前言:
核泵作为核电站中输送反应堆冷却剂、保障其安全稳定运行的“心脏”设备,其技术水平和产业自主能力直接关系到国家核电事业的安全与可持续发展。长期以来,我国核泵产业历经从早期依赖进口到关键设备国产化突破的艰辛历程,尤其是核主泵的自主研制成功,标志着行业进入全新发展阶段。当前,在“双碳”目标和能源结构转型的推动下,核电装机容量持续增长,带动核泵市场规模稳步提升。同时,国产化进程加速、技术路线迭代升级以及“出海”战略的推进,正共同驱动核泵行业迈向更高质量的发展新阶段。
1、核泵被誉为核电站的“心脏”
核泵是核电站的关键设备,主要用于输送反应堆冷却剂及其他重要介质,确保核电站安全、稳定运行。根据功能不同,可分为核主泵(反应堆冷却剂泵)、核二级/三级泵、核常规岛泵等。其中,核主泵技术难度最高,价值量最大,被誉为核电站的“心脏”。
在产业链方面,核泵行业上游环节,原材料的质量和部件生产的技术水平对核电用泵的成功研发具有至关重要的影响。具体而言,核泵通常使用不锈钢、镍基合金、钛合金等高性能金属材料,这些材料需要具备抗辐射、耐腐蚀和高温高压的特性,以满足核反应堆的严苛环境要求。同时,核泵需要特殊的密封材料和高耐磨轴承,以应对高温高压、放射性环境中的苛刻工况。基于此,原材料、部件的质量控制是确保核电用泵性能和安全性的基础,直接影响核泵的研发进程。
位于产业链中游的核泵制造与生产,我国相关企业正积极推进核电用泵国产化进程。其中哈尔滨电气动力装备有限公司(以下简称“哈电动装”)和东方法马通已经可以自主供应二代加机组及“华龙一号”的轴封主泵,沈鼓集团总承攻关 AP1000、“国和一号”的屏蔽主泵。在核电用泵制造完成后,还需要进行系统集成和严格的测试,包括压力测试、泄漏测试、耐腐蚀测试等,确保其在核电站中的安全性和可靠性。
核泵下游应用领域主要是核电站,随着全球对绿色能源的重视程度日益加深,核电凭借高效、清洁的优势逐渐成为能源结构转型的重要支柱,核电装机容量持续攀升,核电站的新建带来核电用泵的需求的持续增长。目前我国具有核电运营资质牌照的公司仅有中国核工业集团有限公司、中国广核集团有限公司、国家电力投资集团有限公司和中国华能集团有限公司四家,垄断性质显著。
核泵行业产业链图解
资料来源:观研天下整理
2、在建机组陆续投入商运,我国核泵行业市场规模扩大,其中核主泵占比最大
根据观研报告网发布的《中国核泵行业发展深度研究与投资前景预测报告(2026-2033年)》显示,我国核泵行业从起步探索到逐步自主的发展历程,与国家核电事业的战略推进紧密相连。自上世纪70年代初启动实验性研究,并于1985年建造首座核电站以来,国内核电设备在早期阶段较多依赖进口。为此,国家持续出台政策积极引导装备国产化进程。2006年,以红沿河核电项目为依托,相关部门组织主要企业协同攻关大型铸锻件、核级泵阀等关键技术,有力推动了整个产业链的突破。在这一过程中,技术难度最高、曾长期完全依赖进口的核主泵,成为国产化进程的关键瓶颈。直至2018年,沈鼓集团成功研制出AP1000屏蔽主泵,标志着我国成为全球少数掌握该核心设备制造能力的国家,也使得核级泵具备了批量生产与供应的坚实基础。
从行业整体发展来看,由于核电项目建设周期长、年度新增机组数量存在波动,因此通常以累计数据来衡量实际进展。根据数据,我国在运三代核电机组累计总投资额已从2019年的约2039亿元增长至2023年的约3018亿元,年均复合增长率达10.3%。展望未来,随着在建机组陆续投入商运,预计该投资额将从2024年的约3919亿元持续攀升至2029年的约10566亿元,期间年均复合增长率有望进一步提升至21.9%,反映出核泵等相关装备市场长期向好的发展态势。
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目前,我国主流的三代核电技术主要为基于M310研发的ACPR1000、“华龙一号”技术路线,以及基于AP1000研发的“国和一号”技术路线。其中,采用M310、ACPR1000、“华龙一号”等技术路线的核电机组通常有三个环路,使用三台轴封主泵,而采用 AP1000、CAP1000、CAP1400等技术路线的核电机组通常有两个环路,使用四台屏蔽主泵。
根据数据,中国在运三代核电机组用泵累计规模从2019年的74.7亿元增长至2023年的110.2亿元,期间年复合增长率为10.2%;预计2029年,中国所有在运三代核电机组用泵的累计市场规模有望达到407.3亿元,2024年至2029年的年复合增长率为23.1%,其中核主泵占核电机组用泵市场规模的比例最大,稳定在50%以上,核二级、三级泵和常规岛用泵市场规模占比较小。
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3、核能发电在运装机容量持续上升,我国核泵行业下游市场需求旺盛
近年来,随着我国经济的快速发展和能源需求的不断增加,核电作为一种高效、清洁的能源形式,逐渐成为国家能源结构优化的重要方向。根据数据,中国核能发电在运装机容量由2019年的48.7GW增长至2023年的56.9GW,期间年复合增长率为4.0%。预计未来,随着我国在建核电站逐步完成建设投入商运,我国核能发电在运装机容量有望从2024年的63.1GW增长至2029年的102.8GW,期间年复合增长率为10.3%。
