AI引領核能新時代，復合材料迎來發展新機遇（上）
更新時間：2024-10-18 16:37:44
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中廣核集團公告顯示，其管理16臺待建及在建核電機組，且國內今年已核準5個核電項目，顯示行業景氣上升。AI發展推動電力需求增長，預計全球核電產業將復興，國內核電機組建設將促進復合材料設備制造業增長。AI驅動下的核能復興
為了滿足不斷上升的人工智能與云計算行業需求，以及推動數據中心的擴展，美國的科技行業巨頭們正逐步轉向清潔能源，特別是核能，作為電力生成的主要來源。根據10月16日周三發布的消息，亞馬遜公司加入了支持核能發展的科技企業行列，一舉簽訂了三項重要協議，其中包括一項超過5億美元的投資，旨在推進小型模塊化核反應堆（SMR）的開發。
在當地時間周一，谷歌宣布已與Kairos Power公司達成一項協議，根據該協議，谷歌計劃從Kairos Power公司擬建的6至7座小型模塊化核反應堆（SMRs）購買電力，總裝機容量達500兆瓦。此舉旨在應對其日益增長的電力需求，谷歌將成為首家委托建設新核電站以供其數據中心使用的公司，標志著其對核能源“快速安全”的電力供應能力的認可。此外，美國頭部核能供應商星牌能源公司（Constellation Energy）已與微軟公司簽訂了一份合作協議。根據該協議，星牌能源公司計劃重新啟動的三里島核電站的全部電能產出將轉讓給微軟，旨在為微軟龐大的人工智能數據中心群提供穩定的能源供應。在全球能源結構向清潔能源轉型的背景下，同時伴隨著國際能源市場的價格波動，特別是俄烏沖突事件后，國際能源格局經歷了顯著變化，導致天然氣、煤炭等化石能源價格急劇上升。核電以其“清潔、高效穩定、相對成本可控”的特性，成為各國重構能源供應體系的關鍵解決方案。考慮到部分核電機組的關閉和停運等因素，根據國際原子能機構（IAEA）的統計，截至2023年底，全球在運核電機組數量為413臺，其凈運行規模大約為371.5吉瓦。從商業運營的角度分析，2021至2023年間，全球新增商業運營核電機組的規模分別為8.3吉瓦、6.2吉瓦和7.6吉瓦。
（來源：IAEA）
國際原子能機構（IAEA）發布《到 2050 年的能源電力和核能預測》，連續第四年上調核電前景預期，在高預期模型下，到 2050 年，世界核電容量的低值預測提高到514吉瓦，比23年容量增加1.3 倍，將高值預測從2022年的873吉瓦上調至2050年的950吉瓦，與2020年相比上調了235吉瓦。同時，符合全球對加快核能部署的共識。
（來源：《ENERGY, ELECTRICITY AND NUCLEAR POWER ESTIMATES FOR THE PERIOD UP TO 2050》，IAEA）根據中國國家能源局局長章建華于9月29日在國務院新聞辦公室舉行的新聞發布會上的陳述，中國大陸地區目前擁有核準并運營中的核電機組以及正處于建設階段的核電機組共計102臺，其總裝機容量達到11313萬千瓦，位居全球各國之首。近期，中國國務院又批準了新的5個核電項目，涉及核電機組共計11臺。章建華介紹：“到目前為止，中國大陸地區核準在運和在建的核電機組一共有 102 臺，總的裝機容量是 11313 萬千瓦，在所有國家中排在第一。”中國核電機組總裝機容量全球領先，運營56臺，裝機5808萬千瓦；在建46臺，裝機5505萬千瓦。印度擬至2032年建設40至50座小型模塊化核反應堆（SMR） 印度正籌備部署40至50座小型模塊化核反應堆，替代火力發電，支持2070年凈零排放。220MWe PHWR經3D設計標準化，便于在舊火電廠部署。