(報告出品方/作者:天風證券,郭麗麗)
1.1. 供電穩定,碳排放極少
從理論上來看,核電的兩項天然屬性使其成為了化石能源的最佳替代品之一:一方面,核 電的供應非常穩定。相較于存在間歇性現象的各類新能源發電,核電廠可以實現全天滿負 荷運行,電量供應有保障;另一方面,核電的碳排放量極少。即便從全產業鏈的視角來看, 核電在生命周期內的溫室氣體排放量(每千瓦時排放 11.9g)遠低于煤電(1072.4g),即便與光 伏(73.1g)、風電(17.3g)等新能源相比都具備一定優勢。
1.2. 核電普及已在部分發達國家實現
從實踐應用上來看,核電普及也已在美國、法國等部分發達國家成功實現。2020 年核能 發電量已占到世界總發電量的 10%左右,而在發達國家中的占比更是普遍超過 20%,雖 從總量方面來看,我國現已是世界第二大核能國家,但核電占我國總發電量的比重僅為 5%, 相較于世界平均水平以及其他主要核能國家仍然有較大差距。
1.3. 從美法經驗看核電普及
1.3.1. 美國
美國核電的普及可以分為三個階段:
①萌芽期(1957-1968),此時的核電產業仍處于技術實驗與商業化探索期,核電占美國總 發電量的比例不足 1%。
②成長期(1969-1988),核電技術被證明可行后,美國在初代實驗機的基礎上開發出第二 代可商用核電站,并在第一次石油危機(1973)發生后加速推廣建造,核電滲透率迅速從 1% 升至 19.5%。
③平臺期(1989-至今),受到美國三里島核泄露事件(1979)以及切爾諾貝利核電站爆炸 (1986)的影響,社會上反對核電的呼聲愈發浩大,美國政府停止審批新核電項目,后續的 發電增長均來源于舊電廠的升級改造。
1.3.2. 法國
法國核電的普及進程與美國基本一致,但也具備著自身的特點:
①法國核電的普及程度更深,基本實現了對化石能源的替代。緣由有兩點:第一,法國是 一個能源資源異常匱乏的國家,極高的對外能源依賴迫使其必須通過徹底轉型而實現能源 獨立;第二,法國的核電業由國企壟斷,這使得核電建設的行政成本更低、執行力較其他 國家更優。
②法國核電技術師從美國,后經過獨立研發實現彎道超車。通過引入美國西屋公司的核電 技術,法國充分掌握了第二代核電站的建造方法,并在原技術基礎上獨立研發出第三代核 電站 EPR,實現向核技術出口國的轉變。
1.3.3. 總結
從美法兩國的核電普及經驗中可以發現:
第一,核電作為一種穩定的低碳能源,可以通過大規模普及來實現對化石能源的替代。
第二,技術升級與能源轉型是推動核電普及的兩大動力。技術的進步不斷優化著核電的經 濟性與安全性,進而為核電的商業化推廣提供了基本要素;而各國能源轉型需求的增強則 為核電的大規模普及提供了發展契機。
第三,核安全問題是懸在核電業頭上的達摩克利斯之劍。上世紀 70-80 年代的歐美核能浪 潮最后皆終結于核事故引發的安全問題,而核安全問題也成為了核電在新世紀進一步普及 運用的最大障礙。
1.4. 我國核電業當前仍處于成長初期
我國核電起步較晚,錯過第一輪普及浪潮。受制于技術壁壘,我國第一臺核電站 “秦山 核電站” 在 1991 年才正式建成投運,而此時世界核能普及熱潮已逐漸接近尾聲,核安全 逐漸成為了世界爭議性話題,各國政府對于核能發展的態度愈發謹慎。
從歷史上看,我國核電產業也曾有過激進發展期,但最終仍因核安全問題而歸于沉寂。 2007 年,我國通過了《核電中長期發展規劃》(2005-2020),規劃中首次將“適度發展 核電”修改為“積極發展核電”,核能發展自此進入快車道;然而,福島核電站事故(2011) 的發生則使得我國政府對于新核電項目的核準態度驟然轉冷,中國核電產業進入發展停滯 期;2015 年雖有短暫重啟,但后續政府出于對第三代核電站(三門 AP1000\華龍一號)的 實用性考察而再次暫停。