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同时,中国核能发电量由2019年的3487.4亿千瓦时增长至2023年的4333.7亿千瓦时,期间年复合增长率为5.6%。得益于“双碳”目标的推进和清洁能源的推广,预计未来核能发电量有望进一步增长,以10.6%的年复合增长率从2024年的4773.3亿千瓦时增长至2029年的7891.1亿千瓦时。
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4、国产化进程加速,中国核泵出海持续推进,核电用泵技术性能持续提升
展望未来,我国核泵行业将呈现国产化进程加速、出海持续推进、核电用泵技术性能持续提升等趋势。具体来看:
(1)国产化进程加速
国家政策的支持和对关键装备国产化的战略推进,将进一步推动核电用泵行业的自主研发和生产能力的提升。国务院在 2018 年发布的《关于加强核电标准化工作指导意见》中明确提出要“持续完善标准体系,提升自主化水平”,核电用泵国产化不仅可以显著降低核电用泵的采购和维护成本,而且有助于增强国家在核电领域的自主控制能力,对保障国家能源安全和核电站正常运营有至关重要的意义。在国际关系错综复杂和国家安全意识日益增强的背景下,打破国外厂商在核电关键设备制造上的垄断,全面强化国家核安全实力。
(2)中国核泵出海持续推进,全球市场占有率不断提升
在“一带一路”倡议的推动下,中国核电“走出去”战略将持续为核电用泵行业开辟更广阔的国际市场空间。2024年5月出口海外的首台“华龙一号”核电机组——巴基斯坦卡拉奇核电2号(K2)机组达到最终验收条件,安全指标和技术性能均达到了三代核电国际领先水平。根据中国电力报预计,“一带一路”上及其周边有多个国家已经和正在计划发展核电。伴随高质量共建“一带一路”持续推进,中国核电用泵企业将更积极参与国际项目和技术合作,进一步提升在全球市场的影响力和竞争力。
我国核泵行业出口项目、技术路线概况
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项目/技术路线 |
目标国家/地区 |
内容概述 |
意义与模式 |
时间/状态 |
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“华龙一号”核电技术出口 |
巴基斯坦 |
卡拉奇核电K2、K3机组采用“华龙一号”技术,配套核泵(包括核主泵)由国内企业供应。 |
我国自主三代核电技术首次完整出口,带动核泵等全产业链“走出去”。 |
K2机组2021年投运,K3机组2022年投运。 |
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核泵单机/系统配套出口 |
多国(如阿根廷、英国等) |
通过参与国际核电项目或维修市场,出口核二级/三级泵、常规岛泵等设备。 |
以设备供应商身份进入国际核电供应链,提升全球市场参与度。 |
持续进行中,依托中核、中广核等海外项目推进。 |
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技术合作与认证 |
欧洲、东南亚等 |
国内泵企(如沈鼓、哈电等)与国际核电业主或工程公司合作,推动核泵产品通过国际认证(如ASME、欧盟CE等)。 |
为进入严格监管市场奠定基础,提升技术认可度和品牌影响力。 |
部分企业已完成认证,合作持续推进。 |
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“一带一路”沿线市场开拓 |
中东、非洲、南亚等 |
结合国家“一带一路”倡议,推动核电合作框架下的核泵装备出口与技术服务。 |
利用政策与资本优势,开拓新兴核电市场,实现市场多元化。 |
多个项目处于前期规划或谈判阶段。 |
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四代核电技术配套出海 |
合作研究项目(如国际高温气冷堆合作) |
在第四代核电技术(如高温气冷堆)研发合作中,配套高温氦气循环泵等特殊核泵的联合研制与输出。 |
抢占下一代核电技术制高点,带动高端核泵技术同步出海。 |
处于技术合作与示范项目阶段。 |
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海外核电运维与升级市场 |
现有海外核电站(如巴基斯坦、伊朗等) |
为已投运的核电项目提供核泵更换、维修、升级改造等服务。 |
延伸产业链价值,提升海外服务收入,巩固长期合作关系。 |
伴随机组运行周期持续开展。 |
资料来源:观研天下整理
(3)新型反应堆技术进一步扩大应用场景,核电用泵技术性能持续提升
目前全球四代核电技术已逐渐崭露头角,对核电用泵技术提出更高的要求。目前我国核电发展的主力是压水堆,但仍在四代核电技术上实现领跑,其中高温气冷堆示范工程于2021年底完成首次并网发电,2023年底正式投入商运。随着新一代反应堆技术的发展,将对核电用泵提出更高的技术要求,为核电用泵市场带来了新的增长动力。与此同时,我国对核安全的重视程度也日益加深,核电站对核电用泵的质量和安全性提出了更高要求,核电用泵必须具备高耐久性、抗辐射性以及在极端条件下的可靠性,这推动了相关技术的创新和市场需求的提升。(WYD)
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