以代际优势摆脱福岛阴霾发展核电助力碳中和

1、目录 HYPERLINK l _TOC_250014 日本拟通过海洋排放核废水，信任危机等招致争议 1 HYPERLINK l _TOC_250013 回顾 2011 年福岛核事件，安全性设计裕度不足导致核泄漏灾难 1 HYPERLINK l _TOC_250012 福岛持续引入海水冷却堆芯，由此产生大量高浓度核废水，储存能力告急 1 HYPERLINK l _TOC_250011 福岛厂址储罐中现存的核废水含有 64 种放射性元素，综合浓度严重超标 3 HYPERLINK l _TOC_250010 东京电力选择了最经济便捷的海洋排放方案，拟稀释后达标排放 4 HYPERLINK l _TO

2、C_250009 东京电力承诺严格处理并达标排放核废水 5 HYPERLINK l _TOC_250008 海洋排放招致较大争议 6 HYPERLINK l _TOC_250007 我国核电建立技术代际优势，摆脱福岛阴霾全面重启 8 HYPERLINK l _TOC_250006 我国核电产业在福岛核事件后曾遭遇长期停滞，2019 年以后重启 8 HYPERLINK l _TOC_250005 我国所有核电机组均较福岛核电站具备代际优势，设计安全裕度显著 8 HYPERLINK l _TOC_250004 运营管理：我国核电WANO 指标在世界领先 11 HYPERLINK l _TOC_25

3、0003 碳中和进程中核电战略价值提升，发展有望提速 12 HYPERLINK l _TOC_250002 核电高度契合碳中和战略 12 HYPERLINK l _TOC_250001 预计我国用电需求持续稳健增长，煤电机组退役释放核电装机空间 13 HYPERLINK l _TOC_250000 核电运营商商业模式稳定，有望持续受益于装机增长预期 15风险因素 17投资建议 17插图目录图 1：福岛核事件序列图 1图 2：福岛核电站现状示意图（上方紫色模块代表发电机组，右侧密集灰绿色圆点代表核废水储罐） 2图 3：截至 2021 年 3 月的福岛核废水储罐构成 3图 4：截至 2021 年

4、3 月的福岛核废水储罐储量构成 3图 5：福岛核废水预计于 2022 年夏季前后注满全部储罐 3图 6：福岛各类储罐内核废水浓度分布 4图 7：福岛各类储罐内核废水浓度分布百分比 4图 8：福岛排放核废水 855 天后的放射性物质分布情景 6图 9：氚的放射性危害 7图 10：我国核电在福岛核事件后新机组审批台数及技术路线 8图 11：我国核电在福岛核事件后在运装机容量及同比增速 8图 12：华龙一号的能动与非能动系统示意图 10图 13：国和一号安全壳冷却补水系统示意图 11图 14：中广核电力历年 WANO 指标在全球核电行业排名分位 12图 15：20102060 年国内火电装机容量 1

5、4图 16：20102060 年国内火电装机容量变动趋势 14图 17：2019-2020 年国内核电装机容量 15图 18：2019-2020 年国内核电发电量 15图 19：中广核电力旗下核电装机容量预测 16图 20：中国核电旗下核电装机容量预测 16图 21：中广核电力与中国核电历年 ROE 16图 22：中广核电力近年来营业成本构成 16图 23：中国核电与中广核电力历年经营现金流净额 17图 24：中国核电与中广核电力历年自由现金流 17表格目录表 1：福岛核废水的 5 种处理方案对比 5表 2：福岛核废水中主要放射性元素的危害 7表 3：典型煤电机组与核电机组环境影响对比 12表

6、 4：20212025 年我国电力需求预测 13表 5：重点公司盈利预测及估值 18 日本拟通过海洋排放核废水，信任危机等招致争议回顾 2011 年福岛核事件，安全性设计裕度不足导致核泄漏灾难福岛核电站为沸水堆，缺乏非能动系统。福岛核电站共拥有 6 台机组，其中 5#6#机组与 14#机组的位置有一定间隔。福岛核电站采用第 2 代核电技术（BWR-沸水堆），缺乏非能动系统（即无需消耗能源即可自动运转的系统），遇紧急情况停机后，需启用备用电源带动冷却水循环散热。地震发生后，机组进入自动冷却状态。2011 年 3 月 11 日 13 时 46 分，日本本州岛附近海域发生里氏 9.0 级特大地震，并

7、引发特大海啸。地震初期，福岛 1#、2#、3#共 3 台机组自动安全停堆，4#机组本身处于停机检修状态，上述机组并由应急柴油机启动自动冷却系统，防止堆芯过热。至此，福岛核电站正常发挥其设计的应急机能。海啸导致冷却系统失灵，导致灾难性核泄漏。地震发生 1 小时后，高达 14 米的海啸抵达核电站，导致全厂断电和应急柴油机停止运行，自动冷却系统的能源供应转为依赖仅可持续 8 小时的蓄电池。13 小时后，移动发电机到达福岛，但因核电站底部的配电系统被淹而无法安装。随着能源供给的耗尽，堆芯冷却手段长时间丧失，反应堆压力容器内衰变热继续产生蒸汽，使反应堆压力容器内压力升高，超过设计压力，触发蒸汽释放阀并散