環境變化不改行業成長屬性,我國核能發電規模保持穩健增長,滲透率加速提升。 2012-2021 年,我國核電裝機容量 CAGR 為 17.40%,核能發電量 CAGR 為 17.24%, 大幅超出總裝機容量與總發電量的增速情況(8.49%/5.96%),新核電站的大量建成投產使 得我國核電滲透率自 2013 年來加速提升。
受前期審批暫停的影響,我國核能發電規模將在 2022-2024 年進入短暫的低增長期。我 國核電站的建設周期一般為 6 年左右,由 2016-2018 年的核電“零審批”產生的負面影 響將會在 2022-2024 年逐步兌現,屆時社會核能發電規模將進入短暫的平臺期。
從長視角來看,我國核能發電的潛在提升空間較大,目前仍處于成長初期。與世界各主要 核能國家相比,通過對核電站數量、核能發電量、核能發電占比等多項因素進行衡量,我 國核電產業當前仍具有較大的成長空間,其中核電的滲透比例嚴重過低,僅距離世界平均 水平都存在翻倍空間。
當前核電審批已回歸常態化,未來普及或將加速。2019-2021 年我國核電新核準項目分 別為 4、4、5 座,核電審批已經重新回歸常態化;而受技術跨代升級、能源轉型訴求提高 等核心要素變化的影響,中國核電普及將在未來加速,核電產業或將迎來新發展時代。
2.1. 第三代核電技術成功落地
以經濟性、安全性作為衡量依據,核電站可以被劃分為四代:
第一代核電站也稱實驗站,主要目的是為了通過試驗示范形式來驗證其核電在工程實 施上的可行性。
第二代核電站是指自 20 世紀 70 年代之后實現商業化運營的核電站,是當今世界核 電體系中的核心組成部分。 第三代核電站是指滿足美國 URD、歐洲 EUR 中的安全與設計技術要求的新型核電 站,它在二代站的基礎上采用非能動安全系統等應急設計,進而在很大程度上的消除 了放射性物質大量外泄的風險,此外還具備更好的經濟性。
第四代核電站則是指能夠同時滿足安全、經濟、可持續發展等多項嚴苛要求的概念站; 目前,具有第四代核電特征的石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程 1 號已于 2021 年 12 月 20 日首次實現并網發電。(報告來源:未來智庫)
注:URD, 即美國電力公司要求文件;EUR,即歐洲電力公司要求文件。二者分別為切 爾諾貝利事件后由美國電力研究協會(EPRI)、歐洲聯盟編制的針對第三代核電站技術設計 的規范要求。
批第三代核電站已在我國成功并網商運。與美國西屋公司合作的我國首批第三代核電站 三門 1、2 號機組已于 2018 年 9 月、11 月成功并網商運,上網電價設定為 0.4203 元/ 千瓦時,2020-2021 年實現年發電量 189.13/199.80 億千瓦時,機組設計壽命長達 60 年,經濟性、實用性已得到初步驗證。
國產第三代核電技術取得實質突破,新核電機組密集審批。搭載著由中核、中廣核集團共 同研發,具備完全自主知識產權的第三代核電技術的“華龍一號”核電機組(福清 5 號機 組)已于 2021 年 1 月 30 日成功投入商業運行,這標志著我國的第三代核電技術已走向 成熟;隨著第三代核電技術實現國產化,我國核電項目開始密集落地,自 2019 年重啟審 批以來的 13 座新核電機組全部搭載第三代核電技術,其中 8 座為“華龍一號”設計。
2.2. 核安全系數大幅上升
復盤 20 世紀 60 年代后的三次重大核事故,可以發現人為操作不當與核電站的安全設計 缺陷是事故的主要誘因。
2.2.1. 美國三里島核事故
1979 年美國三里島核事故的起因是工人在維修除鹽器時意外造成了主給水泵和汽輪機的 脫扣,進而導致熱力系統的給水功能喪失、冷凝停止;而在緊急冷卻系統自動開啟的背景 下,事故本不會繼續惡化,但受操作員一連串的判斷失誤與設備故障影響,才最終造成反 應堆失控、事態緊急升級:
1979 年 3 月 28 日 00 時 00 分 00 秒——04 時 00 分 36 秒:此時二號反應堆保持 97%的滿功率正常運行。 04 時 00 分 36 秒:工人維修失誤導致熱力系統的給水功能喪失,系統的熱導出效率 大幅下滑,反應堆內溫度大幅上升,堆內壓力急速升高。
