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1、核电模块化应用现状与发展规划
·核电工程分部分项划分:核电工程划分遵循能源行业标准NBT20 652-2023,规则与建筑行业通用逻辑相近,同时结合核电行业特色。工程层级由大到小依次为单项工程、单位工程、分部工程、分项工程:单项工程按核岛、常规岛、BOP三类划分,核岛是以核反应堆为中心的相关厂房集合,常规岛对应汽轮发电机组板块,BOP为各类辅助设施。单位工程是可独立施工、具备独立使用功能的单元,分析核电模块化应用无需细化到分项,到分部层级即可。
·各板块模块化应用情况:核电模块化理念自世纪初引进AP1000系列后逐步推广,经多项目实践迭代形成当前应用格局,整体遵循"应模尽模"原则,无法实现100%覆盖。模块化应用核心驱动因素包括三点:a. 实现土建与安装作业并行,缩短整体工程工期;b. 减少高空、受限空间现场作业,降低安全隐患;c. 应对建筑业人口红利消失现状,减少现场人力投入。三大板块应用成熟度差异明显:核岛是核心应用区,因复杂度、核安全及质保要求最高,进度直接决定整体工期,费效比最高,已覆盖结构模块(钢衬里、钢筋笼等土建类)、设备模块(压力容器、主泵等核级设备集成)、系统模块(余热排出、核岛通风等);常规岛实现批量突破,集中于厂房结构与主设备模块,尽量整体吊装减少现场作业;BOP处于试点扩面阶段,覆盖泵房、开关站等场景,未覆盖管网、绿化等领域,优先级较低。
·当前模块化比例情况:当前不同堆型与板块的模块化率差异明显:堆型层面,华龙一号整体模块化率为40%-50%,AP1000系列整体模块化率超过60%。板块层面,核岛模块化应用率最高,达60%-80%,其中构筑物类结构模块应用率约70%,涵盖机械、管道、电气、仪控等类别的设备模块应用率约80%;常规岛模块化率为40%-50%,目前应用主要集中在主设备与厂房结构模块,仍有较大提升空间;BOP模块化率最低,仅为20%-30%,仅选取重点构筑物与系统推进模块化,因该板块对整体工程工期影响较小,应用进度相对滞后。当前仍有部分领域未大规模应用模块化:核岛部分小型附属构筑物、局部非关键区域(如华龙一号部分区域)仍采用传统施工方式,常规岛冷却水塔、常规管道、电缆敷设仍以现场安装为主,BOP的厂区管网、围墙、绿化、压缩空气、氢气系统等领域模块化应用较少。
·未来模块化提升目标:核电行业已明确2030年模块化率提升目标:华龙一号3.0版本模块化率将超过70%,常规岛模块化率提升至50%以上,BOP模块化率达到30%以上,全工程综合模块化比例将超60%,AP1000系列综合模块化率可达70%。2030年后行业模块化率仍将持续提升,但受工程特性限制无法实现100%覆盖,行业将遵循"应模尽模"的推广原则,无需刻意追求全覆盖,以解决核心工期问题、提升建设效率为核心目标,长期来看整体核电工程模块化率有望达到75%-80%。
2、模块化技术路线与企业差异
·现有模块化类型划分:当前核电领域模块化尚未实现系统模块化,核岛、常规岛的模块化建设各自独立推进,主流划分类型包括结构模块、设备模块、机械设备模块、管道模块、电气自控模块。目前结构与设备一体化(即安装工程与土建工程一体化)的模式鲜有成熟应用,核岛领域因核安全、质保要求极高,行业整体态度偏保守,暂未推广该技术。