8、逸蒸汽，导致反应堆内堆芯裸露熔毁，包壳破损，包壳的锆在高温下与水发生化学反应，放出大量氢气，达到一定浓度后发生氢气爆炸。地震后第二天的 3 月 12 日/14 日/15 日，福岛全部 4 台机组先后发生氢气爆炸，大量放射性气体与液体被直接排入环境。图 1：福岛核事件序列图资料来源：从“福岛第一核电站事故”看我国核能利用的核安全（叶奇蓁），福岛持续引入海水冷却堆芯，由此产生大量高浓度核废水，储存能力告急持续引入海水冷却熔毁堆芯产生大量核废水。在福岛核事件中，福岛核电站的 1#、 2#、3#机组中的核燃料发生熔毁与固化，形成核废料。由于这些核燃料仍在不断发生核反应，东京电力引入海水用于冷却核燃料，

9、这些海水在直接接触核燃料后即具备高度放射性。同时，由于核电站外壳在地震中破损，当地的雨水、地表水、地下水均可以接触到受核污染的废水，进一步加大核废水体量。为了减少核废水规模，东京电力在福岛核电站对破损的设施及地面进行一定修复，并环绕 14#机组设立地下冷冻屏障，此外控制核电站区域内外的地下水水位，减少雨水与地下水对熔融堆芯的接触，在一定程度上减少核废水产生体量、并避免核废水外溢至厂区以外。尽管采取一定措施，但福岛核电站每天仍有大量冷却海水以及受污染的地表、地下水等受到污染。东京电力此后投运了以多核素废液处理装置（ALPS）为主，铯/锶处理装置以及反渗透膜处理装置为辅的核废水处理装置，对高浓度的

10、放射性废水进行初步处理后储存在核电站周边的储罐中。ALPS 系统有三个并列子系统，每个子系统由一台预处理装置和 14 台多核素吸收塔串联组成，总共具有 750 吨/日的处理能力。经过 ALPS 系统处理，铯-134、铯-137、废液总 放射性可降至小于 1Bq/L。在通过 ALPS 等系统的初步处理后，福岛核废水被转移至就地建立的储罐当中。截至 2021 年 3 月，福岛核电站合计建设了 1,061 座核废水储罐，其中 1,020 座用于存放 ALPS系统处理过的核废水，27 座用于存放专门处理过高浓度铯/锶元素的核废水，12 座用于存放通过反渗透膜处理的核废水，另有 2 座用于存放浓缩后的含

11、辐射海水。图 2：福岛核电站现状示意图（上方紫色模块代表发电机组，右侧密集灰绿色圆点代表核废水储罐）资料来源：东京电力官网目前福岛核废水储罐的上限设计能力大约仅为 137 万吨，且未来难有新增加容量空间。根据东京电力规划，福岛核废水储罐主要在核事故区域内就地建立，目前核事故区域内的 储罐建设已经较为饱和，事故区内已几乎没有富余土地用于建设储罐，且未来可能需要拆 除一批储罐，从而腾出土地用于建设后续拆除核反应堆所需的一系列设施。考虑到防止污 染扩散、其他非核事故区域对新储罐的接受度以及政府审批的操作难度，预计东京电力也 难以在核电站以外区域新增建设储罐。因此，福岛核废水储罐的上限设计能力大约仅为

12、 137 万吨，其中包括 134 万吨 ALPS 废水储罐以及 2.5 万吨处理铯/锶元素后的废水储罐。ALPS处理 90%ALPS富余容量 8%图 3：截至 2021 年 3 月的福岛核废水储罐构成（单位：个）图 4：截至 2021 年 3 月的福岛核废水储罐储量构成ALPS处理, 1020铯-锶处理, 27浓缩海水, 2反渗透膜处理, 12铯-锶处理 1%其余富余容量 1%资料来源：东京电力官网，资料来源：东京电力官网，预计福岛核废水储罐可能将于 2022 年夏季达到储存上限。尽管日核废水产量规模有所下降，但当前福岛核废水日新增产量约 140 吨，预计到 2025 年仍有 100 吨/日的

13、规模。截至 2020 年底，ALPS 废水储罐的实际注入量为 115.68 万吨，占 ALPS 设计处理能力的 86.3%；截至 2021 年 3 月 18 日，全部储罐中存放的核废水体量达到 125.08 万吨，占合计处理能力的91.3%；其中ALPS 废水储罐的实际注入量已经上升至122.92 万吨，占ALPS设计处理能力的 91.7%。按照东京电力测算，福岛当前平均有 140 吨/日的新增注入储罐。考虑到公司采取一系列措施解决问题，预计福岛日均新增产量可能逐步下降，到 2025 年新增日产量仍有 100 吨/日的水平。即使按照此产生规模推算，预计到 2022 年夏季，福岛厂址内规划设计的