04 時 00 分 39 秒:堆內壓力達到臨界值,穩壓器釋放閥開啟并觸發緊急停堆,堆內壓力持續下降,緊急冷卻系統開始為反應堆補充冷凝劑。但釋放閥由于故障而未能自 動回座,造成堆內壓力過低而產生汽腔。
04 時 04 分 30 秒:穩壓器水位受堆內汽腔擠壓而被動上升,操作員誤以為反應堆內 給水過量而選擇關閉補水泵,系統失水量持續多于補水量,反應堆內水位持續下降, 堆芯開始裸露、熔化,事態迅速升級。
2.2.2. 蘇聯切爾諾貝利核事故
1986 年的切爾諾貝利事件則是一場由實驗測試引發的“人為災難”:
1986 年 4 月 26 日,蘇聯政府為測試反應堆的渦輪發電能力,從而對切爾諾貝利 4 號反應堆展開了模擬實驗。
為了實驗能夠順利進行,操作人員首先斷開了反應堆的緊急堆芯冷卻系統(ECCS), 以確保反應堆能夠順利下降至 700-1000MWt 實驗功率;而由于操作失誤,反應堆 功率意外下降至 30MWt,從而產生了大量的氙氣(大量吸收中子,抑制核反應)。
操作人員為了盡快到達測試功率,將控制棒大量抽出(僅留下約 8 根,而最低要求為 15 根),反應堆功率回升并穩定至 200MWt;實驗正式開始后,渦輪減速帶動堆芯底部 沸騰、氙氣消散,進而引發功率在短時間內異常上升并產生大量蒸汽,而 RBMK 反 應堆較高的正空泡系數則大幅催化了反應堆內的裂變反應,此時操作人員試圖回插所 有控制棒來實現緊急停堆,但為時已晚。
2.2.3. 日本福島核事故
2013 年福島核泄漏事件的原因可以總結為“核電站設計缺陷+后續補救不及時”:
首先,福島核電站在建設時就并未充分考慮到自然災害的潛在風險。建設者出于對成 本考慮,將核電站建造在了海濱沿岸約 175m 寬的緩坡上,整體建筑僅高于海平面大 約 10m,這使得核電站被后續地震引發的海嘯完全淹沒。
海嘯發生之后,核電站的外部供電系統被悉數摧毀,柴油發電機、備用電源亦被海水 浸透毀壞;此時核電站的緊急冷卻系統因為缺少電力而無法啟動,導致反應堆持續加 熱沸騰、堆芯裸露熔化,包裹材料中的鋯合金開始與水發生反應產生氫氣,最終引發 氫氣爆炸,大量核物質通過大氣與地下水泄露到自然界中。
反應堆本可通過及時注入海水來進行冷卻(但必然損毀),而當事者猶豫的危機應對表 現使得事態最終朝不可挽回的境地發展。
2.2.4. 第三代核電站全面升級,安全系數大幅提升
第三代核電站不僅擁有著更長的設計壽命,在嚴重事故概率、安全殼結構以及應急系統設 計等方面進行了全面升級。以我國首臺第三代核電站 AP1000 為例,其機組堆芯損傷頻率 相較于二代站降低了 100 倍以上。
另外,第三代核電站還采用了非能動安全系統,將充分減少人為風險。我國自主研發的第 三代核電站“華龍一號”采用了與 AP1000 一致的非能動安全系統設計,該設計可以使得 核電站在失去電源的情況下,利用重力等自然循環將堆芯余熱排出,從而將反應堆維持在 安全狀態至少 72 小時,且無需操作員做出任何干預。
2.3. “雙碳”目標加速我國能源轉型
煤炭是我國二氧化碳的主要發生源。2020 年,我國總計產生二氧化碳排放量 106.68 億 噸,為世界第一大碳排放國,排放總量已連續五年上升;其中,由煤炭產生的二氧化碳總 量超過 74.2 億噸,總量占比高達 69.56%,為我國主要的碳排放源。
“雙碳”目標的提出使得我國能源轉型具有緊迫性。據中國工程院測算,煤電鏈每千瓦時 的碳排放量為 1072.4g,是太陽能(73.1g)、風電(17.3g)、核電(11.9g)、水電(6.3g) 的 15-150 倍;而當前火力發電仍占我國總發電量的 70%以上,對火電進行大規模的清潔能 源替代是我國實現“雙碳”目標的重要途徑之一。
2.4. 總結:核電行業當下正處于發展提速的新階段
供需升級為核電推廣提供充分條件。類比 20 世紀 70 年代的世界核電大發展時期,當下 我國核電業具備著多重相似特點:①供給端方面,核電技術成功實現了跨代突破,核電的 安全、可靠性則得到了進一步提升與驗證;②需求端方面,經濟體存在著迫切的能源轉型 訴求,進而賦予了政府發展核電的理由與動機。
