多年來，我們一直在討論核供能的設(shè)施，現(xiàn)在是否是時(shí)候?qū)崿F(xiàn)它了呢?許多數(shù)據(jù)中心正面臨能源危機(jī)：它們希望大規(guī)模擴(kuò)張的同時(shí)做到零碳排放，這催生了對于低碳電能的需求，然而后者目前并不多得。以香港為例，該地區(qū)的可再生能源供應(yīng)根本無法滿足現(xiàn)有需求，更不用說新建數(shù)據(jù)中心了。與此同時(shí)，歐洲很多國家與地區(qū)的綠色能源供應(yīng)也十分有限，如果數(shù)據(jù)中心大量消耗這些資源，那么供暖和交通等領(lǐng)域又無法實(shí)現(xiàn)脫碳，進(jìn)而導(dǎo)致該區(qū)域無法實(shí)現(xiàn)整體凈零排放的目標(biāo)。

核能的優(yōu)勢

核能可能是上述難題的部分解決方案。它幾乎不產(chǎn)生溫室氣體，而且可以在任何有需要的地方部署。更重要的是，與太陽能和風(fēng)能等真正的可再生能源相比，核能提供更加持續(xù)穩(wěn)定的負(fù)荷供應(yīng)，而不依賴于光照或風(fēng)吹。這正是數(shù)據(jù)中心所需要的能源類型。過去，核能曾因交付問題而備受詬病，大型項(xiàng)目經(jīng)常陷入長期延誤和成本超支，同時(shí)環(huán)保組織也公開發(fā)起反對活動。在歐洲，法國和比利時(shí)等核能國家已將核能歸類為清潔技術(shù)，因?yàn)樗峁┓€(wěn)定的基礎(chǔ)負(fù)荷電力，并且不排放溫室氣體。然而，擁有核電廠的國家也面臨著一個(gè)問題：老舊電站壽命逐漸終結(jié)，但政府不愿上馬那些結(jié)果未知的大型核能項(xiàng)目。

另一種可能的選擇是采用小型模塊化反應(yīng)堆(SMRs)的技術(shù)。這些反應(yīng)堆旨在克服大型項(xiàng)目缺點(diǎn)：它們尺寸靈活，使用預(yù)先批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)構(gòu)建，組件直接在工廠制造。原則上，SMRs可以快速且重復(fù)地交付。工程設(shè)計(jì)一次性完成審批后即可部署于多個(gè)地方，組件從工廠運(yùn)送到現(xiàn)場進(jìn)行組裝建設(shè)。首批SMR反應(yīng)堆將安裝在已經(jīng)具備基礎(chǔ)設(shè)施和許可的核電廠址上，隨著老舊反應(yīng)堆的關(guān)閉，這些站點(diǎn)很快會有空缺。由于SMR反應(yīng)堆功率較小，因此可以為獨(dú)立的小項(xiàng)目供能，或者輔助數(shù)據(jù)中心運(yùn)行。

核能升級

英國是SMRs最堅(jiān)定的支持者之一，其計(jì)劃在未來20年內(nèi)投入高達(dá)200億英鎊的資金，開發(fā)一批滿足本國電力消耗四分之一的電廠群。勞斯萊斯(Rolls-Royce)是該國領(lǐng)軍企業(yè)之一，其SMR反應(yīng)堆的功率達(dá)到470MW，處于“小堆”范圍內(nèi)的頂流位置。勞斯萊斯計(jì)劃在英國安裝16臺SMR發(fā)電機(jī)組。與此同時(shí)，其他潛在的建造商在政府的鼓勵下也積極等待中。美國開發(fā)商Last Energy已宣布與英國客戶達(dá)成了一項(xiàng)交易，向其銷售24臺SMRs。Last Energy公司的SMRs計(jì)劃使用壓水堆(PWRs)技術(shù)，機(jī)組單功率20MW，造價(jià)約1億英鎊(1.23億美元)。在英國競標(biāo)建設(shè)SMR的公司中，還包括倫敦的初創(chuàng)企業(yè)Newcleo，該公司宣布計(jì)劃籌集9億英鎊用于建設(shè)小型鉛冷快堆。其他正在尋求資金支持的公司還包括GE Hitachi Nuclear Energy、GMET Nuclear、Holtec Britain、UK Atomics，以及聯(lián)手合作的Cavendish Nuclear和X-Energy。

