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1、碳中和背景下核電復蘇,需求重回上升通道
天然鈾主要下游應用領域為核能發(fā)電,鈾作為核裂變的主要原材料。鈾的同位素不穩(wěn)定,往往以鈾-238 和鈾-235 的形式存在?,F(xiàn)階段核電和核武器主要使用鈾-235 作為原材料。露天開采、地下開采和原地浸出是鈾礦的開采三種主要方式,鈾精礦通常以八氧化三鈾的形式進入市場。核能發(fā)電是利用鈾等可裂變材料在核反應堆中發(fā)生可控鏈式裂變反應時產生的熱能,通過汽輪機轉換為機械能,最終帶動發(fā)電機產生電能。
核電能量密度高、環(huán)境友好、具備長期經濟性,碳中和背景下全球核電復蘇有望拉動天然鈾需求。核電是一種高效、穩(wěn)定的清潔能源,利用核反應釋放的熱能發(fā)電,1 千克鈾-235 產生的能量相當于燃燒270 噸煤。核電具有較高的發(fā)電小時數(shù),通??蛇_7000 小時以上,能夠提供穩(wěn)定的基荷電力;但另一方面,核電不能靈活調峰。核電站初始建設成本較高,但其長期運營成本較低,燃料費僅占發(fā)電成本的20%-30%,營運成本較低,燃料成本相對穩(wěn)定,具有較好的長期經濟性。不產生溫室氣體排放,產生放射性廢物需要妥善安全儲存。近年來,隨著全球能源轉型加速,核電行業(yè)迎來了新的發(fā)展機遇。
各國積極推動核電發(fā)展,全球或將進入核能發(fā)展新時期。隨著全球氣候變化問題日益嚴峻,世界各國紛紛提出碳中和目標,尋求低碳能源替代方案。2023 年,第28 屆聯(lián)合國氣候大會(COP28)期間,22 個國家發(fā)起的“三倍核能宣言”提出,核能是世界第二大清潔可調度的低碳能源,未來如果核能減少,實現(xiàn)凈零目標將更加困難和昂貴。22 國表示將共同努力,推動到2050 年全球核電裝機容量增長至2020 年的三倍。中國已經成為全球核能發(fā)展規(guī)模第二大國家,未來增長空間大,根據(jù)2024 年發(fā)布的《中國核能發(fā)展報告2024》,預計到2035 年,核能發(fā)電在中國電力結構中的比例將大約達到10%,而到了2060 年,這一比例預計將增至大約18%。
核能供電穩(wěn)定性強,能夠提升國家能源安全保障。俄烏沖突的爆發(fā)對世界能源供應格局產生巨大影響,能源價格波動性增加,面對地緣政治不確定性所帶來的能源安全風險,各國加速推進能源轉型,減少對傳統(tǒng)化石能源的依賴,支持清潔能源及核電發(fā)展。拜登簽署《禁止進口俄羅斯鈾法案》以加速美國核燃料脫俄進程;法國2023 年取消2035 年核電份額降至50%的目標,大力支持新建核電項目;日本2022 年8 月重啟核電建設,并允許核電反應堆壽命超過60 年;俄羅斯批準到2035 年新建16 臺核電機組的計劃;德國、比利時延長核電站運營時間等。
人工智能需求前景及小型模塊化反應堆(SMR)技術快速發(fā)展提供天然鈾需求新支撐。
伴隨人工智能技術快速發(fā)展,數(shù)據(jù)中心和云計算中心的算力需求急劇增加,國際能源署預測,2030 年全球數(shù)據(jù)中心電力需求將達945 太瓦時。數(shù)據(jù)中心需7×24 小時不間斷供電,而風電、光伏受天氣制約,傳統(tǒng)電網難以滿足其高耗能需求,核電作為能夠提供穩(wěn)定基荷電力的低碳能源,除上述利用小時數(shù)遠高于其他電源外,其全生命周期度電碳排放僅5.7克,不足光伏的1/10。小型模塊化反應堆(SMR)是指功率和物理尺寸都比傳統(tǒng)的千兆瓦級發(fā)電廠小的核反應堆(30 萬千瓦以下),小型模塊化反應堆(SMR)具有全天候、穩(wěn)定發(fā)電以及部署靈活的優(yōu)勢,契合數(shù)據(jù)中心的用電、用地需求。