核電業當下正處于發展再提速的新階段。在經歷 2011-2018 年長達八年的政策搖擺期后, 我國核電審批伴隨著第三代核電技術的落地與核安全保障的全面升級當前已重回常態;而 隨著行業掣肘因素的消除與“雙碳”目標帶來的愈發緊迫的能源轉型訴求,行業當下正處 于發展再提速的新階段。
3.1. 簡介:中國領先的清潔能源供應商
中國第二大核電運營公司,拓展新能源業務實現雙核發展。公司成立于 1982 年,前身為 我國大陸第一座核電站——秦山核電廠。2011 年公司完成股份制改革,正式更名為“中 國核能電力股份有限公司”,并于 2015 年在上交所成功上市,經過數十年的深耕發展,公 司當前已成為中國第二大核電運營公司。2020 年 12 月,中國核電向集團母公司收購其持 有的中核匯能有限公司 100%股權,公司獲得集團除與中國核建合并帶來的特殊情況(即新 華水電)以外的全部新能源資產,進而形成了“核電+新能源”的雙核發展體系。
3.2. 股權:結構簡明清晰,實控人為國務院國資委
公司股權結構簡明清晰,實控人為國務院國資委。股權結構方面,中國核工業集團有限公 司為公司第一大股東,持股比例為 63.89%,公司實際控制人為國務院國資委;股權投資 方面,公司于 2021 年 1 月順利完成中核匯能 100%的股權過戶,資產整合后公司現已成為中核集團旗下唯一的新能源發展平臺。
3.3. 經營:核電主業穩健發展,新能源開辟新增長曲線
行業進入壁壘極高,市場被大型央企壟斷。核電業是典型的資本+技術密集型行業,且存 在嚴苛的行政壁壘,這使得市場被以中廣核、中國核電為首的央企所壟斷。截止 2021 年 12 月 31 日,以裝機容量計算的行業 CR2 高達 95%,其中公司市場份額達到 42%,僅 次于中廣核。
在建裝機容量充足,公司市場份額穩固。公司當前擁有控股在建核電機組 6 臺,裝機容量 624.9 萬千瓦,控股核準待開工核電機組 2 臺,裝機容量 253.9 萬千瓦,共計占當前我國 核準及在建總裝機總量的 50.19%,市場份額較為穩固。
公司核電裝機容量穩健增長,利用小時數保持穩定。截止 2021 年 12 月 31 日,公司擁有 控股在運核電機組 24 臺,核電裝機容量達到 2254.9 萬千瓦,自 2015 年以來 CAGR 為 11.86%,實現穩健增長;公司 2015-2021 年機組平均利用小時數為 7584、7372、7461、 7441、7134、7621、7871 小時,保持穩定發電。
核電項目順利投產商運,帶動核能發電量逐年上行。受益于江蘇核電 5、6 號機組與福清 核電 5 號機組的順利投產商運,2021 年全年公司核電機組發電量累計為 1731.23 億千瓦 時,比去年同期增長 16.71%,占全國核能總發電量的 42.5%。
受到前期審核暫停的影響,公司核能發電量預計將在 2022-2024 年進入低速增長期。根 據公司當前在建項目的施工情況來看,未來三年預計僅有福清 6 號、漳州 1 號機組投產商 運。因此,從裝機容量與發電量情況來看,公司的核電業務或將面臨 2-3 年的平臺期。
公司收購中核匯能,大力布局“新風光”。2020 年 12 月,公司宣布以 21.11 億元的交易 對價向集團母公司現金收購中核匯能 100%的股權;收購完畢后,公司新能源裝機容量由 2020 年 H1 的 179.84 萬千瓦大幅增長至 2020 年末的 524.99 萬千瓦。(報告來源:未來智庫)
新能源業務快速推進,發電量實現跨步式增長。得益于大批自建及收購的風電、光伏項目 陸續投產,2021 年公司新能源裝機容量達到 887.33 萬千瓦,全年新能源發電量累計為 95.14 億千瓦時,同比分別增長 69.02%、68.69%;其中光伏發電量 49.65 億千瓦時, 同比增長 109.77%;風力發電量 45.49 億千瓦時,同比增長 39.00%。
