在这个电力需求不断增长的时代,人们正试图从每一座发电厂中榨取出尽可能多的电力。
过去几周,关于核电站试图做到这一点的重大新闻不断。美国最大的核电运营商 Constellation 宣布,计划在六座电站的 11 座现役核反应堆上新增近 1 吉瓦的装机容量。而在 10 月 5 日,美国能源部向 Vistra 提供了 42 亿美元贷款,用于此前宣布的三座电站升级项目。
推动现役反应堆发出更多电力,可能有助于快速为数据中心提供更多清洁电力。但我们究竟能指望多少额外电力呢?
升级现役核电站的设备可以提高其装机容量;这一过程被称为功率提升(power uprate)。美国运营商自 20 世纪 70 年代以来一直在这样做,但近年来随着电力需求趋于平稳、廉价天然气给核电站带来财务压力,这种做法变得不那么常见了。一些电站关闭了,而在另一些电站,投入更多资金来发更多电也不太划算。2001 年至 2010 年间,美国核管理委员会批准了 80 多项功率提升。2011 年至 2020 年间,这一数字为 33 项。
但随着 AI 的兴起以及相关的电力需求激增,情况出现了转变。我们看到像 Palisades 和 Three Mile Island 这样已关闭的电站正竞相重启。而现役电站也在寻求再次进行功率提升。
有些功率提升幅度较小,涉及对电站仪表设定值或计算的调整。但更重大的改造可将反应堆功率提高多达 20%,则需要更换电站设备。
一般来说,功率提升涉及在核反应堆中使用富集度更高的燃料,或使用更大体积的新鲜燃料。这有助于产生更多蒸汽,而蒸汽被用来驱动汽轮机发电。为了处理这些额外能量,主汽轮机以及泵、电机、发电机和变压器等设备都会进行升级。
美国最近批准的最大规模升级项目是阿拉巴马州 Browns Ferry 核电站的三座反应堆。这个耗资 4.75 亿美元的项目使该电站在 2018 年至 2019 年间将发电容量扩大了 14%。
不过情况可能很快就会好转。Constellation 本周宣布计划斥资超过 43 亿美元,对 11 座反应堆进行升级。新增的电力足以供应约 70 万户美国家庭。
背后的推手是什么?大型科技公司的资金。Google 同意从这些电站购电,而这份为期 20 年的协议是促成这些升级项目的重要因素。正如 Constellation 首席执行官 Joe Dominguez 对《纽约时报》所说:“坦率地说,这些是资本密集、劳动密集的项目,需要与市场交易价格不同的价格点。”
同样在最近几周,美国能源部表示将投入超过 40 亿美元,帮助资助宾夕法尼亚州和俄亥俄州各地 Vistra 核电站的升级和现代化改造。这些项目将新增 433 兆瓦的发电容量,而 Meta 已经签署了一项长期协议,从这些电站购电。
关于成本的一点说明:按每千瓦计算,Constellation 的这个项目比新建一座反应堆便宜,但仍比新建一座配备储能的大规模公用事业级太阳能电站或一座联合循环天然气电站更贵。
即便成本如此之高,升级项目的需求依然旺盛。如今,美国核电总装机容量约为 98 吉瓦。取决于你问的是谁,升级项目还能额外提供 3 到 8 吉瓦的容量。美国潜在升级项目中的相当大一部分已经有了着落——NRC 已经预计,到 2032 年将收到为反应堆新增 2.4 吉瓦发电容量的申请。
不过,把这些计划(以及美国升级项目的总潜力)放在大背景下看待至关重要。覆盖东海岸大部分地区的电网运营商 PJM 预计,到 2030 年,AI 将带来约 30 吉瓦的额外峰值需求。全美所有可能的核电升级项目加起来也只能满足其中的一小部分。
在我们需要尽可能多的零排放电力的时候,充分利用现有核反应堆是一个相对容易的胜利。但需求仍然很大,如果我们想要更多核电来满足这一需求,最终就需要真正建造新的反应堆。
本文来自 The Spark,这是 MIT Technology Review 的每周气候通讯。若想每周三在收件箱中收到它,请在此注册。