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产业研究报告2023年03月30日

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电力及公用事业

核能综合利用产业发展研究报告

核能综合利用，既是新型电力系统下核电提升调节能力的需求，也是新型能源体系中终端用能形式不断多元化条件下核能发展的重要选择。各类综合利用形式中，氢能将成为核能在非电应用领域的核心应用形式，压水堆制氢和高温气冷堆制氢发展将并驾齐驱，预计2050年可实现核能制氢年产量1000万吨以上，能够满足我国约1/6的氢气需求。压水堆核电机组电解水制氢有望成为核能利用实现突破的领域，一座百万千瓦级核电机组每年有望实现生产约20万吨氢气。

高温气冷堆制氢预期成本最低，压水堆电解制氢成本不断下降。我们考虑四种核能制氢方案进行平准化制氢成本分析，计算结果表明，使用压水堆核电厂制氢时，高温电解制氢成本为2.76美元/kg,低于常规电解成本。使用高温气冷堆制氢时，高温电解制氢方案与热化学S-I循环方案成本均在3美元以下，具有较佳经济性。

核能供热技术成熟，核能热电联产成为北方地区清洁供暖重要保障，经济性已初步具备竞争力。供热小堆目前以采轻水堆技术为主，已进入示范验证阶段。核能供热具有较大市场规模。通过热电联产，预计一个包含6台百万千瓦级核电机组的核电基地，能够提供约1.2亿平方米的供暖面积，相当于山东省约7.5%,或辽宁省约9%的供热面积，能够大规模替代燃煤锅炉，对北方地区清洁供暖有重要支撑作用。

核能工业供汽是核能助力工业部门碳减排的重要举措，将成为核能应用的下一个重要方向。核能海水淡化，能够作为我国加强能源应急能力建设、应对重大突发事件的优先选项。

以综合能源供应系统的形式利用核能，是远期核能利用的重要形式，也是构建新型能源体系对于核能利用的核心要求。系统能够根据用户侧负荷的变化，灵活调节各类能源产品的生产份额，同时能源存储模块能够实现能源产品的平滑输出，使得核能综合能源供应系统具备了更好的运行灵活性，更优的运行经济性，更高的能量利用效率。以海南省为例，以清洁能源岛建设为契机和引领，通过核能综合利用，构建以核能为核心的能源体系，能够在远期基本实现海南省能源系统净零排放。

风险提示：核能综合利用产业发展规模受技术和政策影响不及预期，核能综合利用需求不及预期，技术革新和成本下降速度不及预期，商业模式形成不达预期。电力系统对于核能制氢灵活性调节需求不达预期，核能制氢技术成熟度和降本速度不达预期。

作者

分析师于夕朦

执业证书编号：S1070520030003

邮箱：yuximeng@

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产业研究报告

内容目录

1.核能综合利用的目的和意义 4

1.1发展清洁能源是构建新型能源体系的核心路径 4

1.2新型电力系统对于灵活性调节能力的需求显著扩大 4

1.3核电发展需进一步提升自身灵活性调节能力 7

1.4综合利用是核电提升灵活性调节能力重要途径 8

1.5对核能的多元综合利用，将是人类和平利用核能的主要方向 8

2.核能制氢 11

2.1电解制氢和高温热化学循环是核能制氢的主要技术路线。 11

2.1.1电解水制氢 12

2.1.2高温热化学循环制氢 13

2.2美国发力轻水堆核电制氢，政策环境和技术积累逐步成熟 14

2.2.1政策大量出台支持美国现役核电厂制氢应用 14

2.2.2核电厂与电解制氢耦合具备经济可行性 14

2.3核能制氢经济性分析和测算 16

2.3.1各类核能制氢方案平准化制氢成本对比 16

2.3.2电解制氢经济性测算和成本影响因素分析 18

2.4市场空间及核能制氢占比预测 19

2.4.1我国氢能市场空间 19

2.4.2核能制氢市场占比预测 20

3.核能供热 21

3.1采用核能供热是满足北方地区清洁供暖需求的重要路径 21

3.2核能供热的主要技术路线 21

3.2.1核电机组热电联产供暖 21

3.2.2供热专用小型堆