核能的回归：人工智能、地缘政治与下一轮能源热潮

引言

霍尔木兹海峡与人工智能数据中心有什么共同点？两者都在推动对核能需求的激增。这个行业在过去三十年里一直处于停滞状态——自 1978 年以来美国仅建造了两座新反应堆，而美国商用反应堆的平均使用年限已达 1001#44 年。建造 1 千瓦电的核能设施所需的价格从 1967 年的~$900 上升到了如今的~$7,800（均为 2023 年的美元价值）。但在地缘政治和人工智能这两股力量的共同推动下，这种情况即将发生改变。数十年来首次，人们再度意识到发展核能的紧迫性，多家初创企业正在努力缩短核能设施的建成时间并降低建设成本，这也吸引了风险投资和成长型投资者对该行业表现出更高的兴趣。

核能简史

作为基础能源的核能经历了两个发展阶段：

1) 建设时代（约 1965-1990 年）：20 世纪 70 年代的石油危机使得能源独立从一项可选目标变成了国家首要任务，核能因此受益匪浅。由于反应堆技术取得了突破，加之人们对充足低碳能源的乐观预期，核能的装机容量在二十五年间从接近零增长到了 300 吉瓦以上。到 20 世纪 90 年代中期，核能在全球发电量中的占比达到了 1001#20%的峰值，此后这一比例一直未再被打破。

2）停滞时期（1990-2022 年）：1979 年的三里岛事故、1986 年的切尔诺贝利事故以及 2011 年的福岛核事故导致了更严格的监管措施、强烈的公众反对声浪，进而使得核反应堆不得不关闭，尤其是在德国和日本。虽然核能发电总量并未完全消失，但人们已不再有建造新核电站的意愿。实际上，没有新的核电站获得建设许可，而随着其他地区的电力需求持续上升，到 2020 年代初核能在整体能源结构中的占比已降至约 9%。

在需求增长的推动下，我们正步入核能加速发展的第三个阶段。

消息来源：伯恩斯坦

推动核能需求增长的因素

推动核能需求增长的主要动力有两个——能源主权与人工智能。

能源主权

能源供应是任何国家福祉的核心，各国也越来越重视能源自给自足。在大多数发达国家，能源政策已从“选择最便宜的能源”转变为“避免依赖不可信任的国家”。这一转变源于过去 4 年的地缘政治冲突，这些冲突暴露了能源依赖所带来的负面后果。以乌克兰与俄罗斯的冲突为例，在俄罗斯入侵乌克兰之前，该国为欧盟提供了 1001#40%的天然气供应量，而如今这一比例已降至 10%左右。欧洲不得不设法通过从“关系更友好”的国家进口能源、设定能源使用削减目标以及其他途径来填补俄罗斯带来的供应缺口。最近，霍尔木兹海峡的局势紧张再次给那些依赖能源进口的国家带来了打击。这场冲突切断了全球 1002#20%的石油和液化天然气供应，迫使各地的进口依赖型国家将国内能源生产视为安全问题而非成本问题，进而促使这些国家转向核能作为更重要的能源来源。

出于多种原因，核能是一项极具优势的能源选择：

• 极高的容量因子：容量因子用于衡量资产实际产生的电量与其最大发电量之间的比例。核能的容量因子高达 91%以上，几乎是风能的 3 倍、太阳能的 4 倍。要使电网具备与这类稳定能源相当的可靠性，就必须大幅投资于长时储能系统，以此维持电网稳定。

