来源：环球零碳
摘要：
人工智能狂飙突进，电力危机如影随形。面对AI带来的“电力黑洞”，亚马逊、谷歌等科技巨头纷纷抢滩小型模块化核反应堆（SMR）。“小堆”灵活、便宜且低碳，能成为电力破局的关键吗？
撰文 | Bell
编辑 | Tang
→这是《环球零碳》的第1465篇原创
在AI迅猛发展的今天，科技公司的能源需求，正在重构美国整个电力行业的价值链。但陈旧的电网，支撑不起美国AI雄心。
马斯克和黄仁勋都曾发出过警告，表示现有电网难以支撑AI芯片的全速运行。
据《福布斯》杂志报道，ChatGPT每日运行消耗的电力超过50万度电，相当于1.7万个美国家庭的平均日用电量总和。
据美银美林预测，2023年至2028年间，美国AI电力需求将以25%-33%的年复合增长率飙升，远超整体电力需求的增长速度（2.8%）。
而据美国劳伦斯伯克利实验室（LBNL），2023年数据中心消耗了美国总电力的约4.4%，预计到2028年将消耗美国总电力的约6.7%至12%，是电力需求增长首要驱动力。
所有研究机构的预测都指向一个结果——AI已经化身电力“饕餮”，我们不得不面对AI革命背后的能源困境。
这种前所未有的“电力饥渴”正在迫使科技巨头重新思考能源战略。在全球能源低碳化的大背景下，科技公司们将目光转向了曾被边缘化的无碳能源——核能。
上个月，亚马逊、谷歌、Meta 等科技巨头在美国共同签署了“三倍核电”倡议，将共同为“到2050年全球核电规模应达到目前水平的3倍”提供支持。
来源：World Nuclear News而且具体的“支持手段”上，谷歌、微软、亚马逊等科技巨头不约而同地选择投资小型模块化核反应堆（SMR），简称“小堆”。
科技企业推动的核电复兴，也正在悄然改变美国的能源权力结构。
传统上，公用事业公司主导电力行业。如今，科技巨头凭借雄厚的资金实力和稳定的电力需求，成为核电项目的重要锚定客户。
美国核管理委员会前主席就曾表示，在美国，推动SMR发展的参与者不是拥有数十年大型核电站建设经验的公用事业公司，而是人工智能企业、数据中心园区和其供应商。
科技巨头的押注，正在成为“小堆”技术开发与部署的强力催化剂。
01
美国电网老化，“小堆”脱颖而出
AI的吞电能力，让本就面临老化问题地美国电网雪上加霜。
据美国电力研究机构（EPRI）的分析，目前全球已经建设了超1万座智算数据中心，其中一半都位于美国。而且，80%的数据中心负载集中在15个州。
这让美国建于上世纪六七十年代的输电系统本已不堪重负，而科技公司为避开电力紧张区域，纷纷将数据中心迁至俄亥俄、爱荷华等欠发达地区，进一步加剧了局部电网压力。
2023年，数据中心消耗了弗吉尼亚州约四分之一（25.59%）的电力，是全美最高的，其次是北达科他州，超过15%，爱荷华州、内布拉斯加州和俄勒冈州均超过11%。2030年，这一比例还将继续增加。
图说：2030年数据中心占各州电力消费份额（预测）来源：EPRI
这种背景下，核电的高容量系数（92.3%）显示出独特优势。据美国能源信息署数据，核电不受天气影响，能够92.3%以上的时间满功率运行，且能量密度惊人——1公斤铀235裂变释放的能量相当于2700吨标准煤。
正是这些特性，使核能成为科技巨头眼中解决AI电力危机的"终极答案"。
然而，在过去的70年里，世界在很大程度上依赖于相同的压水反应堆技术，但事实证明，在21世纪的美国，建造这些核电站的成本非常高。
资料显示，美国乔治亚州沃格莱核电站的3号和4号反应堆是几十年来建成的第一座新核电站，耗资比预期多了180亿美元，比原计划晚了7年。
不只是美国，在世界范围内，大型核能项目的建设延期、成本飙升是种普遍现象。
法国电力公司将中标的英国欣克利角1号核电站的完工时间从2027年推迟到2029年，目前建设成本已上涨一倍多，达到430亿美元。
这个时候，“小堆”的优势就体现出来了。
与传统大型核电站相比，SMR通常指电功率在30万千瓦以下的核反应堆，其核心优势在于"小而美"的设计理念。模块化建造方式使小堆能够在工厂预制标准组件，再运至现场组装，大幅缩短建设周期并降低成本。
除发电外，模块化设计使其可广泛应用于区域供热、海水淡化、工业蒸汽供应乃至制氢等领域。对科技公司而言，这种灵活性意味着一个反应堆可同时满足数据中心对电力和冷却的双重需求。
来源：《环球零碳》整理而且，从能源系统角度看，“小堆”完美契合美国分布式电网的发展趋势。
美国电力系统由多个区域电网构成，而非全国"一张网"，这种结构使小堆能够作为自备电厂为特定区域提供电力，具备独特的经济价值。
而且，据中国核动力研究设计院副总工程师赵成昆的分析，目前约80%的美国退役火电厂址经评估适合改建小堆，可复用原有电网接入设施和部分厂房，大幅降低前期投资。
美国两党也在对“小堆”的支持上“十分难得”地达成了一致。
拜登时期，美国正式开放了高达9亿美元的资金申请，以支持小型模块化反应堆核技术在美国国内的初步部署。
特朗普上台后，其任命的能源部部长克里斯·赖特原本就是SMR公司奥克洛（Oklo）的董事。赖特表示，未来政府将为这一新兴核技术提供资金和监管支持。
