AI devours electricity, small modular reactors (SMRs) become a key solution, and the next five years are a critical window period

隨着人工智能對能源需求的爆炸式增長，核能行業正迎來其 “硅谷時刻”，而小型模塊化反應堆（SMR）正成為焦點。

1 月 3 日，據能源媒體 OilPrice 的 Michael Kern 報道，在人工智能（AI）數據中心急劇擴張和汽車電氣化進程加速的背景下，全球電力需求的增長速度已達到總能源需求增速的兩倍，而能源行業正迎來關鍵轉折點。

傳統的間歇性可再生能源已無法滿足現代經濟對全天候（24/7）穩定基荷電力的需求，核能尤其是小型模塊化反應堆（SMRs），正被視為解決這一供需矛盾的關鍵路徑。

與傳統的大型核電項目不同，SMR 通過將建設週期縮短至 3-5 年並降低初始資本門檻，試圖規避傳統大型核電項目動輒數百億美元的財務黑洞，將核能從 “大型工程” 轉化為 “工業產品”。

這一轉變最顯著的特徵是驅動力的變化：私營部門尤其是科技巨頭已取代政府成為核電復興的主角。微軟、谷歌、亞馬遜和甲骨文等公司近期紛紛佈局，通過簽署長期購電協議（PPA）或直接投資，鎖定未來的清潔電力供應。

然而，SMR 的大規模部署仍面臨嚴峻挑戰。雖然全球核反應堆發電量有望在 2025 年創下歷史新高，但 SMR 要實現經濟可行性，必須完成從 “定製建造” 到 “工廠量產” 的跨越。未來五年（2025-2030 年）被視為 SMR 行業的生死攸關期。如果製造商能夠建立起類似飛機的流水線生產模式，並解決燃料與監管障礙，SMR 將成為清潔電網的堅實底座；反之，若仍停留在 “紙面設計” 或單體項目階段，該行業可能重蹈 20 世紀能源實驗失敗的覆轍。

為什麼 “小” 是核能生存的唯一邏輯？

傳統大型核電項目已成為資本的噩夢。以美國喬治亞州的 Vogtle 電站為例，其成本最終超過 300 億美元，幾乎是原始估算的兩倍。

沒有任何私人投資者願意在產生第一分錢收益前，揹負長達 15 年的鉅額債務。這種長達數十年的資本消耗讓私人投資者望而卻步。相比之下，SMR 試圖通過將建設時間縮短至 3-5 年，並將初始投資降低至中型公用事業公司或科技巨頭可承受的範圍。

SMR 通過三個維度的轉變解決了這一難題：

1. 規模小型化（Small）： 輸出功率在 300MWe 以下，約為傳統電站的三分之一，足以支撐大型工業綜合體或 25 萬户家庭。
2. 模塊化生產（Modular）： 這是真正的經濟引擎。組件在工廠預製而非泥濘的施工現場定製，隨後通過卡車或鐵路運輸。這種模式將 “規模經濟” 轉變為 “單位生產經濟”。
3. 技術迭代（Reactor）： 採用第四代反應堆概念，如熔鹽反應堆（燃料呈液態，消除了熔燬風險）和氣冷堆，後者可提供 700°C 以上的高温工藝熱。

而科技巨頭轉向核能並非出於對無碳基荷電力的突發熱情，而是因為其 AI 發展路線圖撞上了物理牆。據統計，單次 ChatGPT 查詢的耗電量約為谷歌搜索的十倍。

亞馬遜、谷歌和微軟已經意識到，風能和太陽能本質上是 “兼職” 能源，無法滿足數據中心全天候運行的需求，而電池技術尚無法在吉瓦級規模上解決這一 “間歇性” 問題。SMR 成為唯一能提供 24/7“穩固” 電力且佔地面積小到足以毗鄰服務器農場部署的技術。

科技巨頭：私營部門成為核能新推手

目前，SMR 市場的驅動力已完全改變。核能的主要驅動力來自私營部門而非國家意志，這為歷史上首次。

• 微軟：簽署了一份為期 20 年的購電協議（PPA），旨在重啓三哩島（Three Mile Island）1 號機組。
• 谷歌：向 Kairos Power 訂購了 6-7 座反應堆，以獲取 500 兆瓦的清潔能源。
• 亞馬遜：入股 X-energy，並與 Dominion 簽署了 SMR 選址諒解備忘錄。
• 甲骨文：宣佈了一個由三座模塊化反應堆供電的大型數據園區。

這些企業通過簽署 20 年的承購協議，解決了 SMR 製造商面臨的最大難題：訂單確定性。這種確定性使得債務融資成為可能，為建立供應鏈和工廠奠定了基礎。

量產經濟學與成本挑戰

SMR 的經濟邏輯建立在規模化生產之上。如果只建造一座 SMR，它將是地球上最昂貴的電力來源。只有像製造飛機一樣在工廠中批量生產，其 “模塊化” 承諾才能兑現。

國際能源署（IEA）預計，到 2030 年，SMR 的年投資額將達到 250 億美元。然而，建立首個工廠的成本極高。研究表明，通過 “幹中學”，產量每翻一番，資本成本可降低 5% 至 10%。但德國 BASE 的一份報告指出，在實現真正的大規模生產經濟性之前，平均需要生產 3000 個 SMR。

目前的行業目標是將成本降至每千瓦 2500 美元，但這需要克服巨大的初期障礙。目前，綠色債券和公私合作伙伴關係（PPP）正在介入。已有超過 50 億美元的綠色債券用於核能，美國能源部的先進反應堆示範計劃也在投入數十億美元。但真正的轉折點在於科技巨頭的長期承購協議，這使得債務融資成為可能。

1.5 萬億美元的工業熱能與海水淡化市場

除了電力，SMR 在工業供熱領域擁有巨大的潛力。全球約 89% 的高温工業熱能需求目前由化石燃料滿足，用於鋼鐵、水泥或玻璃製造。風能和太陽能無法有效提供此類高温熱能。

高温氣冷堆（HTGR）是唯一可以在化石燃料工廠 “圍欄內” 提供 750°C 蒸汽的零碳技術。根據 LucidCatalyst 2025 年的研究，工業 SMR 的潛在市場到 2050 年可能達到 700 吉瓦，這是一個價值 1.5 萬億美元的投資機會。如果 SMR 無法打入工業熱能市場，實現淨零排放幾乎是數學上的不可能。

此外，在中東和北非地區，SMR 正在成為海水淡化的新希望。沙特阿拉伯和約旦正在評估利用 SMR 為反滲透或多效蒸餾提供能源。2025 年的數據顯示，高温氦氣冷卻反應堆生產淡水的成本已進入每立方米 0.69 至 1.04 美元的經濟可行區間。

供應鏈瓶頸與地緣政治雷區

SMR 革命的阿喀琉斯之踵在於燃料。大多數先進設計依賴高含量低濃縮鈾（HALEU）。目前，俄羅斯控制着全球 40% 的鈾濃縮能力，哈薩克斯坦供應了全球 43% 的鈾，而尼日爾的軍事政變進一步打擊了供應穩定性。

而西方正在加速重建供應鏈。2025 年底，Urenco USA 在新墨西哥州生產了首批濃縮度超過 5% 的鈾，Centrus Energy 在俄亥俄州啓動了商業濃縮活動。然而，新礦山上線需要 7-10 年。目前鈾價在新合同中已觸及每磅 86 至 90 美元的高位。

在燃料供應實現多元化之前，SMR 的發展仍將受到地緣政治的嚴重製約。