• 土地利用效率：与核能相比，太阳能和风能每产生一瓦电能所需的土地面积要大数百倍，这对于土地资源紧张或面积有限的国家而言是一大制约因素。

• 输电成本优势：核能属于集中式能源，因此所需的新输电设施建设远少于分布式可再生能源——后者往往需要巨额的电网投资才能将电力从偏远地区输送到城市。

• 孤立电网的可靠性：那些无法轻易从邻国进口电力的国家需要建立自身的备用发电能力，而核能恰好能够做到这一点，且不受天气影响。

• 零排放优势：核能满足了各国政府所承诺要实现的清洁能源目标。

综合这些因素来看，如此多的政府会同时得出相同的结论也就不足为奇了。在欧洲，那些此前一直积极放弃核能的国家现在出现了最明显的态度转变：比利时正在将核能产业国有化，并取消原定的核反应堆关闭计划；瑞典通过了一项法案，用于资助建设四座新的大型核反应堆；曾经实施过 40 年核能禁令的丹麦，其议会如今也在积极研究发展核能的可行性；而德国总理弗里德里希·梅尔茨则批评了那些导致该国核能发电能力被关闭的政策，这一立场转变也体现了发达国家中最为坚决的反核态度发生了变化。

亚洲各国的应对措施也同样积极。日本计划到 2030 年使核能发电量占总发电量的 20%-22%，这一比例较 2024 年的 5%-6%有显著提升。韩国也设定了类似的目标。台湾在 2025 年 5 月实现了无核化，但几乎随即就面临半导体产业日益增长的电力需求，如今正准备在 2028 年至 2029 年间重新启动两座已关闭的核反应堆。

人工智能需求

在美国这一能源净出口国，另一个重要的需求推动因素则是人工智能。一些数据足以说明问题：从 2008 年到 2024 年，美国的发电量基本保持稳定。而美国预计在未来十年内，整体能源需求将以 1001#2.4%的复合年均增长率增长，其中主要驱动力来自数据中心，其次是电动汽车。在美国，数据中心的能耗预计将以 13%的复合年均增长率增长，届时其用电量将达到约 882 太瓦时，占美国当前总用电量的 6%，并上升至 1002#16%的水平。

面对日益增长的需求，现有的美国电网尚无法承受不断增加的负荷。

1. 1. 电网互联瓶颈：电网无法快速接纳新的电力需求，导致众多待建数据中心面临积压问题。美国的电网互联等待清单长度已增至 2,290 吉瓦，几乎相当于该国现有发电总容量的两倍。机器学习训练任务会带来突然的负荷激增，可能扰乱当地电网运行，迫使电力公司进行漫长的稳定性测试。目前的互联等待时间平均为 1001#4 年，在某些地区甚至可达 10 年。而建造一座数据中心本身仅需 1002#2 年时间（如果是埃隆·马斯克的话，或许还能更快）。

   

   来源：摩根大通

2. 电气设备短缺：某些变压器的等待时间已从几周延长至 1001#4 年，自 2020 年以来其价格更是上涨了 77%。包括 Giga Energy 在内的几家初创企业正试图通过更高效的制造流程来解决这一问题，但目前短缺状况依然十分严重。

   

   来源：摩根大通

3. 电网容量不足。即便有新一代发电设施投入运行，现有的基础设施往往仍无法承载相应的负荷。美国能源部的一项研究显示，为跟上需求增长的速度，该国每年需要新建约 5000 英里的输电线路，而 2024 年实际建设的长度还不到这一目标的 10%。简而言之，为满足不断增长的需求，美国电网需要在数年内投入数千亿美元的资金进行升级。Invenergy、Grid United 和 American Terawatt 等公司正在努力解决电网容量问题。

来源：标普全球

对于数据中心而言，通电速度是衡量其成功与否的关键指标之一，因此云服务提供商不得不寻求各种其他解决方案，以便更快地获得电力供应并避开互联排队问题。

燃气轮机之所以特别受欢迎，是因为当初只需几个月时间就能完成订购并投入使用。尽管它们仍会产生温室气体排放，但美国天然气资源十分丰富，因此其平准化能源成本最低也可达到~$50/兆瓦时，这一价格对用户而言颇具吸引力。然而，随着数据中心需求的持续增长，燃气轮机的交货周期现在也延长到了数年之久。如果我现在向 GE Vernova 这类现有的燃气轮机制造商下订单，至少要等到~2031 年才能收到产品。与此同时，Astro Mechanica 和 Boom Supersonic 等新进入市场的企业则力争从 2027 年开始实现更短的交货时间。

