四代核电旨在提升核电厂经济性、安全性、可靠性:全球核电技术的发展历史大致可以划分为四代:第一代核电基于军用核反应堆技术,开发建造的首批原型堆及示范电站验证了核能发电的技术可行性;第二代核电,对经验证的机型实施了标准和批量化建设,全球绝大部分商运的机组都属于二代或二代改进型。第三代核电与二代原理相同,但进一步提升了安全性,主要机型有AP1000、EPR、CAP1400、华龙一号等。第四代核电的提出始于20 世纪90 年代末,旨在提升核电厂的经济性、安全性和可靠性以及防扩散和外部侵犯能力,主要包括超高温气冷堆、超临界水堆、气冷快堆、铅冷快堆、钠冷快堆和熔盐堆六种堆型,目前我国布局了高温气冷堆、钠冷快堆、钍基熔盐堆三种堆型。
高温气冷堆是我国当前发展最成熟的堆型,国产化率达93.4%:高温气冷堆被称为“不会熔毁的反应堆”。1)燃料元件是耐高温全陶瓷包覆颗粒球形核燃料元件,在高温下也能保持良好温度负反馈;2)氦气作为冷却剂,安全性好,环境污染小;3)采用模块式设计,功率密度低,安全性更高、更灵活。
2021 年,我国山东石岛湾高温气冷堆示范工程1 号反应堆完成发电机初始负荷运行试验评价,首次并网成功。示范工程上下游共500 余家单位参与研发建设,仅首次使用的设备就有2200 多台(套),创新型设备600 余台,设备国产化率达到93.4%。高温气冷堆核岛主要设备包括蒸汽发生器、主氦风机、堆内构件、一回路压力容器、燃料装卸系统等,仍然以国企生产为主,部分民企参与其中。布局的企业主要有哈电集团佳电股份、科新机电、海陆重工、方大炭素、上海电气、宝鸡泰华磁机电技术研究所等。
技术应用方面,四代核电大有可为:1)工艺蒸汽:除常规发电外,相较于压水堆主蒸汽温度284℃、压力6.8MPa,高温气冷堆主蒸汽品质更高,主蒸汽温度为571℃,压力为14.1MPa,经过蒸汽转换设备可以提供该温度压力以下各种参数的工艺蒸汽。2)核能制氢:采用热化学制氢的新模式,在为制氢工艺提供电能和热能而不释放温室气体,目前主要有高温蒸汽电解(HTSE)、蒸汽甲烷重整(SMR)、硫碘(SI)循环可与高温气冷堆耦合制氢。3)火电原址复用:高温堆与常规火电超高压机组蒸汽参数基本相当,其汽轮发电机组的规格和系列也与火电厂非常接近,可以很好地利用现有火电厂汽轮机组。
相关标的:建议关注主氦风机总包商佳电股份,布局金属堆内构件的上海电气、海陆重工,以及炭堆内构件的方大炭素,热气导管及主氦风机冷却器供应商科新机电,以及兰石重装、中核科技、尚纬股份等。
风险提示:技术研发及推广不及预期风险、降本速度不及预期风险、产业政策风险、核安全事故风险