2能源技术创新“十三五”规划暗藏玄机，国内核电未来发展具四大趋势

《能源技术创新“十三五”规划》当中关于核电内容，部分为相对于“十二五”规划首次提及，分别为：海洋核动力平台、可控核聚变前沿技术研究、钍基熔盐堆核能系统关键技术研究、核事故应急技术与装备、核电工程智能化设计建设技术示范、核电蒸汽发生器 690 传热管材料稳定化制备技术、核级 SiC /SiC 复合材料技术攻关研究。从以上变化，我们归纳出未来国内核电发展的四大趋势：核电机组将向小型化方向发展，以适应海洋核动力平台建设及陆上灵活应用；三代核电技术不是终点，未来国内核电技术将向具有更高安全性的先进核电技术发展，终极目标是实现可控核聚变应用；在核电设备国产化水平持续提高的背景下，核电设备与材料国产化将向深水区迈进，未来有望具备完全国产化能力；核燃料技术将持续升级，核燃料循环后端短板将补齐。

趋势一：核电机组小型化

同一堆型核电机组投资成本持续下降，使得反应堆小型化在经济性上可行。单堆功率大的核电机组在经济性上更具优势，这也是核电机组单堆功率持续增大的主要原因。但自上世纪90年代以来，二代核电技术逐步成熟，核电设备成本与建造成本不断下行，使得建造小型反应堆具有经济可行性。以中广核CPR1000建设经验为例：中广核集团自1987年引进法国的百万千瓦级核电机组M310之后，便致力于核电技术的引进吸收与再创新，在M310基础上进行了一系列技术改进形成了CPR1000技术和具备三代核电主要技术特点的ACPR1000技术，后续中广核集团通过批量建造CPR1000形成了很好的学习曲线效应，反应堆建设成本稳步下降。表2为中广核集团部分机组建造成本数据。

小型堆安全性优于大型堆，有助其在未来胜出。小型堆在追求安全性的过程当中采用了一系列特殊设计，这使得小型堆在具体的设计方案上与传统大型堆显现出很多不同。

先以中核集团的ACP100为例，根据《中国核工业报》援引中核集团ACP100科研专项总设计师宋丹戎的介绍，ACP100的特点之一是反应堆的一体化布置，其将堆内核心设备，压力容器、蒸汽发生器、主泵、稳压器等集成为一体，这样就使得ACP100反应堆系统当中不在需要主管道，这意味着ACP100将不会发生主管道大LOCA事故，提高了反应堆的固有安全性，与ACP100采用相同设计理念的反应堆还有韩国的SMART反应堆。

与ACP100不同，俄罗斯的KLT-40S反应堆则采用了另外一种紧凑化回路的设计思路，该反应堆目前已经装配在全球首台海上浮动核电站“罗蒙诺索夫院士号”上。紧凑化回路设计方案中主管道仍然存在，但其长度却大大减少，使得主管道大LOCA事故的发生概率大大降低，是目前主流的核潜艇以及核动力航母所采用的设计方案。SMART和KLT-40S的设计方案分别如图2、图3所示。

小型堆相对于大型堆在设计方面存在多项改进使其固有安全性能超过大型堆，包括：简化系统管道设计，优化压力容器设计与冷却剂余热排出设计，提高堆芯材料选择要求等，以提升小型堆的固有安全性能。表3为中核集团ACP100小型堆在安全性方面所具有的技术特点。

 海陆应用皆可，小型堆应用更具灵活性。小型堆除了能够用来发电外，且由于对反应堆余热利用更便利，亦可用于海水淡化、工业供汽以及城市区域供热。就偏远岛屿而言，海水淡化功能配合海上浮动核电站的应用，极具前景。淡水和电力是制约偏远岛屿开发的两大难题，目前国内偏远岛屿供电主要采用了光伏+柴油发电机的配置满足电力供给，在人口数量不多以及商业化开发程度较低的情况下，基本能够满足需求，但随着海岛商业化开发进程的提速，偏远海岛对于电力的需求将随着未来的商业化开发呈现爆发式增长，为海上浮动核电站带来需求。在内陆地区建设小型堆能够减少冷却水需求，更具现实意义，此外利用核能供热替代煤炭、油气等常规能源供热，环保优势更加明显。如图4为小型堆海陆应用的主要细分领域。

发电成本较柴油发电极具优势，海上推广已具备基础。目前国内海上石油钻井平台电力及热力供应主要依赖于柴油提供，燃油发电的成本大致在2元/kWh，而海上浮动核电站电力成本在1元/kWh左右，海上石油钻井平台运营商替代需求强烈。目前中海油已经中核和中广核在相关领域都签订和合作协议。我们测算的柴油发电成本与海上浮动核电站发电成本的对比如表3所示。其中，柴油发电成本主要取决于所消耗柴油成本，通过测算，柴油发电度电成本在2元/kWh左右，如表4。此外通过分析中国核电2015年年报我们发现核电发电成本中核燃料占比一般维持在25%-30%左右，占比并不高，这就意味着反应堆的造价成本以及运维成本对核电发电成本影响较大。

综合考虑，我们认为目前海上浮动核电站的造价成本存在较大的变动空间，而核燃料成本、运维成本以及人员费用相对稳定。同时考虑到，目前单个海上石油钻井平台动力需求远不及100MWe，如果不能有效利用海上浮动核电站，可能会导致海上浮动核电站可利用小时数大幅下降。因此我们采用情景分析的方法对海上浮动核电站发电成本进行测算：乐观情形下，海上浮动核电站造价成本在60亿元左右，年利用小时数约7,500h，其他成本维持低位；中性情形下，海上浮动核电站造价成本为90亿元左右，年利用小时数约5,000h；保守情形下，海上浮动核电站造价高达120亿元，可利用小时数低至2,500h左右，其他成本略有提高。通过测算，在保守情形下海上浮动核电站度电成本为1.02元/kWh左右，仍较柴油发电有较大优势。