02
加速催化，科技巨头打造“专属核电”
而“小堆”技术的开发与部署，科技公司起到了主导性的催化作用。
面对AI发展带来的生存级能源挑战，美国科技巨头不再满足于单纯的电力消费者角色，而是通过多元策略深度介入核电领域，重塑能源供应链。
科技公司正通过直接投资、电力采购协议等多种方式锁定核能资源，一场围绕“小堆”的"军备竞赛"已然展开。
美国核电市场上的一些主要参与者都有来自科技公司的大量资金支持，而且客户已经排好了队。
作为美国SMR市场的主要参与者之一，X能源公司（X-energy）获得了科技公司亚马逊直接投资的数亿美元资金，用于建造Xe-100反应堆。
该公司的CEO表示，Xe-100是一个80兆瓦的反应堆，分四台出售，总发电量为320兆瓦。
X能源公司在最新一轮融资筹集了7亿美元，由亚马逊领投，Citadel创始人肯·格里芬、锐盛管理集团、Segra 资本管理公司、简街资本和密歇根大学等公司也参与了融资。
本周，陶氏化学和X-energy已经向美国核管理委员会（NRC）提交了位于德克萨斯州西德里夫特的核电项目建设许可申请。
而微软创始人比尔·盖茨，更是在去年直接创立了一家“小堆”公司——泰拉能源（TerraPower），并担任董事长。
图说：比尔·盖茨在TerraPower展示金属燃料棒束模型。来源：CNBC
这家企业的其他创始人还包括韩国最大的能源供应商之一SK集团（SK Group）和钢铁制造商安赛乐·米塔尔（Arcelor Mittal）。主要创始人都为其提供了资金支持。
谷歌则与凯洛斯能源公司（Kairos Power）达成协议，计划2030年前部署首座SMR，2035年前扩充至6-7座，总容量达500兆瓦。
凯洛斯正在田纳西州橡树岭建造低功率示范反应堆，以展示其“提供清洁、安全和负担得起的核热”的能力。
泰拉能源的莱韦斯克表示，由于科技公司对电力的巨大需求以及雄厚的财力，它们是一股“巨大的力量”，可以推动行业向前发展。
毕竟，Alphabet（谷歌母公司）、亚马逊、Meta和微软的市值加起来是标准普尔500指数公用事业类股市值的7倍。
对小堆的追捧也体现在了资本市场上：2024年以来，美股小型反应堆相关企业股价飙升：Oklo上涨116%，Vistra暴涨343%，NuScale Power Corporation更是飙升485%。
03
现实挑战：挣扎中的“小堆”
然而，理想与现实总还是有着一定差距。
SMR的技术成熟度本身就是问题。目前全球建成和在建的小堆实际上只有5个，两个在中国，三个在俄罗斯。美国尚无实际投运的商用SMR项目。
美国的“小堆”建设，基本上还在研发阶段或“纸上谈兵”阶段。预期最早落地的Kairos Power示范堆也要等到2027年完工，而谷歌计划中的反应堆最早2030年投入使用。
这种产业化滞后意味着美国科技公司将面临漫长等待，难以用SMR解决迫在眉睫的AI电力短缺。
其次，美国的监管框架不适配也是“小堆”推广的挑战之一。
当前美国核能法规主要针对传统大型堆设计，小堆的特殊性——如更小的应急计划区、模块化建造方式、简化安全系统等，需要监管机构更新标准和审批流程。
据路透社报道，核管理委员会可能需要数年时间才能批准反应堆，因为这些反应堆会产生放射性废物，而且必须控制运行和扩散风险。
监管不确定性增加了项目开发的时间成本和合规风险，尤其当多个州对核能态度不一的情况下。
让问题更加复杂的是，小堆技术路线多样——目前美国约有95家公司涉足该领域，许多反应堆计划使用特殊燃料、新技术和替代冷却剂运行。技术路径的分散并不利于形成统一的监管标准。
此外，公众接受度与环境争议始终是核电发展的潜在阻力。
许多小型核反应堆计划使用高纯度低浓缩铀（HALEU）燃料，这种燃料的纯度最高可达20%，而传统反应堆的纯度最高可达5%。
然而，一些物理学家对这种燃料的安全性提出质疑，表示HALEU可能用于制造核武器，并建议将浓缩程度限制在10%至12%。但这样的限制可能会降低SMR效率。
目前，美国唯一一个通过美国核管理委员会（NRC）许可的商业项目——NuScale爱达荷州SMR项目也被暂停。
图说：NuScale工厂效果图来源：NuScale
尽管NuScale与2020年能源部签订了为期10年、价值13.5亿美元的合同，但 NuScale 在成本几乎翻倍后还是选择在2023年终止了项目。
目前来看，对美国科技企业来说，用小型反应堆缓解电力行业的压力，依旧道阻且长。
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参考资料：
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[20]https://www.nbwpress.com/article/3405.html
[21]https://wallstreetcn.com/articles/3712097
首图来源：NuScale
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