核電行業供需與驅動因素有哪些？

國內核電規模持續增長，保持世界領先。

一、需求側：高峰時期電力面臨緊平衡，電力需求旺盛

國內外電力需求旺盛，高峰期需加強電力保供。2022 年全球電力需求增長近 2%，預計2024-2025 年平均增幅為 3.2%，到 2025 年全球電力需求將比 22 年增加 2500Twh，全球電力能源保供需求旺盛。國內全社會用電量 2024 年預計將達到 9.8 萬億 kwh，同比增長 6.5%，其中西南和西北電網區域用電增速高達7.3%和 7.2%，華東和南方電網區域用電同比增速均在 6.7%左右。全國發電量增長較快，火電仍然是主力電源，2024 年新增電量主要來自非化石能源發電，預計我國發電量將達到 9.9 萬億kWh，全國電力供需維持緊平衡，局地高峰時段供需緊張。

全球核電需求向上，成長驅動力充足。據國際能源署報告預測，2024-2026 年期間，全球核電量預計平均增長約 3%，2026 年全球核電發電量將比 2023 年增長近 10%。Ember 預計 2024 年全球核電發電量為29521TWh，增長 632TWh，同比增長 2.19%，核電在未來能源版圖中將占據更為重要位置。

國內核電滲透率偏低，裝機規模迎快速增長期。根據《“雙碳”目標下中國區域電力低碳轉型路徑研究》顯示預計 2030 年社會總用電量為 117000 億 kwh，2035 年社會用電量為 135000 億kwh。因而以此為依據，假設 2030 年發電總量預計為 117000 億 kwh，計算得出 2024-2030 年復合增速為2.82%，同理計算出2030-2035 年發電總量復合增速為 2.90%。中國核能行業協會預計 2035 年我國核電滲透率為10%，根據每年核電滲透率進一步獲得核電發電量需求。國家上網電價標準為 0.43 元/kwh，假設核電平均利用小時逐年微增長至 2035 年的 8000h，在建核電機組平均裝機容量約 1130MW，預計2035 年核電裝機容量將達 169GW，對應機組臺數達 149 臺，總體市場規模約 27459 億元。

供給側：核電核準加速，未來三年新投產裝機規模有望創新高

國內核電規模持續增長，保持世界領先。近幾年核電機組審批加速，“十四五”期間預計按照每年6-8臺新機組進行核準，在建裝機容量逐步擴大，2023 年已增至 57.03GW，共有運行核電機組55 臺，在建核電機組 26 臺，總裝機容量達 30GW。隨著裝機容量的提升，中國核電行業市場規模也在穩定增長，“十四五”規劃顯示 2025 年核電運行裝機容量有望達 7000 萬千瓦左右。

核電供給待加速，核電廠迎來投建密集期。核電占我國電力結構比例仍然較低，2023 年全國累計發電量為 89092.0 億千瓦時，而核電發電量為 4333.71 億千瓦時，僅占總發電量的 4.86%，中國核能行業協會預計到 2035 年，中國核電在總發電量中的占比將達到 10%。從當前中國核電廠分布來看，在建核電廠16 所集中在沿海地區，主要為三代核電技術，所處地域也便于電力高效傳輸。未來核電供給將繼續保持高熱度，以滿足市場對清潔能源的迫切需求。

