新能源行业：新能源系列研究，核电设备市场深度研究

新能源行业新能源系列研究，核电设备市场深度研究1长城证券有限责任公司GREATWALLSECURITIESCO,LTD2008年2季度投资策略报告新能源行业专题研究2009年4月20日新能源系列研究核电设备市场深度研究长城证券有限责任公司GREATWALLSECURITIESCO,LTD分析师徐超8610883660608711XUCCGWS4周涛8610883660608727ZTCGWS投资评级推荐要点东方电气常规岛方面，东方电气早在上世纪90年代就与阿尔斯通合作，共同为岭澳一期核电站提供了全套常规岛设备，包括两台100万千瓦汽轮发电机组。2004年双方再次联手，共同负责岭澳二期项目常规岛设备的制造。公司目前持有的订单包括岭澳二期、红沿河、宁德、方家山和福清核电站的常规岛汽轮发电机组，以及采用法国三代技术的核电站台山项目21750MW汽轮发电机组。核岛设备方面，上市公司持有岭澳二期和红沿河部分稳压器订单，海阳AP1000机组2台稳压器订单。集团公司下属的东方重机（广州）持有包括岭澳二期、红沿河、宁德等项目的蒸汽发生器、压力容器订单，目前不属于上市公司。08年东方电气新增订单中有235来自核电，预计公司09、10、11年分别完成1套、2套和3套汽轮发电机组供货。公司在常规岛领域占得了先机，率先实现了百万千瓦半转速汽轮发电机组的国产化，预计公司在二代改进型市场将继续保持领先地位。核电业务能真正为公司业绩做出贡献，缓解火电业务萎缩带来的周期性风险。预计公司09、10年EPS分别为245元和28元，维持公司的“推荐”投资评级。上海电气核岛设备方面，上海电气子公司上海第一机床厂有限公司是国内唯一能够提供堆内构件和驱动机构厂家。上海电气下属的核电设备有限公司是国内核岛主设备和化工设备主要供应商，主要核电业务范围是生产二代改进和第三代技术核电的压水堆核岛主设备包括压力容器、蒸发器、稳压器等关键部件。公司已取得了秦山核电站二期扩建工程的蒸发器、巴基斯坦恰希玛核电二期工程的稳压器、清华大学1021低温堆压力壳、红沿河项目部分蒸汽发生器和稳压器、宁德项目的部分压力容器和蒸汽发生器。此外，公司还成为了AP1000核岛设备的主要引进主体，在三代核岛设备领域占尽先机。常规岛方面，上海电气持有秦山二期扩建项目的发电机订单和阳江核电站6台机组的汽轮发电机组订单，市场份额不及东方电气。由于上海电气估值偏高，暂时不给予投资评级。独立声明作者保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于本人的职业理解，通过合理判断并得出结论，力求客观、公正，结论不受任何第三方的授意、影响，特此声明。行业相对上证指数走势图相关报告新能源系列研究核电发展正当时20090401新能源系列研究太阳能发电20090330新能源系列研究多晶硅由垄断竞争转向充分竞争20090309迅嘉机构内参/123678NET2长城证券有限责任公司GREATWALLSECURITIESCO,LTD新能源系列研究核电设备市场深度研究目录1压水堆核电站系统介绍32秦山二期扩建项目重要设备分包情况43重点CPR1000项目设备分包情况831岭澳二期项目832红沿河项目94AP1000国产化主体105核电设备相关A股上市公司12图目录图1压水堆核电站示意图3图2韩国斗山承制的秦山二期扩建3号机组的压力容器5图3秦山二期扩建3号机组3A和3B蒸汽发生器5图4秦山二期扩建项目的堆内构件和稳压器6图5秦山二期扩建项目的汽轮机和发电机7图6秦山二期扩建项目的汽水分离再热器和环吊7表目录表1岭澳二期关键设备分包情况9表2红沿河项目设备分包情况10表3AP1000技术转让主体11表4AP1000主要设备国产化主体12迅嘉机构内参/123678NET3长城证券有限责任公司GREATWALLSECURITIESCO,LTD新能源系列研究核电设备市场深度研究1压水堆核电站系统介绍压水堆是核电站最广泛采用的技术，全球目前正在运行的436座核电站中有超过70是压水堆，在建的44座核电站中有超过85采用压水堆。