過(guò)去幾年，越來(lái)越多的證據(jù)表明，核能產(chǎn)能的大幅擴(kuò)張對(duì)于將全球氣溫升高控制在 1.5°C 的限度內(nèi)是必不可少的。多項(xiàng)研究證實(shí)，與“全可再生能源”狂熱者的說(shuō)法相反，沒(méi)有任何一種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)及時(shí)且具有成本效益的能源轉(zhuǎn)型，以及低碳來(lái)源的多元化能源組合，包括間歇性可再生能源和可再生能源。到 2050 年，需要實(shí)現(xiàn)凈零排放。最新估計(jì)表明，到 2050 年，全球核能裝機(jī)容量需要增加 2.5-3 倍，從目前的 370 吉瓦增至 916 GWe 至 1,160 吉瓦。

為了抵消現(xiàn)有老化機(jī)隊(duì)的退役，未來(lái) 25 年全球新增產(chǎn)能需要達(dá)到 800-1,000 GWe，平均每年約 30-40 GWe?？紤]到過(guò)去十年全球平均新增裝機(jī)容量約為每年 6.5 GWe，幾乎比目標(biāo)少了六倍，這項(xiàng)任務(wù)具有挑戰(zhàn)性。雖然大部分預(yù)期增長(zhǎng)可能來(lái)自金磚國(guó)家和其他大型新興經(jīng)濟(jì)體連接到集中式電網(wǎng)的傳統(tǒng)GW級(jí)反應(yīng)堆，但預(yù)計(jì)新增的10%至三分之一將來(lái)自小型模塊化反應(yīng)堆(SMR)。

2023年12月，倫敦智庫(kù)新核觀察研究所(NNWI)發(fā)布了一份報(bào)告：《規(guī)模化成功：在競(jìng)爭(zhēng)激烈的全球低碳能源市場(chǎng)中引領(lǐng)小型模塊化反應(yīng)堆的未來(lái)》，強(qiáng)調(diào)了中小型反應(yīng)堆的關(guān)鍵作用實(shí)現(xiàn)全球凈零排放目標(biāo)，并強(qiáng)調(diào)了在全球范圍內(nèi)加速部署中小型反應(yīng)堆的緊迫性。

盡管人們的興趣不斷增長(zhǎng)，初創(chuàng)企業(yè)和倡議數(shù)量不斷增加，但過(guò)去幾十年該行業(yè)的實(shí)際進(jìn)展仍慢于預(yù)期。俄羅斯羅蒙諾索夫院士號(hào)是世界上第一個(gè)基于 SMR 的設(shè)施，于 2019 年啟動(dòng)，駐扎在楚科奇，迄今為止仍然是唯一的商業(yè)運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目。NuScale 最近取消了 2023 年 11 月在猶他州的試點(diǎn)項(xiàng)目，這進(jìn)一步凸顯了 SMR 供應(yīng)商面臨的挑戰(zhàn)。

根據(jù) NNWI 的分析，中小型反應(yīng)堆具有吸引力的特性——緊湊的尺寸、模塊化結(jié)構(gòu)和靈活性——也與其潛在的戰(zhàn)略弱點(diǎn)有關(guān)。雖然中小型反應(yīng)堆有望實(shí)現(xiàn)更快、更經(jīng)濟(jì)的建設(shè)并適合多種電網(wǎng)配置，但這些優(yōu)勢(shì)伴隨著每單位輸出容量的相對(duì)成本更高。與此同時(shí)，市場(chǎng)需求的不確定性以及供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)、監(jiān)管和政治風(fēng)險(xiǎn)，使模塊化生產(chǎn)的規(guī)模化變得復(fù)雜化，而模塊化生產(chǎn)是降低成本的關(guān)鍵因素。

SMR項(xiàng)目正在進(jìn)入一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈的市場(chǎng)。在內(nèi)部，不同SMR設(shè)計(jì)之間存在競(jìng)爭(zhēng)，而在外部，特別是在并網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，它們面臨著來(lái)自其他低碳能源的競(jìng)爭(zhēng)，如大型反應(yīng)堆、公用事業(yè)規(guī)模的儲(chǔ)能，這些能源正在迅速邁向全面商業(yè)化，世界某些地區(qū)先進(jìn)的地?zé)峒夹g(shù)以及碳捕獲和儲(chǔ)存系統(tǒng)。在此背景下，根據(jù) NNWI 的分析，能夠快速擴(kuò)展 SMR 設(shè)計(jì)以利用模塊化優(yōu)勢(shì)并降低成本的能力變得至關(guān)重要。因此，預(yù)計(jì)市場(chǎng)將由先行者主導(dǎo)。