原子能部與塔塔咨詢工程公司合作開發Bharat SMR。9 月 24 日，國家能源局印發《電力市場注冊基本規則》的通知,促進市場注冊業務全國統一規范，從國家層面強調了落實“全國一張清單”管理模式，嚴禁各地區、各部門制定具有市場準入性質的負面清單；推動“一地注冊、信息共享”；服務新型經營主體快速發展與入市需求，以最簡最優原則明確了發電企業、售電企業、電力用戶、新型儲能、虛擬電廠、智能微電網、分布式電源、電動汽車充電設施等 8 類經營主體進入電力市場基本條件，明確市場注冊業務全流程標準，明確市場注冊業務監督管理職責。近日，福建省人民政府發布關于霞浦核電廠址周圍規劃限制區范圍的批復，將霞浦核電廠址 7 臺機組半徑 5 公里（以各機組反應堆為中心）的包絡范圍劃定為規劃限制區，為規范和限制規劃限制區內的新建和擴建項目，將外海湖村整體納入規劃限制區管控范圍。據報道，在美國紐約與白宮氣候政策顧問舉行的一次活動中，全球14 家最大的銀行和金融機構將承諾加大對核能的支持，以解鎖該行業的融資；支持COP28核電三倍計劃。競爭格局：上、下游主要由國企把控，民企主要參與中游。在核電產業鏈中，上游環節涵蓋了核電設備的制造與供應，以及核燃料的相關供應鏈；中游階段則包括核電站的建造、設備安裝以及電站的日常運營管理；而下游領域主要涉及核廢料處理及其相關市場活動。
（德邦證券研究所）
上游：中國的核燃料供應與進口采取了一種專營體制。在這種體制下，僅有中核集團、中廣核集團以及國家電投集團擁有相應的資質進行相關活動。中游：涉及核電設備的制造，涵蓋了核島設備、常規島設備和輔助設備三大類別。依據《中國核能發展報告 2025》的數據，我國在“十四五”規劃期間，核電設備的年均投資額預計在540億至720億元人民幣之間。在這一部分，核島設備的成本占據了最大比例，約為58%，主要包括反應堆壓力容器、主管道、熱交換器以及蒸汽發生器等關鍵部件。這些部件是我國核電國產化的關鍵所在，具有高度的市場壟斷性、技術壁壘，并且毛利率相對較高，屬于行業中的高端產品。在國內供應鏈方面，已形成了以上海電氣、東方電氣、哈電集團為核心的三大多元化核電裝備制造基地；以及以中國一重、二重和上重為主體的重型鍛件和反應堆容器制造集團，此外還包括了其他輔助設備的供應商。下游：截至2023年年底，中國共有55座在運核電機組，這些機組由中核集團、中廣核集團、國家電投集團以及華能集團四家企業主要負責控股運營。而中國核建則作為唯一的核島建設公司，扮演著關鍵角色。
（資料來源：中國核電招股書）
復合硅酸鹽絕熱材料導熱系數在70℃為0.045 W/(m·K),在最高使用溫度為600℃時導熱系數為0.078W/(m·K),容重為150Kg/m3。標準型復合硅酸鹽保溫材料不具備防水功能，而疏水型復合硅酸鹽保溫材料亦未能實現完全防水，因此，在保溫體系設計中，必須額外增設防水層以增強其防水性能。此外，復合硅酸鹽保溫材料內含的氯離子成分對奧氏體不銹鋼管道具有較強的腐蝕性，長期使用可能導致管道壁厚度的顯著降低，進而引發嚴重后果。關于采用復合硅酸鹽保溫材料的保溫系統，由于保溫材料本身重量及保護層重量的影響，隨著服役時間的延長，管道頂部的保溫層厚度將逐漸減少。同時，保溫材料在管道兩側將趨向于向管道底部堆積，該現象如圖所示。
由上圖可以看出, 隨著使用年限的增加, 絕熱層整體形狀呈水滴狀, 因此其上部的最小絕熱厚度才是其有效絕熱厚度, 此時絕熱效果已大大的降低了。由于核電站的設計使用壽命均大于40年, 復合硅酸鹽絕熱材料在10年以后的絕熱效果已大大降低, 為了節約熱量損失, 需要對其予以更換。復合硅酸鹽絕熱材料作為市場上主流的絕熱材料, 目前最大的優勢是價格便宜, 目前其市場價格約為3000元/m3。