我国所有已投运和在建的商用核电站都采用了压水堆技术。图1压水堆核电站示意图资料来源长城证券研究所整理压水堆核电站的结构如图1所示，整个系统可以大体划分为核岛和常规岛两部分。核岛主要包括核蒸汽供应系统，其主要功能是利用核裂变能量产生蒸汽。主要设备包括反应堆堆芯、压力容器、稳压器、蒸汽发生器、主循环泵和管道。图中粉红色部分一回路（反应堆冷却剂循环系统）中的高温高压水流经过反应堆堆芯，带走核裂变产生的热量，加热后的水流进入蒸汽发生器进行热交换，在二回路产生蒸汽。一二回路相互隔离，通过蒸汽发生器传递能量，这是压水堆的主要特点。一回路的辅助系统包括稳压器、化学和容积控制系统、反应堆安全注射系统和预热冷却系统。稳压器用来维持一回路压强的稳定和补偿水在冷态和热态时体积的变化。化学和容积控制系统的主要作用是维持一回路所需要的水量，调节溶解在冷却水中的硼酸浓度,以控制反应堆的反应性，对水进行净化处理，除去水中的裂变产物和腐蚀产物，给一回路的水加入腐蚀抑制剂和各种化学添加剂。反应堆安全注射系统的主要作用是当一回路发生失水时,安全注射系统就作为安全给水系统。它主要由高压注射部分、安全注射箱和低压注射部分组成。前者于中等失水时起动，后者于大量失水时起动。安全注射箱通过两个逆止阀和一个隔断阀与一回路相连，起安全注射作用。这几部分协同工作即能保证堆芯的冷却，并可使反应堆停堆。核反应堆停堆后，燃料元件因裂变产物的衰变而发热，余热冷却系统的作用是带走这部分热量。它主要由热交换装置、循环泵和阀门等组成，用于停堆、更换燃料以及一回路系统发生大量泄漏事故时带走热量，冷却堆芯。核岛主要设备包括压力容器、核主泵、主管道、蒸汽发生器、稳压器、控制棒及驱动机构和给水泵等。迅嘉机构内参/123678NET4长城证券有限责任公司GREATWALLSECURITIESCO,LTD新能源系列研究核电设备市场深度研究常规岛是核电站装置中汽轮发电机组及其配套设施和它们所在厂房的总称。常规岛的主要功能是将核岛产生的蒸汽的热能转换成汽轮机的机械能，再通过发电机转变成电能。常规岛厂房主要包括汽轮机厂房、冷却水泵房和水处理厂房、变压器区构筑物、开关站、网控楼、变电站及配电所等。核电站的一回路冷却剂温度较低，二回路只能产生饱和或微过热蒸汽，因而必须使用饱和蒸汽轮机。与常规的过热蒸汽轮机相比，饱和蒸汽轮机有些不同9由于饱和蒸汽的比焓较低，故耗汽量要大得多，为了满足排汽通道大的要求，必须增加低压缸数，或者加长低压缸叶片。功率超过60万千瓦的一般设计为“半转速”机。9蒸汽在机内膨胀过程中产生的水份多，必须在高、低压缸之间设置用新蒸汽加热的汽水分离再热器，并且在机内采取使用硬质合金和去除水滴等防湿蒸汽冲刷的措施。常规岛设备主要包括汽轮机和发电机。2秦山二期扩建项目重要设备分包情况秦山二期1987年立项，1、2号机组分别于1996年和1997年开工，经过8年的建设，两台机组分别于2002年和2004年投入商业运营。秦山二期核电站是全面贯彻“以我为主、中外合作”的方针，通过自主设计、建设，掌握的核电核心技术，创立了具有自主知识产权的商用核电品牌CNP650。秦山二期核电站采用了成熟可靠的压水堆技术，设计和建设采用国际标准，55项关键设备中有47项基本实现了国产化，设备国产化率达到了55，建设成本为1330美元/千瓦。由于秦山二期的良好运行表现，国家批准了二期扩建项目，使用同样的CNP650堆型，3、4号机组已经分别于2006、2007年开工，预计分别于2011、2012年建成投产。