核电与数据中心耦合发展的思考

　　核电与数据中心的耦合发展可以打破行业间用能壁垒，实现核电的跨行业发展，为核电发展提供又一潜在应用场景，也将会保障数据中心的安全稳定运行。

　　1.核电是清洁低碳安全稳定的优良基荷电源

　　(1)核电是全球和我国清洁电源的重要构成

　　1954年全球首台核电机组苏联奥布宁斯克核电站投运以来，核电一直是人类向往和使用的清洁稳定电源。目前，全球在运核电机组417台，总装机容量3.7亿千瓦。多年来，核电一直是全球第二大清洁电力，仅次于水电。2024年，全球核电总发电量为2.6万亿千瓦时，为全球清洁能源发电量贡献了25%的占比。我国商业运行核电机组58台，总装机容量6088万千瓦，核电机组数量位居世界第二位，仅次于美国，核电总装机容量位居世界第三位，仅次于美国和法国。我国在运、在建和核准待建核电机组112台，总装机容量1.26亿千瓦，总规模位居世界首位。2024年，我国核电发电量为4334亿千瓦时。核电在我国清洁电力中的占比为12%。根据生态环境部、国家统计局和国家能源局联合发布的《2023年全国电力碳足迹因子》，核电全生命周期碳足迹因子仅为6.5克/千瓦时，是所有电源类型中最小的，并且核电在运行过程中不排放二氧化碳。

　　(2)核电是稳定可靠持续运行的电源形式

　　核电是每年稳定运行时间最长的电源设施。2024年我国核电设备平均利用小时数为7805.74小时，相当于325天都在运行，平均停堆天数仅为41天。核电机组运行寿命较长，可以满足数据中心全生命周期用能需要。我国二代核电设计寿命为40年，一般可以延寿20年，实际运行寿命能达到60年。我国目前在运的二代核电机组平均运行时间仅为10年，距离退役还有较长时间。三代和四代核电是更先进的核电技术，设计寿命为60年，还可以进一步延寿20～40年，实际运行寿命可以到80～100年。我国刚投运三代和四代核电机组，后续开工建设机组将采用这些先进技术。

　　(3)全球范围内正在积极推动核电产业大发展

　　如同全球积极推动数据中心快速发展一样，全球正在广泛掀起核电大发展的热潮。全球性的数据中心和核电大发展恰好迎来世纪性相遇。国际原子能机构连续四年调高2050年全球核电发展高低情景发展预测值，预计全球核电装机容量分别增长到5.14亿千瓦和9.5亿千瓦。国际能源署按照现行政策、已宣布承诺政策和净零排放政策等三种方式预测了2050年核电发展容量，将分别增长到6.47亿千瓦、8.74亿千瓦和10.17亿千瓦。中石化技术经济研究院预测到2050年我国核电装机达到2.5亿千瓦。各相关国家政府组织正在制定切实可行的核电发展规划。在第28届联合国应对气候变化大会(COP28)上，以美国为首的20多个国家联合宣布到2050年，推动全球核电装机达到以2020年为基准的三倍核能发展计划。在COP29上，又有6个国家参加该计划。我国正在实施积极安全有序发展核电的政策，并以法律的形式予以规定。美国、英国、印度等国家制定了数倍的核电发展计划。法国、俄罗斯、韩国、日本也制定了明确的推动核电装机规模扩大的计划。作为推动核电规模化发展的具体执行者，大型用能公司正在联合起来推动核电发展计划。2025年休斯敦剑桥能源周会议期间，全球主要大型用能公司首次联合起来，发起一项开创性跨行业倡议，强调核能在增强能源安全、韧性以及提供持续清洁能源方面关键作用。谷歌、亚马逊、Meta和陶氏公司等全球知名企业，联合全球14家主要银行和金融机构、140家核工业公司以及31个国家，共同支持全球三倍核能发展计划。

