131.16 32,545.70 35,767.29 42,605.86 44,540.92 净利润百万元 4,612.56 5,995.45 8,036.79 11,110.53 11,931.41 增长率 2.62 29.98 34.05 38.25 7.39 EPS元 /股 0.24 0.32 0.46 0.59 0.63 市盈率 P/E 32.04 24.65 17.09 13.30 12.38 市净率 P/B 2.95 2.10 1.99 1.89 1.71 市销率 P/S 3.21 2.83 2.20 1.99 1.93 EV/EBITDA 11.22 10.07 10.74 9.46 8.74 资料来源 wind，天风证券研究所 -23 -12 -1 10 21 32 43 2021-03 2021-07 2021-11 中国核电沪深 300 公司报告 | 首次覆盖报告请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2 内容目录 1. 核电化石能源的最佳替代品之一 . 5 1.1. 供电稳定，碳排放极少 . 5 1.2. 核电普及已在部分发达国家实现 5 1.3. 从美法经验看核电普及 . 5 1.3.1. 美国 5 1.3.2. 法国 6 1.3.3. 总结 6 1.4. 我国核电业当前仍处于成长初期 7 2. 行业多因素催化，发展将提速 8 2.1. 第三代核电技术成功落地 8 2.2. 核安全系数大幅上升 . 9 2.2.1. 美国三里岛核事故 9 2.2.2. 苏联切尔诺贝利核事故 . 10 2.2.3. 日本福岛核事故 . 11 2.2.4. 第三代核电站全面升级，安全系数大幅提升 . 11 2.3. “ 双碳 ” 目标加速我国能源转型 . 12 2.4. 总结核电行业当下正处于发展提速的新阶段 13 3. 中国核电核能双寡头， “ 风光 ” 势更盛 . 13 3.1. 简介中国领先的清洁能源供应商 . 13 3.2. 股权结构简明清晰，实控人为国务院国资委 13 3.3. 经营核电主业稳健发展，新能源开辟新增长曲线 . 14 3.4. 财务盈利能力改善，现金流量充沛 . 17 4. 社会用电紧张，电价上涨有望充分增厚公司业绩 18 4.1. 我国核电的定价机制 . 18 4.2. 公司市场化交易电量比例逐年提高 . 18 4.3. 电价管制放松，供应紧张驱动电价回暖 18 4.4. 电价上涨有望充分增厚公司业绩 19 5. 盈利预测与投资建议 . 20 5.1. 盈利预测 20 5.2. 投资建议 20 5.3. 风险提示 21 5.3.1. 核安全事故风险 . 21 5.3.2. 在建核电项目进度不及预期风险 21 5.3.3. 新能源业务发展不及预期风险 . 21 5.3.4. 社会用电需求疲软风险 . 21 公司报告 | 首次覆盖报告请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 3 图表目录图 1核电具备稳定供应的天然优势 5 图 2核电链的碳排放量极少 . 5 图 3 2020 年世界主要核能国家核能发电量、发电占比情况 5 图 4 1957-2020 年美国核电占比情况 . 6 图 5 1957-2020 年美国核能发电量情况 6 图 6 1960-2020 年法国核电占比情况 . 6 图 7 1970-2020 年法国核能发电量情况 6 图 8我国与第一轮核能发展浪潮失之交臂 7 图 9 2007-2010 年我国核电发展进入激进期 . 7 图 10我国核电装机容量增速持续快于总装机容量 . 8 图 11我国核能发电量、渗透率稳健提升 8 图 12世界核电站的发展演变 . 9 图 13 1979 年美国三里岛核事故复盘 1979.3.28 10 图 14切尔诺贝利 4 号机组实验功率变化模拟 10 图 15 切尔诺贝利事件反应堆内变化模拟 10 图 16福岛核电站的实际设计海拔仅为 10 米 . 11 图 17 “ 华龙一号 ” 非能动安全系统简要示意图 12 图 18我国二氧化碳排放总量及来源情况亿吨 12 图 19我国电力结构仍以火电为主导 . 