二、驅動因素

1、技術上我國三代核電已實現國產化，四代核電技術實現領跑

（1）世界核電發展歷程。核電技術演進：從早期驗證到未來創新。第一代：核電技術奠定了核能發電的可行性，采用天然鈾燃料和軍用技術，由蘇聯、英國、美國、法國、加拿大等國家開發建設核電站。第二代：在第一代基礎上進行了標準化、系列化、批量化建設，采用濃縮鈾燃料，為商用核電廠的大發展奠定了基礎。第三代：較第二代具有更長的設計壽命和極低的嚴重事故概率，允許事故后不干預，且具有更強的安全殼結構，采用先進設計和被動安全系統，在安全性、功率、經濟性、廢物處理和可持續發展方面有顯著改進。目前，三代技術是全球核電建設的主流技術，全球核電技術目前處于“坐三望四”階段。第四代：技術正在研發中，采用先進燃料循環和非常規冷卻劑，可有效防止核擴散。相較于三代技術，四代技術更注重安全性、經濟性、高燃燒效率、可持續發展和廢物減量，為清潔能源發展邁向更加可靠、高效的未來鋪平了道路。預計到 2030 年，四代技術將實現商業化應用。

推進先進技術示范部署，積極開展國際合作。全球：截至 2023 年底，全球在32 個國家和地區共運行413 臺核電機組，總裝機容量達 37151 萬千瓦。全球核電技術呈現多樣化發展，不同國家在核電技術上有不同的偏好和進展，美國、法國、中國和俄羅斯是全球核電領域的重要國家。美國：截至 2023 年底在運核電機組 93 臺，總裝機容量 9583.5 萬千瓦，在建核電機組1 臺。美國主要采用壓水堆和沸水堆技術，并積極推動第四代核電技術的發展，如快中子反應堆。法國：截至 2023 年底在運核電機組 56 臺，總裝機容量 6137 萬千瓦，在建核電機組1 臺，主要采用法國壓水堆技術和 EPR 技術。法國于 2023 年 7 月出臺政策重振核能，計劃在 2028 年開始建設6 座新型EPR 反應堆。 中國：核電發展最為迅速，截至 2023 年底在運核電機組 55 臺，總裝機容量 5703 萬千瓦，在建核電機組 26 臺。中國主要采用自主研發的 ACP1000 和"華龍一號"等壓水堆技術，在第四代和小型模塊化反應堆方面有一定進展。 俄羅斯：截至 2023 年底在運核電機組 37 臺，總裝機容量 2772.7 萬千瓦，在建核電機組3 臺。俄羅斯主要采用 VVER 反應堆技術，在新型反應堆設計和第四代技術研發方面取得進展。同時，也在推動小型模塊化反應堆技術，包括建造小型核電廠和開發無廢物能源技術。

（2）中國核電發展歷程。從起步到創新，中國核能引領全球核電建設。中國的核能發展經歷了多個階段：初期探索：上世紀五十年代建立核能研究機構并成功進行核試驗，建設了秦山核電站。適度發展：從1994 年開始采取“以我為主，中外合作”的方針，建設若干核電機組，推動核能發展。積極推進：從2006 年起，中國大規模投資建設 30 臺核電機組，明確到 2020 年，提高核電運行裝機容量到 4000 萬千瓦。發展停滯：2011年，福島發生 7 級特大事故，也對中國的核電發展帶來了挑戰和警醒，中國不斷強化核電項目安全審查，核電審批受到一定限制。同期，經福島核事故影響后，國內于 2012 年重新開工建設具有第四代特征的高溫氣冷堆核電站。審批重啟：從 2019 年起，中國重新開啟核電項目審批，并在2022-2023 年通過了20臺核電機組的審批。同時，中國加速研發第四代核能技術，具備核電出口能力，在核能安全、核廢物處理、核燃料循環等方面積累了豐富經驗，成為世界核能發展的領導者。

2、AI 數據中心“激活”核電再發展

高速發展的 AI 需要龐大的算力支撐，新模型耗電量激增 6-10 倍。2023 年數據中心的耗電量達到500TWh，相當于全球能耗的 2%。隨著人工智能工作負載、GPU 工作負載和高性能計算（HPC）的增加，配備GPU、具備 AI 算力的服務器需電將達到 40-60kW/機架，而目前為 10-14kW，大幅提高了數據中心的整體功耗。