NuScale是美國小型堆的領(lǐng)跑者，其Voygr系統(tǒng)已獲得42億美元的政府補(bǔ)貼支持，并獲得美國核管理委員會(NRC)的批準(zhǔn)，可以在本國部署。和其他SMRs堆型比起來，NuScale已經(jīng)公布了很多自己型號的信息，但今年早些時(shí)候也出現(xiàn)了一些負(fù)面報(bào)道。該公司曾承諾以每兆瓦時(shí)55美元的價(jià)格提供電力，這使得其擁有長期的市場競爭力。但隨著Voygr系統(tǒng)的細(xì)節(jié)逐漸被披露，預(yù)期成本已經(jīng)增加到每兆瓦時(shí)90美元，即使未來獲得《通貨膨脹削減法案》的資金支持也無濟(jì)于事，該法案是美國用于促進(jìn)向低碳能源過渡的法案。這樣的成本比太陽能和風(fēng)能更貴，盡管核能確實(shí)更可靠更持續(xù)。

推進(jìn)

如果繼續(xù)將核能視為有用的選擇，那么不得不面臨一個(gè)問題：受到切爾諾貝利事故和福島事故的影響，誰會愿意在自己的土地上建設(shè)核電站呢?目前看來第一批SMR反應(yīng)堆可能會安裝在現(xiàn)有廠址上，這些站點(diǎn)已經(jīng)具備基礎(chǔ)設(shè)施和許可，而且隨著老舊電廠的關(guān)閉，可能很快出現(xiàn)空缺。過去幾代的核電廠運(yùn)行了很多年，其中一些的壽命即將結(jié)束。這些站點(diǎn)已經(jīng)獲得了建設(shè)核電廠的許可，并具有上網(wǎng)輸電的設(shè)備，當(dāng)?shù)鼐用褚舱J(rèn)識到這些核電站所提供的就業(yè)機(jī)會和能源供應(yīng)的重要性。

勞斯萊斯在威爾士的Trawsfynydd一座廢棄核電站開展首個(gè)項(xiàng)目，該地可容納兩個(gè)470MW的SMRs機(jī)組。加拿大安大略省電力公司(Ontario Power Generation，OPG)正在Darlington建設(shè)四個(gè)新的SMRs機(jī)組，目前該地也正在為四臺四十年歷史的CANDU堆進(jìn)行翻新工作。OPG的SMRs是由GE Hitachi生產(chǎn)的BWRX-300型號，預(yù)計(jì)于2028年開始供電。它們可能為數(shù)據(jù)中心供電，因?yàn)镺PG已與微軟簽署了購電協(xié)議(Power Purchase Agreement, PPA)，其中約定大部分電力將由風(fēng)能和太陽能提供，但如果核能及時(shí)投產(chǎn)，它也可能成為組合的一部分。

首個(gè)核能供電數(shù)據(jù)中心?

美國已經(jīng)出現(xiàn)了首個(gè)明確建設(shè)核能供電的數(shù)據(jù)中心，盡管這個(gè)計(jì)劃預(yù)計(jì)需要十年以上才能實(shí)現(xiàn)。Green Energy Partners(GEP)公司認(rèn)為他們已經(jīng)找到了完美的地點(diǎn)：一座由Dominion公司運(yùn)營的現(xiàn)有核設(shè)施，該設(shè)施靠近一個(gè)數(shù)據(jù)中心樞紐，該樞紐正在迅速擴(kuò)張中，使得電網(wǎng)提供各種能源——尤其是清潔能源——的能力面臨壓力。五十年前，西屋公司在詹姆斯河旁的弗吉尼亞州薩里郡建造了這兩座800MW壓水堆。該公司計(jì)劃在此處再建兩座壓水堆，但計(jì)劃尚未實(shí)現(xiàn)，盡管原有的反應(yīng)堆已經(jīng)獲得延壽至2052年的許可。

薩里郡距離北弗吉尼亞數(shù)據(jù)中心樞紐約200英里，中心所在的勞登郡已經(jīng)快要達(dá)到電力承載極限，因?yàn)閿?shù)據(jù)中心消耗了當(dāng)?shù)丶s20%的可用電力，新建筑項(xiàng)目經(jīng)常因電力分配問題而延誤。薩里郡同時(shí)還位于通往弗吉尼亞海灘電纜登陸站的路線上，因此潛在地成為連接國內(nèi)和國際互聯(lián)網(wǎng)流量的好地方，尤其在考慮到其具備清潔能源潛力的情況下。

