天然铀市场市场需求分析,人工智能加速需求释放(30页报告)
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1、碳中和背景下核电复苏,需求重回上升通道

天然铀主要下游应用领域为核能发电,铀作为核裂变的主要原材料。铀的同位素不稳定,往往以铀-238 和铀-235 的形式存在。现阶段核电和核武器主要使用铀-235 作为原材料。露天开采、地下开采和原地浸出是铀矿的开采三种主要方式,铀精矿通常以八氧化三铀的形式进入市场。核能发电是利用铀等可裂变材料在核反应堆中发生可控链式裂变反应时产生的热能,通过汽轮机转换为机械能,最终带动发电机产生电能。

核电能量密度高、环境友好、具备长期经济性,碳中和背景下全球核电复苏有望拉动天然铀需求。核电是一种高效、稳定的清洁能源,利用核反应释放的热能发电,1 千克铀-235 产生的能量相当于燃烧270 吨煤。核电具有较高的发电小时数,通常可达7000 小时以上,能够提供稳定的基荷电力;但另一方面,核电不能灵活调峰。核电站初始建设成本较高,但其长期运营成本较低,燃料费仅占发电成本的20%-30%,营运成本较低,燃料成本相对稳定,具有较好的长期经济性。不产生温室气体排放,产生放射性废物需要妥善安全储存。近年来,随着全球能源转型加速,核电行业迎来了新的发展机遇。

各国积极推动核电发展,全球或将进入核能发展新时期。随着全球气候变化问题日益严峻,世界各国纷纷提出碳中和目标,寻求低碳能源替代方案。2023 年,第28 届联合国气候大会(COP28)期间,22 个国家发起的“三倍核能宣言”提出,核能是世界第二大清洁可调度的低碳能源,未来如果核能减少,实现净零目标将更加困难和昂贵。22 国表示将共同努力,推动到2050 年全球核电装机容量增长至2020 年的三倍。中国已经成为全球核能发展规模第二大国家,未来增长空间大,根据2024 年发布的《中国核能发展报告2024》,预计到2035 年,核能发电在中国电力结构中的比例将大约达到10%,而到了2060 年,这一比例预计将增至大约18%。

核能供电稳定性强,能够提升国家能源安全保障。俄乌冲突的爆发对世界能源供应格局产生巨大影响,能源价格波动性增加,面对地缘政治不确定性所带来的能源安全风险,各国加速推进能源转型,减少对传统化石能源的依赖,支持清洁能源及核电发展。拜登签署《禁止进口俄罗斯铀法案》以加速美国核燃料脱俄进程;法国2023 年取消2035 年核电份额降至50%的目标,大力支持新建核电项目;日本2022 年8 月重启核电建设,并允许核电反应堆寿命超过60 年;俄罗斯批准到2035 年新建16 台核电机组的计划;德国、比利时延长核电站运营时间等。

人工智能需求前景及小型模块化反应堆(SMR)技术快速发展提供天然铀需求新支撑。

伴随人工智能技术快速发展,数据中心和云计算中心的算力需求急剧增加,国际能源署预测,2030 年全球数据中心电力需求将达945 太瓦时。数据中心需7×24 小时不间断供电,而风电、光伏受天气制约,传统电网难以满足其高耗能需求,核电作为能够提供稳定基荷电力的低碳能源,除上述利用小时数远高于其他电源外,其全生命周期度电碳排放仅5.7克,不足光伏的1/10。小型模块化反应堆(SMR)是指功率和物理尺寸都比传统的千兆瓦级发电厂小的核反应堆(30 万千瓦以下),小型模块化反应堆(SMR)具有全天候、稳定发电以及部署灵活的优势,契合数据中心的用电、用地需求。

2、 核电发展方兴未艾,发展中国家贡献主要增量

核电作为基荷能源,其发展与主要经济体能源结构的发展相随。全球核电装机规模自1970 年以来经历了以下四个时期。一、快速增长期(1970–1987 年):1973 年石油危机推动核电成为替代能源,发达国家大规模建设。装机容量从1970 年约16.5 吉瓦快速增长至1980 年代末的300 吉瓦。二、平台调整期(1988–2010 年):1986 年切尔诺贝利事故引发安全质疑,多国暂停新建计划。2000 年后缓慢复苏,2010 年全球装机达375 吉瓦,但增量主要来自亚洲。 三、震荡与重启期(2005–2015):2011 年福岛事故后,日本关停大量反应堆,德国加速退核,全球核电发展一度停滞。之后逐步复苏,日本部分核机组陆续重启,法国等国家亦恢复运转。四、稳中推进(2015–2025):全球核电装机截至2023 年年底达到371.5 吉瓦,对比 2013 年增加约 23%。超79%的增长来自亚洲,中国增速尤其突出,从12.57 吉瓦增至56.9 吉瓦。

全球核电整体维持向好发展 ,各主要核电国家都在重启或扩大核电投入,同时为应对地缘政治风险,正在加强各自核能产业链建设,完善供应结构。国际原子能机构数据显示,截至2025 年5 月,全球在运核电机组416 台,总装机容量376.3 千兆瓦。另有处于较长时间停运的核电机组23 台,总装机容量19.687 千兆瓦。在建核电机组62 台,总装机容量65.0 千兆瓦。根据国际原子能机构预测,到2050 年,在高情景下装机容量将增至约950 吉瓦(当前的2.5 倍),低情景增至约 514 吉瓦。

