麻省理工学院核科学与工程教授雅各布·布翁焦尔诺认为，中国实际上是全球核技术的领导者。实际上，中国在核电领域，特别是在第四代核反应堆的部署上，可能比美国领先10至15年。作为能源战略的一部分，中国政府已将核反应堆的国内建设作为优先发展项目。
展望未来，中国可能会利用其国内的核能产能，作为出口反应堆的竞争优势，类似于其在电动汽车和电池领域实施的“双循环”战略所取得的成功。
![]()
1. 美国核电发展历史
1942年，费米在芝加哥大学建成首座人工核反应堆。1946年，《原子能法》成立原子能委员会，阿贡实验室成为核研究中心。1957年，美国首个商业核电站在宾夕法尼亚州启用。核电站建设在20世纪70-80年代达到高峰，后因切尔诺贝利事故而减缓。
2. 美国核电行业的变迁与现状
90年代，西屋电气和通用电气主导美国核电供应。西屋电气推出AP1000设计，2004年获美国批准。2007年，西屋电气赢得中国核电项目，但后因审批减速于2017年破产，资产由Brookfield Renewable Partners和Cameco公司接管。贝克特尔公司和多家初创企业现正开发新一代核反应堆。截至2024年5月，美国仍然是核能生产领域的全球领导者。美国94座在运核电站占全球核能产量的31%，占美国能源产量的五分之一和清洁能源产量的一半（见图1）。但是美国过去十年仅建成两座新核电站，而中国已部署56座并有27座在建，预计2030年将超越美国成为最大核电发电国。近10年，中国核电容量增两倍，美国则用了40年才达到同等增幅。
![]()
图1 截至2024年5月运营或在建的核电站
1. 中国核能发展目标与规划
2011年，中国目标在未来10-20年内将核能发电量增至300GWe。但到2022年，核能仅占发电量的3.8%，因福岛事故影响新反应堆审批。“十四五”规划提出到2035年核能发电量达200吉瓦，需新增147吉瓦，投资约3700亿至4400亿美元。中国还计划到2050年使核能发电量占总发电量的至少15%。分析人士认为，气候政策极大推动了中国核能发展，这对实现中国2050年碳中和目标至关重要。经济和国家安全也是推动因素。中国计划到2025年核能发电量达200吉瓦，年减排15亿吨，超过英西法德总排放量，并计划到2060年淘汰所有燃煤发电机，转向清洁能源。如上所述，我国正在迅速推进核电建设，目前有27座核反应堆在建，并计划今后每年安装6至8座新核反应堆（见图2）。中国每年新增核发电量5000-8000兆瓦，自2010年以来的核电项目大多在七年内建成。2022年以来，中国已完成五座国内反应堆的建设，耗时五至七年。![]()
图2 中国核电站位置
3. 中国核电运营商与核电站现状
中国三大核电运营商为中广核、中核集团和国家电投。截至2023年中，中广核运行27台机组，占全国核能发电量的53%，还有7台在建；中核集团运行25台机组，占42%，同时建设9台。中国现有56座核电站发电量为53.1吉瓦，另有24座在建，总发电量超23.7吉瓦。
石岛湾一号核电站是全球首个商业运营的第四代核电站，采用两座高温氦气冷却模块化球床（HTR-PM）反应堆，每座产能250兆瓦，以及200兆瓦蒸汽发生器。该电站自2012年建造，成本160亿美元，93.4%材料国产。第四代设计提高了安全性，能在高温下运行，生产电力和氢气，且废物更少。中国正在建造全球首个多用途小型核反应堆项目“玲珑一号”，发电能力300兆瓦，采用模块化设计便于安装。由中核集团自主研发，获国际原子能机构批准，预计2025年运行，年发电量供52.5万家庭使用。上海应用物理研究所计划2024年在中国甘肃省启动TMSR-LF1，全球首座熔盐钍核反应堆。该反应堆以钍为燃料，具有创新性。2021年12月，中国成为第三个开发ACPR50S浮动核反应堆的国家，能抵御极端气象灾害。中国正在建造60兆瓦浮动反应堆，为渤海东部沿海石油钻井平台和岛屿供电。中国正在开发第四代快中子反应堆，包括快中子增殖反应堆(FBR)。中核集团已并网一座600兆瓦FBR，计划2026年再投用一座，并考虑建设1000兆瓦FBR。国际上，六种反应堆被确认为第四代，包括气冷快堆、铅冷快堆、熔盐反应堆、钠冷快堆、超临界水冷反应堆和超高温反应堆。![]()