下面我们详细了解一下二期扩建项目的设备承制情况，一窥核电设备市场格局。压力容器反应堆压力容器是一个圆柱形高压反应容器，容器内设有实现核裂变反应堆的堆芯和堆芯支撑结构，顶部装有控制裂变反应的控制棒驱动机构，随时调节和控制裂变反应的速度。压力容器是核电站的核心设备，是核电站的“心脏”，属于核安全一级要求和质保一级要求的产品，具有制造水平标准高、难度大、周期长和不可维修、不可替代的特点，必须保证其在核电站40至60年寿命期内绝对安全可靠。当今世界掌握反应堆压力容器制造技术的国家屈指可数。中国一重集团从20世纪60年代以来投入大量资金对相关设备技术改造，先后引进冶炼、锻造、热处理、焊接、机械加工、探伤等先进设备和仪器百余台，推广使用新工艺、新材料、新技术近百项，培训技术人员与高级技术工人万人次。通过技术改造、技术创新和专业培训，一重逐步形成具有独立炼钢、浇注、锻造、热处理、机械加工、焊接、检测、运输等一整套综合技术实力的企业。同时，中国一重还拥有制造资质、完备的技术保证体系、足够的技术操作人员和百万级核电制造资格许可证，为核电国产化做出了突出贡献，先后为国家提供了十多台核压力容器。一重集团成为了我国后续国产压力容器的最主要厂商。迅嘉机构内参/123678NET5长城证券有限责任公司GREATWALLSECURITIESCO,LTD新能源系列研究核电设备市场深度研究图2韩国斗山承制的秦山二期扩建3号机组的压力容器资料来源长城证券研究所整理秦山二期扩建项目3号机组的反应堆压力容器由中国核动力研究设计院设计，韩国斗山重工进行制造。4号机组的压力容器将由我国的一重集团承建，实现600MW核心部件的国产化。蒸汽发生器蒸汽发生器是一回路高温高压冷却剂和二回路水进行热交换的容器。一回路内水流经过反应堆芯加热后流入蒸发器，将热量传递给蒸发器壁另一侧二回路的水，将水加热变成蒸汽。作为核电站一、二回路之间的边界，蒸汽发生器的制造、安装的质量关系到电站全寿期运行的安全性和稳定性。秦山二期扩建项目3号机组共2台蒸汽发生器，其中3A蒸汽发生器由西班牙ENSA公司制造，3B蒸汽发生器由上海电气负责制造。图3秦山二期扩建3号机组3A和3B蒸汽发生器3A蒸发器（西班牙ENSA公司）3B蒸发器（上海电气）资料来源长城证券研究所整理国产化的3B蒸汽发生器的各项技术指标达到了设计要求。3B蒸汽发生器的成功迅嘉机构内参/123678NET6长城证券有限责任公司GREATWALLSECURITIESCO,LTD新能源系列研究核电设备市场深度研究制造，标志着我国核电核心设备的国产化能力和水平迈上了新的台阶。接下来4号机组两台蒸汽发生器、堆内构件、控制棒驱动机构等设备的加工和制造也将由上海电气完成。堆内构件作为结构较为复杂的反应堆核心设备之一，堆内构件主要发挥着为燃料组件及其相关组件提供支承、压紧和定位，合理分配流量，为控制棒组件、堆芯测量仪表提供保护和导向等作用。秦山二期扩建工程3号堆内构件、控制棒导向筒组件由上海第一机床厂有限公司（上海电气子公司）成功制造。该项目改变以往国外总包国内返包模式，由中国核动力研究设计院设计，由上海第一机床厂制造，实现了我国核电堆内构件真正意义上的百分之百国产化，标志着我国核电反应堆关键设备的设计制造技术达到国际水平。图4秦山二期扩建项目的堆内构件和稳压器堆内构件稳压器资料来源长城证券研究所整理稳压器稳压器是压水堆核电站反应堆冷却剂系统的主要承压设备之一，位于一环路压力容器与蒸汽发生器的热段之间，对冷却剂系统压力起控制与保护作用。秦山二期扩建3号、4号稳压器都是由西安核设备有限公司制造。公司也曾经为秦山二期项目提供过一台稳压器，另外一台由上海锅炉厂（上海电气子公司）承制。汽轮机和发电机迅嘉机构内参/123678NET7长城证券有限责任公司GREATWALLSECURITIESCO,LTD新能源系列研究核电设备市场深度研究秦山二期项目的1、2号汽轮机采用的是国内外联合设计、制造模式，由哈尔滨汽轮机厂完成了2台650MW的汽轮机、发电机制造任务。