全球未來五年 AI 數據中心電力需求將高漲 160%，電網電力供應能力及穩定性受到挑戰。以美國為例，在過去的十年里，美國的電力需求平均增長率為 0%。但隨著 AI 和非 AI 數據需求的增長，以及能效提升的實質性放緩，電力需求將開始急劇加速，其建設速度遠超電網規劃的常規節奏，現有的電網基礎設施難以快速適應這種爆發式增長，導致電力供應緊張，電壓穩定性受到挑戰。雖然數據中心多集中在大城市附近以利用更大電網和光纖網絡解決延遲問題，但也給本已脆弱的城市電網增添巨大壓力。

AI 數據中心將成為全球和美國電力需求加速增長的關鍵驅動力之一。在 AI 算力需求快速增長下，預計數據中心電力需求占比將從全球總電力需求的 1%-2%上升至 3%-4%，帶來約 650 太瓦時的電耗增加。其中，數據中心在美國的總電力需求占比中上升幅度更大，將從 3%上升至 8%，并帶來額外500 億美元的資本支出。根據高盛報告，預計到 2030 年，中性預測下，不包括加密貨幣在內的全球數據中心電力需求將增長 160%。并且 AI 數據中心的增長將使全球/美國年電力需求增長率平均增加約30/90 個基點。

中國算力規模全球第二、僅次于美國。測算算力增長驅動數據中心（IDC）用電增長，至2025 年占全社會用電量比重將接近 2.5%。根據中國信息通信研究院的數據，2023 年我國新增算力約28%，單機架算力提升算力增速略快于機架數增速。假設 2024/2025 年算力增速擴至 32%/35%，在運機架總量預計從2023年的 810 萬架增至 1281 萬架（2.5kW 標準機架口徑）。假設 2024/2025 年國內全社會用電增速設為7%/5.7%，對應 2025 年 IDC 用電占比將繼續提升至 2.3%。66%上架率水平下，IDC 年利用小時數接近7600h，與核電全年發電小時數高度匹配（考慮平均 18 個月的換料大修周期）。

AI 數據中心運行導致碳排放激增，需尋求綠色能源。據斯坦福大學的《2022 年人工智能指數報告》顯示，OpenAI 的 GPT-3 模型在訓練期間釋放了 502 公噸碳，是目前大模型中有據可查耗能最嚴重的，它的碳排放量是 Gopher 模型的 1.4 倍，是 BLOOM 模型的 20.1 倍，約等于 8 輛普通汽油乘用車一生的碳排放量，人均 91 年的碳排放量。此外，高盛最新分析指出，到 2030 年數據中心電力需求的增長將使數據中心二氧化碳排放量比 2022 年增加 100%以上（約 2.15-2.2 億噸），增加量約占全球能源排放量的0.6%。截至 2023 年底，源自美國的頂級 AI 模型數量達到了 61 個，歐盟 21 個，中國15 個。數據中心對電能穩定性和質量要求高，其用電需求增長為核電復蘇提供新支撐。數智化技術領域已經普遍達成共識：人工智能的基礎是算力，而算力的盡頭是電力。歸根到底，普通能源已經跟不上算力擴張腳步，只有解決供電瓶頸，數字化才能真正實現，這為核電復蘇提供了新的支撐。對于 AI 數據中心電源，運行連續性是其關鍵指標。運營中斷面臨的可能不僅是經濟損失、甚至是法律責任。相比于風光出力不可控，核電這類可靠性電源與數據中心訴求更為相符。AI 數據中心電源對電能的穩定性和質量要求更高。數據中心的大規模用電以及其用電的不穩定性（如人工智能的能源消耗像鋸齒圖，而非平滑線），會導致電網電壓出現波動。當數據中心用電高峰時，可能會拉低電網電壓，而在用電低谷時，又可能使電壓升高，造成電力失真，可能會對家中的電器造成損害，增加發生電氣火災的風險，并可能導致停電或降壓現象。因而，核電供給的穩定高質量電能與數據中心訴求更相符。