核聚变模拟恒星内部的氢原子核融合过程，释放巨大能量。这一技术需要能在超1亿摄氏度下运作的反应堆以使原子核碰撞。只需一克燃料（氚或氘，氢的同位素，可从海水中提取）就能产生相当于8吨石油的能量。北京贝塔伏特新能源科技有限公司开发了一种微型核电池，能稳定供电50年，无需充电或维护。这种电池利用镍-63核同位素衰变产生的能量，通过金刚石半导体转换为电能，可广泛应用于航空航天、AI设备、医疗设备等领域。
1. 研发强度
国际原子能机构的一项研究估计，中国核工业的私人研发支出正在稳步增长，至少在全球上市公司中是如此。预计2020年私人研发支出将达到约13亿美元，而2015年仅为约4.36亿美元（见图3）。
![]()
图3 2015年至2020年总部位于中国的全球上市公司的核能研发投资（百万美元）
就核电公司的研发投入水平而言（根据“2023年欧盟工业研发投资记分板”），中国在该研究中排名前22位的企业中占据7位。中广核电力是中国领先的公司，研发投入占其收入的约4.5%。这比欧盟领先的核电公司之一Orano的研发投入还要高（见表1）。![]()
表1 “2023年欧盟工业研发投资记分板”上领先的核能发电投资者
截至2022年，中国在核科学与工程领域被引次数排名前10%的高被引出版物国家中排名第三，有339篇此类出版物，而欧盟27国有457篇此类出版物，美国有399篇。2008年至2021年间，中国此类出版物的数量增长了四倍，而欧洲出版物数量下降了近四分之一，美国出版物数量下降了五分之一（见图4）。![]()
图4 2008年至2022年核科学与工程领域引用率排名前10%的出版物数量澳大利亚战略政策研究所(ASPI)的研究证实，中国已成为核能科学出版物领域的世界领先者。2023年，中国出版物占该领域所有科学出版物的加权份额为20%。同样，中国出版物占引用率最高的期刊中所有出版物的加权份额约为27%（见图5）。同样，中国在核能领域的H指数（一种常用的衡量期刊出版物学术影响力的指标）中排名第一（见图6）。总之，中国不仅在核能出版物数量上处于领先地位，而且在“高质量”出版物方面也处于领先地位。
![]()
图5 2023年各国核能科学出版物的加权份额
![]()
图6 2023年核能科学出版物的H指数
专利合作条约（PCT）框架允许创新者通过提交“国际”专利申请，同时在大量国家寻求对发明的保护。79从2008年到2023年，中国实体的PCT核专利授予数量从5项增加到83项，到2023年超过了法国和韩国的数量。虽然中国在此期间从5项增加到83项，增幅高达1560%（尽管起点较低），但授予美国申请人的专利数量仅增加了78%（见图7）。2008年至2023年间，中国在所有核专利中的份额从约1.3%增加到约13.4%。这意味着增长了12.1个百分点，而美国全球份额仅增加了约1.9个百分点。相比之下，欧盟的全球份额在同一时期下降了约12.3个百分点（见图8）。![]()
图7 2008年至2023年核科学与工程领域授予的PCT专利数量
![]()
图8 2008年至2023年核科学与工程领域PCT专利授予的全球份额
中广核电力是中国核电行业的两大主要企业之一。截至2023年中，公司运行27台核电机组，发电量30.6兆瓦，同时在建7台机组，总发电量8.4兆瓦，占中国核电总装机容量的54%。公司运营包括自主第三代华龙一号在内的五种反应堆，业务覆盖核电全价值链，其中发电和售电占总收入的72%，工程设计与建设服务占28%。中广核电力起源于1985年的广东核电合资公司，1994年大亚湾核电站投入运行，开启了中国商业核电。公司起初依靠法国技术，后于2009年引入EPR技术，2015年建成首台EPR反应堆。进入21世纪，中广核自主研发第三代核电技术，拥有多个国家级研发平台。截至2022年底，中广核电力拥有约19,000名员工，其中91%为技术人员，4,700多名为研发人员。2022年研发支出38.5亿元人民币，研发费用率为4.65%。公司已申请15,467项专利，授权10,058项，80%以上有效。专利主要在中国，部分在英、德及美国。中广核电力获得多项国内外奖项。中国核电（CNNP）是中国核能电力股份有限公司（CNNC）的子公司，截至2023年底，运营25座核反应堆，装机容量23.8吉瓦，另有9座在建，总装机10.1吉瓦。公司占中国核能市场42%，贡献了国家年发电量的2.04%，核电收入占公司年收入的90%。![]()
