eo特约记者 蒋婷 编译
编辑 姜黎
审核 黄燕华
2025年1月2日，核电巨头Constellation Energy与美国总务管理局签订了一份价值超10亿美元的十年期合同，从2025年4月25日开始，将为超过13个联邦机构每年输送逾100万兆瓦时的电力，相当于100万多户家庭一年的用电量。这是美国总务管理局史上最大的能源采购交易，也是美国政府首批以气候为重点、涵盖现有核反应堆的重大能源协议之一。
Constellation总裁Joe Dominguez表示，“一直以来，核能都不在许多企业和政府的可持续能源采购范围之内。这份协议的签署，表明形势已然转变，同微软等公司一样，美国政府也开始支持对核能的长期投资。”
随着人工智能的迅速发展，数据中心的能源需求激增。国际能源署预测，到2026年，数据中心的用电量将超过1000太瓦时。在2024年12月国际能源署举办的首届全球能源与人工智能大会上，来自政府能源部门、科技公司的五百多名领导人参会，多次提及核能、地热能与其他可再生能源在缓解数据中心电力供应压力时的作用。
随着人工智能的迅速发展，美国预计成为增长最快的数据中心市场，美国电力行业资讯公司Grid Strategies LLC发布的报告显示，美国的电力需求在未来五年内可能增长16%，到2029年需要新增约128GW的装机容量。目前，数据中心用电量占该国电力负荷的4%左右。美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的报告显示，到2028年，数据中心的能源消耗量可达74—132吉瓦，占美国电力消耗总量的6.7%—12%。
数据中心激增的电力需求，给美国电网基础设施带来了前所未有的压力。彭博社的一份报告显示，美国超过3/4的高度失真功率读数位于大型数据中心50英里范围之内，表明数据中心或引发谐波问题，影响电网平稳运行。
美国能源部在2024年对电网基础设施增加了多项投资，并在2024年10月，宣布为42个州的38个项目提供高达20亿美元的资金。这一资金源于电网弹性和创新合作伙伴关系计划（GRIP），该计划旨在建设新的输电和配电基础设施、推动技术升级。
然而，电网投资还远远不足。能源咨询公司Rystad Energy警告称，要促进可再生能源并网、为大客户供电，到2030年之前至少需要3.1万亿美元的电网基础设施投资。
为解决AI发展伴生的数据中心供电问题，核电成为各方的首要选择。作为全球最大数据中心基地，美国弗吉尼亚州在2024年12月宣布，将建造世界上首座商用核聚变发电厂，预计于2030年左右投入使用，这一核电厂将发电400兆瓦，可满足约15万户家庭的用电需求。
过去一年，美国各大能源公司和科技巨头也纷纷押注核电，为人工智能发展提前筹划补能。
●2024年12月，Facebook母公司Meta宣布，计划在路易斯安那州东北部建造一个价值100亿美元的AI数据中心，并向核电开发商公开招标，预计在2030年代初增加1-4吉瓦的核能发电能力。
●2024年9月，微软与Constellation达成一项为期20年的电力交易协议，计划在2028年重启三哩岛（Three Mile Island）核电站1号机组。该机组毗邻1979年发生堆芯熔毁事故的2号机组，事故发生后，依然维持运转，至2019年才因持续亏损而停止运营。
在传统大型核电站重启的同时，小型模块化反应堆（Small Modular Reactor，以下简称“SMR”）作为一种新兴核电技术，正在走进各大公司的视野。每个小型模块化反应堆发电能力可达300兆瓦，约为传统核反应堆发电能力的三分之一，但这种反应堆可在工厂组装后进行运输，部署灵活性更强、占地面积更小、建设周期更短、运营成本更可控。尽管美国当前还没有成熟的小型模块化反应堆正式进入运营阶段，但谷歌、亚马逊等一大批公司已经纷纷投资。
●2024年10月，谷歌与Kairos Power达成合作，计划在2035年之前建造运营500兆瓦的小型模块化反应堆，以提供24/7的全天候清洁电力，帮助实现谷歌2030碳中和目标。
