核电的未来增量在哪里？
一、全球核电的2050
核能是仅次于水电的第二大低碳电力来源。从1980年到1990年，核能在总电力生产中的份额迅速增长，几乎翻了一番，但随后核电份额不断面临挑战，尤其是2011年福岛核电站事故之后，全球核电陷入十年左右的停滞。而在此期间，风电和光伏迅速发展。2023年，全球发电量为29924.8Twh，其中核电发电量为2602Twh，占比8.7%。
图1：全球发电量按能源类型分类：
数据来源：IAEA、巨杉资产
继2023年增长2.1%之后，2024年全球核能发电量增长了3.5%。主要得益于法国核电站的维护进展比最初预测的要快，发电量增加了近13%。展望未来3年，据IEA乐观预测，2025-2027年，低排放能源——可再生能源和核能——预计到2027年将满足全球所有的能源增长需求。随着中国、韩国和欧洲的新反应堆以及日本重启的反应堆投入运行，预计2025-2027年全球核能发电量将平均每年增长2.3%。
图2：全球发电量按类型预测2025-2027
数据来源：IEA、巨杉资产
展望远景，目前全球核电运行中反应堆的装机容量在400GWe左右，综合不同机构对远景的预测，到2030年，核电装机容量中枢值在450GWe，2040年650We，2050年700GWe，对应目前的装机容量分别上升12.5%、62.5%、75%。
图3：IAEA、IEA、WNA对2030年及以后的核电装机容量分场景预测
*深蓝线：WNA（世界核能协会）的乐观场景预测
*深绿线：IAEA（国际原子能机构）的乐观场景预测
*浅蓝线：WNA（世界核能协会）的中性场景预测
*橘色线：IEA（国际能源署）的APS场景预测
*黄色线：IEA（国际能源署）的STEPS场景预测
*浅绿线：IAEA（国际原子能机构）悲观场景预测
注：
*国家政策情景（STEPS）旨在根据对现有和正在制定的能源相关政策的逐部门和逐国评估，描述能源系统的主要方向。
*宣布承诺情景（APS）假设世界各国政府和行业做出的所有气候承诺都将得到充分和及时的履行。
*2050年净零排放（NZE）情景为能源部门提供了一条与《巴黎协定》目标相一致的途径，即将全球平均气温上升限制在工业化前水平以上1.5°C。
数据来源：WNA、巨杉资产
发电量方面，根据IAEA，预计到2030年，总发电量将增长16%，到2050年将比2023年增加一倍以上。到2050年，在乐观情景下，核能在总电力生产中的份额预计将增加3.6个百分点达12.8%；悲观情景下，核能在总电力生产中的份额预计将下降2.3个百分点达6.9%；中性情景，维持目前接近10%的份额基本不变。
二、核电未来增量的主要构成
未来究竟会更靠近哪种预测情景？OECD-NEA（经合组织核能署）的一张图很好的说明了在对未来核电趋势进行跟踪时，从保守预测增量到激进预测，最重要的一些变动因素：
图4：在净零排放（NZE）情景下到2050年的核电装机容量预测
数据来源：OECD-NEA、财经十一人、巨杉资产
2.1 核电站延寿，越老越经济
首先对目前已有的核电站来说，设计寿命一般是30-40年，许可证一般一次性延期20年。截至2023年，全球422座核电反应堆的平均运行年龄为31.8岁。而将反应堆延长寿命到80年（事实上是可实现的，维护良好的核电站可以达到这个目标），就增加了相当一部分基础量。而且，核电站的重资产投入特点，使其固定资产折旧和财务费用在前期占比很高，待折旧结束、贷款还完之后，核电发电成本将有很好的下降，寿命越长越经济，欧美许多老核电站即具有这样的特点。
图5：模拟国内某核电站全生命周期发电成本变化（折旧期25年）
数据来源：《中国核电经济性研究》、巨杉资产
2.2中国引领全球核电增量
然后是新建核电站的规模，目前全球在建的核电站有70GWe左右，而计划建设反应堆（预计15年内可并网发电）的规模则有83GWe，另外有规划建设的反应堆的规模有36.5GWe。随着主要国家逐渐开始积极地重新拥抱核电，计划和规划建设规模还将维持甚至提升。
图6：大部分发达国家积极重新拥抱核电
