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。考慮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)模化成功：在競爭激烈的全球低碳能源市場中引領小型模塊化反應堆的未來》，強調(diào)了中小型反應堆的關鍵作用實現(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。雖然中小型反應堆有望實現(xiàn)更快、更經(jīng)濟的建設并適合多種電網(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)模化變得復雜化，而模塊化生產(chǎn)是降低成本的關鍵因素。

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設計之間存在競爭，而在外部，特別是在并網(wǎng)應用領域，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 設計以利用模塊化優(yōu)勢并降低成本的能力變得至關重要。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(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，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重要，有時甚至比安全和性能方面的技術進步更重要。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)部技術能力綜合評估了前 25 個 SMR 項目。根據(jù) NNWI 的說法，這 25 種設計或設計系列最有可能在本世紀中葉成功部署并占領重要的市場份額。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先設計所代表。

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域擴大到中小型反應堆出口領域，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。在領先設計達到全面商業(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。