AI引领核能新时代，复合材料迎来发展新机遇（上）
更新时间：2024-10-18 16:37:44
编辑：信息技术
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中广核集团公告显示，其管理16台待建及在建核电机组，且国内今年已核准5个核电项目，显示行业景气上升。AI发展推动电力需求增长，预计全球核电产业将复兴，国内核电机组建设将促进复合材料设备制造业增长。AI驱动下的核能复兴
为了满足不断上升的人工智能与云计算行业需求，以及推动数据中心的扩展，美国的科技行业巨头们正逐步转向清洁能源，特别是核能，作为电力生成的主要来源。根据10月16日周三发布的消息，亚马逊公司加入了支持核能发展的科技企业行列，一举签订了三项重要协议，其中包括一项超过5亿美元的投资，旨在推进小型模块化核反应堆（SMR）的开发。
在当地时间周一，谷歌宣布已与Kairos Power公司达成一项协议，根据该协议，谷歌计划从Kairos Power公司拟建的6至7座小型模块化核反应堆（SMRs）购买电力，总装机容量达500兆瓦。此举旨在应对其日益增长的电力需求，谷歌将成为首家委托建设新核电站以供其数据中心使用的公司，标志着其对核能源“快速安全”的电力供应能力的认可。此外，美国头部核能供应商星牌能源公司（Constellation Energy）已与微软公司签订了一份合作协议。根据该协议，星牌能源公司计划重新启动的三里岛核电站的全部电能产出将转让给微软，旨在为微软庞大的人工智能数据中心群提供稳定的能源供应。在全球能源结构向清洁能源转型的背景下，同时伴随着国际能源市场的价格波动，特别是俄乌冲突事件后，国际能源格局经历了显著变化，导致天然气、煤炭等化石能源价格急剧上升。核电以其“清洁、高效稳定、相对成本可控”的特性，成为各国重构能源供应体系的关键解决方案。考虑到部分核电机组的关闭和停运等因素，根据国际原子能机构（IAEA）的统计，截至2023年底，全球在运核电机组数量为413台，其净运行规模大约为371.5吉瓦。从商业运营的角度分析，2021至2023年间，全球新增商业运营核电机组的规模分别为8.3吉瓦、6.2吉瓦和7.6吉瓦。
（来源：IAEA）
国际原子能机构（IAEA）发布《到 2050 年的能源电力和核能预测》，连续第四年上调核电前景预期，在高预期模型下，到 2050 年，世界核电容量的低值预测提高到514吉瓦，比23年容量增加1.3 倍，将高值预测从2022年的873吉瓦上调至2050年的950吉瓦，与2020年相比上调了235吉瓦。同时，符合全球对加快核能部署的共识。
（来源：《ENERGY, ELECTRICITY AND NUCLEAR POWER ESTIMATES FOR THE PERIOD UP TO 2050》，IAEA）根据中国国家能源局局长章建华于9月29日在国务院新闻办公室举行的新闻发布会上的陈述，中国大陆地区目前拥有核准并运营中的核电机组以及正处于建设阶段的核电机组共计102台，其总装机容量达到11313万千瓦，位居全球各国之首。近期，中国国务院又批准了新的5个核电项目，涉及核电机组共计11台。章建华介绍：“到目前为止，中国大陆地区核准在运和在建的核电机组一共有 102 台，总的装机容量是 11313 万千瓦，在所有国家中排在第一。”中国核电机组总装机容量全球领先，运营56台，装机5808万千瓦；在建46台，装机5505万千瓦。印度拟至2032年建设40至50座小型模块化核反应堆（SMR） 印度正筹备部署40至50座小型模块化核反应堆，替代火力发电，支持2070年净零排放。220MWe PHWR经3D设计标准化，便于在旧火电厂部署。