“十四五”規劃彰顯公司新能源發展決心,公司開辟第二增長曲線。根據中國核電“十四 五”規劃,公司將在 2025 年實現總電力裝機容量 5600 萬千瓦;按前文預估,公司預計 將在 2025 年實現核電裝機容量 2607.4 萬千瓦,則對應公司新能源裝機量目標將近 3000 萬千瓦;為實現規劃目標,公司 2021-2025 年新能源裝機容量的年化增長率將至少達到 35.60%,進而充分填補了由 2016-2018 核電項目審批暫停帶來的主業增長停滯期。
3.4. 財務:盈利能力改善,現金流量充沛
三門核電項目延期,壓制公司過往業績。三門一期 1 號、2 號機組原計劃在 2013、2014 年分別投產商運,但項目建設進程卻不及預期;而在 2018 年正式投運后,2 號機組再次 因故障停堆,直至 2019 年 11 月才恢復運行;受以上兩項因素的負面影響,公司 2017-2019 年的業績被嚴重拖累。
項目風險逐年消減,公司盈利能力明顯改善。三門核電一期項目已成功于 2020、2021 連續兩年實現正常運行發電,公司業績亦伴隨著項目風險的消除與新能源業務的順利拓展 而得到明顯釋放,盈利能力在 2020-2021 年迅速改善。
核電主業貢獻強勁現金流,為公司業務提供擴張條件。受益于核電主業產能放量,公司 2021Q1-Q3 實現經營現金流 279.81 億元,位列電力行業第一;強勁的現金流情況為公 司“核能+風光”的雙業務發展提供了有利的擴張條件。
4.1. 我國核電的定價機制
我國核電當前實施“標桿電價+市場化交易”的定價機制。目前我國在運核電機組的上網 電價可以分為兩部分:①保障內電量,執行核電機組標桿上網電價;②保障外電量,通過 電力直接交易等市場化方式促進消納。
4.2. 公司市場化交易電量比例逐年提高
公司市場化定價電量占比為 37.06%,未來仍有進一步上升空間。公司 2020 年實現上網 電量 1380.97 億千瓦時,市場化電量規模為 511.8 億千瓦時,占比高達 37.06%,而隨 著以浙江、江蘇為首各地方電改政策的持續推進,公司的市場化電量仍有進一步上升空間; 我們預計 2021 年公司市場化電量比例將接近 40%,總規模有望達到 646.9 億千瓦時。
4.3. 電價管制放松,供應緊張驅動電價回暖
電改迎來重大突破,電價浮動范圍調升。2021 年 10 月 12 日,發改委發布《關于進一步 深化燃煤發電上網電價市場化改革的通知》,要求燃煤發電電量全部進入電力市場,并且 在“基準價+上下浮動”的范圍內形成上網電價,另一方面將燃煤發電市場交易價格浮動 范圍從上浮不超過 10%、下浮不超過 15%擴大至浮動范圍均不超過 20%,且高耗能行 業不受 20%限制。
社會電力供應緊張,電價進入上漲通道。在經濟走出疫情影響、出口超預期增長的大背景 下,2021 年我國社會用電量出現超預期高增長,而發電企業受到有效產能不足的影響而 供電緊張(尤其是火電),電價在供需失衡與電價管制放松的共同推動下迎來了明顯上漲。
4.4. 電價上漲有望充分增厚公司業績
電價每上漲 0.01 元,對應公司歸母凈利潤有望增厚 2.31 億元。我們以公司 2020 年的財 務數據為基礎進行相關測算后得出:公司的市場化綜合電價每上漲 0.01 元,對應公司營 收有望增加 5.12 億元/yoy+0.98%,歸母凈利潤有望增加 2.31 億元/yoy+3.85%,電價 上漲對公司業績的提升較為明顯。
電力市場迎來量價齊升,公司未來業績或將具備較高向上彈性。受益于電力市場化改革與 社會供電緊張等因素驅動,我們預計 2022 年公司市場化電力部分有望迎來量價雙升,進 而明顯增厚公司業績:在電價上漲 0.1 元、市場化電量增加 200 億千瓦時的假設下,公司 的歸母凈利潤有望增厚 27.90 億元,具備較高向上彈性。
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