GEP已購買了緊鄰核電廠的641英畝土地，并計(jì)劃在那里建設(shè)大量的數(shù)據(jù)中心，最終由新型SMR反應(yīng)堆供電，氫氣為備用能源。從2024年開始，該開發(fā)商計(jì)劃建設(shè)數(shù)據(jù)中心30個(gè)(總耗電量1GW)，并將其命名為薩里綠色能源中心(Surry Green Energy Center, SGEC)。這些數(shù)據(jù)中心初期由現(xiàn)有的電網(wǎng)電力供應(yīng)，但據(jù)GEP首席運(yùn)營官M(fèi)ark Andrews告訴DCD，由于該地緊鄰薩里核電站，實(shí)際上從一開始數(shù)據(jù)中心就是使用核電。Andrews表示：“該項(xiàng)目是一個(gè)1000MW的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心園區(qū)，可以這么說，它從一開始就由常規(guī)的核能供電。”利用數(shù)據(jù)中心的收入，GEP計(jì)劃在現(xiàn)場建設(shè)多達(dá)六個(gè)250MW的SMR反應(yīng)堆。GEP的戰(zhàn)略發(fā)展副總裁Bill Puckett告訴弗吉尼亞商業(yè)雜志說，由于需要嚴(yán)格的審批許可，SMR供電可能需要10至15年才能開始運(yùn)行。

核能+氫能?

GEP也計(jì)劃在現(xiàn)場使用一個(gè)被稱為“綠色能源機(jī)器(green energy machine, GEM)”的系統(tǒng)生產(chǎn)綠色氫氣。實(shí)際上，核能和氫氣之間有很多協(xié)同效應(yīng)：壓水堆會使用超沸點(diǎn)的水，并可提供超400華氏度的廢熱水。電解反應(yīng)用非常熱的水或蒸汽時(shí)效率最高，因此綠色氫氣生產(chǎn)設(shè)施將有效利用SMR的廢熱以及部分零碳電力。一部分生產(chǎn)的氫氣可以與天然氣混雜，通過現(xiàn)有管道運(yùn)輸?shù)綇S區(qū)外，但大部分氫氣可以在現(xiàn)場用于數(shù)據(jù)中心的發(fā)電備用。薩里郡是一個(gè)完美的地點(diǎn)：擁有一座核設(shè)施，靠近一個(gè)大規(guī)模擴(kuò)張的數(shù)據(jù)中心樞紐。Andrews表示：“數(shù)據(jù)中心需要冗余備份，我們設(shè)計(jì)使用天然氣/氫氣(占比10-15%)發(fā)電機(jī)供電，并在未來三到五年內(nèi)完全使用100%的氫氣。”當(dāng)SMR建成后，它們將成為主要的能源供應(yīng)途徑，傳統(tǒng)核能將成為備用能源，用于在多臺SMR停機(jī)時(shí)提供備用電力。該公司計(jì)劃建設(shè)35英畝的SMR項(xiàng)目，并配套20英畝的氫氣生產(chǎn)設(shè)施。

Andrews表示：“我們完成了可行性研究階段，并已經(jīng)在該地區(qū)開始了實(shí)質(zhì)性的規(guī)劃。”目前尚未確定SMR供應(yīng)商，他解釋說：“我們剛剛開始下一階段，正在與不同的SMR和氫氣系統(tǒng)開發(fā)公司進(jìn)行協(xié)商。目前為止還沒有與任何具體的合作伙伴達(dá)成一致。”然而，GEP的消息稿中提到他們一直與美國能源部的愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室合作，該實(shí)驗(yàn)室也與美國SMR公司NuScale合作，后者擁有50MW Voygr系統(tǒng)。有趣的是，NuScale已經(jīng)與殼牌(Shell)合作開發(fā)核能和綠色氫氣協(xié)同系統(tǒng)。Andrews的謹(jǐn)慎態(tài)度可能部分原因是之前提到的NuScale遇到的挫折，其預(yù)期的電力成本最近有所上升，使得其能源的競爭力降低。另一方面，看起來核能先鋒企業(yè)也可能有多種可選的合作伙伴。(完)