許多 SMR 供應(yīng)商都宣稱，從傳統(tǒng)的壓水 (PWR) 技術(shù)(其中高達(dá)一半的資本支出用于安全功能)轉(zhuǎn)向先進(jìn)的下一代技術(shù)，可顯著甚至可能帶來(lái)顛覆性的隔夜施工成本降低號(hào)稱“本質(zhì)安全”。然而，根據(jù) NNWI 的說(shuō)法，新技術(shù)的實(shí)際成本可能會(huì)大大超過(guò)事前估計(jì)。由于復(fù)雜的許可以及供應(yīng)鏈和燃料供應(yīng)方面的挑戰(zhàn)，采用熔鹽和高溫氣體反應(yīng)堆等技術(shù)的先進(jìn)中小型反應(yīng)堆可能會(huì)面臨嚴(yán)重的延誤。盡管一些原型裝置仍可能按計(jì)劃在 2030 年至 2035 年之間投入運(yùn)行，但預(yù)計(jì)要到 2040 年左右才能廣泛部署和大規(guī)模生產(chǎn)。

NNWI 的分析表明，技術(shù)以外的因素，例如獲得低成本資本、補(bǔ)貼需求、更短的供應(yīng)鏈交貨時(shí)間和更高效的許可流程也至關(guān)重要，有時(shí)甚至比安全和性能方面的技術(shù)進(jìn)步更重要。它強(qiáng)調(diào)，學(xué)習(xí)曲線、可擴(kuò)展性和降低的資本成本往往比通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)的電力成本降低幅度更大。

根據(jù)該報(bào)告，在基本情景下，到 2050 年，全球 SMR 機(jī)隊(duì)的總?cè)萘繉⒓s為 150-170 GWe(在高情景下可達(dá)約 300 GWe)。從地域上看，這一分布預(yù)計(jì)將包括約三分之一在美國(guó)和加拿大，約四分之一在中國(guó)，另外四分之一在非洲、亞洲和拉丁美洲的新興市場(chǎng)。

該報(bào)告根據(jù)外部業(yè)務(wù)因素和內(nèi)部技術(shù)能力綜合評(píng)估了前 25 個(gè) SMR 項(xiàng)目。根據(jù) NNWI 的說(shuō)法，這 25 種設(shè)計(jì)或設(shè)計(jì)系列最有可能在本世紀(jì)中葉成功部署并占領(lǐng)重要的市場(chǎng)份額。它表明，如果目前的趨勢(shì)繼續(xù)下去，到 2050 年，全球 SMR 產(chǎn)能的一半以上可能僅由 6 到 8 個(gè)最先進(jìn)入市場(chǎng)的領(lǐng)先設(shè)計(jì)所代表。

俄羅斯RITM系列反應(yīng)堆受益于國(guó)家支持和較早進(jìn)入系列制造階段，預(yù)計(jì)將占據(jù)全球SMR機(jī)群的最大份額，占其總?cè)萘康?7-18%。盡管面臨地緣政治挑戰(zhàn)，Rosatom 仍可能將其市場(chǎng)主導(dǎo)地位從大型反應(yīng)堆出口領(lǐng)域擴(kuò)大到中小型反應(yīng)堆出口領(lǐng)域，特別是在新興市場(chǎng)。中國(guó)的玲瓏一號(hào)、NuScale的VOYGR、GE日立的BWRX-300以及XE-100等先進(jìn)反應(yīng)堆預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾十年內(nèi)獲得重要的全球市場(chǎng)份額。相對(duì)后來(lái)者，預(yù)計(jì)將利用大量私人和公共支持，例如比爾·蓋茨的 TerraPower 開(kāi)發(fā)的熔鹽反應(yīng)堆 Natrium、法國(guó)的 NUWARD 和勞斯萊斯的 UK-SMR，以及潛在的顛覆者群體，例如OKLO 的 Aurora、SSR-Wasteburner 和 Terrestrial Energy 的 IMSR 也有望在競(jìng)爭(zhēng)中生存下來(lái)，并在一些重要的市場(chǎng)利基市場(chǎng)中獲勝。

NNWI 估計(jì)，根據(jù) 2023 年價(jià)格計(jì)算，到 2050 年，全球開(kāi)發(fā) 150-160 GWe 的 SMR 產(chǎn)能將需要約 800-9000 億美元的投資。在領(lǐng)先設(shè)計(jì)達(dá)到全面商業(yè)化階段之前，國(guó)家支持和補(bǔ)貼在該行業(yè)的早期階段至關(guān)重要。據(jù)估計(jì)，該行業(yè)需要約 1500 億美元的政府援助和補(bǔ)貼才能在未來(lái) 20 年內(nèi)成功推出。雖然看起來(lái)很多，但這一數(shù)額只是目前化石燃料補(bǔ)貼支出的一小部分，僅 2022 年全球就花費(fèi)了超過(guò) 1 萬(wàn)億美元，其中包括通過(guò)產(chǎn)能機(jī)制進(jìn)行的煤炭補(bǔ)貼。

盡管面臨挑戰(zhàn)，小型模塊堆仍然是在分散電網(wǎng)、區(qū)域供熱和工業(yè)應(yīng)用中替代煤炭的最經(jīng)濟(jì)可行的選擇，而且往往是唯一實(shí)用的選擇。如果追求凈零排放是一個(gè)真正的目標(biāo)，那么優(yōu)先考慮用小型堆取代煤炭和柴油發(fā)電是至關(guān)重要的。世界需要一項(xiàng)類似于馬歇爾計(jì)劃的舉措，以幫助碳排放最密集的地區(qū)從老化的燃煤電廠向小型模塊化反應(yīng)堆過(guò)渡。