二期扩建项目的汽轮机由哈尔滨汽轮机厂独立完成设计和制造，实现了核电大型汽轮机的国产化。图5秦山二期扩建项目的汽轮机和发电机汽轮机（哈汽承制）发电机（上海电气承制）资料来源长城证券研究所整理二期扩建项目的两台发电机均由上海电气提供。汽水分离再热器汽水分离再热器作为核电特有设备，设计和制造难度都很大，是核电站常规岛“四器一冷”（给水除氧器、低压加热器、高压加热器，汽水分离再热器、冷凝器）设备中最关键的组合式、一体化大型设备。该设备的制造改变了以往国外公司总承包、国内企业分包的模式，由国内企业哈尔滨锅炉厂有限责任公司总承包，美国TEI公司分包，这为汽水分离再热器的国产化奠定了基础，标志着我国核电关键设备制造能力达到国际水平。此外，哈锅炉还承制了岭澳一期核电站的2台1000MW汽水分离再热器。图6秦山二期扩建项目的汽水分离再热器和环吊汽水分离再热器环吊资料来源长城证券研究所整理核岛环吊迅嘉机构内参/123678NET8长城证券有限责任公司GREATWALLSECURITIESCO,LTD新能源系列研究核电设备市场深度研究作为核电站的重要设备，环吊质保等级Q2级，在建安阶段主要承担着反应堆厂房内主设备的吊运工作，在电厂运行期间用于反应堆停堆换料和反应堆厂房内设备维修所需的各种吊装服务，也是唯一的吊装机具，是名副其实的“核岛搬运工”。秦山二期1、2号机组的环吊是进口的，而扩建工程3、4号机组是中核集团推进国产化的一项重要设备，核电业主公司选择了太原重工集团作为环吊的供货商，目前国产化取得了圆满成功。核级阀门作为国内阀门行业首家上市公司，中核苏阀在核级阀门研发、制造和试验方面有着很强的实力。在秦山核电二期扩建工程中，中核苏阀承担了止回阀、闸阀、截止阀等多种核级阀门的产品设计、制造、试验任务，为核电阀门的国产化做出了贡献。3重点CPR1000项目设备分包情况岭澳项目顺利实施后，正在为二期扩建项目制订百万千瓦级堆型方案的中广核提出了CPR1000方案。CPR1000是中广核在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，结合20多年来的渐进式改进和自主创新形成的“二代加”百万千瓦级压水堆核电技术。这一技术方案具有四个方面显著特点一是技术先进性，总体性能达到了国际同类型在役核电站的先进水平；二是成熟性，有国际上约1000个堆年的安全运行经验，满足新安全法规、导则的要求；三是良好的经济性，具备实现自主化、国产化基础，通过推进自主化、国产化，可大幅降低造价，达到与脱硫火电上网电价竞争的目标。由于CPR1000技术方案具备的特点，这一方案得到了国家有关部委和业内专家的普遍认同。从已经和即将开工的核电站来看，CPR1000成为了我国二代改进型核电站的主流方案。31岭澳二期项目岭澳核电站二期是中广核集团继大亚湾核电站、岭澳核电站一期投产后，在广东地区建设的第三座大型商用核电站，项目规划建设两台百万千瓦级压水堆核电机组。岭澳核电站二期是中国首座采用自主品牌技术路线CPR一1000建设的百万千瓦级核电站。通过工程建设，我国将全面掌握改进型第二代压水堆核电站的工程设计和设备制造技术，促进核电产业的本地化和自主化，并为第三代核电技术自主化工作打下基础。岭澳一期项目设备国产率只有30，二期项目预计3号机组国产化率达到50，4号机组国产化率达到70。