12 图 20 我国核电业当前正处于从停滞到提速的新发展阶段 . 13 图 21 中国核电历史关键发展节点 13 图 22 公司股权结构简明清晰，现为中核集团旗下唯一的新能源发展平台截至 2022 年 3 月 17 日 . 14 图 23核电市场份额高度集中以装机容量计 ,2021 14 图 24公司在建核电装机容量的市场占比情况 2021 14 图 25 2015-2021 年公司装机容量稳健增长 . 15 图 26 2015-2021 年公司核能总发电量持续上行 15 图 27 2018-2021 年公司新能源装机容量情况万千瓦 16 图 28 2018-2021 年公司新能源发电量情况亿千瓦时 16 图 29 2021-2025 公司装机量预测情况万千瓦 17 图 30新能源业务将为公司开辟第二增长曲线万千瓦 17 图 31公司营收及归母净利润情况亿元 17 图 32公司盈利能力在 2020-2021 年迅速改善 17 图 33公司经营现金流充沛，具备进一步扩张条件亿元 . 17 图 34公司市场化交易电量比例逐年提高亿千瓦时 . 18 图 35社会总用电量规模在 2021 年快速增加亿千瓦时 . 19 图 36江苏电力市场月成交均价元 /千瓦时 . 19 公司报告 | 首次覆盖报告请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 4 表 1世界核电发展史中的重大事件部分 7 表 2 2020 年美国、法国、中国核电发展情况对比 8 表 3 2011-2021 年我国审批核电站数量、类型、运营商情况 . 9 表 4震后事件序列表 2011 年 3 月 11 日 14 时 46 分起 11 表 5第二代、三代核电站安全参数对比 12 表 6公司在运核电机组详情截至 2021 年 12 月 31 日 . 15 表 7公司在建项目情况 . 16 表 8 2022-2027 年中国核电预计新增产能情况 . 16 表 9我国核电定价的三个发展阶段 18 表 10量价变化对公司营收及利润的影响测算以 2020 年为基数 . 19 表 11中国核电 2021-2023 年电力业务营收预测 . 20 表 12可比公司估值表截至 2022.03.17 20 公司报告 | 首次覆盖报告请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 5 1. 核电化石能源的最佳替代品之一 1.1. 供电稳定，碳排放极少从理论上来看，核电的两项天然属性使其成为了化石能源的最佳替代品之一一方面，核电的供应非常稳定。相较于存在间歇性现象的各类新能源发电，核电厂可以实现全天满负荷运行，电量供应有保障；另一方面，核电的碳排放量极少。即便从全产业链的视角来看，核电在生命周期内的温室气体排放量每千瓦时排放 11.9g远低于煤电 1072.4g，即便与光伏 73.1g、风电 17.3g等新能源相比都具备一定优势。图 1核电具备稳定供应的天然优势图 2 核电链的碳排放量极少资料来源 nuclear-power，天风证券研究所资料来源碳排放交易网，天风证券研究所 1.2. 核电普及已在部分发达国家实现从实践应用上来看，核电普及也已在美国、法国等部分发达国家成功实现。 2020 年核能发电量已占到世界总发电量的 10左右，而在发达国家中的占比更是普遍超过 20，虽从总量方面来看，我国现已是世界第二大核能国家，但核电占我国总发电量的比重仅为 5，相较于世界平均水平以及其他主要核能国家仍然有较大差距。图 3 2020 年世界主要核能国家核能发电量、发电占比情况资料来源 elements，天风证券研究所 1.3. 从美法经验看核电普及 1.3.1. 美国美国核电的普及可以分为三个阶段 ①萌芽期 1957-1968，此时的核电产业仍处于技术实验与商业化探索期，核电占美国总发电量的比例不足 1。 