·立百特技术路线特点:立百特开创了核电领域结构与设备一体化建设的先例,在广核宁德二期柴油发电机厂房、保安楼两个项目中应用结构+系统一体化设计,将钢结构、管道、仪表等多专业高度集成,最大程度将厂房建造与内部安装工作在工厂内并行完成,开创了工厂建造核电厂房的模式。该模式得以落地一方面源于立百特在化工、石化、海工领域的深厚技术积累,另一方面是两个项目均为BOP类项目,不属于核岛、常规岛核心板块,安全要求相对较低,创新落地阻力更小。
·企业间技术路线差异:核电模块化核心技术掌握在总包、设计方及中国核建下属施工单位手中,单纯设备制造商需与上述主体深度绑定融合,否则技术上将受制于人。立百特与常规设备商路径不同,自身具备设计与施工能力,无需仅作为模块设备供应商,因此可深度参与核电模块化进程,与项目方深度融合。但该一体化模式向核岛领域推广难度极大,接口复杂度呈指数级上升,还需通过核安全局监管审核,整体推进步伐会较为缓慢。
3、不同堆型模块化应用与进展
·不同堆型模块化整体水平:核电模块化是行业发展大势所趋,也是当前时代背景下的必选项,国内四大核电业主及所采用的不同堆型均在持续探索提升模块化应用的比例与范围。国内自主化核电技术路线模块化水平差异明显:国和系列(AP1000/CAP1000)整体模块化率超60%,为当前应用比例最高的大型压水堆路线;华龙一号整体模块化率40%-50%,是国内核准占比最高、应用范围最广的堆型;高温气冷堆示范工程模块化应用极少,后续新建项目应用程度有所提升但仍低于华龙一号,当前估算约30%;钠冷快堆因项目涉密仅少量应用模块化,占比不高;小堆模块化应用程度低于大型堆。模块化率差异核心与技术路线设计逻辑相关,国和系列从设计初期即嵌入模块化理念,其余路线多为后续迭代中加入模块化应用。
·国和系列模块化发展情况:国和系列由AP1000国产化迭代而来,首堆阶段即系统化采用模块化设计、施工理念,是国内核电行业模块化应用的首个实践路线。首堆阶段(三门、海阳一期)因技术不成熟,模块化率低于50%,后续经持续总结经验反馈,比例不断提升,当前廉江一期项目模块化率已达64.2%,最新开工的白龙项目模块化率有望进一步提高。国和系列模块化应用集中于核岛部分,采用工厂预制、岛外拼装、整体吊装模式,结构模块主要分为CA系列(反应堆厂房内部结构)、CB系列(屏蔽厂房结构)、CC系列(辅助厂房结构)三类,其中核岛CA20模块重量达1200吨,为当前国内已知最重的核电模块,可集成蒸汽发生器腔室、换料水池等核心区域结构,多采用钢板混凝土组合、双层钢板内浇混凝土形式;设备模块在工厂完成电气、管道、阀门、仪表等集成后整体吊装,大幅缩短现场施工周期。常规岛、BOP领域当前模块化应用较少,后续将逐步扩展应用范围。
·华龙一号模块化发展现状:华龙一号由中核、广核共同研发,是当前国内应用范围最广、核准占比最高的大型压水堆技术路线,中核、广核、华能三大集团的大型压水堆项目均采用该技术。其模块化应用未从设计初期嵌入,而是为节省工期从首堆阶段开始点状突破,当前已进入体系化推广阶段,行业推行"因模尽模、宜模则模、为模创模"的推广原则,模块化应用比例持续提升。当前华龙一号整体模块化覆盖率为40%-50%,应用集中于核岛钢结构与辅助厂房领域,首堆阶段(福清5、6号机组)模块化应用较少,后续漳州、太平岭、陆丰、三澳等批量化项目应用程度逐项目提升。当前已实现反应堆厂房钢衬里全模块化应用,可大幅减少现场焊缝;最新钢筋笼模块实现工厂预制,可减少80%以上的现场钢筋绑扎量,精度达毫秒级;安全壳外穹顶钢模块、BOP配套厂房集成模块、安全厂房不锈钢水池模块、管道预制模块、电气仪表盘柜、通风保温集成模块等均在持续推广。其中广核5号机组的柴油发电机厂房、保安楼等BOP配套厂房首次采用5000吨级一体化预装模块,实现工厂内完成结构、管道、电器、机械设备预装的模式突破。