中核的技术发展经历了从模仿国外技术到创新的过程，包括引进法国的第二代和第三代反应堆设计、西屋的AP1000反应堆、加拿大的CANDU重水反应堆技术，直至2014年推出自主研发的第三代反应堆华龙一号。CNNP的研发重点在于设备国产化、可靠性提升、核电站智能化和机组维护。公司在上海、秦山、辽宁有三个研发中心，2022年研发投资1.96亿美元，占收入的2.7%。研发人员有3984名，占总员工的23.3%，其中3200人持有本科学位。2022年，CNNP申请了96项新专利，截至2023年共持有308项有效专利，并申请了490项。根据世界知识产权组织（WIPO）数据显示，公司申请了322项专利，持有266项有效专利，均在中国大陆注册。虽在专利数量上不及一些国际同行，但CNNP在研发强度和人员比例上超过它们。
中国政府在制定行业经济框架、协调生态系统、简化监管和支持研发等方面，对中国核能行业的发展起到了关键作用。国有企业的中国核电公司也从中受益。中国的核能发展得益于国家战略和全面的政府推动，没有秘密武器，而是依靠国家融资、供应链支持和建设技术的承诺。中国政府通过廉价融资和补贴大力扶持核电行业，使得核电价格降至每兆瓦时约70美元，低于美国和欧盟。中国反应堆建设的约70%资金来自国有银行的低息贷款，利率仅为1.4%，显著低于国际水平。得益于低融资成本，中国核电厂建造成本约为每千瓦2500至3000美元，大约是美国和法国的三分之一。此外，中国省级政府提供的土地优惠也进一步降低了运营成本。中国核电运营商受益于分阶段递减的增值税退税政策：前5年退税75%，第6至10年退70%，第11至15年退55%，之后不退。这使得中广核每年运营成本降低6%以上，2022年相当于获得约5.32亿美元补贴，接近其净利润的40%。CNNP同样受益，每年运营成本降低5%以上，2022年补贴超3.6亿美元。中国政府将核能定位为未来的主要出口行业，特别是对"一带一路"倡议的参与国，尽管在核出口方面仍落后于俄罗斯。中国计划到2030年向这些国家出口30座核反应堆，预计带来高达1455亿美元的收入。中国已以比竞争对手低30%的价格投标沙特阿拉伯的首座民用核电站。不受OECD约束的中国能提供更有吸引力的出口融资方案，增强了其在国际核能市场的竞争力。但中国在这方面还有很长的路要走，因为它落后于核反应堆的主要出口国，尤其是俄罗斯，截至2022年，俄罗斯的核反应堆出口份额为18.1%（5.45亿美元），其次是美国，份额为16.4%（4.92亿美元），瑞典为16.3%（4.88亿美元）（见图9）。紧随其后的是德国、西班牙和法国，而日本的份额已降至仅3.34%，而中国的份额仍处于起步阶段，为1.5%。
![]()
图9 核反应堆主要出口国及全球市场份额（2022年）中国核能政策符合ITIF提出的八个S中的多数：科学和工程人才、领先优势、规模、速度、本地供应商、补贴、规模和专业化。中国快速批准建设核设施，每年六到八个，七年建成，目标约150个，以实现规模经济。同时，中国在部署第四代核反应堆方面领先，并培训了上千名核科学家和工程师，显示了其在核裂变和核聚变领域的竞争力。面对世界竞争，政策制定方需要为未来提供资金，并在当前提供必要的资金以适当现有的核反应堆群，同时仍需建立全面的核聚变战略并加强对核聚变的投资。此外，需要与自己的盟友紧密地合作，共同研发先进核技术，并帮助促进核能出口。
中国已成为全球核能发展的关键力量，其在核电技术自主创新和国际市场竞争力上的显著成就，不仅优化了国内能源结构，也推动了全球清洁能源的发展。随着中国持续加大核能技术创新和国际合作，其在全球核能领域的影响力预计将进一步增强，为全球可持续能源未来做出更大贡献。
参考资料
(Information Technology & Innovation Foundation: How Innovation Is China in Nuclear Power)![]()
索要报告原文及译文，请扫码添加小编联系！
