1、天然铀供给情况
铀的供应可分为一次供应和二次供应。一次供应是指当年新开采和加工的铀,而二次供应来自库存和回收的使用过的燃料,包括经过后处理并返回燃料循环的铀。直接从矿山开采并经过水冶以及后续工序处理后直接用于核电反应堆的天然铀即为一次供应的天然铀。天然铀资源储量是一次供应的基础,全球铀资源分布集中度高且具有稀缺性。
根据 OECD-NEA 与 IAEA 数据,截至 2021 年 1 月,全球已探明且开采成本低于130 美元/kgU 的铀资源总量 607.85 万 tU,全球分布不均,主要集中在澳大利亚、哈萨克斯坦、加拿大、俄罗斯和纳米比亚,上述五国铀资源储量分别占世界总储量的 28%、13%、10%、8%和 8%,前三大铀资源国资源量占比超 50%。
一次供应是全球天然铀供应的主要部分,2022 年,全球天然铀一次供应占比达到 77%。天然铀全球供给集中度高,整体呈现供不应求趋势。根据 WNA 数据,全球天然铀产量于 2016 年前持续上升,自 2017 年开始,一些铀生产国由于铀价低而限制了其产量,全球天然铀产量开始下降。2021 年前,铀市场价格低迷,导致铀生产量逐渐减少。随着价格回升以及各国在碳中和背景下对核能加强关注等因素的影响,2022 年全球天然铀产量回升至 49,355tU,未来随铀价上升有望继续保持增长。
全球天然铀产量分布集中度较高。根据 WNA 数据,2022 年,全球产量前三大国家分别为哈萨克斯坦、加拿大和纳米比亚,产量分别达到 21,227tU、7,351tU 和 5,613tU,占全球天然铀产量比重分别为 43.01%、14.89%和 11.37%,占全球比重合计近 70%。
2、天然铀需求情况
全球生产的铀资源主要用于核电及国防等领域。目前核能发电是铀最主要的销售渠道,全球天然铀需求增长的核心驱动力来自核能建设发展。WNA 将天然铀的需求分为反应堆需求和其他需求。反应堆需求指新反应堆首次投料所需天然铀以及核电换料再装填需求,其中核电换料需求远高于首次投料需求。
全球核电反应堆换料周期一般为 12-18 个月,即每 12-18 个月停机一次,进行换料和检查维护。此外,核电运营商可能会持有战略库存以预防未来的供应风险,亦可能基于成本考虑或其他原因持有非战略库存,库存需求增加了天然铀的反应堆需求。天然铀的其他需求主要为现货市场上进行的短期和现货交易需求以及实物投资基金的购买需求,也会在短期内增加天然铀需求。
根据 WNA 数据,2024 年全球反应堆天然铀需求量共计 6.75 万 tU,较 2021年 6.25 万 tU 上升 8.00%。其中美国铀需求量为 1.81 万 tU,占全球铀需求总量的26.86%,全球排名第一;中国铀需求量为 1.31 万 tU,占全球铀需求总量的 19.45%,全球排名第二;法国、俄罗斯、韩国天然铀需求量亦处于较高水平。
全球核能建设的进一步发展将持续推升核电天然铀需求。WNA 在其发布的《核燃料报告:2023-2040 年全球需求和供应情景》中预测,在参考情景(中案)中,到 2040 年,全球核电装机容量将达到 686GWe,全球反应堆铀需求预计将增加至 12.99 万 tU。在低案和高案情景中,到 2040 年,全球核电装机将分别达到 486GWe 和 931GWe,全球反应堆铀需求将分别上升到 8.69 万 tU 和 18.43 万tU,在全球能源清洁转型和核电加速建设发展的推动下,天然铀供需缺口预计长期存在。
3、天然铀市场情况
根据 WNA《核燃料报告:2023-2040 年全球需求和供应情景》,全球铀市场的参与者主要分为三类:①生产商或供应商(铀矿企业、转化厂、浓缩厂、燃料组件制造厂等);②核电运营商和其他核燃料消耗者;③从事铀买卖的其他各类市场参与者(贸易商、代理商、投资机构、中介机构以及政府等)。上述参与者在铀市场进行短期(现货)、中期以及长期交易,并签订相应的交易合同。天然铀的采冶由铀矿公司开展,铀矿公司是全球天然铀市场的最初始和最重要供应者,是铀一次供应的来源。全球铀矿公司集中度较高,2022 年全球产量排名前 10 位的公司占据了全球 90%以上的天然铀产量。
天然铀生产到核电反应堆应用中间的转化、浓缩和燃料组件制造环节由专业化公司转化厂、浓缩厂和燃料组件制造厂开展。
转化厂是专业从事将天然铀转化为六氟化铀的工厂,全球五家转化厂满足了全球主要的天然铀转化需求,具体情况如下:
Cameco:卡梅科拥有并运营 Blind River 精炼厂,将天然铀转化为三氧化二铀(U2O3);以及 Port Hope 转化工厂,将 U2O3转化为 UO2 和 UF6。上述两个工厂均位于加拿大安大略省。Blind River 精炼厂年产能为 24,000tU;Port Hope 转化工厂年产能为 12,500tU(UF6 形式)以及 2,800tU(UO2形式)。
