随着全球人工智能、云计算、物联网、区块链等新一代信息技术的快速发展，数据中心作为技术载体的用能需求将迎来大幅增长。国际能源署(IEA)在《2025电力报告》中预测，未来三年，全球电力消耗量将以大约4%的速度逐年增长，其中工业生产、数据中心、空调需求及电气化等领域的电力需求将成为主要驱动力。

数据中心包含以服务器为核心的IT算力设备，以及供配电系统、制冷系统等基础支撑设施，确保IT设备的稳定运行。2022年，全球数据中心、加密货币和人工智能行业的耗电量约为4600亿千瓦时，占全球总电力需求的2%。预计到2026年，这一耗电量将介于6200亿至10500亿千瓦时之间，数据中心的电力需求将实现翻倍。

数据中心的快速、集中负荷增长对区域电力系统的稳定性和可靠性提出了严峻挑战。截至2025年2月，全球已有约8900个数据中心，其中37%位于美国，16%位于欧洲，近10%位于中国。美国劳伦斯伯克利国家实验室发布的《2024美国数据中心能源使用情况》报告显示，2023年数据中心消耗了美国总电力的4.4%，预计到2028年这一比例将上升至6.7%-12%。

在弗吉尼亚州、德克萨斯州、加利福尼亚州等美国主要数据中心集聚区，电力需求增长尤为显著。以弗吉尼亚州北部的“Data Center Alley”为例，作为全球最大的数据中心集中地，其电力需求预计到2030年将增长近4倍，从目前的约400万千瓦增至1500万千瓦，相当于弗吉尼亚州电力总负荷的一半。面对传统燃煤发电机组退役、电网线路老化和建设不及预期、电动汽车等其他新型负荷增长等多重因素，高耗能、24小时连续运行的数据中心亟需重构用能方案。

在全球碳中和背景下，数据中心加速绿色低碳化发展势在必行。数据中心的碳排放主要集中在运营阶段，占比高达90%。为降低碳排放，一方面需通过改进制冷方式、优化机架设计、降低芯片能耗等措施提高能效；另一方面，应使用清洁电力，满足IT基础设施（平均能耗占比约60%）及散热冷却系统（平均能耗占比约40%）的高电力需求。

核电作为一种清洁、低碳、稳定、可靠、高能量密度的电源类型，正越来越多地被视为支持数据中心可持续发展的潜在关键能源。未来10-20年，核电有望支撑数据中心不断增长的用能需求，助力构建更安全、低碳、高效、经济性好的数据中心供能体系。

核电与数据中心耦合的潜力

核电具有低碳排放和高可靠性，能够满足数据中心对全天候低碳电力的需求。作为设备利用小时数高的电源类型，核电能够提供全天候不间断电力，有效满足数据中心99.999%的供电可靠性需求。鉴于风电、光伏发电的随机性、间歇性和波动性，以及水电项目建设周期长、审批流程繁琐、环境评估成本高等挑战，数据中心难以仅凭可再生能源电力供电。而核电不受气候条件限制，可确保算力设施在AI训练、云计算、区块链验证等高负荷任务运行过程中的电力连续供应。

根据中国生态环境部等三部门发布的2023全国发电碳足迹因子，核电全生命周期碳排放碳足迹因子是所有发电类型中最低的，每发一度电的二氧化碳排放仅为6.5g，远低于水电、光伏发电。核电正成为大型科技公司实现“零碳数据中心”目标的重要工具。

近年来，多家科技巨头纷纷与核电企业签署购电协议。例如，微软与Constellation Energy签署价值16亿美元的购电协议，重启三哩岛核电站1号机组，为未来20年微软位于大西洋中部地区的数据中心提供清洁核电。Meta发布“征求意见书”，寻求与核电项目整个生命周期匹配的实体企业建立伙伴关系，计划在2030年初新增100万-400万千瓦的核电装机容量。谷歌则宣布将从小型模块化反应堆开发商Kairos Power购买电力，计划建造7座小型模块化反应堆，为其数据中心提供约50万千瓦的核电支持。

小型模块化反应堆部署灵活、建设周期短，通常指装机容量小于30万千瓦的反应堆。小型堆可直接建设在数据中心附近，减少远距离输电损耗，提高整体能源利用效率。与大型堆相比，小型堆不仅可维持重要算力基础设施的用电需求，还可进行模块化部署，降低初始投资成本支出和项目风险。无论天气状况或电网不稳定，小型堆都能全天候供电。例如，瑞士核能初创公司Deep Atomic发布的MK 60轻水反应堆，每个模块能提供6万千瓦电力输出和6万千瓦制冷能力，解决了数据中心面临的电力供应和热量排放两大挑战。

由于小型堆的良好前景，全球越来越多政府部门和企业开始投资并建设小堆电站。根据伍德麦肯兹统计，小型堆项目计划在2024年一季度达到220万千瓦，比2021年增长了65%。中国核电建设的“玲龙一号”是全球首个开工的标准化的陆上商用模块化小型堆，预计将于2026年建成。

核电与数据中心耦合的挑战

尽管核电在满足数据中心电力需求方面具有显著优势，但仍面临诸多挑战。大型核电站建设周期长、前期投资大，短期内难以适应数据中心的快速扩张需求。大多数小型堆项目仍处于概念设计和技术验证阶段，尚未实现商业化部署，技术成熟度存在不确定性和额外的技术风险。如果风电、光伏、储能成本持续下降，可能影响核电在数据中心行业的竞争力。

此外，核电监管审批流程严格且漫长，标准不完善，项目建设进度不及预期。例如，在AWS与Talen Energy签署购电协议后，美国区域输电组织PJM要求联邦能源管理委员会(FERC)同意修订互连服务协议，允许Talen Energy的核电装机容量增加，但FERC拒绝了该协议，认为可能会打破电力供应平衡。Meta在核电站附近建造新人工智能计算中心的计划也因环境问题暂停。

核电与数据中心耦合还需重视高丰度低浓缩铀燃料的安全供应。数据中心需要不间断运行，无法适应现有核电站的停堆换料周期，使得核电项目需采用高丰度低浓铀(HALEU)作为小型堆的燃料。然而，世界铀资源、产能分布与需求不平衡，长期、安全、稳定的铀资源供应成为关注议题。英国已启动HALEU计划，目标到2031年建立HALEU产能，并宣布向欧洲铀浓缩公司提供资金，帮助其建成首座高丰度低浓铀生产设施。

整体来看，核电在满足未来数据中心电力需求方面具有显著优势，特别是其稳定、低碳和高能量密度的特性，使其成为数据中心减少碳排放的重要选择。然而，核电仍面临成本高、技术不成熟、监管和天然铀供应安全等挑战，需要各国政府、企业密切合作，以支持数据中心等未来用电量持续增长的行业。

（文章来源：界面新闻）