电站设备分包情况如下表所示迅嘉机构内参/123678NET9长城证券有限责任公司GREATWALLSECURITIESCO,LTD新能源系列研究核电设备市场深度研究表1岭澳二期关键设备分包情况序号项目分包情况1压力容器引进2堆内构件上海第一机床厂有限公司（上海电气）3蒸汽发生器东方重机4稳压器东方锅炉（东方电气子公司）5核岛主管道四川三洲川化机核能设备制造有限公司6汽水分离再热器东方重机7蒸汽主泵东方重机8汽轮发电机组东方电气，采用“半速机”9环吊大连重工起重集团10变压器天威保变11核一、二、三级阀门江苏神通阀门有限公司、中核苏阀阀门股份有限公司等12数字化仪控系统北京和利时系统工程股份有限公司（分包）13常规岛管道沈阳东管电力物资经贸公司资料来源长城证券研究所整理32红沿河项目辽宁红沿河核电有限公司由中国广东核电集团有限公司、中电投核电有限公司、大连市建设投资公司按照454510的股比投资组建，负责辽宁红沿河核电一期工程的建设和运营。2006年8月28日，辽宁红沿河核电有限公司在大连市工商行政管理局注册成立。红沿河核电一期工程是国家十一五期间首个批准开工建设的核电项目，是东北地区第一个核电站。红沿河核电项目规划建设六台百万千瓦级核电机组，其中一期工程采用CPR1000技术路线。红沿河项目设备分包情况十分具有代表性，一、二号机组设备总体国产化率不低于百分之七十，其中关键设备自主化比例不低于百分之八十五，三、四号机组总体国产化率不低于百分之八十。红沿河设备分包情况对于我们了解“二代加”核电设备市场很有意义。迅嘉机构内参/123678NET10长城证券有限责任公司GREATWALLSECURITIESCO,LTD新能源系列研究核电设备市场深度研究表2红沿河项目设备分包情况序号项目分包情况1压力容器中国第一重型机械集团公司承制1号机组压力容器；东方电气集团承制2、3、4号机组压力容器2堆内构件上海第一机床厂有限公司（上海电气）3蒸汽发生器东方电气集团，上海电气4稳压器东方电气集团，上海电气5核岛主管道四川三洲川化机核能设备制造有限公司6核二级泵沈阳鼓风机集团7汽轮发电机组东方电气供货，采用“半速机”及“三缸方案”8环吊大连重工起重集团9变压器特变电工10核一、二、三级阀门江苏神通阀门有限公司、大连大高阀门有限公司、沈阳盛世高中压阀门有限公司和中核苏阀阀门股份有限公司11数字化仪控系统北京广利核工程有限公司12常规岛管道沈阳东管电力物资经贸公司资料来源长城证券研究所整理4AP1000国产化主体为了统一我国核电技术，在较高的水平上实现核电设备的国产化，我国开始了引进第三代核电技术。2004年9月，中国第三代核电站，浙江三门和广东阳江（后改为山东海阳项目）核电站核岛供货国际招标正式开始。2006年12月，招标结果终于公布，美国西屋公司的AP1000成为了最后的赢家。2007年3月，国家核电技术公司与西屋联合体在北京签署第三代核电自主化依托项目核岛采购及技术转让框架合同，在浙江三门和山东海阳建设四台AP1000机组。同年5月，负责引进第三代技术的国家核电技术公司正式成立。国核公司是经国务院授权，代表国家对外签约，受让第三代先进核电技术，实施相关工程设计和项目管理，通过消化吸收再创新形成中国核电技术品牌的主体，是实现第三代核电技术引进、工程建设和自主化发展的主要载体和研发平台。承担第三代核电技术的消化、吸收和再创新工作。在不转移外方责任的条件下，组织外方、项目业主成立项目联合管理机构，负责核电自主化依托项目核岛及其接口等相关工程设计、设备采购和工程建设。AP1000作为第三代核电技术，依然采用了压水堆设计，系统设备构成与法国二代加技术差别不大，但是存在一些特殊设备和制造难点1AP1000的主泵是屏蔽泵，可以避免泄漏，具有很大的优点，但与以往的轴封式主泵很不同，AP1000主泵加工精度高，配件是非商品级的，国产化难度大。2008年3月2日，沈鼓、哈电分别与EMD（西屋主泵分包商）签订了16台主泵部分零部件国内分包制造和2台国产主泵分包制造合同。2主管道是锻件，不同于以往的铸件。目前上重、中船重工、一重和二重均开迅嘉机构内参/123678NET11长城证券有限责任公司GREATWALLSECURITIESCO,LTD新能源系列研究核电设备市场深度研究展了主管道样品的试制工作，并取得较大进展。