●谷歌发布公告后的次日，亚马逊也公布了三项SMR开发计划，即与西北能源公司（Energy Northwest）合作开发四个小型模块化反应堆，预计项目第一阶段将提供320兆瓦的电力；对小型模块化反应堆开发商X-energy投资5亿美元，计划在2039年之前投产5吉瓦的新型核电项目；与Dominion Energy签署协议，计划在北安娜核电站附近开发一个小型模块化反应堆项目，将为弗吉尼亚地区提供至少300兆瓦的电力。
●2024年底，由OpenAI负责人Sam Altman担任CEO的初创核电公司Oklo与Switch签订协议，预计2044年前部署12吉瓦的Aurora微型核电站群。Aurora微型反应堆采用金属燃料、液态金属冷却，可以利用回收的废燃料运行，单个反应堆可提供15-50兆瓦的清洁电力，在不添加燃料的情况下可运行长达10年。
核电是可靠、稳定的清洁能源，且随着投资的增加，核能发电的安全性也会提升，是支撑AI高速发展的理想能源方案。但核电项目整体前期投入高，成本回收周期长。Oklo公司预计2025年全年运营亏损4000万至5000万美元。在审批顺利的情况下，其首个Aurora核电站群预计要到2027年才能投入运营。
核电项目在监管方面也存在堵点。2024年11月，美国联邦能源管理委员会驳回了亚马逊与Talen Energy的核电厂址共置协议，根据该协议，亚马逊数据中心可直接从宾夕法尼亚洲核电厂购买电力。委员会成员表示，这一供电方式可能会减少居民电力供应、推高公众电费成本、影响电网稳定运行。
短期内，天然气仍将是数据中心的主要电力来源，但并不是追求零碳、低碳的各大科技公司最优选。虽然理论上，数据中心可以依靠太阳能和风能供电，但这些能源的随机性、间歇性和波动性依旧是大问题，要确保供电稳定，美国现有电网基础设施至少要扩建4倍，并建设大规模的储能设施。对于数据中心而言，即使是短暂的停电也可能造成数十亿美元的经济损失。
与核能不同，地热能项目所需的技术和供应链可从石油天然气行业迁移，比新建核反应堆的审批流程短、建设速度快，其稳定性也优于风能和太阳能。水平钻井和水力压裂技术的应用，释放了地热能的巨大发电潜力，有望使其成为传统化石燃料的替代品，成为数据中心供能的另一种选择。
根据能源咨询公司Rystad Energy的数据，美国地热项目的平均平准化度电成本（LCOE)约为64美元/兆瓦时，天然气77美元/兆瓦时，核能182美元/兆瓦时，地热能在经济上具有竞争力。行业协会 Geo Thermal Rising透露，自2020年以来，地热初创公司已成立超过60家，相关项目已融资7亿美元。
一批地热初创公司正与科技巨头开展地热能合作。Fervo Energy将运用水力压裂技术，为内华达州数据中心提供115兆瓦的地热能。2024年底，该公司的犹他州地热项目获批，可生产高达2GW的电力，足以为超过200万户家庭供电。此前，Meta与Sage Geosystems达成地热合作，项目第一阶段将在2027年开始运营，为Meta数据中心提供高达150兆瓦的地热能。
各方对地热能的兴趣在上升，美国土地管理局曾提议加快全国地热项目的审批流程。
然而，地热能的长期趋势并不明朗。一方面，对于初创公司而言，前期投入成本高昂。当前地热能的主要推动者是中小型公司，Fervo Energy内华达项目的成功运营，关键在于谷歌为其注入了大量资金。另一方面，尽管地热能供电可以实现零碳排放，但这种能源也遭到一部分环保人士的反对，因为地热采集依赖于水力压裂，有可能污染饮用水源、引发地震。
Fervo Energy的CEO Tim Latimer预测，他的地热公司未来会产出大量电力，足以与核电站竞争。但他在2024年的一次采访中则表示，这种大规模的电力产出要到2030年代才可能实现。
参考资料（上下滑动查看）
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