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智库丛书隆重推介⑧丨国际铀浓缩市场格局分析
时间:2021年03月19日 来源:《中国核能行业智库丛书》 作者:石磊 张红林 刘群 刘洪军 官思发 李言瑞 点击量:1527 分享:

文章摘要:

日本福岛核事故后,国际铀浓缩市场长期处于供过于求、价格下行的低迷状态,国际老牌铀浓缩供应商凭借多年的品牌、客户、价格等优势,占据着西方铀浓缩市场的主要份额,加大了新兴铀浓缩供应商的市场进入难度。目前我国铀浓缩产能富裕,推进铀浓缩出口是消化国内富裕产能的有效途径。然而我国核燃料加工产业整体上仍然处于爬坡期,与国外能力、技术及经济性存在一定差距,面临严峻的市场挑战,应采取保护国内市场,稳步推进国际市场开发的发展思路。


1.   国际铀浓缩市场供过于求,价格下行

1.1   供应现状

(1)一次供应

铀浓缩服务被普遍看成是全球核燃料市场中的货架产品,由于铀浓缩技术具 有战略敏感性以及资本密集性,一定程度上限制了铀浓缩供应商的加入门槛。目前国际铀浓缩市场主要有三家商业铀浓缩服务供应商:欧洲铀浓缩公司(Urenco)、俄罗斯国家原子能工业集团(Rosatom)及法国欧安诺集团(Orano)。2013年美国铀浓缩公司(USEC)的帕杜卡气体扩散厂关闭,退出铀浓缩一次供应市场,USEC 目前已转变为贸易供应商,并更名为森图斯(Centrus),并与 Orano 签订了铀浓缩长期供应合同,Orano将在2018 年至2030年间向 Centrus 累计供应6000tSWU。

根据WNA统计,截至2018年年底,全球分离功产能总量约为60000tSWU。其中,Rosatom占据分离功全球市场45%,产能为28416tSWU;其次是Urenco,占据市场32.3%,产能为18758tSWU;Orano占据市场12.7%,产能为7500tSWU(图1, 表1)。Rosatom、Urenco与Orano均无扩建增产计划,其中Orano已取消建设美国鹰岩(Eagle Rock)铀浓缩厂。

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日本、巴西及阿根廷也拥有一定的铀浓缩供应能力,2018年总产能为188tSWU。其中,日本核燃料公司(JNFL)的六个所(Rokkasho)铀浓缩厂自2012年运行以来的额定产能为75tSWU/a,2017年7月因辅助厂房发生火灾而停止运行,目前并没有明确该铀浓缩厂重启时间。巴西核工业集团(INB)的雷森迪(Resende)铀浓缩厂一期、二期工程仍在建设中,目前一期工程已有超过一半的设施安全运行,2017 生产了约6吨低浓铀,雷森迪两期全部建成运行后,将满足巴西安哥拉 1、2、3 号核电机组的铀浓缩需求。

(2)二次供应

全球铀浓缩市场二次供应主要包括美国高浓铀(HEU)稀释后的低浓铀产品(LEU),核电机组及商业铀浓缩供应商持有的商业库存,混合氧化物(MOX)燃料以及后处理回收铀(RepU)。相比于一次供应,二次供应市场份额并不大,根据UxC公司统计,近五年全球市场铀浓缩二次供应量约为9000 tSWU/a。

美国能源部通过稀释其库存中的高浓铀获得低浓铀产品并面向市场出售,占据一定的铀浓缩二次供应市场。2016年美国能源部与WesDyne公司续签了稀释10.4吨高浓铀的合同,占据铀浓缩市场约500 tSWU/a。

过去及未来一个时期,国际铀浓缩供应商与核电运营商持有的商业库存是市场二次供应的重要来源。因受 2011年福岛核事故影响而导致一些核电机组提前关停,促使其核电运营商普遍持有一定的铀浓缩库存。根据预测,目前Rosatom分离功库存约5000tSWU,Urenco有近4000tSWU 库存,Orano库存大约为7000 tSWU。

全球市场中铀浓缩二次供应还有一部分来自 MOX 燃料与后处理回收铀(RepU)的替代。其中,通过乏燃料后处理,将回收铀与钚用于制造 MOX 燃料, 并用在法国、日本等国家的商用压水堆中,顶替了一部分国际铀浓缩一次供应需求;俄罗斯通过混合 RepU 与更高浓度的铀(约10%-20%)生产浓缩后处理铀(ERU),并主要用在本土及出口国 RMBK 核电机组中,不占用铀浓缩厂生产能力,同样顶替了一部分铀浓缩一次供应需求。

IAEA 铀银行未来有可能是国际市场铀浓缩二次供应的来源之一。IAEA 面向全球采购低浓铀,并存储在其位于哈萨克斯坦乌尔巴冶金厂的铀银行,可容纳90t用于轻水堆燃料制造的低浓铀。需要注意的是,只有在全球或一方出现铀产品安全供应危机时,IAEA 铀银行才会对市场开放。目前 IAEA 已同哈萨克斯坦国家原子能公司和法国欧安诺集团签署低浓铀采购合同。