数据来源：浙商证券、巨杉资产
图7：中国核电核准早已回归常态化，连续三年超过10台/年
数据来源：浙商证券、巨杉资产
近十年来，中国是核电技术大国中为数不多坚定稳步发展核能的国家。一方面我国核电起步晚，核电发电量占比尚远小于发达国家；另一方面，经过多年的刻苦攻坚，我国在建自主三代核电综合国产化率已超90%，在安全性、经济性等方面具有良好的优势，有可持续发展、甚至出口核电技术的底气。
图8：各国新建核电站隔夜成本和投资成本比较，中国成本具有优势
*注：3%、7%、10%为不同贴现率
数据来源：IEA&NEA 《Projected Costs of Generating Electricity》
图9：我国部分已建成核电站造价情况，同类技术自主化率上升后造价下降
数据来源：《中国核电经济性研究》、巨杉资产
从2013年到2023年，我国核电发电量占比从2.1%升至4.9%，几乎翻倍。据中石化研究院，协调转型情景下，中国2050年预计核电发电量占比10%，2060年占比12%。虽然看起来我国核电份额还无法与美国（核电发电占比18.6%）、法国（占比64.8%）、俄罗斯（占比18.4%）、韩国（31.5%）、加拿大（13.7%）等技术强国占比，但运行反应堆规模已达到57GWe，位列世界第三，在运和核准在建核电机组装机约113GWe，规模升至世界第一。我国不仅绝对体量大，未来增量也引领全球核电发展。全球在建反应堆、计划建设反应堆、规划建设反应堆中，中国占比分别为47.3%、46.9%、49.2%。
全球核电未来发展增量的基石，由中国浇筑。
2.3 下一代核电技术已来，SMR：核电站的灵活转身
最后，经合组织能源署预测图中最具想象空间的部分，属于近期因AI而受到关注的SMR（小型模块化反应堆，Small Modular Reactors）。
SMR的“小型”是指其反应堆的最大输出功率在50-350MW之间，“模块化”是指通过设计更高的模块化、标准化和工厂化结构进行整合。更简单、更小、更便宜，对冷却水的需求较低。另外，作为核电技术的一种，SMR也具有核电发电的最重要的特点：清洁+稳定。
图10：核电不受天气等外部环境的影响，只在有计划大修、换料时降低负荷，发电量非常稳定、可规划，一般容量因子都在90%以上。
数据来源：EIA、国金证券、巨杉资产
因此，SMR可以作为基本负荷，与其他可再生能源（如风能和太阳能）结合使用，提供稳定的电力输出。综合来看，SMR堪称是为偏远地区的数据中心量身打造。
2024年7月，美国通过核电复兴法案（《ADVANCE法案》），旨在通过简化审批程序，包括削减费用和加快审批时间等措施，降低核电开发商的监管成本，带动更多新核电项目落地，推动小型模块化核反应堆开发。这意味着，接下来在美申请新建核电项目将更容易、更快捷。此外，《ADVANCE法案》还为部署下一代核电技术的开发商设置奖励机制，并简化在某些地点建设核电设施的许可流程。
中国在先进核电技术中没有落后。首批SMR已经在俄罗斯和中国投入运营。在俄罗斯，有几个小型浮动反应堆正在运行，主要用于为偏远地区的采矿作业供电。在中国，第一批SMR（石岛湾高温气冷堆）于2023年开始运行，而作为该技术的示范，海南昌江玲龙一号ACP100预计将于2026年投入运行。在发达经济体，第一批SMR计划于2030年左右完工，尤其是美国和加拿大的项目正在推进中。
图11：SMR早已进入我国十四五规划
数据来源：《“十四五”能源领域科技创新规划》、巨杉资产
根据DeepTech深科技整理：基于ChatGPT的AI搜索的用电量几乎是传统谷歌搜索的10倍。AI巨头中，微软计划重振三哩岛（Three Mile Island）核电站，预计将于2028年开始恢复运行；谷歌计划从小型模块化反应堆（SMR，Small Modular Reactors）开发商Kairos Power购买电力，7座SMR预计将于2030年左右投入运营，为谷歌的数据中心提供清洁能源；亚马逊AWS宣布将向核电领域投资超过 5 亿美元，也致力于SMR的开发；Meta则希望从2030年代初开始，在美国增加1至4GW的新核能发电能力（相当于1-4个核电站发电机组）。