14、全部储罐仍将被注满。因此，存量核废水问题急需尽快解决。图 5：福岛核废水预计于 2022 年夏季前后注满全部储罐资料来源：东京电力官网福岛厂址储罐中现存的核废水含有 64 种放射性元素，综合浓度严重超标未经过处理的福岛核废水中含有 64 种放射性元素。在未经过处理的福岛核废水中，潜在辐射影响最大的 7 种关键元素为铯-134，铯-137，锶-90，钴-60，锑-125，钌-106，碘-129，此外有大幅超出日本标准的氚（氢的同位素），以及符合日本标准的碳-14（浓度最高的样本为 215 Bq/L，相当于日本标准上限的 10%），此外还有 55 种浓度略低的放射性元素。即使在保守计量下，储罐内的

15、福岛核废水浓度依然严重超标。东京电力设立的 ALPS系统能够对其中除氚与碳-14 以外的 62 种放射性元素进行处理。在衡量福岛核废水的辐射效应时，东京电力将 ALPS 能够处理的上述 7 种关键元素的实际浓度除以其各自对应的日本排放标准浓度，并将得出的 7 种元素的比例值进行加总，得到这 7 种元素的累计辐射浓度系数（sum of the ratios of concentration）。在此基础上，东京电力将 ALPS 可以处理的其他 55 种元素的辐射浓度系数保守预估为 0.30，并将碳-14 的辐射浓度系数预估为 0.11，因此在 7 种关键元素的浓度系数基础上额外加上 0.30+0.

16、11，得出福岛核废水中除去氚以外的 63 种放射性元素的整体浓度系数。在此计量方法下，当前福岛核废水储罐中有 71%的废水放射性浓度超标，其中 20%的废水超标倍数高于 10 倍，6%的废水超标倍数高于 100 倍。此外，由于 ALPS 系统无法去除氚，因此在储罐内的核废水依然拥有大规模超出浓度标准的氚。图 6：福岛各类储罐内核废水浓度分布（立方米）图 7：福岛各类储罐内核废水浓度分布百分比15倍33%510倍18%10100倍14%1倍左右29%10019909倍6%400,000350,000300,000250,000200,000150,000100,00050,0000资料来源：东京

17、电力官网，资料来源：东京电力官网，东京电力选择了最经济便捷的海洋排放方案，拟稀释后达标排放核废水的海洋排放是最经济便捷的处理方案。福岛核废水的潜在处理方案有 5 种，分别包括地层注入、海洋排放、蒸汽排放、氢气排放、地下掩埋等。在综合考虑技术可行性、经济可行性、处理时间尺度以及相应的核废水处理量后，东京电力将可行的处理方案收窄至海洋排放与蒸汽排放两个方案，并最终决定采取海洋排放的处理方式。促使东京电力选择选择海洋排放方案，我们认为主要原因有以下几点：首先，东京电力认为现在已经有将含氚的核废水排入海洋的案例。这主要指的是各国常规的沿海核电站，普遍会引入海水进入冷却水循环系统，在不直接接触反应堆内部

18、堆芯的情况下导出余热。在此过程中，海水可能存在少量的含氚废水，但其浓度远低于福岛核废水的水平，且废水中也不包含类似福岛的其他大量复杂放射性元素。但我们认为，这一针对技术可行性的类比事实上并不可比。福岛核事故废水来自于事故后注入熔融损毁堆芯的冷却水以及渗入反应堆的地下水和雨水，包含熔融堆芯中存在的各种放射性核素，而核电厂正常运行产生的废水主要来源于工艺排水、地面排水等，排放总量规模较小，仅含有少量裂变核素且是在采用可行技术处理、经严格监测达标后的有组织排放。其次，海洋排放的成本仅为 34 亿日元，远低于其他处理方案的 3492,431 亿日元的处理成本，较其他方案的成本节省额超过 90%。这主要

19、是由于海洋排放仅需对储罐内的核废水进行二次处理，而不需要涉及到其他重资产的资本开支，例如地质勘探、建设处置场、建设锅炉和制氢设备等。再次，在时间尺度上，海洋排放仅需 91 个月即可完成，低于其他方案的 98120 个月。最后，海洋排放方案的占地面积更小，可以腾出更多面积用于建设拆除后续核反应堆所需的一系列设施。福岛核废水暂计划于大约 2 年后开始排放，全部排放周期约 91 个月。根据参考消息2021 年 4 月报道，日本方面可能于大约 2 年后开始对福岛储罐内的核废水进行二次处理与稀释，并在达标后启动排放。按照海洋排放 91 个月的处理周期，预计福岛储罐内的核废水全部处理完毕或要到 2030

20、年以后。方案地层注入海洋排放蒸汽排放氢气排放地下掩埋技术可行需要合适的地层；尚未现已有将含氚的放射性现已有锅炉蒸发的需要进行预处理和更有混凝土坑处置和封闭性建立适当的监测方法废水排入海洋的案例TMI-2 案例大规模的技术升级式处置场的案例法律可行根据排放浓度，需要制已制定已制定已制定需要制定新的监管标准性定新的法规和标准104 + 20n 个月时间期限91 个月912 个月（监测）120 个月106 个月98 个月912 个月（监测）180 + 6.5 亿日元+监成本34 亿日元349 亿日元1,000 亿日元2,431 亿日元占地规模380 400 2,000 2,000 285,000 可

