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核能的投资逻辑

2021-06-07 10:07  来源:川财证券    核能投资  核电经济性

核电是电网承载基本电力负荷的三大基础能源之一,未来的受端电源增量主要靠核电,是未来十年国内电源投资的最重要来源。


核电是电网承载基本电力负荷的三大基础能源之一,未来的受端电源增量主要靠核电,是未来十年国内电源投资的最重要来源。

1. 稳定和安全是智能电网的基本要求

智能电网就是电网的智能化,也被称为“电网 2.0”,它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标,其主要特征包括自愈、激励和保护用户、抵御攻击、提供满足 21 世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

广义的智能电网建设,涉及发电、输电、变电、配电、用电五大环节,包括清洁友好的发电、安全高效的输变电、灵活可靠的配电、多样互动的用电、智慧能源与能源互联网、全面贯通的通信网络、高效互动的调度及控制体系、集成共享的信息平台、全面覆盖的技术保障体系等 9 个领域的内容。智能配电网通过配电自动化实现配网故障的快速定位、隔离和自愈,极大缩短非故障段停电时间。利用配网广域同步监测技术实现配网故障的精准定位,有效缩短故障抢修时间。

在智能电网的建设中,电力的稳定供应是其中至关重要的一环。随着各国对于清洁能源的关注逐步增加以及核电技术安全性的提升,核电在发达国家的能源结构中处于主力水平。在法国,核电常年占到了电力总量的 70%以上,而在美国、俄罗斯也达到了 20%左右;相比之下我国 4%的核电占比相当低。相比于风能和太阳能的间歇性、波动性和不确定性,特别是随着第三代、第四代技术在安全性和经济性方面的提升,核电在我国未来智能电网中将占据主要地位。在 1970-1980 年期间,由于全球范围内出现多次停电事故,以美国为代表的各国政府逐渐要求将计算机的数据管理系统引入电网,形成了电网的第一次智能化。但是由于当时技术的不足以及通讯技术和信息技术成本的高昂,第一次智能化并没有普及至整个电网。而随着信息技术的发展,电网的智能化在当前迎来了重要发展契机。

2. 在电网体系中,水电、核电和大型火电站是电网承担基本负荷的电源单元

由于受到资源禀赋的影响,水电和火电多在西部,需要通过特高压实现超远距离输送。而因为火电的灵活性,目前主要由火电更多承担调节峰谷的作用。但由于火电直接污染较明显,国家大力发展清洁能源,今年火电电源点建设明显控制,风电和光伏发电装机快速增加,但风电和光伏发电的不确定性对电网冲击比较大,国家虽然要求电网增加风电和光伏发电的消纳,但这个是建立在基础负荷供应稳定增加的前提和基础上的。

由于核电站的年运行小时数较高且稳定,加之西部水电基地的作用,核电基本上能稳定在额定工况下运转并实现与其它各种类型发电机组的优化联合调节和经济调度,这样既可取得良好的节能效益,又能为风能、太阳能、海洋能等受自然条件制约的可再生清洁能源的发展提供支撑。所以受端系统增加大型稳定的电源点会不同程度地提高电网的运行性能,有助于提高电网运行的稳定性。而国内水电受制于资源禀赋,多位于西部且增长空间有限,煤电受制于环境控制,电源点建设受政策抑制,未来能够成为基础负荷供应的电源形式中核电是最可行的选择。综上分析可知,今后在受端増建大电源,将主要靠核电。

3.核电是政策支持的清洁能源模式,未来受端(电力消费端)电源增量主要在核电

核电有助于电网稳定,且有助于增强风电和光伏发电的消纳能力。受端系统多增核电站,既不需增加送端至受端的输电线回路数,又能减少运行中的输电线故障带来的系统冲击量。增加受端系统核电容量后,相应地增加了受端系统的短路比,这有利于提高远距离特高压直流输电受端换流站运行的稳定性,同样也增强了风电和光伏发电的消纳能力。发展核电有助于提高电网运行的经济性。核电机组适于长期在额定工况下稳定运行,即在运行经济区内运转。为提高电力系统运行的经济性,可由受端系统建立的核电站承担基本负荷的供电,由远方多年调节水电站承担峰荷的变化,同时配合系统中各类型发电机组出力进行合理调节。