出于与能源主权相关的那些原因——比如较高的发电效率、更小的占地面积等——核能同样也是数据中心领域极具前景的长期解决方案。不过目前核能的成本远高于其他替代方案，其 Levelized Cost of Energy 高达每兆瓦时 1001#$175 美元以上。尽管如此，各大大型科技企业仍纷纷作出长期采购承诺。例如，Amazon 已同意在 2042 年前从 Talen Energy 处购买 1.9 吉瓦的核能，且最早将在 2032 年完成全部采购量。在过去几年里，美国的数据中心企业共宣布了数十吉瓦级的核能采购计划，截至 2026 年初，Amazon 仍处于领先地位。然而，这些协议中的大多数要等到供应能力跟上来之后才能得以履行——在此之前，落实这些协议的负担就落在了核能生产商身上。小型模块化反应堆预计将在~2028 年实现首次商业应用，而全新的大型核电站的投产时间则更为遥远。

来源：伯恩斯坦

如何增加核能使用量

既然对核能的需求已然存在，那么要推动美国核能发展并降低其成本，还必须做些什么呢？对于核裂变能源技术而言，这主要是一个执行层面的难题——时间越长，成本就越高。我们需要监管改革、更快的部署速度以及稳定的燃料供应链。

更多的监管支持

美国的核反应堆审批框架最初是为大型轻水反应堆设计而制定的。当这些框架被用于新型小型反应堆时，就会产生极大的调整难度，不得不依靠大量的解读工作来应对。在过去的两年里，立法者对监管流程以及核管理委员会的职责进行了修改，旨在适应不同类型的核反应堆设计，还将审批时间缩短至 2 年以内，同时还将先进反应堆的许可费用降低约一半。2025 年 5 月，特朗普政府签署了四项行政命令，要求到 2050 年将美国的核发电能力提升四倍，达到 400 吉瓦，到 2030 年前实现 5 吉瓦的发电能力提升，并新建 10 座大型反应堆。此外，该政府还动用了《国防生产法》来加强国内的燃料供应链建设。2025 年 6 月启动的“反应堆试点课程”选出了 11 家公司，让它们能够绕过核管理委员会的审查，快速开展相关示范项目。

除了推动监管框架的变革之外，美国政府还向核能企业提供了财政支持。《一项伟大而美好的法案》拨款 175 亿美元用于为五个地点的 10 座新的 AP1000 反应堆所需的长周期生产设备提供贷款担保；而《通货膨胀削减法案》中的第 17 章课程则为首座重启的美国核电站——霍尔特克公司的帕利塞兹核电站提供了联邦层面的贷款担保，该电站预计将在 2026 年左右投入运行。美国能源部的 HALEU 可用性服务项目已向 Centrus、General Matter 和 Orano Federal Services 这三家公司下达了总计 9 亿美元的订单，用于提升国内的核燃料浓缩能力，同时还为下一代激光浓缩技术的研究开发以及核燃料制造试点项目提供了相应资金支持。总体而言，仅在过去一年里，政府就向核能行业投入了超过 200 亿美元的资金。如此大规模的资金投入与监管改革，无疑体现了美国在发展核能事业方面的重大转变。

加快部署速度

除了需要更多的监管支持外，美国还必须加快核能设施的部署开始速度。目前，美国建造一座新的核反应堆需要 1001#7-8 年，而亚洲国家仅需 1002#4-5 年。除监管障碍之外，美国的核能项目还可能因环境评估、零部件供应周期过长以及劳动力短缺等问题而陷入停滞。

来源：hannahritchie.substack.com

尽管加快已停运核电站的重新启动速度以及提升现有核电站的发电能力，有望新增 1001#10-15 吉瓦的发电容量，但绝大部分新增产能仍需通过加速新建核电站来实现。目前，新建核电站主要分为两种类型：

1. 1 吉瓦级以上的商用核反应堆新建项目依然十分罕见。Matador 项目预计将在德克萨斯州的阿马里洛建成 4.4 吉瓦的新增发电能力，建设工作计划于今年底启动。目前它是美国核管理委员会审批流程中唯一的大型轻水反应堆项目。The Nuclear Company 等企业则致力于推动商用核电站更快地建成，从而缩短现有已获批设计项目的建设周期——目前的建设时间约为 90 个月以上——预计这能大幅降低建设成本。