21、能会产生焚烧炉灰残留物可能会导致二副产物无无无烬次污染表 1：福岛核废水的 5 种处理方案对比测人员暴露无无没有预防措施确保排气烟囱有足够的高度没有预防措施确保排气烟囱有足够的高度需要通过遮盖避免作业人员暴露可能受降雨影响而延可能受降雨影响而延需要大量的混凝土和膨长排放时间长排放时间润土且会产生剩余土壤当用码头等分隔进水口和出水口时，成本增加可能需要更多的调查团队寻找合适的土地从而增加成本其他资料来源：东京电力官网，注：关于时间，成本和规模，表格中显示的是当处理浓度为 420 万 Bq / L 和 50 万 Bq / L 的 ALPS处理过的水 400,000m（总计 800,000m）时的数

22、字。另外，地层注入方案中的“n”表示进行地质调查的次数。东京电力承诺严格处理并达标排放核废水在未来制定对福岛核废水的海洋排放方案时，东京电力承诺控制两个指标。首先是上述除了氚以外的 63 种放射性元素的整体浓度系数需小于 1。为此，当前浓度系数远大于 1的占比 71%的核废水将需要进行二次处理。东京电力承诺遵循的第二个指标是，将通过高比例海水稀释核废水，使得氚的浓度下降至约 1,500 Bq/L，从而使其浓度大幅低于日本对氚限定的 60,000 Bq/L 排放浓度标准。根据国际辐射防护委员会的规定，人类每年从环境本底辐射以及核电站辐射中摄入的辐射值不能超过 1 mSv。日本对氚的排放浓度标准较

23、国际标准更为严格，其制定标准是，假定一个人在 70 年的寿命中每天摄入 2L 含氚的水分，要求其整个寿命中的摄入辐射不能超过 1 mSv。在此假设下，日本将氚的排放浓度限定为 60,000 Bq/L。东京电力承诺的氚的排放浓度为日本标准的 2.5%。海洋排放招致较大争议洋流将使得福岛核废水在排放的 855 天后扩散至整个太平洋。根据下图所示相关研究人员的模拟分析，在福岛核废水排放初期，我国沿海地区暂时不是洋流影响下核废水的主要传播方向。然而，在 855 天之后，福岛核废水将可以在洋流的复杂作用下扩散至整个太平洋，并抵达中国以及美国的沿海地区。图 8：福岛排放核废水 855 天后的放射性物质分布

24、情景资料来源：Erik Behrens, Franziska U. Schwarzkopf, Joke F. Lubbecke, Claus W. Boning在福岛核废水所含的各类放射性元素中，氚的危害相对较小，但其他元素普遍对生态环境与人体健康具有长期、近乎永续的危害。氚释放的贝塔射线较弱，只能在空气中传播 5 毫米，可以被一张纸所阻碍，因此在浓度达标的情况下，其对人体危害相对较小。如果氚存在于水中并被人饮用，由于氚与普通水的性质类似，其将不会被人体的器官直接吸收。大约 50%的氚会在摄入人体 10 天后得到排泄，剩余的氚可能会与人体内的蛋白质等发生结合，但其中绝大多数也可以在摄入 40

25、天内得到排泄（来源：东京电力官网）。除氚外，福岛核废水中含有的其他重点反射性元素的半衰期最高可达上百至数万年，且可能对生态环境与人体健康具有长期、近乎永续的危害。图 9：氚的放射性危害资料来源：东京电力官网表 2：福岛核废水中主要放射性元素的危害衰变能量元素衰变（MeV）半衰期影响氚0.0185912.43 年 衰变只会放出高速移动的电子，不会穿透人体，只有大量吸入氚才会对人体有害。573040具有潜在毒性，容易进入海洋沉积物被海洋生物吸收，可进入一切生物体内，可能损害人类0.156476年DNA。碳-14钴-60、2.8245.27 年具有极强的辐射性，能导致脱发，会严重损害人体血液内的细胞

26、组织，造成白血球减少，引起血液系统疾病，严重的会致癌，甚至死亡。锶-900.54629.1 年属高毒性核素, 主要累积在骨骼内并很难排出，可诱发骨癌。铯-1342.0648 年人死亡。铯-13730.17 年放射性较强，进入人体会积聚在肌肉组织，增加患癌症风险。碘-1291570 万年活度较低，进入人体后选择性蓄积在甲状腺中。碘-131、8 天辐射穿透能力强，人体过度曝露可能增加多年后罹患甲状腺癌几率。钌-1060.039373.59 天主要滞留在肾脏和骨骼，对机体产生急性损伤效应。锑-1250.7672.7582 年锑和它的许多化合物有毒，作用机理为抑制酶的活性。放射性较强，大量吸入会导致人

27、体血系统、神经系统损伤，非正常生育乃至绝育，严重会致资料来源：Encyclopedia Britannica, NIST, IAEA, US EPA，日本方面研究认为排放核废水不会带来重大影响。根据东京电力联合美国罗格斯大学基于海洋模型所作的模拟分析，在排放福岛核废水之后，只有福岛核电站附近的海域将呈现出高于海洋本底辐射值（0.11 Bq/L）的放射性，对全球海洋的总体放射性不会带来显著变化；即使在福岛核电站附近的海域，排放核废水之后的辐射值也将远低于世界卫生组织对饮用水所规定的 10,000 Bq/L 的辐射上限标准。尽管日本方面承诺核废水将严格达标排放，但由于东京电力在历史上存在失信瞒报先