普通核电站使用的核燃料主要是3%-5%的低浓度铀-235。而SMR通常需要使用HALEU（U-235浓度在5%至20%之间的铀），从而在单位体积上获得更大功率，目前只有俄罗斯和中国具有大规模的HALEU浓缩设施。美国能源部将在5年内拨款8000万美元，用于改进HALEU生产技术并增强供应链建设。
据IEA，在APS情景中，SMR的主要市场预计将是（按2050年的总产能顺序）：中国、美国、欧盟、印度和英国。到2050年，这些市场加起来占全球SMR产能的近80%。总体而言，发达经济体和EMDE（包括中国）的产能大致相等，不过，后者的项目数量几乎是前者的两倍（平均规模较小）。
三、如何应对核燃料-铀的紧缺？
当前普通核电站的燃料主要还是铀。2021-2024年，全球核电所需铀量的增量中，71%由中国增加的需求产生。全球核电的未来增量，也由中国引领。近年来不断上涨的天然铀现货价，不禁让人担心，如何支撑起中国核电的雄心勃勃？
图12：随着核电复兴，天然铀价格迎来上涨
数据来源：Sprott Uranium Report，浙商证券，巨杉资产
天然铀矿集中度非常高，勘探开采周期也很长（10-20年）。我国铀的对外依存度较高，超过70%。不过，铀的特殊性在于：能量密度极高，因此储运占地面积很小；核电站换料需求间歇性，一年半才换一次；铀的交易主要在长协合同，而不是现货市场。据中国核工业，我国铀的储备体系完全可以支撑8-10年，铀的供应安全性水平高。事实上，我国核电上市公司过去的燃料成本变动，也与天然铀现价走势关系不大。
我国已积极参与哈萨克斯坦、俄罗斯等国外铀矿资源开发，同时国内加大力度找矿。中国近十年新增的铀矿资源量，占1995年以来年查明总量的三分之一。新一轮找矿突破战略行动中，探获10个大型以上铀矿床，铀矿资源量大幅增加。近期，自然资源部中国地质调查局宣布，在鄂尔多斯盆地泾川地区发现特大型铀矿，是全球首次在风成砂岩分布区发现特大型铀矿。砂岩型铀矿是最重要的一种铀矿类型，经济环保、矿床规模大、易开采。
图13：2021年的铀矿资源分布，未来中国资源量将有提升
数据来源：WNA，巨杉资产
不过，更前沿的四代核电技术乃至可控核聚变技术，对铀燃料的需求都不尽相同，且大多将逐渐减少对铀的依赖。另外，在核燃料循环方面，随着后处理技术的发展，从乏燃料中提取回收铀，也可减少对新开采铀资源的需求，并进一步降低核能的成本。
四、结语
核电的过去并不复杂，全球400多座核电站几页纸就可以列完。核电的未来并不简单，随着技术的进步，它将逐渐接近人类梦想能源的模样。尽管每一项新技术都需要很多年来取得突破，但是当下我们已经可以开始相信：未来已来。
我国核电技术从追赶，到实现自主化，再到跻身世界前列。中国在全球核电产业领域的地位越来越强，核电的有序发展为产业中的优秀企业提供长足动力。
参考资料：
《The Path to a New Era for Nuclear Energy》，IEA
《“十四五”能源领域科技创新规划》
《Energy, Electricity and Nuclear Power Estimates for the Period up to 2050》，IAEA
《中国能源展望2060(2025年版)》，中国石化
《气电核电双擎驱动，破解数据中心供电瓶颈》，国金证券
《世界核电看中国》，浙商证券
《受益核电复苏，天然铀长牛可期——天然铀行业研究手册》，浙商证券
《Projected Costs of Generating Electricity - 2020 Edition》，IEA
《核电与核能》第2版,朱华,2022.1,浙江大学出版社
《中国核电经济性研究》郝东秦等,2021.4,上海科学技术出版社
国家核安全局、世界核能协会官网
中国核工业、DeepTech深科技、财经十一人公众微信号等
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