ConverDyn:ConverDyn 运营位于美国伊利诺伊州的 Honeywell 转化工厂,为核电最终用户提供 UF6 转化服务。Honeywell 工厂在其高峰期年产能达到15,000tU,并于 2017 年 11 月被暂时关闭。2023 年 7 月,ConverDyn 宣布重启 Honeywell 工厂,重启完成后年产能计划为 7,000tU。
Orano:欧安诺原在其位于法国 Malvési 和 Tricastin 的 Comurhex 工厂进行两阶段转化。天然铀(U3O8)在 Malvési 转化为四氟化铀(UF4),然后将UF4运送到 Tricastin,最终转化为六氟化铀(UF6)。2018 年 9 月,欧安诺位于 Tricastin 的新 Philippe Coste 转换工厂落成,原 Comurhex 工厂于2017 年底停止运营。新的 Philippe Coste 工厂年产能达 15,000tU。
Rosatom:俄罗斯国家原子能公司向全球市场提供全方位的核燃料循环产品和服务。转化大多作为销售的燃料组件以及浓缩铀产品的一种附加服务提供。
中核集团下属企业:中核集团下属设有专业化转化工厂,旨在满足国内核电机组的天然铀转化需求以及在国外建造的中国核电反应堆需求。中核集团是中国唯一具有天然铀转换能力企业。
上述转化厂中,三大西方转化厂 Cameco、ConverDyn 和 Orano 还具有全球天然铀(U3O8)和六氟化铀(UF6)储存中心的功能,为全球市场参与者提供天然铀贸易、库存存储以及其他市场服务。浓缩厂是专业提供铀同位素分离浓缩服务的工厂,其产能以分离功度量。
全球共有四家铀浓缩厂商,分别为 Orano、Rosatom、Urenco 以及中核集团下属企业。浓缩厂可以在全球市场上销售浓缩铀或分离功,销售浓缩铀即通过对自有天然铀进行浓缩后向下游客户销售浓缩铀产品;销售分离功类似于来料加工模式,下游客户向浓缩厂提供天然铀,浓缩厂提供铀浓缩服务,产出浓缩铀后,计算浓缩铀产品中对应所含的分离功和天然铀的数量和金额,下游客户仅对分离功付费,即只支付浓缩加工费用。
全球存在较为活跃的分离功市场,咨询机构 UxC 公司和 Trade Tech 公司定期编制发布分离功市场价格。核燃料组件设计制造与采矿、转换和浓缩不同,由于其被应用的不同核电反应堆的设计具有独特性和不可替代性,因此核燃料组件是一种高度定制化产品,市场流通性很低。
核电运营商是铀市场上最主要的采购方,其基于反应堆核燃料需求而具有相对稳定的铀需求,考虑到加工、转化、浓缩和燃料组件制造的前置时间,核电运营商通常在其实际投料需求之前数年签订中长期燃料供应协议。
全球核电运营商通常基于其天然铀需求预测与铀矿公司签订铀矿供应框架合同,全球大部分天然铀通过该种长贸合同的形式进行交易。一方面,由于核电运营商可以提前数年预测其核燃料需求,因此长贸合同可以确保其未来的燃料供应;另一方面,长贸合同的稳定性和确定性为铀矿企业的生产经营提供了一定的保障。
全球铀现货市场是由核电公司采购计划的短期调整和铀生产计划驱动的实物市场。其产生的主要原因在于:国际天然铀供需地理位置分布错配,需要通过现货市场交易的方式调配余缺;铀市场参与者需要通过参与到现货交易市场中,和对手方建立良好的合作关系,提升对市场的认知度和敏感性,提升自身在国际天然铀市场中的影响力;天然铀市场供小于求,现货交易是调节短期供需平衡的重要手段。
铀现货市场由各类贸易商、中间商、生产商和核电企业组成,部分全球主要铀矿企业亦设有专业子公司从事天然铀现货市场交易业务,如哈原工下属 THK公司、欧安诺下属 UG 公司、铀壹下属 INTERNEXCO 公司、中广核集团旗下CGNGU 公司以及发行人子公司中核海外等。
根据 WNA《核燃料报告:2023-2040年全球需求和供应情景》,近十年来,贸易商和中间商在现货市场的作用显著增强,它们在做市中发挥作用,提供额外的市场流动性,平衡核燃料的位置和各种形式,并帮助减轻供应风险。天然铀市场上有现货价格和长期价格两类主要价格指数。现货价格是某一特定日期(一般在六个月以内)可供交易的单批货物价格,是天然铀现货市场交易
的参考价格。长期价格反映核电运营商与铀矿公司的长贸合同价格,一般基于铀矿生产情况确定。全球天然铀现货价格目前正处于上升空间。
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