28、例，国际社会对于是否真实达标排放存在信任危机，且通过海洋排放开启复杂核废水的海洋排放先河，可能对全球生态带来未知影响，故其面临较大争议。根据人民网报道，东京电力在核电安全运行方面屡有不良记录，在福岛核事故发生前后均有隐瞒、虚报和篡改信息的前科，包括核污染水处理问题。例如，2013 年 8 月，在公众质疑下，东电承认大约有 300 吨高浓度核污染水从钢槽中漏出，部分可能已流入太平洋。福岛核废水问题的解决需要国际多方努力。长期尺度下，福岛可能需要国际各方进一步参与到监督与评估流程，并对现有方案进行审慎讨论与充分研究，方可真正实现包括核废水以及反应堆的真正妥善处理。例如，4 月 26 日，外交部发言

29、人汪文斌表示，中方（就福岛核事故）同国际原子能机构保持着密切沟通协调。国际原子能机构正积极筹建相关技术工作组，日前已向中方确认将邀请中国专家加入工作组。中方将全力支持机构后续工作。 我国核电建立技术代际优势，摆脱福岛阴霾全面重启我国核电产业在福岛核事件后曾遭遇长期停滞，2019 年以后重启我国核电曾在“十五”规划期间迎来核准高峰，但随着 2011 年 3 月福岛核事件的发生，出于对核安全的考虑，我国核电新机组审批遭遇了长期停滞。其中，2013/2014/2016/2017/ 2018 年，我国均为全年无任何新机组获批。随着早年核准的新机组陆续投运，我国核电的在运装机增长面临断档态势，增速一再下

30、滑。图 10：我国核电在福岛核事件后新机组审批台数及技术路线图 11：我国核电在福岛核事件后在运装机容量及同比增速二代+机组三代机组在运装机-MW同比-右轴98765432102012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 202060,00050,00040,00030,00020,00010,00002013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 202040%35%30%25%20%15%10%5%0%资料来源：国务院，资料来源：中国核能行业协会，随着二代+与三代机组的安全性得到陆续验证，2019 年我国核电审批全面重启。 20122

31、014 年更多是福岛核事故所直接带来的审批冷却期，尽管我国二代+压水堆机组理论上本就较福岛核电站的二代沸水堆更为安全，但审批依然趋于停滞，且二代+与三代机组的设计方案在此期间经历了进一步优化，安全裕度持续增长。到 20162018 年，我国新机组审批的停滞更大程度上源于等待更为安全高效的三代机组全球首堆投运，但是全球 AP1000 首堆三门与全球 EPR 首堆台山均面临了一定的技术挑战，直到 2018 年 9 月及 12月方分别完成商运。此后，2019 年上半年，福建漳州、惠州太平岭、山东荣成 3 个三代项目合计 6 台机组即获得开闸核准，这也是 2015 年以来的首次核准。2020 年下半年

32、，海南昌江二期与浙江苍南三澳一期合计 4 台三代机组也同时获得核准。我国所有核电机组均较福岛核电站具备代际优势，设计安全裕度显著我们认为，本次日本拟排放核废水事件是其落后技术、监管体系的进一步体现，料与我国核电产业可比性不高，不会对我国核电发展带来新增不利影响。福岛所用技术路线是20 世纪 60 年代的沸水堆，设计存在缺陷，在我国从未使用，故与我国产业现状缺乏可比性。我国除了秦山三期为 2 台重水堆之外，其余全部机组均采取压水堆路线，可以确保在非能动情况下对反应堆的自动控制。此外，我国在二代+以及自主融合研发的三代技术中进一步改善了安全设计裕度，可从源头上避免出现类似事故。二代+压水堆机组相比

33、福岛沸水堆机组具备多项优势。福岛核电站采用的是 20 世纪60 年代的沸水堆技术，而我国大部分的核电站都采用压水堆核电技术。压水堆和沸水堆都是成功的堆型，但在福岛事故的特殊情况下，压水堆具备更强的抗事故能力。压水堆技术相比沸水堆技术的安全优势体现在：压水堆拥有燃料组件、主环路压力边界、安全壳等三道屏障，可以确保放射性物质全部包容在内部，在类似福岛的压力状态特殊变化下仍难以发生蒸汽外泄。压水堆设置多个卸压阀和卸压箱，且具备更大的容积，有足够的设计冗余以承受更为严苛的超压环境。设置多套非能动装置以及压水堆的多套注水冷却回路，确保即使在失去动力的情况下，依然可以实现堆芯冷却，反应堆次临界，以及安全壳

