人工智能的核能供应：深入了解数据中心能源交易
更新于2025年12月11日
2025年12月更新： 科技巨头在过去一年内签署了超过10GW的美国新核能容量。微软以160亿美元签订20年协议重启三里岛核电站（835MW），目标于2028年投运。谷歌与Kairos Power签署了美国首个企业级小型模块化反应堆（SMR）机组协议（500MW，2030年后）。亚马逊投资超过200亿美元将萨斯奎汉纳核电站改建为AI园区。Meta发布了1-4GW新核能发电的招标书。全球数据中心电力消耗从460 TWh（2024年）增长至1,300 TWh（2035年）。
科技巨头在过去一年内签署了超过10吉瓦可能的美国新核能容量合同。¹ 微软承诺签订20年、835兆瓦的购电协议以重启三里岛核电站。² 谷歌向Kairos Power订购了最多500兆瓦的小型模块化反应堆。³ 亚马逊投资超过200亿美元将萨斯奎汉纳核电站改建为核能驱动的AI数据中心园区。⁴ Meta发布招标书，目标是1至4吉瓦的新核能发电容量。⁵ 核能从一个衰退的行业转变为AI基础设施战略的核心。
这一转向反映了基本的数学逻辑。全球数据中心的电力消耗将从2024年的460太瓦时增长到2030年的超过1,000太瓦时，再到2035年的1,300太瓦时。⁶ 核能提供可再生能源无法匹敌的全天候无碳基荷电力。随着超大规模数据中心运营商耗尽可用的电网容量并面临可持续发展承诺，核能成为同时满足两项要求的解决方案。
微软与三里岛
在部分堆芯熔毁使三里岛成为核灾难代名词的近50年后，该核电站准备重新为微软的AI数据中心供电。⁷ 微软与Constellation Energy签署了20年协议，购买重启设施的电力。⁸ 这笔价值160亿美元的交易将通过更名后的Crane清洁能源中心为微软的AI数据中心供电。⁹
这座位于宾夕法尼亚州、装机容量837兆瓦的设施预计于2028年重新开放。¹⁰ 微软将获得该核电站100%的输出。¹¹ 20年的合同期限大大超过了微软传统的太阳能和风能购电协议，反映了AI基础设施所需的规模和可靠性。¹²
即将重启的反应堆并非涉及1979年事故的那一座。¹³ Constellation于2019年因运营亏损关闭了1号机组。¹⁴ 微软的承诺提供了重启投资所需的收入确定性。
进展在2025年持续推进。Constellation于2月提交了设施更名申请，3月提交了更新的退役报告，4月至6月提交了撤销退役期间获得的豁免申请。¹⁵ 州长Josh Shapiro于2025年6月25日与Constellation和微软高管一同出席活动，欢迎返岗员工，并强调核能在宾夕法尼亚州能源计划中的作用。¹⁶
谷歌与Kairos Power小型模块化反应堆
谷歌和Kairos Power签署了美国首个开发小型模块化反应堆机组的企业协议。¹⁷ 该协议涵盖六到七座反应堆、最高500兆瓦的容量。¹⁸ 反应堆将在2035年前陆续投运，首座目标于2030年启动。¹⁹
谷歌和Kairos将在2030年前部署一座连接田纳西河谷管理局电网的先进核电站。²⁰ Kairos开发的Hermes 2反应堆将输出50兆瓦电力。²¹ 田纳西河谷管理局将通过购电协议购买电力，成为美国首个与先进核电站签署购电协议的公用事业公司。²² 该电力将为谷歌位于田纳西州蒙哥马利县和阿拉巴马州杰克逊县的数据中心供电。²³
Kairos采用熔盐冷却系统结合陶瓷球床燃料，将热量传递给蒸汽轮机。²⁴ 该公司于2024年11月获得了美国核管理委员会的建设许可证。²⁵ 运营许可证申请将在电站启动前提交。
财务结构合理分配了风险。Kairos和谷歌承担首创项目的财务风险。²⁶ 田纳西河谷管理局通过购电协议提供收入来源。²⁷ 这种安排确保消费者不承担首创成本，同时使技术能够达到商业化规模。
亚马逊的核能投资
亚马逊在宾夕法尼亚州萨斯奎汉纳核电站旁的数据中心园区投资了6.5亿美元。²⁸ AWS收购了萨斯奎汉纳蒸汽发电站旁的Talen Energy园区，并大幅扩建。²⁹ 5月，AWS获得了1,600英亩的重新分区申请批准，计划开发15栋数据中心建筑。³⁰
亚马逊宣布投资超过200亿美元，将该场地改建为完全由无碳核能供电的AI就绪数据中心园区。³¹ 这笔投资远超初始收购金额，反映了亚马逊规划的AI基础设施规模。
亚马逊还通过直接投资马里兰州的X-energy公司来投资下一代核能技术。³² 亚马逊与华盛顿州的公用事业公司Energy Northwest签署协议，资助计划中的X-energy小型模块化反应堆项目的初始阶段。³³ 亚马逊于2024年10月支持了5吉瓦的新X-energy SMR项目。³⁴
Meta和Oracle扩大核能计划
Meta宣布向核能开发商发布招标书，目标是1至4吉瓦的新核能发电，用于为数据中心和AI供电，计划于2030年代初期启动。³⁵ Meta同时寻求小型模块化反应堆和大型核反应堆。³⁶ 2025年早些时候，Meta与Constellation Energy达成协议，购买伊利诺伊州现有核电站的电力。³⁷
Oracle宣布计划建设由三座小型模块化反应堆供电的吉瓦级数据中心。³⁸ 首席执行官Larry Ellison表示，三座SMR的建设许可证已经获得，但他没有详细说明地点或建设时间表。³⁹
Oracle最大的数据中心达到800兆瓦，包含数英亩的NVIDIA GPU集群，能够训练世界上最大的AI模型。⁴⁰ SMR供电的吉瓦级设施将超过这一规模，需要电网无法可靠提供的电力来源。
SMR开发加速