1072.4 73.1 17.3 11.9 6.8 煤电太阳能风电核电水电平均每千瓦时发电的碳排放量 g 789 345 340 202 153 92 71 61 56 49 46 43 41 33 28 20 5 71 22 30 20 51 15 30 33 15 6 3 39 37 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 美国中国法国俄罗斯韩国加拿大乌克兰德国西班牙瑞典英国日本印度比利时捷克核能发电量左轴， TWh 核电占全国发电量的比重右轴公司报告 | 首次覆盖报告请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 6 ②成长期 1969-1988，核电技术被证明可行后，美国在初代实验机的基础上开发出第二代可商用核电站，并在第一次石油危机 1973发生后加速推广建造，核电渗透率迅速从 1 升至 19.5。 ③平台期 1989-至今，受到美国三里岛核泄露事件 1979以及切尔诺贝利核电站爆炸 1986的影响，社会上反对核电的呼声愈发浩大，美国政府停止审批新核电项目，后续的发电增长均来源于旧电厂的升级改造。图 4 1957-2020 年美国核电占比情况图 5 1957-2020 年美国核能发电量情况资料来源美国能源情报署，天风证券研究所资料来源美国能源情报署，天风证券研究所 1.3.2. 法国法国核电的普及进程与美国基本一致，但也具备着自身的特点 ①法国核电的普及程度更深，基本实现了对化石能源的替代。缘由有两点第一，法国是一个能源资源异常匮乏的国家，极高的对外能源依赖迫使其必须通过彻底转型而实现能源独立；第二，法国的核电业由国企垄断，这使得核电建设的行政成本更低、执行力较其他国家更优。 ②法国核电技术师从美国，后经过独立研发实现弯道超车。通过引入美国西屋公司的核电技术，法国充分掌握了第二代核电站的建造方法，并在原技术基础上独立研发出第三代核电站 EPR，实现向核技术出口国的转变。图 6 1960-2020 年法国核电占比情况图 7 1970-2020 年法国核能发电量情况资料来源世界银行，天风证券研究所资料来源世界核能协会， Our World in Data，天风证券研究所 1.3.3. 总结从美法两国的核电普及经验中可以发现第一，核电作为一种稳定的低碳能源，可以通过大规模普及来实现对化石能源的替代。第二，技术升级与能源转型是推动核电普及的两大动力。技术的进步不断优化着核电的经济性与安全性，进而为核电的商业化推广提供了基本要素；而各国能源转型需求的增强则为核电的大规模普及提供了发展契机。 0 5 10 15 20 25 19 57 1960 1963 1966 1969 19 72 19 75 19 78 19 81 19 84 19 87 1990 1993 1996 1999 2002 2005 2008 2011 2014 2017 2020 核电占比 ①阶段 ②阶段 ③阶段 0 2000 4000 6000 8000 10000 0 20 40 60 80 100 120 19 57 1961 1965 1969 19 73 19 77 19 81 19 85 19 89 1993 1997 2001 2005 2009 2013 2017 装机容量左轴， GW 年发电量右轴， TWh 0 20 40 60 80 100 1960 1963 1966 1969 19 72 19 75 19 78 19 81 19 84 19 87 1990 1993 1996 1999 2002 2005 2008 2011 2014 2017 2020 核电占比 ①阶段 ②阶段 ③阶段 0 1000 2000 3000 4000 5000 0 20 40 60 80 19 70 19 73 19 76 19 79 19 82 19 85 19 88 1991 1994 1997 2000 2003 2006 2009 2012 2015 2018 装机容量左轴， GW 年发电量右轴， TWh 公司报告 | 首次覆盖报告请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 7 第三，核安全问题是悬在核电业头上的达摩克利斯之剑。上世纪 70-80 年代的欧美核能浪潮最后皆终结于核事故引发的安全问题，而核安全问题也成为了核电在新世纪进一步普及运用的最大障碍。