34、完整。其中尤其关键的区别在于，用于阻止堆芯反应的控制棒，在沸水堆中是自下而上插入堆芯，需要借助外部能源；而在压水堆中，控制棒是自上而下插入，即使外部能源断供也可以完成非能动插入操作。我国核电站设置了更为大量的余热导出系统与应急电源，进一步避免类似福岛核事故的极端情况发生。机组在安全壳的不同位置设置了氢浓度检测装置，一旦浓度超标则可启动氢复合装置，使氢气自动与氧化合成为水。我国自主融合研发的华龙一号相比二代+机组实现进一步设计优化。华龙一号是由中核集团推出的 ACP1000 核电技术和中广核推出 ACPR1000+核电技术融合而成的第三代核电技术，这两种技术本质上均由法国二代核电技术 M310

35、改进而成，而我国对华龙一号拥有自主知识产权。相比同为三代技术的 AP1000，华龙一号进一步将堆芯燃料组件数量从 157 组增加到 177 组，在提高堆芯额定功率的同时降低平均线功率密度，从而使其线功率密度下降为 173.8 W/cm，小于二代加核电站的 186.0 W/cm 与 AP1000 的 187.7 W/cm；华龙一号的慢化剂温度系数及多普勒温度系数均为负值，提高了停堆裕量，并将堆芯功率分布设计得更为平坦，从而进一步提升了机型的安全性。图 12：华龙一号的能动与非能动系统示意图资料来源：“华龙一号”反应堆堆芯与安全设计研究(余红星，周金满，冷贵君，邓坚，刘余，吴清，刘伟)，我国自主研

36、发的 CAP1400“国和一号”技术安全性进一步提升。在国和一号技术中，我国设计方案通过采用增设早期火灾监测系统等改进方案，使得安全性较 AP1000 提高了 10以上。其具体改进措施包括：CAP1400 自主设计反应堆冷却剂管道（简称主管道），主管道冷段内径增加了约16%，热段内径增加约 14%，反应堆冷却剂系统装量有所增加，提高了非能动安全系统容量和能力。自主设计钢制安全壳，合理考虑系统布置需求和高径比要求，内径相比 AP1000 增加了约 8，高度相比 AP1000 增加了约 12%，增加安全壳容积以更好地满足设计基准事故下安全壳内质能释放的相关要求。自主设计钢板混凝土结构屏蔽厂房，屏蔽

37、厂房被辅助厂房包围保护的圆柱形截面部分厚度为 1100mm 的钢筋混凝土，设计采用的安全停堆地震峰值加速度值远高于现有核电厂址的地震安全分析值。设计标高 10.0 米，距离厂址设计基准洪水位为 6.87 米，距离有较大的裕量（大于 3 米），可保证核电厂不受洪水影响，并在此基础上增加防内部水淹设计。基于非能动的安全系统，包括堆芯冷却系统和安全壳冷却系统，不依赖交流电源，能够在 72h 内维持电厂的安全，72h 后到 7 天内，可使用厂内非安全级的纵深防御措施提供冷却，7 天后仅需少量的外部支援，并在设计中考虑了有效的接口和管理措施，如 72h后的长期电源和水源保障等。图 13：国和一号安全壳冷

38、却补水系统示意图资料来源：CAP1400 核电技术特点和工程进展（汪映荣），运营管理：我国核电 WANO 指标在世界领先WANO 是国际权威的核电运营商运营管理能力效率的衡量指标体系。世界核电运营者协会（WANO）定期对全球核电机组的 12 项关键指标进行量化考察，考察角度包括机组能力因子、非计划能力损失因子、强迫损失率、集体辐照剂量、7,000 小时非计划紧急停堆次数、7000 小时非计划自动停堆次数、安全系统性能、燃料可靠性、化学指标、电网相关损失率、员工工业安全事故率、承包商工业安全事故率，涵盖运营管理效率、发电效率、安全性、员工人身保障、电力营销等多个维度，是国际权威的核电运营商运营管

39、理能力效率的衡量标尺。我国主要的核电运营商中国核电与中广核电力在历年的 WANO 指标评选中始终表现优异。中国核电 2019 年 WANO 综合指数平均值稳步上升，9 台机组获得 WANO 综合指数满分，排名并列世界第一。公司 1H2020 共计 10 台机组获WANO 综合指数满分值，21台机组平均值为 97.29，达到历史最高水平。中广核电力 2020 年管理的在运机组有 72.57%的指标处于世界前 1/4 水平（先进水平），有 69.79%的指标处于世界前 1/10 水平（卓越水平）。图 14：中广核电力历年WANO 指标在全球核电行业排名分位进入世界前1/4（先进水平）指标占比进入世

40、界前1/10（卓越水平）指标占比90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%20162017201820192020资料来源：中广核电力公司公告， 碳中和进程中核电战略价值提升，发展有望提速核电高度契合碳中和战略碳中和政策高规格出台，成为国家战略。在 2020 年 9 月联合国大会上，习近平主席表示中国将提高应对气候变化国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和。在随后的气候雄心峰会上，习近平主席进一步宣布，到 2030 年，单位 GDP 碳排放较 2005 年降低 65%以上；力争在 2030 年前

