全球数据中心、加密货币和人工智能行业耗电量预测：2026年将达6200亿千瓦时

随着新一代信息技术的快速发展，例如人工智能，云计算，物联网和区块链，随着技术载体的能源消耗的需求将大大增加。国际能源机构（IEA）在2025年的电力报告中表示，在未来三年中，预计全球用电量将以约4％的速度逐年增长，工业生产，数据中心，空调需求，电气化和其他领域对电力的需求将导致全球电力消耗的大幅增长。

数据中心包括由服务器代表的IT计算电源设备以及确保IT设备正常运行的基本支持设施，例如电源和配电系统，制冷系统等。

2022年，全球数据中心，加密货币和人工智能行业消耗了约4600亿千瓦时，约占全球总电力需求的2％。到2026年，全球数据中心，加密货币和人工智能行业将消耗6200亿至1005亿千瓦时，全球数据中心电力需求将翻一番。

数据中心的快速而集中的负载增长将为区域电力系统的稳定性和可靠性带来挑战。截至2025年2月，全球约有8,900个数据中心，其中约37％位于美国，16％位于欧洲，近10％位于中国。

根据劳伦斯·伯克利国家实验室发布的“ 2024年美国数据中心能源的使用”报告，2024年12月，数据中心消耗了2023年美国总电量的4.4％，预计将消耗美国全美国电力的6.7％-12％，到2028年，美国总电量的总占数据中心的消耗为2028年的总数增加了58亿美元，从2014年的176亿美元增加到了176亿美元的范围。到2028年，3250亿至5800亿千瓦时。

其中，弗吉尼亚州，德克萨斯州和加利福尼亚州是美国的主要数据中心集群。可以预测，在北弗吉尼亚州的“数据中心小巷”中，到2030年，全球最大的数据中心集中的数据中心可能会增长近四倍，从目前的大约400万千瓦时到1500万千瓦，这是弗吉尼亚州总电力负载的一半。再加上诸如传统燃煤发电机组合之类的因素，电网的老化和构造的老化少于预期，其他新的负载增长，例如电动汽车，具有高能量消耗的数据中心以及每天连续24小时的连续运行需要重建能源消耗计划。

在全球碳中立性的背景下，数据中心需要加速绿色和低碳的发展。数据中心整个生命周期中的碳排放量主要在运营阶段，操作阶段的碳排放量约为90％。因此，为了减少数据中心的碳排放，一种是通过改善制冷方法，优化机架设计，减少芯片能源消耗等来提高能源效率，另一个是满足IT基础设施的高功耗需求（平均能源消耗量的高功率（平均能源消耗量约为60％））和相关的冷却系统（平均能源消耗率约为40％）。

作为一种干净，低碳，稳定，可靠和高能量密度的功率类型，核能越来越被视为支持数据中心可持续发展的潜在关键能源。预计它将在未来10 - 20年内支持数据中心的不断增长的能源需求，并有助于建立更安全，低碳，高效和经济的数据中心能源供应系统。

将核电耦合到数据中心的潜力

核电的碳排放量低，可靠性高，可以满足数据中心对全天候和低碳电力的需求。作为具有高小时设备的电源类型，核电可以为全天候提供不间断的电力，并有效地满足数据中心电源可靠性需求的99.999％。

由于风能和光伏发电的随机性，间歇性和波动性，水电项目面临诸如长期施工周期，繁琐的批准过程以及高环境评估成本之类的挑战，因此数据中心很难完全依靠可再生能源。如果数据中心需要更多的电力消耗需求，则需要更多的化石能量来匹配和满足，无法实现碳排放量减少目标。

核电不受气候条件的限制，气候条件可确保在高负载任务（例如AI训练，云计算和区块链验证）期间计算电源设施的连续电源。此外，根据生态与环境部以及中国其他三个部门发布的2023年全国发电碳足迹因子，整个核电生命周期的碳足迹因子是所有发电类型中最低的，二氧化碳排放二氧化碳的电力均为二氧化碳的电力，每6.5g，只有6.5g，低于下降的hydropoter andyropower andyropower andyropoter生成。