表 1 世界核电发展史中的重大事件部分年份事件事件影响 1951 美国首次实现核能发电核能发电的可商用性开始被广泛探讨研究 1958 美国第一家商用核电站建成初步展现出了核能发电的竞争力，核电的经济性特征开始显露 1968 轻水堆核电的经济性被验证美、苏、英、法等国开始制定庞大的核电计划，世界正式步入核能时代 1973 第一次石油危机加速了各国核电计划的施展进度，世界核能发展进入快车道 1979 美国三里岛核事故受社会反核潮影响，美国政府无限期暂停新核电站的审批 1986 切尔诺贝利核事故各国反核潮不断扩大，世界核能发展逐渐转向低迷期 2009 首座第三代核电站落地中国中国开始掌握世界最前沿的核电技术 2011 日本福岛核事故世界各国开始严审核电工业，中国暂停新核电站审批 2018 三门核电站正式投入商运第三代核电技术的实用性、经济性、安全性被初步验证 2021 “ 华龙一号 ” 正式投入商运中国已能够独立建设第三代核电站，核电技术已走在世界前沿资料来源公司公告，美国能源部， whatisnuclear.com，世界核能协会，国家能源局，国家原子能机构，天风证券研究所 1.4. 我国核电业当前仍处于成长初期我国核电起步较晚，错过第一轮普及浪潮。受制于技术壁垒，我国第一台核电站 “秦山核电站” 在 1991 年才正式建成投运，而此时世界核能普及热潮已逐渐接近尾声，核安全逐渐成为了世界争议性话题，各国政府对于核能发展的态度愈发谨慎。从历史上看，我国核电产业也曾有过激进发展期，但最终仍因核安全问题而归于沉寂。 2007 年，我国通过了核电中长期发展规划 2005-2020，规划中首次将“适度发展核电”修改为“积极发展核电”，核能发展自此进入快车道；然而，福岛核电站事故 2011 的发生则使得我国政府对于新核电项目的核准态度骤然转冷，中国核电产业进入发展停滞期； 2015 年虽有短暂重启，但后续政府出于对第三代核电站三门 AP1000\华龙一号的实用性考察而再次暂停。图 8 我国与第一轮核能发展浪潮失之交臂图 9 2007-2010 年我国核电发展进入激进期资料来源 Our World in Data，天风证券研究所资料来源 WIND，天风证券研究所环境变化不改行业成长属性，我国核能发电规模保持稳健增长，渗透率加速提升。 2012-2021 年，我国核电装机容量 CAGR 为 17.40，核能发电量 CAGR 为 17.24，大幅超出总装机容量与总发电量的增速情况 8.49/5.96，新核电站的大量建成投产使得我国核电渗透率自 2013 年来加速提升。受前期审批暂停的影响，我国核能发电规模将在 2022-2024 年进入短暂的低增长期。我国核电站的建设周期一般为 6 年左右，由 2016-2018 年的核电“零审批”产生的负面影响将会在 2022-2024 年逐步兑现，届时社会核能发电规模将进入短暂的平台期。 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 1965 19 70 19 75 19 80 19 85 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 世界核能发电量 TWh 中国核能发电量 TWh 14 6 6 0 3 0 0 8 0 0 0 4 4 55 7 18 26 26 29 29 29 21 20 20 13 12 15 18 0 5 10 15 20 25 30 35 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 核电站审批核准数量座核电站在建数量座公司报告 | 首次覆盖报告请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 8 图 10 我国核电装机容量增速持续快于总装机容量图 11 我国核能发电量、渗透率稳健提升资料来源 WIND，天风证券研究所资料来源 WIND，天风证券研究所从长视角来看，我国核能发电的潜在提升空间较大，目前仍处于成长初期。