1.2    价格走势

铀浓缩市场价格分为现货价格与长期合同价格。根据 UxC 公司统计,两种价格在2004到2018年间同时经历了大起大落(图 2)。2004年到2009年,现货价格从109美元 /kgSWU上涨至154美元/kgSWU。然而从 2010年开始,现货价格进入下行通道,一直降至2018 年的36美元/kgSWU,主要是受日本福岛核事故的影响 , 全球核电增速放缓,铀浓缩市场需求不及预期,导致市场供大于求,价格下行。同时,受市场不景气的影响,美国帕社卡气体扩散厂在2013年关停,导致全球铀浓缩总产能下降了约1万吨(图1)。相比于现货价格,长期合同价格较高,但也是一直在走下坡路,从 2009年的162美元/kgSWU降至2018年的42美元 /kgSWU。

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从市场价格走势可以看出,2011年前是全球分离功卖方市场,铀浓缩厂商在与客户签订合同时选择利润更好的高交易尾料丰度。2011年福岛核事故后,进入分离功买方市场,买方在签订合同时掌握了更多的话语权,交易尾料丰度逐年下降。同时,铀浓缩供应商普遍选择降低实际运行尾料丰度以获得更好的利润。根据 UxC 公司统计,2016年至2020年间,全球平均运行尾料丰度约为0.13%,低于平均交易尾料丰度 0.23%。部分铀浓缩供应商(如 Rosatom)通过低尾料丰度运行和尾料再浓缩,利用过剩浓缩能力生产销售天然铀产品,以获得一项替代收入。

目前,全球铀浓缩一次供应商基本上都采用离心分离技术,由于运行费用较低,为维持经济性而难以停产,因此当前市场已经丧失按需生产的灵活性。供应过剩的市场形势导致价格严重下滑,现已低于支撑投资新建铀浓缩厂所需的价格水平。在市场持续疲软的情况下,Orano、Rosatom等企业纷纷采取节能、提高效率、剥离高成本项目、减少投资、限产减产、裁员等手段降本增效,国际巨头企业节能减产表明市场价格已触及企业生产成本。

1.3    供需分析

根据WNA统计,2018年全球分离功总需求约为50000 tSWU,然而全球铀浓缩厂分离功总产能高达约60000 tSWU,超出需求约10000tSWU。在供大于求的环境下,全球主要的铀浓缩供应商都放缓了提升产能的计划,甚至采取降低产能的方式来避免更换已达寿期的离心机设备。铀浓缩供应商为了追求利润,选择降低运行尾料丰度来维持铀浓缩设施的持续运行。

近期全球分离功需求几乎没有大幅增加的可能性。福岛核事故后,日本核电机组重启的步伐非常缓慢;德国、比利时等国放弃发展核电,不少机组提前关闭;韩国弃核,不再新建核电机组;法国计划通过增加可再生能源发电比例将核电份额降至50%;我国的核电计划放慢了脚步,这些都导致铀浓缩的需求预期不断下调。再考虑到过剩的一次供应产能与二次供应量,全球铀浓缩市场将长期处在供大于求的局面,全球市场彻底回暖尚缺乏可靠的根基。根据预测,全球铀浓缩一次供应商的分离功产能远远满足到 2025年的全球市场需求。从2008至2035年间,全球将有近380000tSWU的过剩供应量。

2   西方市场供应格局基本形成

2.1   欧盟市场

为确定欧盟各国在平等的基础上获得核材料,欧盟成员国(简称EU-28,英国仍考虑在内)通过签署《欧洲原子能共同体(Euratom)条约》建立了统一的核市场,并为此建立了一个国际组织——欧洲原子能共同体供应局(Euratom Supply Agency,ESA)。根据 ESA 统计,2011年以来,EU-28铀浓缩服务供应来源包括法国Orano、西欧Urenco(英国、德国、荷兰)、俄罗斯Rosatom、俄罗斯浓缩后处理铀(ERU)与美国Centrus。其中,欧盟市场主要被 Orano、西欧 Urenco 与 Rosatom 所占据(图3)。

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2018年,EU-28共采购约10900tSWU 铀浓缩服务(表 2)。其中,Orano 与Urenco 供应量最大,共7151 tSWU,占66%;Rosatom 供应3462tSWU,占32%,供应量较2017年增加了37%,在欧盟市场占比增加了9%;俄罗斯浓缩后处理铀占据欧盟市场2%;2018年Centrus没有向欧盟供应。

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2.2   美国市场

美国铀浓缩市场较为开放。根据 EIA 统计,其本土供应主要由Centrus、美国Urenco(美国尤尼斯铀浓缩厂)与二次供应组成,进口来源包括西欧Urenco、俄罗斯Rosatom、法国、中国等。从市场份额可以看出,美国市场主要被 Urenco、Rosatom与Centrus占据(图 4)。从图中看出,美国本土铀浓缩供应量近五年呈上升趋势,俄罗斯在美国铀浓缩市场受到配额限制,进口比例控制在20%上下,然而俄罗斯仍然是美国铀浓缩市场最大的海外供应国。

