2022年核电行业发展现状及发展机遇分析.docx

2022年核电行业发展现状及发展机遇分析1.七十余年变迁，四次技术迭代，成就当代核电站核裂变链式反应释放大量能量核裂变反应，即铀235原子核吸收中子后，原子核由于内部不稳定而分裂成两个或多个质量较小的原子核。当中子撞击原子核引起原子核裂变，裂变的过程释放出能量，同时又产生了新的中子，继续引起新的裂变，就会形成链式反应。若1千克铀235的原子核全部分裂成碎片(裂变)，可以释放出相当于2700吨标准煤完全燃烧所放出的能量。核电站发电的核心原理是将裂变产生的能量转化为电能：铀制成的核燃料在反应堆设备内发生裂变产生大量热能，中子慢化剂会降低快中子的速度，生成可维持核链式反应的热中子，反应堆冷却剂将热量由核反应堆堆芯转移至发电机及外部环境，再用高压下的水将热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转，产生电能。以压水堆为例，核电站通常由核岛、常规岛以及辅助系统三部分构成，核岛中包含反应堆、控制棒、压力容器等发生核裂变反应的装置。其中，核反应堆是装配核燃料以实现大规模可控制裂变链式反应的装置，是核电站的核心部位。各种核电堆型的区别主要在于反应堆的冷却剂和中子慢化剂的不同。按照冷却剂的不同可分为轻水堆、重水堆、气冷堆等，按照中子慢化剂的有无，可分为热中子堆、快中子堆。目前世界上核电站采用的反应堆有压水堆、沸水堆、重水堆、石墨气冷堆、石墨水冷堆以及快中子增殖堆等，但比较广泛使用的是压水堆。压水堆以普通水作冷却剂和慢化剂，结构和运行较为简单、尺寸较小、建造成本较低、燃料经济安全，是目前世界上最普遍的商用堆型，超过60%的核电反应堆均为压水堆；沸水堆数量排名第二接近20%。石墨气冷堆与石墨水冷堆由于功率、安全性等原因，现已基本停用；重水堆主要在加拿大进行应用；高温气冷堆与快中子增殖堆由于技术难度高、对燃料后处理要求较高，至今未能广泛普及。2021年12月20日，全球首座第四代核电机组——华能石岛湾核电站示范工程1号反应堆成功并网发电，标志着我国第四代商业化高温气冷堆正式投运。从20世纪50年代至今，核能利用技术持续发展，从技术指标上来看，一般可以划分为4代。第一代为原型堆和试验堆；第二代核能系统对一代中具备可行性的机型实施了标准化、进行了系列化批量建设；上世纪90年代，为解决三里岛和切尔诺贝利核电站的严重事故的负面影响，世界核电界集中力量在第二代系统上派生出第三代核能系统，提高了其安全性；第四代核电站强化了防止核扩散等方面的要求，当前处在原型堆技术研发阶段。目前在运的核电站绝大部分属于第二代核电站。历经四个发展阶段，核能发电终成主要发电模式一员核能发电：效益与风险并存作为缓和世界能源危机的一种有效的措施，核能发电兼具环保性、经济性、稳定性与高效性四大优势：环保性：与传统的煤电、天然气发电模式相比，清洁能源发电的温室气体排放量显著降低；而核电的温室气体排放量在清洁能源发电模式中也具有明显优势。根据中国广核招股说明书中披露的数据，核能发电的温室气体直接排放量为0，间接排放量仅为21g·eCO₂/kWh，不足水力发电与光伏发电排放量的1/10。经济性：核电站燃料生产成本低廉不易受能源价格波动影响，且由于核电站建成后能运行相当长的时间，长期发电成本在主要发电模式中最低。根据IEA提供的数据，主要发电模式中，光伏发电（民用）的均衡发电成本最高，达到126美元/MWh；核能发电的均衡发电成本约为70美元/MWh；而随着核电站运营时间不断累积，均衡发电成本逐渐降低，长期运营的核能发电成本仅为约33美元/MWh。稳定性：与水电、风电、太阳能发电等方式相比，核电站很少受天气、季节或其他环境条件的影响，因此使其成为基荷电站的可行选择。高效性：根据欧洲核能协会公布的统计数据，1,000克标准煤、矿物油及铀分别产生约8千瓦时、12千瓦时及24兆瓦时的电力，在同等利用率的条件下，核能发电的效率远超火力发电。然而，核能发电同样存在不足之处：1）核废料难以处理问题：从铀矿开采、铀浓缩、反应堆运转、再处理乃至于反应炉除役，核燃料循环的整个过程都会制造具有危害的核废料。危险性最高的核废料即是从核反应堆中移出的高阶核废料或用后燃料棒，其放射性可维持达数万年之久。目前全世界约有25万吨的大量高放射性用过燃料棒，每一年，全球商用核电反应堆的运转制造约1.2万吨的额外用过燃料棒。2）核能发电安全问题：目前核电站一般声称在核反应堆运作一百万年才会发生一次炉芯溶毁，但由于核电站系统自身的复杂性和人类认识的局限性，1950年代至今，历史上已发生三次重大的核事故，均因为人类无法维持完美的外部环境而酿成。1979年3月28日发生的美国三哩岛事故最终导致至少15万居民被迫撤离。1986年4月26日发生的切尔诺贝利事故中，有237名职业人员受到有临床效应的超剂量辐照，其中134人