原子能部与塔塔咨询工程公司合作开发Bharat SMR。9 月 24 日，国家能源局印发《电力市场注册基本规则》的通知,促进市场注册业务全国统一规范，从国家层面强调了落实“全国一张清单”管理模式，严禁各地区、各部门制定具有市场准入性质的负面清单；推动“一地注册、信息共享”；服务新型经营主体快速发展与入市需求，以最简最优原则明确了发电企业、售电企业、电力用户、新型储能、虚拟电厂、智能微电网、分布式电源、电动汽车充电设施等 8 类经营主体进入电力市场基本条件，明确市场注册业务全流程标准，明确市场注册业务监督管理职责。近日，福建省人民政府发布关于霞浦核电厂址周围规划限制区范围的批复，将霞浦核电厂址 7 台机组半径 5 公里（以各机组反应堆为中心）的包络范围划定为规划限制区，为规范和限制规划限制区内的新建和扩建项目，将外海湖村整体纳入规划限制区管控范围。据报道，在美国纽约与白宫气候政策顾问举行的一次活动中，全球14 家最大的银行和金融机构将承诺加大对核能的支持，以解锁该行业的融资；支持COP28核电三倍计划。竞争格局：上、下游主要由国企把控，民企主要参与中游。在核电产业链中，上游环节涵盖了核电设备的制造与供应，以及核燃料的相关供应链；中游阶段则包括核电站的建造、设备安装以及电站的日常运营管理；而下游领域主要涉及核废料处理及其相关市场活动。
（德邦证券研究所）
上游：中国的核燃料供应与进口采取了一种专营体制。在这种体制下，仅有中核集团、中广核集团以及国家电投集团拥有相应的资质进行相关活动。中游：涉及核电设备的制造，涵盖了核岛设备、常规岛设备和辅助设备三大类别。依据《中国核能发展报告 2025》的数据，我国在“十四五”规划期间，核电设备的年均投资额预计在540亿至720亿元人民币之间。在这一部分，核岛设备的成本占据了最大比例，约为58%，主要包括反应堆压力容器、主管道、热交换器以及蒸汽发生器等关键部件。这些部件是我国核电国产化的关键所在，具有高度的市场垄断性、技术壁垒，并且毛利率相对较高，属于行业中的高端产品。在国内供应链方面，已形成了以上海电气、东方电气、哈电集团为核心的三大多元化核电装备制造基地；以及以中国一重、二重和上重为主体的重型锻件和反应堆容器制造集团，此外还包括了其他辅助设备的供应商。下游：截至2023年年底，中国共有55座在运核电机组，这些机组由中核集团、中广核集团、国家电投集团以及华能集团四家企业主要负责控股运营。而中国核建则作为唯一的核岛建设公司，扮演着关键角色。
（资料来源：中国核电招股书）
复合硅酸盐绝热材料导热系数在70℃为0.045 W/(m·K),在最高使用温度为600℃时导热系数为0.078W/(m·K),容重为150Kg/m3。标准型复合硅酸盐保温材料不具备防水功能，而疏水型复合硅酸盐保温材料亦未能实现完全防水，因此，在保温体系设计中，必须额外增设防水层以增强其防水性能。此外，复合硅酸盐保温材料内含的氯离子成分对奥氏体不锈钢管道具有较强的腐蚀性，长期使用可能导致管道壁厚度的显著降低，进而引发严重后果。关于采用复合硅酸盐保温材料的保温系统，由于保温材料本身重量及保护层重量的影响，随着服役时间的延长，管道顶部的保温层厚度将逐渐减少。同时，保温材料在管道两侧将趋向于向管道底部堆积，该现象如图所示。
由上图可以看出, 随着使用年限的增加, 绝热层整体形状呈水滴状, 因此其上部的最小绝热厚度才是其有效绝热厚度, 此时绝热效果已大大的降低了。由于核电站的设计使用寿命均大于40年, 复合硅酸盐绝热材料在10年以后的绝热效果已大大降低, 为了节约热量损失, 需要对其予以更换。复合硅酸盐绝热材料作为市场上主流的绝热材料, 目前最大的优势是价格便宜, 目前其市场价格约为3000元/m3。