核电成为大型技术公司实现“零碳数据中心”目标的重要工具。

2024年9月，微软与Constellation Energy签署了16亿美元的电力购买协议。根据该协议，星座能源将在未来20年内重新启动三英里岛核电站的第1单元，以向中大西洋地区的微软数据中心提供清洁的核电。

美国互联网技术公司梅塔（Meta）于2024年12月发表了“苏维埃评论”，寻找“从项目开始到结束的所有各方”，即，该公司正在寻求与可以与核电项目的整个生命周期相匹配的物理企业建立合作伙伴关系，包括现场选择，许可，设计，建筑，建筑，建筑，建筑和小型核电图的发展者或小型核电图的发展，或者将考虑小型核电图的开发或小型核电图。它说，它计划到2030年初增加1-4百万千万千万千万千万千万的核电能力，以支持数据中心和周围社区不断增长的电力需求，以帮助他们实现人工智能和可持续发展的目标。

2024年10月，Google宣布将从小型模块化反应堆开发商Kairos Power购买电力。根据该协议，Kairos Power将为Google提供约500,000千瓦的核电，并计划建造七个小型模块化反应堆，以为其数据中心提供电力。预计这些新的核电站将在2030年左右投入运营。KairosPower正在开发一种新的核电技术，该技术使用熔融盐反应器和氟化锂和氟化锂代替传统的水冷反应器。熔融盐反应器具有固有的安全特性，良好的高温稳定性，可以在较低的压力下运行，并且比传统反应堆更安全。

小型模块化反应堆被弹性地部署，施工周期很短。小型模块化反应堆通常是指安装容量小于300,000千瓦的反应器，简称为小反应堆。小型模块化反应器经过模块化设计，预制在设备系统中，并在现场模块化组装。

小型反应堆可以直接在数据中心附近建造，从而降低了长距离传输损失并提高了整体能源利用效率。与传统的大型核电站相比，施工周期更长，投资量表很大，小型水库具有更强的部署灵活性，从而使数据中心摆脱了传统的电网依赖性并提高了能源自主权。它们适用于具有高能源安全要求的国家超级计算中心和其他企业。一些小堆栈可以实现负载跟踪和调节，满足新添加的有限的功率负载需求，适应数据中心的动态负载，并迅速响应计算功率需求。

In March 2024, Amazon Web Services (AWS) paid US$650 million to US electricity company Talen Energy to purchase a data center campus adjacent to the Susquehanna Nuclear Power Plant in Pennsylvania, ensuring that the nuclear power plant directly supplies power to the data center, and signed a long-term agreement to purchase nuclear power from Talen, allowing Amazon data centers to obtain stable and relatively low power supply to support its cloud computing and data processing business.

小型充值的废热可用于数据中心液体冷却技术，以进一步降低能源消耗。瑞士核能启动Deep Atomic已发布了MK 60轻水反应堆，专门用于使用废热进行冷却，提高整体能源效率。每个模块可以提供60,000千瓦的电力输出和60,000千瓦的冷却能力，从而解决了电源和热量排放的数据中心面临的两个主要挑战。

与大型反应堆相比，小型反应堆不仅可以维持计算功率基础设施的重要功耗要求，而且可以以模块化的方式部署，从而降低初始投资成本支出和项目风险，并且无论天气条件或不稳定的网格，都可以24/7提供电力。例如，在部署多个模块后，MK 60的清洁水反应堆可以从60,000千瓦时扩展到超过100万千瓦，以满足不断增长的能源需求。

由于小型反应堆的前景良好，全球越来越多的政府部门和企业已经开始投资和建造小型反应堆发电厂。根据伍德·麦肯齐（Wood Mackenzie）的统计数据，该小额负载项目计划在2024年第一季度达到220万千瓦，比2021年增加了65％。

2024年10月，美国能源部开始接受资金申请，以促进美国第一次部署第三代核电技术和小型反应堆。在招标中，第三代和小型反应堆被定义为使用浅水作为冷却剂和低增强的铀燃料的核反应堆，与当前的大型核电站设计相比，单个反应器的安装容量为50,000至350,000千瓦，安全性，安全性和环境益处相同。中国核电建设的“ Linglong One”是世界上第一个开始建造的陆上标准化商业模块化小反应堆。这是世界上第一个三代轻水小反应堆，预计将于2026年完成。