41、碳排放达峰，努力争取 2060 年前实现碳中和；2030 年非化石能源占比达到 25%，森林蓄积量将比 2005 年增加 60 亿立方米，风电、太阳能发电总装机容量达到12 亿千瓦以上。核电机组清洁低碳，高度契合碳中和要求。与同等装机容量的煤电机组相比，核电机组利用小时数普遍高出 2,5003,000 小时以上，同时在二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、甚至辐射值等参数中，均全面优于煤电机组。表 3：典型煤电机组与核电机组环境影响对比周边辐射-mSv/年二氧化硫-万吨/年氮氧化物-万吨/年二氧化碳-万吨/年100 万千瓦燃煤电厂0.04021350100 万千瓦核电机组0.018近零近零24资料来源

42、：中国核能行业协会、测算核电出力稳定，就地消纳，是符合地方政府与电网要求的优质电源。与煤电以外的其他清洁电源相比，核电首先具备稳定出力的特性，对电网而言是可以依赖的优质基荷电源，相较出力暂不稳定的风光具备稳定优势。核电单体机组体量通常稳定高于百万千瓦，具备大规模替代煤电实现电源结构清洁化的基础。核电上网电价通常取 0.43 元与所在沿海省份燃煤机组电价的孰低值，对于电网而言不构成增量消纳或交叉补贴压力。核电通常在沿海省份就地建设消纳，相比起特高压输入的电源而言，对所在省份是更为可靠且方便调度的可控电源，对于电网而言也更方便促使其逐步参与市场化交易，加速电力市场的价格发现。政府工作报告多年来首次

43、背书核电。2021 年度政府工作报告在多年来首次提出在“确 保安全前提下积极有序发展核电”，这是在福岛核事故以来政府首次以“积极”字眼背书核电。我们认为，我国核电的安全性、效率、对产业链的拉动作用、对碳中和的促进作用，或成 为政府对核电态度首次转为积极的关键因素。预计我国用电需求持续稳健增长，煤电机组退役释放核电装机空间预计“十四五”期间我国用电需求将持续稳健增长。考虑到经济稳步复苏而内外需旺盛，用能电气化趋势在以新能源汽车、5G、数据中心等为代表的新经济拉动下不断深化，人民生活水平不断提高，我们预计我国 20212023 年全社会用电量增速将分别达到 6.9%/ 4.9%/4.7%。其中，2

44、021 年较高的增速预测主要是基于 2020 年疫情因素带来的低基数影响。在“十四五”的后续年度，预计全社会用电量增速有望稳定维持在 4.5%以上水平。长期看好我国用电需求成长，预计 2060 年全社会用电量达到 20 万亿千瓦时。从欧美发达国家的经验来看，随着经济与人口进入成熟期，年度用电需求增速将逐渐向 01%的区间回落。考虑到我国当前所处的经济社会发展阶段以及人均用电量相比欧美国家仍存在一定差距，且用能电气化趋势尚处于早期且有望伴随碳中和政策而得到全面推广，预计我国用电需求尚存在长期挖潜空间。我们预计国内用电量在 2060 年有望增加至 20.0 亿千瓦时，相比 2020 年国内 7.5

45、 亿千瓦时的用电量增长 167%。表 4：20212025 年我国电力需求预测人口消费（权数：0.4）GDP 弹性（权数：0.4）FAI 弹性（权数：0.2）加权平均值时间人口数人均消费电力需求GDP 增长率需求电力需求FAI 增长率FAI电力需求增速亿人kWh/人亿 kWh%弹性亿 kWh%弹性亿 kWh亿 kWh2006A13.142,15928,36811.61.2428,36822.20.6528,36828,36814.4%2007A13.212,46732,59011.91.2532,59020.00.7432,59032,59014.9%2008A13.282,58534,334

46、9.00.5934,33425.50.2134,33434,3345.4%2009A13.352,72936,4308.70.7036,43030.10.2036,43036,4306.1%2010A13.413,13241,99910.31.4841,99923.80.6441,99941,99915.3%2011A13.473,49147,0269.21.3047,02623.80.5047,02647,02612.0%2012A13.533,66549,5917.80.7049,59120.60.2649,59149,5915.5%2013A13.613,91153,2237.70.95

47、53,22319.60.3753,22353,2237.3%2014A13.684,03855,2337.40.5155,23315.70.2455,23355,2333.8%2015A13.754,03655,5006.90.0755,50010.00.0555,50055,5000.5%2016A13.834,28159,1986.70.7559,1988.10.6259,19859,1985.0%2017A13.904,53863,0776.90.9563,0777.20.9163,07763,0776.6%2018A13.954,90568,4496.61.2968,4495.91.4

48、468,44968,4498.5%2019A14.005,16172,2556.10.7472,2555.40.8372,25572,2554.5%2020A14.075,33975,1102.31.3575,1102.91.0775,11075,1103.1%2021E14.145,63979,7198.01.0081,1197.00.9079,84280,3036.9%2022E14.215,89983,8025.51.0085,5804.00.8082,39784,2324.9%2023E14.286,15987,9245.31.0090,1164.00.8085,03488,2234.