　　2.数据中心具有重要发展趋势

　　(1)数据中心安全运行离不开稳定的电力支持

　　数据中心对电力供应的稳定性与连续性有极高要求，任何断电都可能引发数据丢失或服务中断的严重后果。数据中心是数字经济高质量发展的重要支撑。算力是数字时代的核心生产力，数据中心是算力的基座，以数据为资源，驱动人工智能模型对数据进行深度加工，产生源源不断的智慧计算服务，支撑社会经济活动平稳运行。数据中心的安全稳定运行，是我国发展数字经济和推动数字中国建设的必要条件。随着数字化发展的不断深入推进，数据中心在推动经济增长和产业升级、提升城市竞争力、改善城市治理和公共服务、促进科技创新、推动区域平衡发展等方面逐渐扮演着重要的角色。确保数据中心的安全稳定运行，保证持续充足的电力供应是重要因素之一。

　　(2)数据中心用电量逐年上升

　　数据中心对电力的需求量正在逐年上升。目前，全球数据中心用电量为全球总发电量的1%～2%，预计2030达到3%～4%。数据中心快速增长与电源供应之间的矛盾日益凸显，预计到2027年全球40%的数据中心因电力供应不足而面临运营困境。新加坡数据中心和爱尔兰数据中心用电量分别占全国总用电量的7%和21%。美国弗吉尼亚州拥有美国最大数据中心，每年用电量占该州总用电量的26%。我国数据中心2021年和2022年用电量分别占全国总用电量的2.6%和3.1%，预计2025年和2030年该数据为4%和5%。数据中心耗电大的主要原因有：一是算力需求呈指数增加。ChatGPT、DeepSeek等大数据模型参数量巨大，训练需要的算力相当于高性能芯片连续运行数周，用电量急剧增加，如ChatGPT一次查询用电量就是谷歌搜索的近10倍。二是硬件能耗增加。算力能力提升依赖高功耗高性能芯片，如英伟达H100芯片功耗为1千瓦，大型数据中心每小时就消耗数千兆瓦的电力，相当于一座小城市的用电量。三是数据中心规模扩大。为了满足日益增长的算力需求，数据中心不断扩大规模，机柜功耗和用电规模同时提升，导致电力需求急剧增加。四是电源供应受到限制。尽管数据中心尽可能增加可再生能源电力使用量，但电网的输电能力、储能技术和稳定性面临挑战，超大规模数据中心需要配备专属核电站或巨型太阳能供电。

　　3.国外大数据运营商正在推动核电与数据中心耦合

　　(1)施耐德电气公司发布数据中心与小堆耦合的报告

　　法国施耐德电气公司在《适用于数据中心的模块化小堆》白皮书报告中指出，数据中心正以前所未有的方式需求能源供给，同时非常关注自身碳足迹问题。白皮书认为，模块化小堆为数据中心提供电力供应极具前景，有望彻底改变能源格局。

　　(2)大数据企业联合主要能源企业发布倡议推动核电发展

　　2025年3月10—14日，在美国休斯敦举办的第43届剑桥能源周论坛上，包括谷歌、亚马逊、Meta等大数据企业和多家能源企业联合14家全球主要银行和金融机构、140家核工业企业以及31个国家政府，发起一项跨行业倡议，强调核能在增强能源安全、电网可靠性和提供稳定清洁能源方面的作用，支持全球2050年核电装机容量达到三倍的计划，鼓励发展先进反应堆、小型堆和核能综合利用。

