AI需求激增与地缘政治供应冲击重新引发对核能的关注

A digital visualization of a small modular nuclear reactor (SMR) planned by Rolls-Royce.
Nuclear energy offers a stable, always-on supply of power that may be able to replace fluctuating supplies of renewables and fossil fuels.Image: Rolls-Royce/via REUTERS
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  • 近几十年来,霍尔木兹海峡封锁等危机已多次冲击全球能源市场。

  • 核能常被视为一种稳定、低碳的电力来源,可对间歇性的可再生能源形成补充。

  • 多个国家对核能的兴趣有所增长;全球约有60座核反应堆正在建设中。

人工智能、数据中心以及更加动荡的地缘政治环境,正推动对可靠、安全、清洁电力的需求增长。在此背景下,核能在政策和行业讨论中重新受到关注。

与伊朗战争及霍尔木兹海峡关闭相关的能源市场持续动荡,不仅全面推高了能源价格,也重新引发了关于能源安全和供应韧性的辩论。

核能支持者认为,核能能够提供重要的能源安全优势。核能可提供全天候可调度的电力,在某些市场中,还可能减少对进口燃料的依赖。此外,核电站受日常燃料配送风险的影响可能较小,因为其通常每18至24个月换料一次,而且额外的燃料通常可储存在现场,足以再使用数年。

在欧洲,波兰正推进其首座核电站建设,甚至德国似乎也在重新考虑其对这一能源的反对立场。在亚洲,中国持续大规模、高速度地推进建设,印度则正在重振其核计划。在美国,白宫目标是对现有反应堆实施5吉瓦的发电能力升级,并于2030年前启动10座新建大型反应堆的建设。

人工智能、数据中心与核电之间有何关联?

人工智能和数据中心的增长,加强了人们对可提供可靠、全天候低碳电力的能源(包括核能)的兴趣。

大型科技公司正投入数百亿美元用于新的人工智能基础设施。例如,OpenAI与甲骨文正在美国开发4.5吉瓦的额外数据中心容量。谷歌宣布在德克萨斯州新建三个数据中心园区,投资400亿美元;亚马逊则计划在印第安纳州北部额外投资150亿美元,此前该地已有一个110亿美元的项目。

结果是电力需求急剧攀升。根据国际能源署(IEA)的分析,2024年全球数据中心耗电量约为415太瓦时(TWh),预计到2030年将升至约945太瓦时。核能是有助于满足这一需求的关键技术之一。

2020至2035年按敏感性情景划分的全球数据中心耗电量Image: 国际能源署

为核能复兴投资提供资金

国际能源署表示,目前全球有63座反应堆正在建设中,而且在过去五年中,已有超过60座其他反应堆的运行寿命延长决定获得通过。

尽管一些创新型反应堆设计正在稳步推进,但大型压水堆(PWR)仍主导着当今的核电机组以及近期的建设计划。目前在建、已订购和规划中的反应堆大多也是大型压水堆。例如,美国政府计划投入800亿美元建设10座AP1000大型核反应堆。

多年来,新建核电项目的主要制约因素之一是成本,尤其是严重的超支和延误。一些分析人士认为,随着项目逐步从一次性设计转向重复建设、标准化、模块化以及更稳固的供应链,这一局面可能正开始改变。

由同一建设团队建造同一类型的多座反应堆,可能通过学习效应降低成本并缩短建设周期,但这些收益的幅度仍不确定,且取决于具体情境。有观点认为,同一类型反应堆建造到约第七座时,将推动建设成本和工期下降,使此后每座新反应堆的成本和建设时长都与第七座大致相当。

美国能源部估计,先进建造技术可将新建反应堆的建设成本降低10%以上,并显著降低与之相关的进度风险。

新建核电建设的一大障碍,是公用事业公司需要投入的巨额资本支出,而在某些市场中,监管机构也不愿通过电费用户来为电厂融资。但对于市值达数万亿美元、且较容易获得信贷的人工智能超大规模云服务商而言,为核电融资的问题要小得多。事实上,电力供应不足且不可靠,可能会严重制约其扩张计划。

小型模块化反应堆的作用

业界已有大量讨论,认为创新型先进反应堆企业可提供“表后”(behind-the-meter)解决方案,即将小型反应堆与数据中心及其他工业设施部署在同一地点。

采用模块化建造方法的小型模块化反应堆(SMR)旨在比传统大型电站更小巧、更简单、建设速度更快。它们也可能更适合部署在缺乏电网基础设施的偏远地区,而且许多设计都包含非能动安全特性。部分机型可利用现有发电厂的乏燃料。

一些公司已签约在数据中心和化工厂旁部署反应堆。与此同时,许多此类设计尚未达到可部署的成熟水平。

采用模块化建造方法的小型模块化反应堆(SMR)有望比传统大型电站更小巧、更简单、建设速度更快。它们也更容易部署在缺乏电网基础设施的偏远地区,且通常具备更强的安全特性。部分机型可利用现有发电厂的乏燃料,为核废料问题提供一种可持续的解决方案。

一些公司已签约在数据中心和化工厂旁部署反应堆,此类协议未来很可能还会大量增加。与此同时,这些设计在技术经济上仍未达到可部署的成熟水平。

该领域值得关注的一项进展是美国能源部的试点计划,其目标是在美国建国250周年之际(即2026年7月4日前),推动至少三种先进反应堆概念实现临界。

核能领域未来值得关注的方向

不断增长的需求和不断变化的能源市场,正促使人们重新关注核能。未来十年,重启、延寿和新建的反应堆将持续向电网供电。如果更多核电站采用可复制的设计和建设模式,成本可能下降,部署速度也有望加快。随着时间推移,小型反应堆最终可能部署在部分数据中心和工业场址,但具体时间表仍不确定。

与此同时,没有任何单一技术能够独自解决能源危机,需要综合多种方案,包括核能、可再生能源、储能、清洁燃料等。

各国将以不同的路径和速度推进。实现持久且包容的转型,需要在雄心、资金与执行之间保持协调,并以市场信号为指引,立足本地实际情况,同时获得国际合作的支持。

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