當(dāng)AI遇上核電，算力規(guī)則將如何改寫？

文/李昱磊 李言瑞

作者供職于中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院

核電與AI的電力需求完美適配，或許成為能源革命的新亮點。

人工智能算力需求的指數(shù)級增長正重塑全球能源格局。核電憑借其清潔性、穩(wěn)定性及規(guī)模化潛力，成為支撐AI發(fā)展的核心能源解決方案。本文通過分析政策動態(tài)、產(chǎn)業(yè)實踐與技術(shù)演進，揭示核電與AI算力的深度耦合邏輯，并探討其對未來能源體系的戰(zhàn)略意義。

AI算力爆發(fā)驅(qū)動

能源結(jié)構(gòu)重構(gòu)

全球人工智能產(chǎn)業(yè)進入高速發(fā)展期，能源消耗呈現(xiàn)顛覆性增長態(tài)勢。據(jù)波士頓咨詢集團研究，2030年全球數(shù)據(jù)中心電力需求將達(dá)390太瓦時，占美國總用電量的7.5%，其中AI算力貢獻超半數(shù)增量。Open AI的GPT-4模型單次訓(xùn)練耗電量達(dá)50萬千瓦時，相當(dāng)于1.7萬個美國家庭的日用電量，而推理階段的能耗可達(dá)訓(xùn)練的千倍量級。核電憑借其獨特優(yōu)勢成為AI算力的理想能源耦合方案。2025年休斯敦CERA Week會議上，谷歌、亞馬遜、Meta及陶氏公司聯(lián)合14家金融機構(gòu)、140家核企和31國共同簽署“核能3倍承諾”，提出2050年前將全球核電裝機容量提升三倍的目標(biāo)。面對此趨勢，科技巨頭率先布局能源轉(zhuǎn)型。微軟簽約核聚變企業(yè)Helion，亞馬遜斥資6.5億美元收購核能供電數(shù)據(jù)中心園區(qū)，Meta以20年長約鎖定核電供應(yīng)，標(biāo)志著AI產(chǎn)業(yè)已從算力競爭轉(zhuǎn)向能源主權(quán)爭奪。

一是核電具備穩(wěn)定性供給保障。風(fēng)電、光伏受限于間歇性特征，難以滿足數(shù)據(jù)中心24小時基荷的需求。核能憑借其90%以上的運行容量系數(shù)，成為唯一可規(guī)模化替代化石能源的零碳基荷電源。ConstellationEnergy等核電運營商股價一年內(nèi)暴漲150%～193%，反映出市場對“核

電即算力”邏輯的高度共識。

二是核電定價新機制有效降低成本。Mete與美國最大核電運營商Constellation Energy簽訂的80美元/兆瓦時20年長約，較現(xiàn)貨峰值電價降低84%，形成“容量預(yù)留+階梯調(diào)價”新型模式。此機制將核電長期運營成本（60美元/MWh）與風(fēng)險溢價分離，為AI企業(yè)提供穿越周期的成本控制工具。

三是能源需求倒逼能效技術(shù)革命。提升AI算力中心能效水平，是目前行業(yè)技術(shù)攻關(guān)的主要方向之一。由谷歌研制的TPUv4芯片能效達(dá)英偉達(dá)A100的1.9倍，英偉達(dá)的Blackwell平臺能耗降低25%，隨著未來新的半導(dǎo)體設(shè)計和節(jié)能技術(shù)突破，有望提高能效10～100倍。算法優(yōu)化與液冷技術(shù)推廣使單機柜功率密度提升至30kW以上，有效緩解了能源需求增速。

全球核電復(fù)興政策驅(qū)動發(fā)展多國將核電納入國家安全戰(zhàn)略，政策與技術(shù)突破形成共振。在2023年COP28大會上，22個國家達(dá)成聲明：到2050年將全球核能裝機達(dá)到目前的3倍（約1TW），相當(dāng)于連續(xù)20年每年新增50GW。

美國總統(tǒng)特朗普2025年簽署了4項有關(guān)核能的行政命令，旨在推動核能加速發(fā)展，計劃2050年核電裝機提升至400GW（較當(dāng)前增長4倍），行政命令要求2030年前啟動10座新核電站，審批周期壓縮至18個月，以期重塑美國在核能領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。同時，重點扶持小型模塊化反應(yīng)堆（SMR）商業(yè)化。NuScale首座示范堆將于2029年投運。

俄羅斯發(fā)布電力設(shè)施總體規(guī)劃，計劃至2042年新增18.9GW核電裝機容量，使核電占比從19%提升至25%（需要新增至少12臺機組）。同時，通過向緬甸、布基納法索等新興國家推廣RITM-200M浮動堆及陸基SMR，降低融資與技術(shù)門檻。

歐盟發(fā)布第八版PINC，計劃2050年核電裝機增至109GW（現(xiàn)98GW），預(yù)計需要2410億

歐元的投資，用于現(xiàn)有反應(yīng)堆的延壽和建設(shè)新的大型反應(yīng)堆。此外，SMR、新建模塊化反應(yīng)堆（AMR）、微型核反應(yīng)堆將需要更多的額外投資。