　　(3)多家大数据企业正在探索使用核能进行供电

　　施耐德电气与加拿大特里斯特尔能源公司签署核能合作协议，研发一体化熔盐堆为工业设施和大型数据中心提供零碳能源解决方案。Meta认为核电发电稳定，有助于电网稳定和人工智能用电需求，正在探索使用核能为数据中心供电。亚马逊分别与西北能源公司、X能源公司和道明尼能源公司三家公司签署三份建设小型堆的合同，降低碳足迹，加速向零碳能源转型，作为数据中心大规模扩张的一部分。谷歌与凯洛斯电力公司(KairosPower)达成协议，计划建造多个小型堆为谷歌数据中心提供清洁电力，助力其降低碳足迹，实现2030年净零排放目标。微软公司与星座能源公司签署20年购电合同，包括重启三哩岛核电站1号机组，为数据中心供电。美国政府为霍尔台克公司提供最高达15.2亿美元融资担保，用于重启帕利塞德斯核电站，以应对数据中心对电力的需求。甲骨文正在设计一个超级数据中心，需要电力超过100万千瓦，将有3座小型堆提供电源。瑞士核能初创企业DeepAtomic推出专门面向数据中心的小型轻水堆MK60，为支撑云服务、加密货币运算和人工智能应用的数据中心提供电力。美国核能初创公司Oklo希望在2027年前推出其首座金属冷却反应堆，为解决数据中心电力需求问题提供方案。

　　4.核电与数据中心耦合也遇到了一定的问题

　　(1)核电站不能建在数据中心周围

　　由于现有核电还在沿用传统的核电设计标准，以反应堆为圆心设有半径为5公里的规划限制区，使得具有更高安全性的先进堆和小型堆远离人口密度稠密地区。数据中心考虑电力供给安全、网络连接稳定、数据传输快、云计算效率高、市场需求旺盛、交通便捷、设备运输和维护方便等因素，大多在人口密度相对较高的地方选址。核电站选址距离远离高密度人口区，而数据中心选址接近人口密度相对高的地区，使得先进反应堆尤其是小型堆以现有法规标准和导则，较难与数据中心匹配耦合发展。

　　(2)核电与数据中心建设工期不太匹配

　　核电机组建造周期长。对于技术成熟且实现批量化标准化建设的大型核电机组，建造工期约为5年。我国“玲龙一号”小堆是全球首个标准化的模块化小堆技术，正在建设过程中，预计建设工期5年，即使标准化批量化后，建设工期预计在3年以上。再加上核电前期选址、各部门审批等环节的时间，预计到真正建成需要10年的时间。数据中心属于装配式建设，一般需要几个月到一年的时间就可以完成建设。因此，使用核电为数据中心供电，需要考虑建设工期匹配的问题。

　　(3)小堆的经济性有待进一步提升

　　大数据企业认为小型堆具有部署灵活性和供电的持续性，发电功率较为适合数据中心用电需求，倾向于使用小型堆为数据中心供电。但是，小堆现在还没有大规模部署，处于示范工程建设和运行阶段。其经济性有待进行验证，需要进一步提升。

　　5.相关措施建议

　　(1)推动示范项目落地

　　对于已经成熟的大型核电站，推动数据中心与核电站签订长期购电协议，通过电网为其专门供电，探索大型核电站对数据中心直供电的示范项目。对于小型堆，选择位置相对良好的数据中心，开展小型堆建设，推动小型堆与数据中心耦合发展示范项目落地。

　　(2)出台相关法规标准

　　先进堆和小型堆是新质生产力的代表。其安全性已经超过传统二代核电1～2个数量级，安全性能显著提高。当前，几乎还没有出台针对先进堆和小型堆选址位置的法规标准。其选址位置要求基本还是遵守传统二代核电法规标准，在选址位置环节没有体现出先进堆和小型堆的优势，因此有必要出台适应先进堆和小型堆发展的专用法规标准。

　　(3)提前规划核电项目

　　鉴于核电机组的选址、审批和建设周期相对较长，宜在国家和地方规划中提前做出相应部署。通过提前开工建设核电机组，尽可能做到核电机组与数据中心同步运行。

　　(4)多渠道提升小型堆经济性

　　通过模块化、批量化、标准化、系统简化、智能化和缩短建造工期，以及重要设备工厂制造现场组装等方式提升小型堆的经济性。通过考虑电力类型全寿命周期的碳足迹和计算碳税等因素收入，提高小型堆的经济性。

　　作者：李言瑞 作者系中核战略规划研究总院科技带头人，副研究员；王一涵 作者系中核战略规划研究总院高级工程师；李昱磊 作者系中核战略规划研究总院工程师