与世界各主要核能国家相比，通过对核电站数量、核能发电量、核能发电占比等多项因素进行衡量，我国核电产业当前仍具有较大的成长空间，其中核电的渗透比例严重过低，仅距离世界平均水平都存在翻倍空间。当前核电审批已回归常态化，未来普及或将加速。 2019-2021 年我国核电新核准项目分别为 4、 4、 5 座，核电审批已经重新回归常态化；而受技术跨代升级、能源转型诉求提高等核心要素变化的影响，中国核电普及将在未来加速，核电产业或将迎来新发展时代。表 2 2020 年美国、法国、中国核电发展情况对比国家 /地区美国法国中国世界核电站数量 96 58 50 448 核能发电量 TWh 789 340 345 2617 核能发电量占比 19.7 70.6 5.0 9.76 核电技术情况掌握第三代核电技术 AP1000 掌握第三代核电技术 EPR2 掌握第三代核电技术华龙一号 - 发电结构情况多电源并举核电主导煤电主导化石燃料主导资料来源 elements， Our World in Data，天风证券研究所 2. 行业多因素催化，发展将提速 2.1. 第三代核电技术成功落地以经济性、安全性作为衡量依据，核电站可以被划分为四代 ➢ 第一代核电站也称实验站，主要目的是为了通过试验示范形式来验证其核电在工程实施上的可行性。 ➢ 第二代核电站是指自 20 世纪 70 年代之后实现商业化运营的核电站，是当今世界核电体系中的核心组成部分。 ➢ 第三代核电站是指满足美国 URD、欧洲 EUR 中的安全与设计技术要求的新型核电站，它在二代站的基础上采用非能动安全系统等应急设计，进而在很大程度上的消除了放射性物质大量外泄的风险，此外还具备更好的经济性。 ➢ 第四代核电站则是指能够同时满足安全、经济、可持续发展等多项严苛要求的概念站；目前，具有第四代核电特征的石岛湾高温气冷堆核电站示范工程 1 号已于 2021 年 12 月 20 日首次实现并网发电。注 URD, 即美国电力公司要求文件； EUR，即欧洲电力公司要求文件。二者分别为切尔诺贝利事件后由美国电力研究协会 EPRI、欧洲联盟编制的针对第三代核电站技术设计的规范要求。 16.23 37.44 35.31 23.81 6.48 24.68 9.14 2.36 6.75 0 10 20 30 40 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 核电装机容量万千瓦核电装机容量 yoy 总装机容量 yoy 0 1 2 3 4 5 6 0 100 200 300 400 500 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021 核能发电量 TWh,左轴核能发电占比右轴公司报告 | 首次覆盖报告请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 9 图 12 世界核电站的发展演变资料来源 IOPscience，天风证券研究所首批第三代核电站已在我国成功并网商运。与美国西屋公司合作的我国首批第三代核电站三门 1、 2 号机组已于 2018 年 9 月、 11 月成功并网商运，上网电价设定为 0.4203 元 / 千瓦时， 2020-2021 年实现年发电量 189.13/199.80 亿千瓦时，机组设计寿命长达 60 年，经济性、实用性已得到初步验证。国产第三代核电技术取得实质突破，新核电机组密集审批。搭载着由中核、中广核集团共同研发，具备完全自主知识产权的第三代核电技术的“华龙一号”核电机组（福清 5 号机组）已于 2021 年 1 月 30 日成功投入商业运行，这标志着我国的第三代核电技术已走向成熟；随着第三代核电技术实现国产化，我国核电项目开始密集落地，自 2019 年重启审批以来的 13 座新核电机组全部搭载第三代核电技术，其中 8 座为“华龙一号”设计。