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2018年,美国民用核电业主和运营商(COO)从13家铀浓缩服务供应商采购共约15000吨分离功(表3)。其中,西欧 Urenco 供应总量为5852tSWU,占比39%(英国10%、德国10%、荷兰19%),供应量较 2017 年增加了86%;俄罗Rosatom供应量为3473tSWU,占比23%;美国本土供应总量为4979tSWU,占比33%;另外5% 来自其他来源。

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2.3   供应格局

2018年,欧盟市场几乎100%被Orano、Urenco及 Rosatom共同占据,美国市场约95%被 Urenco、Rosatom 及本土供应占据。Orano、Urenco、Rosatom 在西方核电国家拥有极强的市场地位,从这三家企业年报上看,在供大于求、价格下行的市场环境下,Orano、Urenco、Rosatom在2018年仍在铀浓缩业务领域实现盈利。同时基于铀浓缩厂离心机运行时间越长成本核算越低的特点,国际老牌铀浓缩公司市场议价空间更大,拥有绝对的抢占市场优势。因此,近期西方国家的铀浓缩市场供应格局将不会有所改变,难以出现新的市场占有者。

高度的铀浓缩供应依赖度可能产生巨大影响,如果这些供应商的任何一座铀浓缩设施产量下降,将影响市场价格的波动。例如,2017年年底美国康弗登铀转化厂因市场不景气而关停,刺激了同样供大于求、价格下行的国际铀转化市场,掀起了一波铀转化现货采购热潮,促使铀转化现货价格出现拐点,开始大幅上涨。据UxC 公司统计,铀转化价格从2017年10月的 4.5美元 /kgU上涨到2018年10 月的13.25美元/kgU。

3   对我国的启示建议

纵观全球,当前国际铀浓缩市场已经成为一个严重供大于求、交易价格长期低迷、扩建或新建计划被搁置的市场,而且近期没有回暖迹象。国际铀浓缩市场已成为买方市场,Orano、Urenco、Rosatom分割着西方市场,同时部分国际供应商为争夺有限订单而不断尝试进入我国市场。当前我国铀浓缩企业发展仍然处于爬坡期,同样需要出口铀浓缩服务以消化国内富裕产能,面临严峻的国际市场形势,建议国家采取保护国内铀浓缩市场的政策,控制海外市场供应比例,稳步推进国际市场开发,依靠科技创新不断提升市场竞争力。

3.1    控制国内市场进口比例 , 争取国家优惠政策

为保障铀浓缩服务供应安全,国际上普遍采取制定进出口政策、配额限制等多种方式保护本国市场。欧盟国家通过成立ESA,统一管理欧盟铀浓缩市场,控制市场供应比例。美国针对俄罗斯采取配额政策,限制其进口比例为20%上下。因此, 建议国家控制国内铀浓缩市场供应比例,以本土供应为主,实行进口配额限制,保障我国铀浓缩供应安全,推动本土铀浓缩企业持续发展。同时,目前浓缩铀服务不在出口退税名单中,建议国家调整税收政策,将铀浓缩等核燃料产品纳入出口退税清单,为我国铀浓缩服务参与国际竞争创造有利条件,增强我国企业在国际市场的话语权。

3.2    利用全产业链优势,开拓新兴核电国家核燃料市场

我国是全球为数不多的拥有核燃料全产业链的国家。应发挥全产业链优势, 制定灵活的市场开发策略,考虑为出口铀浓缩服务的国家提供天然铀勘探、采冶、铀转化、元件制造等全流程服务与解决方案。目前西方核电国家的核燃料市场已被几家国际企业分割,短期内实现突破难度很大,而“一带一路”沿线国家核燃料市场拥有较大增长潜力,其市场供应格局仍未完全形成。应积极响应国家“一带一路”倡议,通过国家政治外交、经济合作等方式,努力开拓巴基斯坦、阿根廷、阿 联酋等新兴核电国家的铀浓缩市场。

3.3    坚持创新驱动,不断研发先进铀浓缩技术

先进铀浓缩技术是抢占国际市场的核心竞争力。美国气体扩散技术曾经独霸天下,在20世纪70年代后期占西方国家铀浓缩总产能的90%以上,是西方铀浓缩市场的绝对主导者。然而,欧洲气体离心技术后来居上,在经济性上远胜于气体扩散技术。随着Urenco、Areva(Orano 前身)、Rosatom逐渐进入世界铀浓缩市场, 美国在西方铀浓缩市场上的地位开始下降,美国铀浓缩产业陷入低谷,目前已经丧失生产能力。为夺回技术优势,美国一直将第三代铀浓缩技术即激光铀浓缩技术作为重点发展方向,以期在下一代商业铀浓缩技术上先人一步。我国应坚持铀浓缩先进技术研发,保障科研投入力度及人才培养,推动安全性与经济性的大幅度提升,以先进技术赢得市场地位。


第一作者简介:

    石磊,中核战略规划研究总院工程师,长期从事核燃料循环产业发展战略、政策研究、市场分析等软课题研究工作。


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