亞洲、中東、非洲等地區(qū)成為核電新興市場主力，土耳其、埃及、烏茲別克斯坦等30余國先后啟動新核電計劃。

核電+AI面臨的系統(tǒng)性

挑戰(zhàn)與協(xié)同創(chuàng)新路徑

當(dāng)前，核電與AI的深度耦合仍面臨著基礎(chǔ)設(shè)施周期錯配、監(jiān)管體系僵化、區(qū)域能源失衡三重核心矛盾，需要構(gòu)建適應(yīng)性生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)平衡等三重主要矛盾。

一是破解長周期基礎(chǔ)設(shè)施與算力迭代的速度悖論。傳統(tǒng)核電站建設(shè)周期超7年，而AI芯片迭代僅18個月。SMR將成為破局的關(guān)鍵。NuScale的60MW模塊化設(shè)計使建設(shè)周期壓縮至36個月，并通過“樂高式堆疊”實現(xiàn)算力增長同步擴容。微軟提出了更為激進的堆內(nèi)嵌數(shù)據(jù)中心方案——將服務(wù)器浸沒在核反應(yīng)堆冷卻劑中，利用液態(tài)金屬直接散熱，使能源利用率提升40%。該技術(shù)消除輸配電損耗，將電能使用效率（PUE）降至突破性的1.02。

二是重構(gòu)監(jiān)管范式適應(yīng)時代發(fā)展趨勢。美國核管會（NRC）的傳統(tǒng)審批流程需2000+項安全審查，導(dǎo)致新堆核準(zhǔn)平均耗時84個月。特朗普行政令強制將流程壓縮至18個月。其核心是建立數(shù)字孿生監(jiān)管體系，通過在反應(yīng)堆部署1200+個實時傳感器，構(gòu)建故障預(yù)測模型，將被動合規(guī)轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)險預(yù)警管理。同步推行SMR分級許可制度——NuScale因取消外部冷卻系統(tǒng)，將堆芯熔毀概率降至十億分之一，獲得簡化審批通道。政策推動發(fā)展的同時仍需警惕三哩島事故教訓(xùn)，強化跨州核應(yīng)急協(xié)作機制建設(shè)。

三是開發(fā)能源－算力協(xié)同市場機制。在Meta與Constellation的20年購電協(xié)議中，創(chuàng)新性地采用了“雙軌定價+波動率互換”模型，即固定80美元/MWh基礎(chǔ)價保障核電收益，當(dāng)批發(fā)電價超過120美元時Meta獲得補償，反之支付風(fēng)險溢價。在核電REITs（不動產(chǎn)信托）模式的應(yīng)用中，亞馬遜將薩斯奎哈納核電站資產(chǎn)證券化，科技公司通過持股獲得電費折扣，使項目內(nèi)部收益率提升至12%。

未來核電+AI耦合

發(fā)展的戰(zhàn)略預(yù)測

一是從能源消費者到產(chǎn)消者的身份躍遷（2025—2035）科技巨頭或?qū)⑼瓿伞昂穗娮誀I”戰(zhàn)略轉(zhuǎn)

型。亞馬遜在賓州核電站旁建設(shè)960MW數(shù)據(jù)中心集群，配套部署自有SMR技術(shù)實現(xiàn)85%能源自給；谷歌推進核能制氫系統(tǒng)，利用反應(yīng)堆高溫蒸汽電解水產(chǎn)氫，為燃料電池備用電源供能。到2030年，30%的新建數(shù)據(jù)中心將采用堆內(nèi)嵌設(shè)計，直接利用核反應(yīng)熱降低冷卻能耗。

二是多能聯(lián)供價值網(wǎng)絡(luò)崛起（2030—2040）核電站進化為綜合能源樞紐。Constellation在伊利諾伊項目中部署配套高溫?zé)峤粨Q網(wǎng)絡(luò)，通過利用輸出90℃工藝熱水，使數(shù)據(jù)中心冷卻能耗降低50%。

三是全球核能技術(shù)共同體形成（2035—2050）ITER（國際熱核聚變實驗堆）項目實現(xiàn)電力共享。ITER項目實現(xiàn)聚變點火后，AI調(diào)度系統(tǒng)或?qū)⒕酆先蚓圩冸娬荆纬伞八懔删W(wǎng)絡(luò)”，與AI算力中心形成閉環(huán)供能系統(tǒng)，大幅降低算力用電成本。聚變?yōu)锳I提供零碳基荷電力AI為聚變提供精準(zhǔn)控制方案，共同構(gòu)建可持續(xù)的高算力基礎(chǔ)設(shè)施。

核電與AI的深度耦合，正在重新定義全球競爭規(guī)則。隨著Meta的20年購電協(xié)議確立價格基準(zhǔn)，特朗普新政加速SMR商業(yè)化，能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型已不可逆轉(zhuǎn)。未來十年，“每瓦特算力碳排放強度”將取代單純算力規(guī)模，成為衡量國家AI競爭力的核心指標(biāo)。但需要警惕監(jiān)管松綁與安全標(biāo)準(zhǔn)的平衡難題，AI算力爆發(fā)性增長對區(qū)域電網(wǎng)的沖擊等風(fēng)險。唯有構(gòu)建技術(shù)共享、風(fēng)險共擔(dān)、利益協(xié)同的全球治理框架，方能實現(xiàn)從能源革命到數(shù)字文明的范式躍遷。

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