特朗普总统于2025年5月23日发布了四项关于核能的行政命令，重点是加速包括SMR在内的新核能技术部署。⁴¹ 第14300号行政命令设定了激进的新许可证时限。⁴² 这一政策支持催化了大量私营部门参与。⁴³
2025年5月发布的NuScale US 460标准设计批准比计划提前两个月，这是一款462兆瓦的SMR。⁴⁴ 加速批准证明，在政治优先的情况下，监管时间表可以压缩。
2030年后，SMR将进入组合，为数据中心运营商提供基荷低排放电力，超大规模数据中心运营商目前是SMR开发的主要企业支持者。⁴⁵ 最乐观的估计认为SMR将于2030年代初期开始部署。⁴⁶
使SMR具有吸引力的规模经济需要批量部署。部署的单位越多，规模经济效益越大。⁴⁷ 数据中心行业通过创造规模化需求激发了核能创新。⁴⁸
当前核能角色与局限性
核能目前供应数据中心约15%至20%的电力。⁴⁹ 天然气供应美国数据中心超过40%的电力，可再生能源约24%，煤炭约15%。⁵⁰ 虽然预计核能份额到2030年将保持稳定，但行业将核能视为可持续AI的终极解决方案。⁵¹
高盛预测，到2030年需要85至90吉瓦的新核能容量才能满足预期的所有数据中心电力需求增长。⁵² 到2030年全球可用的不到10%。⁵³ 需求与供应之间的差距确保了在整个十年内继续依赖天然气和可再生能源。
核能的主要缺点包括投产时间和成本。⁵⁴ 核电站的资本支出估计是天然气的5到10倍。⁵⁵ 核能成本在每千瓦6,417美元至12,681美元之间，而天然气为每千瓦1,290美元。⁵⁶ 只有在无碳要求证明溢价合理的情况下，经济性才有利于核能。
现有核电站比新建项目提供更快的投产路径。重启已退役的核电站（如三里岛）或通过购电协议购买运营中核电站的输出，可在SMR达到商业化部署前数年提供核能。
战略影响
超大规模数据中心运营商的核能承诺表明了对AI基础设施需求的长期看法。20年的购电协议和SMR开发时间表假定AI电力需求将持续数十年。规划AI基础设施的组织应考虑核能是否符合其发展周期和可持续性要求。
选址策略越来越多地考虑核能获取途径。靠近现有或计划中的核设施提供了电网受限地区所缺乏的电力选择。随着超大规模数据中心运营商执行其已宣布的计划，AI基础设施向核电站周边的集中将会加速。
对于有强烈碳承诺的组织，核能的成本溢价可能是可以接受的。随着可再生能源证书变得不那么有意义，范围2排放审查日益严格，来自核能的全天候无碳电力提供了间歇性可再生能源无法匹配的可持续性优势。
核能监管环境在2025年有了显著改善。行政命令和加速审批表明存在支持核能扩张的政治意愿。曾认为核能太慢或风险太高而予以排除的组织应根据当前的政策轨迹重新评估。
核能是唯一经过验证的、能够提供吉瓦级、无碳、全天候基荷电力的技术。超大规模数据中心运营商得出了这一结论，并相应地投入了数十亿美元。其他大规模建设AI基础设施的组织可能会跟随他们的脚步。
主要结论
对于战略规划者： - 科技巨头签约10GW+新核能容量；微软160亿美元三里岛购电协议、谷歌500MW Kairos SMR、亚马逊200亿美元萨斯奎汉纳投资 - Meta发布1-4GW新核能发电招标书；SMR预计2030年代初期部署 - 20年购电协议表明AI电力需求将持续数十年；选址策略越来越多地考虑核能邻近性
对于财务团队： - 核能成本6,417-12,681美元/千瓦，而天然气1,290美元/千瓦——只有在无碳要求下经济性才有利于核能 - 高盛预测到2030年需要85-90GW新核能；全球可用不到10% - 微软20年购电协议期限大大超过典型的太阳能/风能协议；收入确定性证明重启投资合理
对于基础设施架构师： - 核能目前供应数据中心15-20%的电力；天然气提供40%+ - 三里岛837MW重启预计2028年；首座Kairos SMR（50MW）目标2030年与TVA电网连接 - 现有核电站重启比新建SMR提供更快的核能投产路径
对于运营团队： - NuScale US 460（462MW SMR）于2025年5月获得标准设计批准，比计划提前两个月 - 行政命令设定激进的新许可证时限；监管环境在2025年有显著改善 - 当前全球数据中心发电量：460 TWh（2024年）→ 1,000 TWh（2030年）→ 1,300 TWh（2035年）
参考文献
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MIT Technology Review. "Can nuclear power really fuel the rise of AI?" May 2025. https://www.technologyreview.com/2025/05/20/1116339/ai-nuclear-power-energy-reactors/
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Data Center Dynamics. "Three Mile Island nuclear power plant to return as Microsoft signs 20-year, 835MW AI data center PPA." 2024. https://www.datacenterdynamics.
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