核能能量巨大、穩定，且是一種清潔能源，能夠滿足數據中心的可靠電力需求，正在成為科技巨頭綠色電力的合適選擇。對科技公司而言，相較于從電網中獲取電力，直接利用核電更有意義。這類交易還意味著無需新的電網基礎設施，這樣數據中心不僅可以更快地建成，同時還可以避免構成公共事業費大頭的輸電、配電費用。核電可以提供持續、低碳的電力供應，這正是數據中心持續運營所必須的；核電可以長期直接采購，為數據中心運營商提供商業保證。

3、軍民融合推動核電發展

小型模塊化核反應堆的發展為核電在海軍中的應用提供思路。小型化、模塊化是目前核電技術發展的主要趨勢之一。模塊化的設計使得小型的核電機組擁有了更豐富的應用場景，其中軍用，特別是海軍中潛艇及航母的應用也是模塊化核電反應堆的應用場景之一。以中國的玲瓏 1 號為例，其作為全球首個通過國際原子能機構（IAEA）通用型反應堆安全審查的小堆技術，其緊湊的設計和強大的功率輸出，為模塊化核反應堆在海軍領域的應用提供了新的可能性。玲瓏一號的高度僅為 94 米，寬度僅為10 米，較小的體積使其能夠適應大型艦艇如航母的船艙空間。特別是考慮到其可以產生的推力達到28 萬匹馬力，超過了美國尼米茲級航母核反應堆產生的 26 萬匹馬力，使其具有為大型水面艦艇提供強大動力的潛力。如果將兩臺玲瓏一號核反應堆應用于 10 萬噸級的航母，理論上可以提供足夠的動力，使航母達到35節以上的航速。這種模塊化、高功率密度的核反應堆技術，不僅能夠提升艦艇的續航能力和機動性，還可能在未來海軍戰略中發揮重要作用。小型模塊化核反應堆技術的積累使得未來我國的航母有望采用核動力。除了航母，核潛艇也是模塊化核反應堆的重要軍用場景。我國目前的核潛艇發展還未達到世界一流水平，玲瓏一號等小堆的落地也將加快我國核潛艇的研發。未來核動力將成為海軍的重要組成部分。軍技民用，軍民融合發展成為核電特征之一。核電是典型的軍技民用的實例。目前，核電的軍民融合發展已經成為了常態。我國目前以核軍工為主體，重點發展核電、核燃料工業，大力推動核技術的民用。除了核電站的建設，高分子輻照交聯、輻照改性等綜合加工能力，開發放射性藥物、核醫療設備等產品也是核電軍轉民的應用方向。未來軍民兩用的核電站以及核技術的應用將共同推動我國軍工產業以及經濟的進步。

4、國際合作加速核電出海

核電出海也是國內核電發展趨勢之一。經過數十年的技術以及經驗的積累，我國已經形成了較為完整的核電體系，研制成功了以華龍一號、玲瓏一號為代表的核電機組以及核電設備，為核電的出海打下了堅實的基礎。“一帶一路”的建設推動了核電技術的出口，華龍一號已經被成功應用于巴基斯坦卡拉奇K2/K-3 機組；2022 年中阿兩國政府簽署合作協議，中核集團將為阿根廷建設華龍一號壓水堆核電站。除了核電站的建設運營，中國的核電設備同樣有不俗的出口業績。東方電氣是中國首臺出口歐洲的核電低壓加熱器的供應商，該設備用于法國電力集團 CP1 系列核電站的設備更換；同時東方電氣供貨的全球首臺 EPR 三代核電機組在臺山核電一期工程中得到驗證。東方電氣還獲得了英國欣克利角C 核電站的設備采購訂單。上海電氣曾在 90 年代為巴基斯坦恰希瑪核電站提供過核島主設備，并獲得過法國阿海琺的核島設備加工制造的合同。核電的出口也將成為未來一段時間內核電的主要趨勢。