试制品的化学成本完全满足西屋公司的技术要求。AP1000主管道冷弯管核心技术也取得突破，达到国际同步水平。超低碳纯净不锈钢基础理论研究和认识已经接近世界同步水平。3爆破阀是AP1000的专有设备，其中的驱动装置是由炸药爆炸切断原来密闭的管道封板，以满足应急打开要求。海阳2号机组12台阀门将由国内分包商制造。中核苏阀已经制定ASMEN和NPT认证及国家核安全局取证工作计划。哈电集团阀门公司也将参与爆破阀的国产化工作。4重型锻件的结构、重量和质量有别于25代的大锻件，它必须满足60年寿命的要求。这里包括反应堆压力容器的一体化顶盖、法兰接管段、蒸发器下封头，也包括蒸发器的管板等。其中，反应堆压力容器的一体化上封头与一体化下法兰接管段需要350吨左右的钢锭。5其他设备堆内构件和控制棒驱动机构也有别于过去的设备，比如，堆内构件更多采用了焊接方式，需要一定的工艺试验和攻关；驱动机构与60年寿命相适应的材料、零件与加工工艺。表3AP1000技术转让主体设备名称技术转让方备注反应堆压力容器斗山重工西屋分包商蒸汽发生器斗山重工西屋分包商一体化顶盖（IHP）斗山重工西屋分包商堆内构件西屋控制棒驱动机构西屋主泵EMD西屋分包商环吊PAR西屋子公司装卸料机PAR西屋子公司钢制安全壳ANSALDO西屋分包商仪控（IC）西屋爆破阀SPX西屋分包商锆制造技术西屋资料来源长城证券研究所整理国家核电技术公司拟通过三门和海阳电站的4台机组逐步消化AP1000重要设备的核心技术，实现三代核电技术的国产化。哈电集团、上海电气和一重成为了第三代技术的重要引进主体，反应堆压力容器由一重和上海电气负责国产化，蒸汽发生器由哈尔滨锅炉和上海电气负责引进。三门和海阳一期项目的常规岛部分均由哈动力和三菱重工负责汽轮发电机组的制造。另外，东方电气获得了海阳核电站2台稳压器订单，成功进入第三代核岛设备制造领域。迅嘉机构内参/123678NET12长城证券有限责任公司GREATWALLSECURITIESCO,LTD新能源系列研究核电设备市场深度研究表4AP1000主要设备国产化主体主设备1234国内制造厂蒸汽发生器0100100100哈锅，上海电气反应堆压力容器0100100100一重、上海电气堆内构件0100100100上海电气控制棒驱动机构00100100上海电气环行吊车0100100100大重大起燃料装卸料设备0100100100上海电气主泵102540100哈电机沈鼓（泵）其他容器和储罐100100100100主管道100100100100一重、二重或中船重工其他核级泵100100100100爆破阀000100航天总公司研究所其他核级阀门00100100汽轮发电机组哈动力三菱重工资料来源长城证券研究所整理5核电设备相关A股上市公司东方电气常规岛方面，东方电气早在上世纪90年代就与阿尔斯通合作，共同为岭澳一期电站提供了全套常规岛设备，包括两台100万千瓦汽轮发电机组。2004年双方再次联手，共同负责岭澳二期项目常规岛设备的制造。公司目前持有的订单包括岭澳二期、红沿河、宁德、方家山和福清核电站的常规岛汽轮发电机组，以及法国三代技术核电站台山项目的21750MW汽轮发电机组。核岛设备方面，上市公司持有岭澳二期和红沿河部分稳压器订单，海阳AP1000机组2台稳压器订单。集团公司下属的东方重机（广州）持有包括岭澳二期、红沿河、宁德等项目的蒸汽发生器、压力容器订单，目前不属于上市公司。08年公司新增订单中有235来自核电，预计公司09、10、11年分别完成1套、2套和3套汽轮发电机组。公司在常规岛领域占得了先机，率先实现了百万千瓦半转速汽轮发电机组的国产化，预计公司在二代改进型市场将继续保持领先地位。核电业务能真正为东方电气业绩做出贡