4.核能应用方式扩大,有助于满足多样性能源需求

从能源效率的观点来看,直接使用热能是更为理想的一种方式,发电只是核能利用的一种形式。随着技术的发展,尤其是第四代核能系统技术的逐渐成熟和应用,核能有望超脱出仅仅提供电力的角色,通过非电应用如核能制氢、高温工艺热、核能供暖、海水淡化等各种综合利用形式,在确保全球能源和水安全的可持续性发展方面发挥巨大的作用。核能制氢与化石能源制氢相比具有许多优势,除了降低碳排放之外,由于第四代核反应堆可以提供更高的输出温度,生产氢气的电能消耗也更少。

目前,约20%的能源消耗用于工艺热应用,高温工艺热在冶金、稠油热采、煤液化等应用市场的开发将很大程度上影响核能发展。用核热取代化石燃料供暖,在保证能源安全、减少碳排放、价格稳定性等方面具有巨大的优势,也是一个重要的选项。目前,全球饮用水需求日益增长,而核能用于海水淡化已被证明是满足该需求的一个可行选择,这为缺少淡水的地区提供了希望。核能海水淡化还可用于核电厂的有效水管理,提供运行和维护所有阶段的定期供水。

当前我国能源转型升级进入了新阶段,对核能多用途利用提出了更高要求。国际原子能机构于 2004 年 6 月倡导成立“革新型小型核能装置”协作研究项目,主要致力于核能多用途利用,包括城市区域供热、海水淡化、工业工艺供热、偏远地区及孤网热电联供、海洋开发能源需求等。

随着小型堆的研发以及安全性的提升,核电的应用将进一步扩展。如浮动式核电站,其将小型核反应堆和船舶结合,突破空间限制,使核电移动化。海上浮动核电站一般采用小型核反应堆,安全性高。浮动核电站可为海洋平台提供能源,包括电力、蒸汽等,为海洋开发提供支持,还可为孤立海岛、封闭海湾提供电力和能源。,在电力需求旺盛的时候可以作为电力来源;在冬天时又能作为城市供热的主力。因此,随着未来对于清洁能源的重视,火电的占比将逐渐下降。在诸多清洁能源中,核电不仅能够稳定输出,而且其多样化的功能是风能和太阳能光伏所无法比拟的。

5.中国核电将是中国未来高端制造代表的新名片之一

在我国众多的高端科技产品中,高铁、卫星一直等产品深受国外青睐。在印尼,中国中标印尼首条高铁项目,成为首个全产业链运营的成功案例。泰国是我国自主研发的全球卫星定位与通信系统——北斗导航系统的首个海外用户。而如今,随着技术的成熟,以及国内外首堆的建设,以华龙一号为代表的核电技术即将成为我国高端制造出口的“新名片”。

华龙一号是我国具有完整自主知识产权的三代核电技术,是我国核电创新发展的重大标志性成果,对于我国实现由核电大国向核电强国的历史性跨越具有重要意义。核心技术是国之重器,最关键最核心的技术要立足自主创新、自立自强。华龙一号的研发坚持自主创新路线,设计中采用了大量的先进设计特征,包括 177燃料组件、能动与非能动结合的安全设计理念、强化的外部事件防御能力、改进的应急响应能力等。作为我国具有完整自主知识产权的百万千瓦级压水堆核电技术,华龙一号形成了完整的知识产权体系,共获得 700 余件专利和 100 余项软件著作权,覆盖了设计技术、专用设计软件、燃料技术、运行维护技术等众多领域,是目前国内唯一能独立出口的三代核电机型,已成为国际核电舞台的新名片。

华龙一号首堆示范工程拥有 28066 台套设备,国产化率达 88%。其中,反应堆压力容器、蒸汽发生器、堆内构件等核心装备,都已实现国产化。核心设备与关键材料实现国产化,不仅使我国自主三代核电技术不再受制于人,还为华龙一号出海提供了强有力的保证,解决了自主核电出口的“锁喉之痛”。华龙一号首台机组 2020 年商用,国产化和技术不确定问题的解决,为后续我国三代核电批量化建设清理了障碍,华龙一号三代核电也将作为最能代表中国高端制造业走向世界的新国家名片之一。



图为技术

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