AI时代，“算力的尽头是电力”正从共识走向现实。2023年全球数据中心耗电量已达500TWh，占全球能耗2%。高盛预测，到2030年全球数据中心电力需求将增长160%，其中美国数据中心电力需求将比2020年增加两倍以上。与风光等间歇性能源不同，核电出力稳定、低碳、可长期直供，正成为科技巨头解决AI供电瓶颈的首选方案。微软、谷歌、亚马逊、OpenAI等已纷纷与核电公司签署购电或合作协议，“核电站+数据中心”模式正式开启。
AI算力耗电激增——ChatGPT搜索耗电是传统搜索6-10倍
AI需要庞大的算力支撑，新模型耗电量激增。配备GPU的AI服务器需电达40-60kW/机架，目前为10-14kW。斯坦福《2022年AI指数报告》显示，OpenAI GPT-3训练期间释放502公吨碳，是大模型中有据可查耗能最严重的。高盛分析指出，到2030年数据中心电力需求将使数据中心CO₂排放比2022年增加100%以上。中国算力规模全球第二，我们测算至2025年IDC用电占全社会用电量比重将接近2.5%。
美国电力需求拐点——数据中心贡献80个基点年增长率
过去十年美国电力需求平均增长率为0%，但AI数据中心将打破这一格局。高盛预测2024-2030年，数据中心/AI增长将使美国年电力需求增长率平均增加约80个基点。数据中心在美国总电力需求占比将从3%上升至8%，带来额外500亿美元资本支出。数据中心多集中在大城市附近，给本已脆弱的城市电网增添巨大压力，电压稳定性和电能质量受到挑战。
核电是数据中心的“天然匹配”电源
核电与数据中心诉求高度契合：①核电出力平稳，不受天气影响，24/7持续供电，可用率超90%；②核电可长期直供，无需新建电网基础设施，避免输配电费用；③核电低碳，符合科技巨头ESG承诺——谷歌2023年碳排放同比+13%（数据中心用电+17%），亟需绿色能源。④核电可提供高质量电能，避免数据中心用电不稳定带来的“谐波失真”和电压波动。根据Bloomberg报道，全美约1/3核电站所有者都在与科技公司就新建数据中心电力供应进行谈判。
表1：科技巨头“核电站+数据中心”合作一览| 科技公司 | 合作核电公司 | 合作方式 | 核心内容 |
|---|
| 谷歌 | Kairos Power | 购电协议 | 购入拟建6-7个SMR的500MW电力，2030-2035年交付 |
| 亚马逊 | Talen Energy | 收购核电站 | 6.5亿美元收购Cumulus数据中心园区，获960MW核电供电 |
| 亚马逊 | 星座能源 | 购电协议 | 由美国东海岸核电站直接供电 |
| 微软 | 星座能源 | 购电协议 | 20年协议重启三哩岛核电站，全部电量供微软 |
| 微软 | Helion Energy | 购电协议 | 2028年前首座核聚变电厂，目标发电50MW |
| OpenAI | 奥克洛 | 购电协议 | 在爱达荷州建造小型核电站 |
| 甲骨文 | — | 自建 | 数据中心由三座小型核反应堆提供超1GW电力 |
小型核电站（SMR）成数据中心最佳长期供电选择
从目前科技巨头与核电公司合作内容看，SMR是大势所趋。SMR功率通常低于300兆瓦，当前开发的很多堆型功率在数十兆瓦左右，与一个大型数据中心或超算集群功耗相当。SMR建设周期3-5年（大型压水堆需10年），资本成本2000-6000美元/kW（大型堆4000-9000美元/kW），且可分期匹配数据中心投产进度。全美约1/3核电站所有者都在与科技公司谈判，小型核电站有望成为数据中心长期供电保障的最佳选择。
投资启示——核电复兴叠加AI需求，关注产业链机会
全球核电迎来发展大周期，AI数据中心电力需求为核电复苏提供新支撑。美英法等多国《三倍核能宣言》目标2050年核能装机增至2020年三倍。IAEA连续第四年上调预测，乐观情景下2050年全球核电装机达9.5亿千瓦。科技巨头下场推动下，SMR有望率先受益。美股关注NuScale Power（唯一获NRC认证SMR设计）、Oklo（Aurora快堆）、Centrus Energy（核燃料加工）。国内关注中国核电（“玲龙一号”开发运营）、中广核矿业（天然铀供应）、江苏神通（“玲龙一号”阀门供应商）。
