過去幾年，越來越多的證據(jù)表明，核能產(chǎn)能的大幅擴張對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。多項研究證實，與“全可再生能源”狂熱者的說法相反，沒有任何一種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)及時且具有成本效益的能源轉(zhuǎn)型，以及低碳來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，需要實現(xiàn)凈零排放。最新估計表明，到 2050 年，全球核能裝機容量需要增加 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)有老化機隊的退役，未來 25 年全球新增產(chǎn)能需要達到 800-1,000 GWe，平均每年約 30-40 GWe?？紤]到過去十年全球平均新增裝機容量約為每年 6.5 GWe，幾乎比目標少了六倍，這項任務具有挑戰(zhàn)性。雖然大部分預期增長可能來自金磚國家和其他大型新興經(jīng)濟體連接到集中式電網(wǎng)的傳統(tǒng)GW級反應堆，但預計新增的10%至三分之一將來自小型模塊化反應堆(SMR)。
2023年12月，倫敦智庫新核觀察研究所(NNWI)發(fā)布了一份報告：《規(guī)?；晒Γ涸诟偁幖ち业娜虻吞寄茉词袌鲋幸I(lǐng)小型模塊化反應堆的未來》，強調(diào)了中小型反應堆的關(guān)鍵作用實現(xiàn)全球凈零排放目標，并強調(diào)了在全球范圍內(nèi)加速部署中小型反應堆的緊迫性。
盡管人們的興趣不斷增長，初創(chuàng)企業(yè)和倡議數(shù)量不斷增加，但過去幾十年該行業(yè)的實際進展仍慢于預期。俄羅斯羅蒙諾索夫院士號是世界上第一個基于 SMR 的設(shè)施，于 2019 年啟動，駐扎在楚科奇，迄今為止仍然是唯一的商業(yè)運營項目。NuScale 最近取消了 2023 年 11 月在猶他州的試點項目，這進一步凸顯了 SMR 供應商面臨的挑戰(zhàn)。
根據(jù) NNWI 的分析，中小型反應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)略弱點有關(guān)。雖然中小型反應堆有望實現(xiàn)更快、更經(jīng)濟的建設(shè)并適合多種電網(wǎng)配置，但這些優(yōu)勢伴隨著每單位輸出容量的相對成本更高。與此同時，市場需求的不確定性以及供應鏈挑戰(zhàn)、監(jiān)管和政治風險，使模塊化生產(chǎn)的規(guī)?；兊脧碗s化，而模塊化生產(chǎn)是降低成本的關(guān)鍵因素。
SMR項目正在進入一個競爭非常激烈的市場。在內(nèi)部，不同SMR設(shè)計之間存在競爭，而在外部，特別是在并網(wǎng)應用領(lǐng)域，它們面臨著來自其他低碳能源的競爭，如大型反應堆、公用事業(yè)規(guī)模的儲能，這些能源正在迅速邁向全面商業(yè)化，世界某些地區(qū)先進的地熱技術(shù)以及碳捕獲和儲存系統(tǒng)。在此背景下，根據(jù) NNWI 的分析，能夠快速擴展 SMR 設(shè)計以利用模塊化優(yōu)勢并降低成本的能力變得至關(guān)重要。因此，預計市場將由先行者主導。
許多 SMR 供應商都宣稱，從傳統(tǒng)的壓水 (PWR) 技術(shù)(其中高達一半的資本支出用于安全功能)轉(zhuǎn)向先進的下一代技術(shù)，可顯著甚至可能帶來顛覆性的隔夜施工成本降低號稱“本質(zhì)安全”。然而，根據(jù) NNWI 的說法，新技術(shù)的實際成本可能會大大超過事前估計。由于復雜的許可以及供應鏈和燃料供應方面的挑戰(zhàn)，采用熔鹽和高溫氣體反應堆等技術(shù)的先進中小型反應堆可能會面臨嚴重的延誤。盡管一些原型裝置仍可能按計劃在 2030 年至 2035 年之間投入運行，但預計要到 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、補貼需求、更短的供應鏈交貨時間和更高效的許可流程也至關(guān)重要，有時甚至比安全和性能方面的技術(shù)進步更重要。它強調(diào)，學習曲線、可擴展性和降低的資本成本往往比通過技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)的電力成本降低幅度更大。
根據(jù)該報告，在基本情景下，到 2050 年，全球 SMR 機隊的總?cè)萘繉⒓s為 150-170 GWe(在高情景下可達約 300 GWe)。從地域上看，這一分布預計將包括約三分之一在美國和加拿大，約四分之一在中國，另外四分之一在非洲、亞洲和拉丁美洲的新興市場。
該報告根據(jù)外部業(yè)務因素和內(nèi)部技術(shù)能力綜合評估了前 25 個 SMR 項目。根據(jù) NNWI 的說法，這 25 種設(shè)計或設(shè)計系列最有可能在本世紀中葉成功部署并占領(lǐng)重要的市場份額。它表明，如果目前的趨勢繼續(xù)下去，到 2050 年，全球 SMR 產(chǎn)能的一半以上可能僅由 6 到 8 個最先進入市場的領(lǐng)先設(shè)計所代表。
俄羅斯RITM系列反應堆受益于國家支持和較早進入系列制造階段，預計將占據(jù)全球SMR機群的最大份額，占其總?cè)萘康?7-18%。盡管面臨地緣政治挑戰(zhàn)，Rosatom 仍可能將其市場主導地位從大型反應堆出口領(lǐng)域擴大到中小型反應堆出口領(lǐng)域，特別是在新興市場。中國的玲瓏一號、NuScale的VOYGR、GE日立的BWRX-300以及XE-100等先進反應堆預計將在未來幾十年內(nèi)獲得重要的全球市場份額。相對后來者，預計將利用大量私人和公共支持，例如比爾·蓋茨的 TerraPower 開發(fā)的熔鹽反應堆 Natrium、法國的 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 也有望在競爭中生存下來，并在一些重要的市場利基市場中獲勝。
NNWI 估計，根據(jù) 2023 年價格計算，到 2050 年，全球開發(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)計達到全面商業(yè)化階段之前，國家支持和補貼在該行業(yè)的早期階段至關(guān)重要。據(jù)估計，該行業(yè)需要約 1500 億美元的政府援助和補貼才能在未來 20 年內(nèi)成功推出。雖然看起來很多，但這一數(shù)額只是目前化石燃料補貼支出的一小部分，僅 2022 年全球就花費了超過 1 萬億美元，其中包括通過產(chǎn)能機制進行的煤炭補貼。
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)應用中替代煤炭的最經(jīng)濟可行的選擇，而且往往是唯一實用的選擇。如果追求凈零排放是一個真正的目標，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。世界需要一項類似于馬歇爾計劃的舉措，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堆過渡。