·华龙一号模块化瓶颈与目标:华龙一号当前未实现模块化的领域占比仍达50%-60%,提升空间高于国和系列,核岛主体混凝土结构、主设备安装、复杂系统调试等领域暂未实现模块化。其推广核心瓶颈包括:a.设计未标准化,中核、广核的华龙一号技术路线存在差异,未实现模块化的标准化划分与设计,为当前最核心的制约因素;b.大型模块化运输吊装难度大,大模块吊装对天气、设备安全要求极高,关键模块吊装均需严格管控风险;c.模块化全流程接口管理复杂,涉及设计、施工、设备制造、现场管理等多环节,协同难度高。国家能源局已确定太平岭5-6号、金七门3-4号机组采用华龙2.0融合版本,将于今年核准,届时模块化比例将进一步提升;后续将持续迭代研发华龙3.0版本,目标到2030年华龙3.0版本模块化率超70%,建造工期从当前的62-63个月压缩至60个月以内,充分释放模块化技术带来的工期与投资红利。当前华龙一号模块化正处于批量化加速阶段,核心发展方向包括设计标准化、模块大型化、施工效率提升、产业链成熟度扶持,未来模块重量将逐步向千吨级升级,中核建、立百特、中国能建、中国电建等企业均参与产业链相关环节。
·行业模块化推广共性挑战:当前国内核电模块化推广面临多项共性挑战,包括设计与施工深度协同不足、产业链各环节协同难度大、大模块吊装就位精度要求高、模块化应用不均衡(集中于核岛关键结构,常规岛、BOP领域应用占比低)等,核心破局方向为推进设计标准化与产业链深度融合,未来模块化集成程度与应用范围将持续提升。
4、核电小堆应用前景与模块化趋势
·小堆应用场景与发展前景:小堆即公认的模块化小堆(MSR),包含轻水堆、高温堆、液态金属堆、熔盐堆等堆型,也分三代堆、四代堆,设计具备场所适应性强、功率灵活性强、多用途、建设工期短、初次投资低的特点,是国内外研究热点。国内小堆发展空间较为有限,仅能在特殊场景、特殊地域有一定发展:一是北极航线破冰船领域,俄罗斯相关技术成熟,我国正推进示范项目,伴随全球气候变暖北极航线成为重点开拓方向,该领域有一定发展空间;二是南海岛礁等特殊区域,可利用成熟小堆提供稳定电源。国内无大规模推广小堆的必要性,一方面我国特高压技术独步全球,电网坚强稳定,大堆可覆盖小堆功能,另一方面小堆经济性较差,广泛建设可能性较低。海外市场空间更为广阔,电网薄弱区域对小堆需求迫切:美国无统一电网,电网老化严重且私营化下投资意愿低,适配小堆为数据中心等提供稳定供电;中东、东南亚、中东欧等一带一路国家电网规模小,大堆单机容量占比若超过10%-15%,故障时易导致电网崩盘,适配小堆应用。我国海南昌江玲珑一号项目即将发电,已吸引阿联酋、沙特、泰国、印尼等大量海外客户参观。
·小堆模块化发展趋势:小堆模块化程度提升是明确发展趋势。早期小堆示范项目模块化应用程度较低,山东石岛湾高温气冷堆示范工程因设计方缺乏工程施工经验,基本采用传统施工方式,未大规模应用模块化工艺。当前国内新建小堆项目模块化率已明显提升:山东海洋新安两台60万高温堆涉密项目,模块化应用程度大幅提高;已开工的徐巍项目模块化率将进一步提升;海南昌江玲龙一号小型压水堆也已应用部分模块化技术。未来无论大堆还是小堆,模块化都是确定性发展趋势,行业模块化率将持续提升。
5、核聚变投资与模块化应用展望
·核聚变发展阶段与投资情况:核聚变目前处于第三阶段的燃烧实验阶段,尚未进入实验堆阶段,距离大规模商业化较远。当前及后续一段时间的投资主要集中于各类实验装置建设,国内参与主体包括两大国家队:中核集团、中科院合肥等离子体所,民营资本参与也十分活跃,诺瓦聚变是其中之一。我国作为法国ITER(伊才)国际核聚变合作项目的重要参与国,通过项目获取相关订单,积累核聚变设备制造与建造经验,国内产业链头部企业已获得不少覆盖设备供应链及安装领域的订单,其中中核二三的安装能力既在核裂变发电领域表现突出,核聚变安装实力也获国际公认,其与国内两家研究所、中核工程组成的联合体承担ITER最难的几个模块建设,受到ITER组织高度肯定。