49、7%2024E14.356,41992,0845.11.0094,7124.00.8087,75592,2694.6%2025E14.426,67996,2835.01.0099,4484.00.8090,56396,4054.5%资料来源：中电联，预测火电机组或将经由三阶段逐步退出历史舞台。如前所述，电力领域碳排放约占到国内碳排放总量 40%，因此在电力领域实行减碳、去碳是保证国内碳中和目标实现的关键步骤。国内风光新能源平价时代已经来临且行业仍有充分的通过技术进步以削减成本的潜力，有望推动煤电从主力机组转变为辅助服务机组并最终退出发电历史舞台。具体而言，根据替代性可再生能源的发展情况，我们认

50、为国内火电退出电力市场将分为三个阶段：阶段 1：2030 年之前，火电装机绝对量仍有增长，但预计规模迎来触顶且增幅有限。目前国内风光发电刚刚开始实现发电侧平价，离新能源发电+储能的平价尚需时日，在此阶段大规模推进风光装机以满足增量用电需求和替代存量火电，会对电网系统的稳定性造成严重冲击，因此仍需要新增火电机组以部分满足新能用电需求和维护电网可靠性。我们预计国内在“十四五”阶段（20212025 年）仍需要新增 1.50 亿千瓦火电机组，在“十五五”阶段（20262030 年）需要新增 0.75 亿千瓦火电机组，届时国内火电装机将在 2027 年达到峰值的 13.70 亿千瓦。由于燃气发电的碳排

51、放强度明显低于煤炭，调峰属性更为灵活因而在新能源占比提升的背景下对电网战略价值提升，且全球及国内的燃气供需形势正在变得宽松，预计在 20212030 年期间，国内新增火电机组中燃机的占比将会上升。阶段 2：20312050 年，火电机组有望迎来大规模退役，并退出辅助服务市场。技术进步带动风光发电+储能在此阶段开始实现发电侧平价，新能源机组全面登上历史舞台并开始大规模替代传统煤电机组。我们认为在发电+储能平价初期，火电机组退出节奏相对较为温和，但随着成本下降累积到关键拐点，火电机组退出有望在 20402050 年迎来加速，年均淘汰火电机组规模接近 1 亿千瓦。阶段 3：20512060 年，少量

52、存量燃机退出市场。预计届时国内部分风光资源不丰富地区可能仍存在少量规模的燃气作为辅助服务机组，这部分机组也将随着特高压远距离输电的完善和新能源发电成本的进一步下降而开始退出发电市场，并推动国内在能源消费领域实现碳中和。图 15：20102060 年国内火电装机容量（亿千瓦）图 16：20102060 年国内火电装机容量变动趋势（亿千瓦）火电装机容量亿千瓦16141210864220102013201620192022E2025E2028E2031E2034E2037E2040E2043E2046E2049E2052E2055E2058E01.000.800.600.400.200.00-0.2

53、0-0.40-0.60-0.80-1.00火电装机容量变动 亿千瓦20102013201620192022E2025E2028E2031E2034E2037E2040E2043E2046E2049E2052E2055E2058E资料来源：中电联，预测资料来源：中电联，预测核电有望全面重启，带动体量持续增长。我国核电发展在“十二五”与“十三五”期间受到福岛核事件影响而明显放缓。伴随着三代机组首堆的陆续投产，我国自 2019 年起重启三代新机组审批，2019/2020 年分别核准 6/4 台新机组。“十四五”期间，我国有望每年核准 68 台新机组，主要集中在广东、江苏、浙江、福建、广西、辽宁、山东

54、等沿海省份。预计核电装机与发电量到 2050 年前后达峰，经济性与安全性为关键变量。我们预计到 2050 年前后，核电装机容量将达峰至约 3.9 亿千瓦，发电量将达峰至约 3 万亿千瓦时。此后，随着风光与氢能的经济性进一步提升，核电成本稳定的属性将意味着其经济性将逐步呈现明显劣势；同时，对于核电安全性的担忧预计仍将长期成为干扰核电装机成长的重要考量因素，而这可能与经济性考量叠加，进一步阻碍核电装机增长。因此，2050 年之后，预计核电装机与发电量增长将在愈发成熟的风光与氢能挤压下，逐步趋于停滞状态。图 17：2019-2020 年国内核电装机容量（亿千瓦）图 18：2019-2020 年国内核

55、电发电量（亿千瓦时）核电装机容量亿千瓦432120192021E2023E2025E2027E2029E2031E2033E2035E2037E2039E2041E2043E2045E2047E2049E2051E2053E2055E2057E2059E035,00030,00025,00020,00015,00010,0005,0000核电发电量亿千瓦时20192022E2025E2028E2031E2034E2037E2040E2043E2046E2049E2052E2055E2058E资料来源：中电联，预测资料来源：中电联，预测核电运营商商业模式稳定，有望持续受益于装机增长预期从上市公司中广核电力与中国核电的装机规划来看，2021 到 2022 年，各公司均将有 34 台新机组投运，对应的普遍是 2015 年及之前核准的存量项目，实现装机持续增长。“十四五”及后续年度，核电运营商装机容量有望获得中长期增量， 其中主要份额料由中广核电力与中国核电取得，而国家电投集团、大唐集团等也有望获得增量项目资源。图 19：中广核电力旗下核电装机容量预测图 20：中国核电旗下核电装机容量预测中广核