2. 另一批小型模块化反应堆开发者也日益受到关注。这类反应堆的每个模块功率通常在 300 兆瓦以下，因此能够实现逐步增加发电容量，具备更完善的被动安全措施，且选址灵活性也高于传统核电站。小型模块化反应堆的制造商们希望通过采用便于工厂大规模生产的简单设计来缩短部署时间。对于这种“预制”好的反应堆而言，只需进行安装工作，一旦建成即可投入运营，这样一来部署时间可缩短至数月，成本也会随之降低。在数十家小型模块化反应堆设计公司中，已有 4 家实现了反应堆的临界状态（Antares、Valar Atomic、Deployable Energy、Aalo Atomic），但目前还无一实现商业化。预计最早实现商业化的时间也在 2028 年之后。

通过更快的部署速度以及大规模量产的反应堆，核能有望实现更低的能源成本，从而成为更具吸引力的能源选择。

燃料供应链安全

为支持不断增多的核反应堆数量，美国还需要更多的核燃料。在开采方面，尽管美国拥有 1.001 亿磅的已知铀矿储量，但国内的铀矿质量较差，开采成本也高于哈萨克斯坦、加拿大和澳大利亚的铀矿。这属于政策层面的问题，需要通过政府立法来提升国内铀矿开采的竞争力，从而吸引持续的投资。

开采出的原始铀矿石会经过加工和提纯，制成不同等级的核燃料。目前绝大多数核电站使用的都是低浓缩铀燃料，而美国这类燃料主要依赖进口。尽管铀浓缩技术是由美国发明的，但由于只有一家由外国拥有的乌伦科公司负责浓缩生产，其产能仅能满足 1001#20%的需求，其余 1002#19%则需从俄罗斯进口。在全球范围内，俄罗斯掌控着 42#3%的铀浓缩产能。根据《俄罗斯铀进口禁令法案》，针对俄罗斯浓缩铀的全面禁令将于 2028 年正式实施，届时美国将不得不寻找其他供应来源。

资料来源：EIA、NRC、WNA

此外，由于将以高浓度低浓缩铀等先进燃料为动力的小型模块化反应堆数量预计将会增加，美国也需要寻找新的商业供应商，因为目前只有俄罗斯能够生产商业用的高浓度低浓缩铀。Centrus 是美国现有的唯一一家核浓缩设施，目前每年能生产 1001 吨高浓度低浓缩铀，而到 2035 年其预期需求量将达到每年 600 吨。General Matter 和 Standard Nuclear 等其他公司也在加快扩建浓缩设施，并致力于研发新一代反应堆燃料。

消息来源：摩根大通

超越裂变能

以上所有内容都涉及核裂变技术。在核能发展领域中，还有一项专注于融合技术的方向——通过轻原子融合来产生能量。与传统核裂变相比，这项技术具有诸多优势：能量密度是其四倍，燃料资源丰富，不存在熔毁风险，也不会产生长期存在的放射性废物。不过，这项技术目前仍处于研发阶段。2022 年劳伦斯利弗莫尔国家点火装置实现的净能量产出突破验证了该技术的科学原理，如今有一批由私人资本支持的开发商（如 Commonwealth Fusion、Helion、TAE）正致力于实现该技术在电网规模上的应用示范。这确实是一项值得关注的前沿技术。

结论

能源主权与人工智能的发展正在相互推动，从而彻底改变全球的能源需求格局。正因如此，核能 30 多年来首次再度成为备受关注的行业。凭借超过 91%的发电效率、极低的输电需求以及零排放特性，核能是满足这一需求的最佳方案。世界各国政府正在扭转过去数十年的紧缩政策，而云服务提供商的采购承诺更是推动了核能建设热潮的兴起。目前的重点是通过降低法规障碍、加快项目部署速度以及确保燃料供应链稳定，来提升核能建设的速度，从而满足不断增长的需求。作为一名科技领域的投资者，我对于能有机会在这一关键行业中进行更多投资感到十分兴奋。