·核聚变模块化应用展望:核聚变一旦实现商业化,运行逻辑与核裂变核电一致,模块化设计、模块化施工是必然发展趋势,应用比例将持续提升。当前相关技术探索方面,诺瓦聚变提出的直线场仿FRC技术路线加模块化设计理念属全球首创,但目前仅停留在PPT概念阶段,设备建成时间尚未明确,实际可行性仍有待实践检验。
6、核电核准与招标展望
·核电核准节奏与业主分配:当前核电发展处于历史最好时期,十四五期间(含2025年)核准节奏稳定,自2022年起每年核准数量均超10台,其中年度最高核准量达11台,去年核准量为10台。今年市场传闻核准量为13台,目前确定性核准规模为11台,业主分配为:中核4台、广核4台、国电投3台。具体机组包括:中核旗下辽宁庄河新厂址一期1、2号机组、浙江金气门二期3、4号机组;广核旗下广东太平岭5、6号机组、广东陆丰3、4号机组;国电投旗下莱阳1、2号机组(采用国和一号技术)、海洋核电厂址20万千瓦小堆1台。明后年核准节奏保持稳健,每年至少10台,受产业链承载能力限制,年度核准量维持10-11台为合理区间,核电发展将安全质量放在首位,不会盲目提速。核准顺序结合各厂址前期工作进度、各省发展要求、集团项目推进优先级动态调整,每年项目分配存在一定差异。业主份额方面,中核、广核合计占核准总量的85%,国电投占比约10%,华能占比约5%;技术路线上,今年确定核准的11台中至少8台采用华龙技术,华龙是当前市场份额最高的技术路线,相关企业若要扩大业务规模,需优先吃透华龙技术。
·核电招标进度与计划:核电项目招标遵循核心规则:只有完成核准的项目才可启动主设备招标。去年已核准的核电项目均已完成招标,今年招标规模对应当年核准的机组,只要年内完成核准的项目都会启动招标,整体规模可观。广核目前确有谋划中的待招标工程,采用两种灵活招标形式:a. 将模块化施工设计纳入核岛土建安装工程总包打包招标;b. 将BOP非核心项目单列招标,例如柴油发电机厂房、保安楼等项目可单独对外发包,面向列佰特这类企业招标。即便部分工程不采用独立招标形式,相关建设内容也已纳入整体施工合同范畴,后续招标计划明确,将按项目推进节奏落地。
7、模块化产业链关系与竞争格局
·核电模块化产业链分工:以广核核电项目为例,除业主外,由内部总包单位中广核工程总承包,其旗下中广核设计院为项目总体设计院,同时承担核岛设计职能。施工环节各参与方分工清晰:a. 中核建下属单位作为施工分包商,主要承担核岛土建、安装类业务;b. 中国能源建设集团、中国电力建设集团下属单位主要负责常规岛及BOP相关施工业务,各参与方业务边界明确。
·立百特产业链定位与合作关系:立百特当前为核电模块化产业链中BOP模块化项目的分包商,可直接与总包方合作:以宁德二期项目为例,其依托自身技术积累,可参与柴油发电机厂房、保安楼等模块化项目的设计、施工全流程。由于核岛施工技术门槛极高、需具备专属许可证且行业垄断性较强,中核建下属单位的核工程能力自两弹一星时期便已积累,立百特无法进入核岛施工领域,因此与中核建无直接竞争关系。未来立百特可作为模块化设备供应商与中核建下属单位合作,相关模式需获得广核业主及工程公司认可,双方以协作而非竞争的关系参与核电项目建设。
8、模块化工程盈利性与价值分布