2、 核電發(fā)展方興未艾,發(fā)展中國家貢獻主要增量
核電作為基荷能源,其發(fā)展與主要經濟體能源結構的發(fā)展相隨。全球核電裝機規(guī)模自1970 年以來經歷了以下四個時期。一、快速增長期(1970–1987 年):1973 年石油危機推動核電成為替代能源,發(fā)達國家大規(guī)模建設。裝機容量從1970 年約16.5 吉瓦快速增長至1980 年代末的300 吉瓦。二、平臺調整期(1988–2010 年):1986 年切爾諾貝利事故引發(fā)安全質疑,多國暫停新建計劃。2000 年后緩慢復蘇,2010 年全球裝機達375 吉瓦,但增量主要來自亞洲。 三、震蕩與重啟期(2005–2015):2011 年福島事故后,日本關停大量反應堆,德國加速退核,全球核電發(fā)展一度停滯。之后逐步復蘇,日本部分核機組陸續(xù)重啟,法國等國家亦恢復運轉。四、穩(wěn)中推進(2015–2025):全球核電裝機截至2023 年年底達到371.5 吉瓦,對比 2013 年增加約 23%。超79%的增長來自亞洲,中國增速尤其突出,從12.57 吉瓦增至56.9 吉瓦。
全球核電整體維持向好發(fā)展 ,各主要核電國家都在重啟或擴大核電投入,同時為應對地緣政治風險,正在加強各自核能產業(yè)鏈建設,完善供應結構。國際原子能機構數(shù)據(jù)顯示,截至2025 年5 月,全球在運核電機組416 臺,總裝機容量376.3 千兆瓦。另有處于較長時間停運的核電機組23 臺,總裝機容量19.687 千兆瓦。在建核電機組62 臺,總裝機容量65.0 千兆瓦。根據(jù)國際原子能機構預測,到2050 年,在高情景下裝機容量將增至約950 吉瓦(當前的2.5 倍),低情景增至約 514 吉瓦。
過去十年全球裝機容量增速放緩,中國核電建設成為了主要增長驅動力。2012 年至2023 年,我國核電發(fā)電裝機容量從 12.57 吉瓦增長至 56.91 吉瓦,年均復合增長率達到了 14.72%,2023 年,中國新開工核電機組5 臺,核電工程建設投資完成額949 億元,創(chuàng)近5 年最高水平。截至2023 年底,在建核電機組26 臺,總裝機容量3030 萬千瓦,均保持世界第一。
中國核能發(fā)展進入快車道,預計到2035 年核能發(fā)電量占比達到10%。截至2025 年初,中國共有58 臺核電機組投入運行,總裝機容量約56.9 吉瓦,另有30 臺機組(約34.4 吉瓦)在建,在建數(shù)量居全球首位。核能被定位為清潔低碳、安全可靠的基荷電源,中國明確提出“積極安全有序發(fā)展核電”作為能源戰(zhàn)略組成部分。國家發(fā)改委和國家能源局發(fā)布的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》中提出,在確保安全的前提下,積極有序推動沿海核電項目建設,合理布局新增沿海核電項目;到2025 年,核電運行裝機容量達到7000 萬千瓦左右。根據(jù)2024 年發(fā)布的《中國核能發(fā)展報告2024》,預計到2035 年,核能發(fā)電在中國電力結構中的比例將大約達到10%,而到了2060 年,這一比例預計將增至18%。
3、 人工智能及小型模塊化反應堆(SMR)支撐未來需求