耦合核电和数据中心的挑战

大型核电站的建筑周期和大量初始投资，因此很难在短期内适应数据中心的快速扩展需求。大多数小体积项目仍处于概念设计和技术验证阶段，并且尚未商业部署。技术成熟度和其他技术风险仍然存在不确定性。长期操作的可靠性需要进一步验证，建筑和运营成本仍然存在很高的不确定性。

小型堆栈设计公司Nuscale Power取消了项目构建计划，这是由于明显的成本超支和建设进度的延迟。

如果风能，光伏和能源存储的成本继续下降，则可能会影响核电在数据中心行业的竞争力。根据国际能源机构的数据，在全球小型反应堆安装能力下，到2040年将达到8000万千瓦，占核电总装机总能力的10％。但是，小型反应堆技术的平稳开发和应用速度取决于核能是否可以将其成本降低到2040年的大型水力发电和海上风力项目，即约60-80美元/MWH。

核电监督和批准过程严格而长，标准不完善，核电项目的建设进展低于预期。

例如，在AWS与Talen Energy签署了一项电力购买协议之后，美国地区输电组织PJM要求联邦能源管理委员会（FERC）同意对PJM，PPL Electric Utilities和Talen Energy之间的互连服务协议进行修订，从而使Talen Energy的核电能力使安装能力从300,000 KILOWATTS中增加到480,000千倍型它所不足。

2024年11月，FERC拒绝了该协议，因为它认为该协议可能会从当前的供应区域电力网格中转移大量电力，从而破坏了电源的原始平衡并影响其他地区和用户中电源的稳定性。此外，在协议中共享电力传输和分销升级成本的方法尚不清楚。尽管核电直接提供给数据中心，但核电站实际上不能独立运作，需要支持诸如PJM之类的区域电网。数据中心消耗的任何电力都间接地是电网的一部分。因此，这可能会给当地传输基础设施带来压力，并为电力市场以及消费者以及电力供应风险带来潜在的经济风险。

此外，由于环境问题，Meta计划在核电站附近建造一个新的AI计算中心的计划被暂停，这主要是因为调查人员在对建筑工地的环境评估期间偶然发现了濒临灭绝的蜜蜂，而监管机构则将该项目降低。

核电和数据中心的耦合还应注意安全供应高丰富和富含浓厚的铀燃料。

铀是核发电的主要原材料。传统的第三代核电使用低增强的铀燃料，其丰度为3％-5％的U-235需要每年大修至一年半，并且需要关闭一个月的大修。

但是，数据中心需要连续运行，并且不能适应现有核电站的关闭和材料替代周期，这意味着核电项目需要使用较高的低增强铀（Haleu）作为小型反应堆的燃料，以减少材料更换的频率，并降低电力乘以上涨的风险。

例如，美国核反应堆开发商Oklo的Aurora冷却快速反应堆使用高丰度燃料，U-235含量为19.75％，可以实现长达20年的超长替代周期。

但是，随着世界铀资源的不平衡，生产能力分配和需求以及越来越多的发展中国家正在转向核能，高级反应堆对Haleu的需求正在增加，长期，安全稳定的铀资源的供应正成为某些国家关注的话题。

2024年1月，英国启动了一项Haleu计划，总投资为3亿英镑，目的是在2031年之前在英国建立Haleu生产能力。

英国政府随后宣布了Haleu计划的首次投资，该计划将向欧洲铀富集公司（URENCO）提供1.9亿英镑的资金，以帮助该公司于2031年建立其首个高含量低增强的铀生产设施。

美国能源部去年还宣布，它最初已与四家公司签订了合同，以满足新一轮的高级反应堆对高度丰富铀的需求。

总体而言，核电在满足数据中心的未来功率需求方面具有显着优势，尤其是其稳定，低碳和高能量密度特征，这是数据中心减少碳排放的重要选择。但是，核电仍然面临诸如高成本，未成熟技术，监管和自然铀供应安全等挑战。全国各地的政府和企业都需要密切努力，以支持将来会继续增加电力的数据中心等行业。