·模块化工程盈利性影响因素:从理论逻辑来看,模块化工程具备显著的利润提升潜力:a.可大幅降低人工成本,缓解现场施工用工短缺、人工成本高企压力;b.能够缩短工期,减少垫资对应的财务费用与管理费用支出;c.施工质量更可控,可降低返工维修成本;d.工厂标准化生产可降低材料损耗,标准化模块还可通过批量集中采购压低材料采购单价;同时核电模块化属于高门槛、高附加值领域,具备一定溢价能力。实际盈利水平受多核心变量影响:若企业为长期布局、项目实现批量标准化,利润率会显著提升,立百特长期布局工业模块化,整体利润率可达25%-27%,中核建等企业的高模块化程度项目利润率高于传统项目;若为短期投机布局、首堆或非标准化项目,可能因试错成本较高导致利润率低于常规项目,甚至出现亏损。此外,大型模块运输吊装成本、设计与施工的融合程度、接口管理能力、前期产能投资的折旧成本也会对实际盈利水平产生影响。
·核电工程价值量分布:核电项目整体投资规模较高,两台华龙一号机组的总投资已超400亿元。从建筑安装工程费用的结构拆分来看,核岛是核电项目的价值核心,占建筑安装工程费用的70%以上,项目难度与核心价值均集中在该板块;常规岛占比仅为百分之十几,价值量仅为核岛的几分之一,且属于项目主体工程范畴,业务突破难度较高;剩余部分为BOP板块的建筑安装费用。
·立百特竞争优势与市场空间:立百特的核心竞争优势在于具备设计、采购、施工一体化的EPC能力,可实现建筑安装与设备集成协同,该能力源自其在石化、海工、钢铁领域的长期积累,也因此通过考察成为广核模块化试点合作方,与以施工为主的中核建等主体差异显著。当前核电BOP板块模块化率较低,中核建等核心施工企业主要聚焦核岛,仅少量布局常规岛及BOP领域,BOP模块化赛道竞争对手较少。立百特当前业务主要聚焦BOP板块,未来若BOP模块化需求大幅放量,其凭借赛道格局优势有望实现较高市场替代率;整体核电领域因核岛价值占比最高,核心受益者为聚焦核岛的综合建单位。
Q: 请介绍当前核电模块化的应用情况,包括核电工程的分类体系、各部分模块化应用比例及未来提升展望。
A: 核电工程依据能源行业标准NBT20.652-2023划分为单项工程、单位工程、分部工程及分项工程。当前模块化应用格局为:核岛最成熟,常规岛实现批量突破,BOP处于试点扩面阶段。整体工程中,华龙一号模块化比例约40%-50%,AP/CAP系列已超60%。行业目标为2030年华龙一号模块化率超70%、常规岛超50%、BOP超30%,综合比例超60%;长期看有望达75%-80%,但受技术可行性与核安全要求限制,难以实现100%覆盖,核心原则为宜模尽模。
Q: 在核电项目建筑安装工程费用中,核岛、常规岛与BOP的占比分布如何?
A: 核岛在建筑安装工程费用中占比超过70%,常规岛约占百分之十几,剩余部分为BOP。核岛是价值量最集中的环节。
Q: 当前核电模块是否已实现结构与设备一体化?立百特与中国核电企业在技术路线与集成程度上有何区别?
A: 目前核电模块化普遍采用结构模块、设备模块、管道模块等分离形式,结构与设备一体化尚未在核岛、常规岛核心区域实现。立百特在中广核宁德二期项目中开创行业首例,将柴油发电机厂房与保安楼实现钢结构、管道、仪表等系统高度集成,在工厂完成厂房主体与内部安装并行预制,形成5000吨级一体化模块。其区别在于:立百特依托石化、海工领域积累的设计施工一体化能力,聚焦BOP等非核级子项实现突破;而中国核建等单位主导核岛施工,受核安全监管与质保要求制约,推进更为审慎,技术路线由总包与设计单位主导,外部企业需深度协同方可参与。
Q: 立百特在BOP模块化领域是否具备显著竞争优势?该领域主要竞争格局如何?