过去十年全球装机容量增速放缓,中国核电建设成为了主要增长驱动力。2012 年至2023 年,我国核电发电装机容量从 12.57 吉瓦增长至 56.91 吉瓦,年均复合增长率达到了 14.72%,2023 年,中国新开工核电机组5 台,核电工程建设投资完成额949 亿元,创近5 年最高水平。截至2023 年底,在建核电机组26 台,总装机容量3030 万千瓦,均保持世界第一。

中国核能发展进入快车道,预计到2035 年核能发电量占比达到10%。截至2025 年初,中国共有58 台核电机组投入运行,总装机容量约56.9 吉瓦,另有30 台机组(约34.4 吉瓦)在建,在建数量居全球首位。核能被定位为清洁低碳、安全可靠的基荷电源,中国明确提出“积极安全有序发展核电”作为能源战略组成部分。国家发改委和国家能源局发布的《“十四五”现代能源体系规划》中提出,在确保安全的前提下,积极有序推动沿海核电项目建设,合理布局新增沿海核电项目;到2025 年,核电运行装机容量达到7000 万千瓦左右。根据2024 年发布的《中国核能发展报告2024》,预计到2035 年,核能发电在中国电力结构中的比例将大约达到10%,而到了2060 年,这一比例预计将增至18%。

3、 人工智能及小型模块化反应堆(SMR)支撑未来需求

人工智能技术发展为核电复苏提供支撑。国际能源署最新报告指出,2024 年全球数据中心用电量约415 太瓦时,占全球总耗电的1.5%。随着生成式人工智能、云计算等的发展,未来十年这一比例将急剧攀升。据预测,到2030 年全球数据中心年耗电量可能翻倍至945 太瓦时(国际能源署基准情景),占全球用电约3%,2035 年数据中心耗电预计将达到1200 太瓦时,占全球用电约4.4%。如此庞大的电力需求,对能源供应体系提出了前所未有的挑战与机遇。面对7×24 小时持续、高功率密度的用电需求,核能以其高可靠性和低碳特性,重新进入人们视野。

中美两国将成为未来数据中心耗电最高的两个市场,因此推动核电发展以保障能源供应的驱动力也更强。国际能源署指出,未来数据中心电力需求增长近80%将来自中国和美国。美国和中国这两大“算力超级大国”在人工智能时代领跑:美国数据中心年耗电将从2024 年的约180 太瓦时增至2030 年的420 太瓦时左右(+240 太瓦时,增长130%),中国同期则从约105 太瓦时增至280 太瓦时(+175 太瓦时,增长170%)。相形之下,欧洲增长约70%(+45 太瓦时)。

小型模块化反应堆(SMR)具有全天候、稳定发电以及部署灵活的优势,契合数据中心的用电、用地需求。西方科技巨头西方科技巨头对于 “人工智能+核电”的合作模式已基本达成共识,正加速推动小堆的部署和技术创新,多个相关项目陆续问世。目前全球小型模块化反应堆(SMR)项目储备达47 吉瓦,较上一季度增长42%,主要由数据中心需求拉动,占总容量39 %。根据预测,2035 年前新增的35-65 吉瓦核电中,10%将用于满足数据中心用电,主要通过部署小型模块化反应堆(SMR)或模块化装机实现。

4、供需平衡

需求端:短期看,能源转型推动需求拐点到来,长期看,人工智能及小型模块化反应堆(SMR)技术爆发或支撑长期需求。短期受能源转型及能源安全因素推动,各国纷纷加码核电发展,推动核电复苏,天然铀需求拐点已至。到2030 年,人工智能数据中心的电力消耗预计将增加一倍以上,达到945 太瓦时,核能发电将贡献相当规模的增量需求,特别是在中国和美国,首批小型模块化反应堆(SMR)预计将在2030 年左右投入使用,长期需求增量释放可期。

供给端:短期看,矿山复产将作为主要供给增量,受前10 年资本开支低迷影响,新增矿山供给有限,长期看,现有矿山资源逐步衰减,复产产能释放完毕后,一次供给缺口或将继续扩大。在铀价上涨驱动下,现有矿山扩产或复产预计将提供供应增量,继福岛核电站事故后,核电发展停滞,部分矿山采取减产或停产,随着近2-3 年铀价回暖,部分前期关闭的矿山开始陆续恢复生产,将作为未来短期内主要的一次供给增量。由于前10 年铀矿勘探资本开支低迷,从历史情况看,铀矿从勘探到实际产出大约需要10-20 年,2021年全球勘探预算才重回增长通道,因此预计未来10 年新增矿山供应仍将有限。短期复产矿山增量释放完毕后,一次供给缺口将继续扩大。

此外随着铀价上涨,金融机构增持实物铀形成的二次需求也值得关注。在铀矿产业链中,传统天然铀需求通常指的是核电站运行所需的直接燃料量,即一次需求。然而,随着地缘政治重构、供应链脆弱性暴露,金融机构对实物铀的投资需求,即二次需求已成为左右现货市场价格与供应预期的关键变量。华尔街投行如高盛、麦格理以及一些对冲和实物信托基金逐步增加实物铀交易。以斯普洛特实物铀信托基金(SPUT, Sprott PhysicalUranium Trust)为例,其信托份额锚定实物铀,设计机制不允许交割,持仓规模只增不减,因而形成永久性需求池。