人工智能技術發(fā)展為核電復蘇提供支撐。國際能源署最新報告指出,2024 年全球數(shù)據(jù)中心用電量約415 太瓦時,占全球總耗電的1.5%。隨著生成式人工智能、云計算等的發(fā)展,未來十年這一比例將急劇攀升。據(jù)預測,到2030 年全球數(shù)據(jù)中心年耗電量可能翻倍至945 太瓦時(國際能源署基準情景),占全球用電約3%,2035 年數(shù)據(jù)中心耗電預計將達到1200 太瓦時,占全球用電約4.4%。如此龐大的電力需求,對能源供應體系提出了前所未有的挑戰(zhàn)與機遇。面對7×24 小時持續(xù)、高功率密度的用電需求,核能以其高可靠性和低碳特性,重新進入人們視野。
中美兩國將成為未來數(shù)據(jù)中心耗電最高的兩個市場,因此推動核電發(fā)展以保障能源供應的驅動力也更強。國際能源署指出,未來數(shù)據(jù)中心電力需求增長近80%將來自中國和美國。美國和中國這兩大“算力超級大國”在人工智能時代領跑:美國數(shù)據(jù)中心年耗電將從2024 年的約180 太瓦時增至2030 年的420 太瓦時左右(+240 太瓦時,增長130%),中國同期則從約105 太瓦時增至280 太瓦時(+175 太瓦時,增長170%)。相形之下,歐洲增長約70%(+45 太瓦時)。
小型模塊化反應堆(SMR)具有全天候、穩(wěn)定發(fā)電以及部署靈活的優(yōu)勢,契合數(shù)據(jù)中心的用電、用地需求。西方科技巨頭西方科技巨頭對于 “人工智能+核電”的合作模式已基本達成共識,正加速推動小堆的部署和技術創(chuàng)新,多個相關項目陸續(xù)問世。目前全球小型模塊化反應堆(SMR)項目儲備達47 吉瓦,較上一季度增長42%,主要由數(shù)據(jù)中心需求拉動,占總容量39 %。根據(jù)預測,2035 年前新增的35-65 吉瓦核電中,10%將用于滿足數(shù)據(jù)中心用電,主要通過部署小型模塊化反應堆(SMR)或模塊化裝機實現(xiàn)。
4、供需平衡
需求端:短期看,能源轉型推動需求拐點到來,長期看,人工智能及小型模塊化反應堆(SMR)技術爆發(fā)或支撐長期需求。短期受能源轉型及能源安全因素推動,各國紛紛加碼核電發(fā)展,推動核電復蘇,天然鈾需求拐點已至。到2030 年,人工智能數(shù)據(jù)中心的電力消耗預計將增加一倍以上,達到945 太瓦時,核能發(fā)電將貢獻相當規(guī)模的增量需求,特別是在中國和美國,首批小型模塊化反應堆(SMR)預計將在2030 年左右投入使用,長期需求增量釋放可期。
供給端:短期看,礦山復產將作為主要供給增量,受前10 年資本開支低迷影響,新增礦山供給有限,長期看,現(xiàn)有礦山資源逐步衰減,復產產能釋放完畢后,一次供給缺口或將繼續(xù)擴大。在鈾價上漲驅動下,現(xiàn)有礦山擴產或復產預計將提供供應增量,繼福島核電站事故后,核電發(fā)展停滯,部分礦山采取減產或停產,隨著近2-3 年鈾價回暖,部分前期關閉的礦山開始陸續(xù)恢復生產,將作為未來短期內主要的一次供給增量。由于前10 年鈾礦勘探資本開支低迷,從歷史情況看,鈾礦從勘探到實際產出大約需要10-20 年,2021年全球勘探預算才重回增長通道,因此預計未來10 年新增礦山供應仍將有限。短期復產礦山增量釋放完畢后,一次供給缺口將繼續(xù)擴大。
此外隨著鈾價上漲,金融機構增持實物鈾形成的二次需求也值得關注。在鈾礦產業(yè)鏈中,傳統(tǒng)天然鈾需求通常指的是核電站運行所需的直接燃料量,即一次需求。然而,隨著地緣政治重構、供應鏈脆弱性暴露,金融機構對實物鈾的投資需求,即二次需求已成為左右現(xiàn)貨市場價格與供應預期的關鍵變量。華爾街投行如高盛、麥格理以及一些對沖和實物信托基金逐步增加實物鈾交易。以斯普洛特實物鈾信托基金(SPUT, Sprott PhysicalUranium Trust)為例,其信托份額錨定實物鈾,設計機制不允許交割,持倉規(guī)模只增不減,因而形成永久性需求池。