表 3 2011-2021 年我国审批核电站数量、类型、运营商情况时期年份核准核电站数量三代站数量三代站类型三代站运营商技术摸索政策摇摆 2011 0 0 - - 2012 3 0 - - 2013-2014 0 0 - - 2015 8 2 2 座 “ 华龙一号 ” 示范性核电机组中国核电 2016-2018 0 0 - - 技术突破政策放开 2019 4 4 4 座 “ 华龙一号 ” 核电机组中核 2 座 ,中广核 2 座 2020 4 4 4 座 “ 华龙一号 ” 核电机组中核 2 座 ,中广核 2 座 2021 5 5 4 座 “ 俄国 VVER-1200” 核电机组中国核电 1 座“玲珑一号”小型核反应堆资料来源 WIND，公司公告，中国广核公告，国家原子能机构，中国能源网，中央人民政府网，天风证券研究所 2.2. 核安全系数大幅上升复盘 20 世纪 60 年代后的三次重大核事故，可以发现人为操作不当与核电站的安全设计缺陷是事故的主要诱因。 2.2.1. 美国三里岛核事故 1979 年美国三里岛核事故的起因是工人在维修除盐器时意外造成了主给水泵和汽轮机的脱扣，进而导致热力系统的给水功能丧失、冷凝停止；而在紧急冷却系统自动开启的背景下，事故本不会继续恶化，但受操作员一连串的判断失误与设备故障影响，才最终造成反应堆失控、事态紧急升级 ➢ 1979 年 3 月 28 日 00 时 00 分 00 秒 04 时 00 分 36 秒此时二号反应堆保持 97的满功率正常运行。 ➢ 04 时 00 分 36 秒工人维修失误导致热力系统的给水功能丧失，系统的热导出效率大幅下滑，反应堆内温度大幅上升，堆内压力急速升高。 ➢ 04 时 00 分 39 秒堆内压力达到临界值，稳压器释放阀开启并触发紧急停堆，堆内公司报告 | 首次覆盖报告请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 10 压力持续下降，紧急冷却系统开始为反应堆补充冷凝剂。但释放阀由于故障而未能自动回座，造成堆内压力过低而产生汽腔。 ➢ 04 时 04 分 30 秒稳压器水位受堆内汽腔挤压而被动上升，操作员误以为反应堆内给水过量而选择关闭补水泵，系统失水量持续多于补水量，反应堆内水位持续下降，堆芯开始裸露、熔化，事态迅速升级。图 13 1979 年美国三里岛核事故复盘 1979.3.28 资料来源美国核管理委员会，天风证券研究所 2.2.2. 苏联切尔诺贝利核事故 1986 年的切尔诺贝利事件则是一场由实验测试引发的“人为灾难” ➢ 1986 年 4 月 26 日，苏联政府为测试反应堆的涡轮发电能力，从而对切尔诺贝利 4 号反应堆展开了模拟实验。 ➢ 为了实验能够顺利进行，操作人员首先断开了反应堆的紧急堆芯冷却系统 ECCS，以确保反应堆能够顺利下降至 700-1000MWt 实验功率；而由于操作失误，反应堆功率意外下降至 30MWt，从而产生了大量的氙气大量吸收中子，抑制核反应。 ➢ 操作人员为了尽快到达测试功率，将控制棒大量抽出仅留下约 8 根 ,而最低要求为 15 根，反应堆功率回升并稳定至 200MWt；实验正式开始后，涡轮减速带动堆芯底部沸腾、氙气消散，进而引发功率在短时间内异常上升并产生大量蒸汽，而 RBMK 反应堆较高的正空泡系数则大幅催化了反应堆内的裂变反应，此时操作人员试图回插所有控制棒来实现紧急停堆，但为时已晚。图 14 切尔诺贝利 4 号机组实验功率变化模拟图 15 切尔诺贝利事件反应堆内变化模拟资料来源世界核能协会，天风证券研究所资料来源世界核能协会，天风证券研究所公司报告 | 首次覆盖报告请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 11 2.2.3. 日本福岛核事故 2013 年福岛核泄漏事件的原因可以总结为 “ 核电站设计缺陷后续补救不及时 ” ➢ 首先，福岛核电站在建设时就并未充分考虑到自然灾害的潜在风险。建设者出于对成本考虑，将核电站建造在了海滨沿岸约 175m 宽的缓坡上，整体建筑仅高于海平面大约 10m，这使得核电站被后续地震引发的海啸完全淹没。 ➢ 海啸发生之后，核电站的外部供电系统被悉数摧毁，柴油发电机、备用电源亦被海水浸透毁坏；此时核电站的紧急冷却系统因为缺少电力而无法启动，导致反应堆持续加热沸腾、堆芯裸露熔化，包裹材料中的锆合金开始与水发生反应产生氢气，最终引发氢气爆炸，大量核物质通过大气与地下水泄露到自然界中。 ➢ 反应堆本可通过及时注入海水来进行冷却但必然损毁，而当事者犹豫的危机应对表现使得事态最终朝不可挽回的境地发展。图 16 福岛核电站的实际设计海拔仅为 10 米资料来源 thehavok.com，天风证券研究所表 4 震后事件序列表 2011 年 3 月 11 日 14 时 46 分起事件 1 号机组 2 号机组 3 号机组供电断开 51 分钟 54 分钟 52 分钟冷凝剂流失 1 小时 70 小时 36 小时堆芯裸露 3 小时 74 小时 42 小时堆芯损坏 4 小时 77 小时 44 小时反应堆压力容器损坏 11 小时不确定不确定注入淡水 15 小时 - 43 小时氢气爆炸 25 小时 87 小时 68 小时注入海水 28 小时 77 小时 46 小时供电恢复 11-15 天后淡水冷却 14-15 天资料来源世界核能协会，天风证券研究所 2.2.4. 第三代核电站全面升级，安全系数大幅提升第三代核电站不仅拥有着更长的设计寿命，在严重事故概率、安全壳结构以及应急系统设计等方面进行了全面升级。以我国首台第三代核电站 AP1000 为例，其机组堆芯损伤频率相较于二代站降低了 100 倍以上。另外，第三代核电站还采用了非能动安全系统，将充分减少人为风险。我国自主研发的第三代核电站“华龙一号”采用了与 AP1000 一致的非能动安全系统设计，该设计可以使得核电站在失去电源的情况下，利用重力等自然循环将堆芯余热排出，从而将反应堆维持在安全状态至少 72 小时，且无需操作员做出任何干预。公司报告 | 首次覆盖报告请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 12 表 5 第二代、三代核电站安全参数对比参数二代三代 AP1000 为例设计寿命 40 年 60 年堆芯损伤频率 510−5 2.4110−7 大量放射性物质释放频率 - 1.9510−8 安全壳承压能力 - 九级地震大型飞机撞击应急系统的电力要求能动非能动事故发生后操作员可不干预的时间 - 72 小时资料来源世界核能协会，欧盟委员会，天风证券研究所图 17 “华龙一号”非能动安全系统简要示意图资料来源宋代勇等 “华龙一号 “能动与非能动相结合的安全系统设计，天风证券研究所 2.3. “双碳”目标加速我国能源转型煤炭是我国二氧化碳的主要发生源。 2020 年，我国总计产生二氧化碳排放量 106.68 亿吨，为世界第一大碳排放国，排放总量已连续五年上升；其中，由煤炭产生的二氧化碳总量超过 74.2 亿吨，总量占比高达 69.56，为我国主要的碳排放源。 “双碳”目标的提出使得我国能源转型具有紧迫性。据中国工程院测算，煤电链每千瓦时的碳排放量为 1072.4g，是太阳能 73.1g、风电 17.3g、核电 11.9g、水电 6.3g 的 15-150 倍；而当前火力发电仍占我国总发电量的 70以上，对火电进行大规模的清洁能源替代是我国实现“双碳”目标的重要途径之一。图 18 我国二氧化碳排放总量及来源情况亿吨图 19 我国电力结构仍以火电为主导资料来源 Our World in Data，天风证券研究所资料来源 WIND，天风证券研究所 0 20 40 60 80 100 120 194 9 195 3 195 7 196 1 196 5 196 9 197 3 197 7 198 1 198 5 198 9 199 3 199 7 200 1 200 5 200 9 201 3 201 7 总量煤炭石油水泥天然气其他 80.3 77.0 75.0 73.8 72.6 72.3 71.4 70.4 70.6 14.7 17.4 17.7 18.4 18.1 17.2 17.0 17.1 15.5 2.1 2.4 3.1 3.7 4.0 4.4 5.0 5.0 5.1 2.7 2.9 3.3 4.1 4.9 5.3 5.7 6.3 7.9 0.2 0.2 0.8 0.0 0.3 0.7 0.9 1.1 0.8 60 70 80 90 100 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 火电水电核电风电其他公司报告 | 首次覆盖报告请务必阅读正