A: 立百特是国内首个实现核电BOP子项结构与系统一体化模块化建造的企业,具备设计、制造、施工全链条能力,在BOP模块化领域处于领先位置。中核建体系单位业务重心集中于核岛施工,BOP参与度较低;常规岛价值量显著低于核岛,且施工主体仍以传统模式为主。若BOP模块化加速放量,立百特作为重要具备先发优势,但行业整体仍以中核建等核岛施工主体为价值核心,不排除后续出现其他竞争者。
Q: 请分析不同核电业主推动模块化的积极性、应用程度差异,以及主流堆型的模块化现状、核心难点与发展趋势。
A: 四大核电集团均积极推进模块化,应用程度与技术路线强相关:AP/CAP系列因引进时即系统化推行模块化,当前整体比例超60%;华龙一号从首堆点状突破发展至体系化推进,当前比例40%-50%,2030年3.0版本目标超70%;高温气冷堆、小堆等其他堆型应用比例相对较低。核心难点包括设计标准化滞后、设计与施工协同不足、大型模块运输吊装风险、产业链接口管理复杂。行业通过设计施工融合、推动模块大型化、强化总包牵头协同等路径攻关。中广核引入立百特等外部企业从BOP切入,形成鲶鱼效应,加速技术迭代与应用扩面。
Q: 核电小堆在我国的应用前景如何?其模块化程度发展趋势怎样?
A: 小堆在国内应用场景有限,主要适用于特殊场景,因我国电网坚强、特高压技术成熟,小堆经济性与必要性不足;但在电网薄弱的海外地区具备较大潜力,玲龙一号在海南昌江示范项目已吸引多国关注。模块化程度方面,小堆因设计初衷即强调模块化,应用比例将显著高于当前大型堆,玲龙一号已采用部分模块化,后续高温堆新项目模块化比例将持续提升,整体趋势明确。
Q: 核聚变领域的投资现状与展望如何?模块化设计在核聚变工程中的应用前景怎样?
A: 核聚变目前处于燃烧实验阶段,距商业化仍有距离;国内投资集中于实验装置建设,由中核集团、中科院合肥等离子体所主导,民营资本活跃参与。诺瓦聚变提出基于直线场仿星器的模块化设计思路,属行业前沿探索,但尚待工程验证。若未来聚变实现商业化,模块化设计与施工将成为必然趋势,逻辑与裂变核电一致,比例将随技术成熟持续提升。
Q: 请展望2024年及明后年核电核准数量、业主分布情况,以及中广核近期模块化相关工程招标计划。
A: 2024年核电核准确定11台,明后年预计维持年核准10台以上节奏。华龙一号占核准主体,国家电投主推国和一号。招标随核准同步推进,中广核近期模块化工程招标将聚焦BOP非核心子项,可能采用独立招标或纳入施工总包合同两种形式,立百特等具备一体化能力的企业有望参与。
Q: 在核电模块化产业链中,中广核工程、中核建体系单位与立百特的定位与协作关系如何?立百特与中核建是否存在直接竞争?
A: 中广核工程作为业主方总包单位主导项目管理;中核建下属施工企业为核心核岛土建与安装分包商,技术门槛与资质壁垒高;立百特在宁德二期项目中作为BOP子项的设计、制造、施工一体化分包商直接对接中广核工程。双方无直接竞争关系:中核建聚焦核岛主体工程,立百特难以进入;未来立百特更可能作为模块化设备制造商与中核建体系合作,需经业主与总包方认可。BOP领域因中核建参与度低,立百特具备差异化发展空间。
Q: 模块化工程对施工企业利润率的影响机制是什么?关键影响因素有哪些?
A: 模块化具备提升利润率的理论基础:降低现场人工依赖、缩短工期减少财务与管理费用、工厂预制提升质量降低返工率、材料损耗下降及批量采购压降成本、高技术门槛带来溢价能力。立百特工业模块化业务历史利润率可达25%-27%,核电领域模块化项目整体利润率高于传统模式。但实际效果受多重因素影响:首堆/非标项目存在学习成本与试错风险;设计施工协同不足、接口管理复杂、大型模块运输吊装成本高、前期基地投资折旧压力等可能侵蚀利润。长期看,随着标准化程度提升、批量项目放量及产业链协同优化,模块化对利润率的正向贡献将逐步显现。
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