Tác giả: Đội truyền thông Guosheng
bản tóm tắt
Ở thời điểm hiện tại, chúng tôi đánh giá lại xu hướng phát triển của AGI và kỳ vọng của nhà đầu tư. Thị trường bắt đầu với sức mạnh tính toán, mở rộng sang GPU, mô-đun quang, bộ chuyển mạch, bộ lưu trữ và các đường dẫn khác, đồng thời tận dụng việc lập bản đồ ở nước ngoài để háo hức mong chờ các ứng dụng AI, nhưng bỏ qua sức hút đối với cơ sở hạ tầng thượng nguồn khi sức mạnh tính toán tăng lên. Nếu các ứng dụng là hướng bùng nổ nhất thì cơ sở hạ tầng sẽ mất nhiều thời gian để phát triển. Không chỉ làm mát bằng chất lỏng mà nhu cầu về năng lượng cũng là điểm khởi đầu của bài viết này.
Những thay đổi nhỏ: Một trong những khác biệt lớn nhất giữa AIDC và các trung tâm dữ liệu truyền thống là mức tiêu thụ điện năng đã tăng lên đáng kể. AIDC có đặc điểm là khối lượng dữ liệu lớn, thuật toán phức tạp và phản hồi tức thời 24/7. Do đó, so với các trung tâm dữ liệu truyền thống, AIDC tiêu thụ rất nhiều điện năng. Với sự phát triển nhanh chóng của AI, dự kiến phần mềm AI tích hợp các mô hình ngôn ngữ lớn sẽ phát triển nhanh chóng, nhu cầu đào tạo và nhu cầu suy luận sẽ cộng hưởng trong tương lai, mức tiêu thụ điện năng của các trung tâm dữ liệu sẽ tăng lên đáng kể. của "những con hổ điện", và mức tiêu thụ của trung tâm dữ liệu sẽ Tỷ trọng điện sẽ tăng thêm. SemiAnalysis dự đoán rằng nhu cầu năng lượng CNTT quan trọng của trung tâm dữ liệu toàn cầu sẽ tăng từ 49GW vào năm 2023 lên 96GW vào năm 2026, trong đó AI sẽ tiêu thụ khoảng 40GW. Vertiv dự đoán trong 5 năm tới, mức tiêu thụ điện năng của trung tâm dữ liệu sẽ tăng thêm 100GW và nhu cầu điện năng của trung tâm dữ liệu toàn cầu sẽ tăng lên 140GW vào năm 2029.
Vấn đề nan giải: Lưới điện của Hoa Kỳ không thể hỗ trợ sự phát triển sức mạnh tính toán AI. So với tốc độ xây dựng các trung tâm dữ liệu, tốc độ xây dựng lưới điện Mỹ hiện nay tương đối chậm và công suất phát điện còn hạn chế. Do đó, trong ngắn hạn, Mỹ sẽ phải đối mặt với tình thế tiến thoái lưỡng nan về nhu cầu điện do sự phát triển của ngành điện. AI. Hiện tại, nguồn cung cấp điện của Hoa Kỳ đang phải đối mặt với những trở ngại như chu kỳ xây dựng cơ sở hạ tầng kéo dài, thiếu cơ sở hạ tầng, thiếu lao động, thiếu kinh nghiệm của những người thực hiện và cần phải phối hợp nhiều bên liên quan khi xây dựng lưới điện. Sự phát triển nhanh chóng của AI đã dẫn đến tình trạng thiếu điện ở một số khu vực. Công ty tiện ích Dominion Energy ở Bắc Mỹ cho biết họ có thể không đáp ứng được nhu cầu điện của Virginia, dẫn đến việc xây dựng trung tâm trung tâm dữ liệu phát triển nhanh nhất thế giới bị trì hoãn nhiều năm. .
Giải pháp: ngắn hạn - khí đốt tự nhiên, trung hạn - năng lượng hạt nhân SMR, phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát dài hạn. Sự trỗi dậy của AI đang dẫn đến sự cạnh tranh về tài nguyên với sức mạnh tính toán + năng lượng. Trong thế giới kỹ thuật số do AI điều khiển, sức mạnh tính toán là nền tảng cho sự lặp lại và đổi mới, còn năng lượng là chìa khóa để hỗ trợ hoạt động của những sức mạnh tính toán này. Trước mắt, khí tự nhiên kết hợp với pin nhiên liệu sẽ cung cấp giải pháp sản xuất điện linh hoạt và hiệu quả cho các trung tâm dữ liệu nhằm đáp ứng nhu cầu mở rộng nhanh chóng hiện nay. Trong trung hạn, các lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) sẽ trở thành giải pháp quan trọng để giải quyết tình trạng tắc nghẽn nguồn điện trong các trung tâm dữ liệu do tính ổn định và khả năng thích ứng của chúng đối với việc triển khai phân tán. Về lâu dài, phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể kiểm soát dự kiến sẽ hoàn toàn vượt qua những hạn chế về cung cấp năng lượng và cung cấp hỗ trợ năng lượng sạch và không giới hạn cho hệ sinh thái năng lượng tính toán trong tương lai. Trong quá trình này, từ sự đổi mới liên tục của công nghệ năng lượng đến sự hợp tác hiệu quả của hệ sinh thái sức mạnh điện toán, nó không chỉ thúc đẩy bước nhảy vọt của công nghệ AI mà còn định hình lại mô hình tích hợp sâu năng lượng và điện toán trong tương lai.
Chúng tôi tin rằng chúng ta vẫn đang trong cuộc chiến về sức mạnh tính toán, nhưng trong 5 năm tới, cuộc chiến về cơ sở hạ tầng năng lượng có thể trở thành xu hướng chủ đạo. Trong ngắn hạn, chi tiêu vốn của các đại gia CSP trong quý 3 năm nay đều đạt mức cao mới và họ có xu hướng nghiêng về sức mạnh tính toán trong 5-10 năm tới, kết hợp với việc đầu tư tiếp tục tăng. về sức mạnh tính toán AI và tình hình cung cấp năng lượng hiện tại ở Hoa Kỳ, chúng tôi tin rằng nguồn cung cấp năng lượng hiện tại ở Hoa Kỳ sẽ không thay đổi. Kỷ nguyên của năm 2020 sắp kết thúc và cuộc chiến giành sức mạnh tính toán sẽ dần chuyển sang giai đoạn cuối. một cuộc chiến giành năng lượng. Kế hoạch đầu tư của các gã khổng lồ điện toán như Amazon, Microsoft, Google vào các dự án điện hạt nhân như SMR bước đầu đã chứng minh điều này. Sự tham gia của các gã khổng lồ CNTT sẽ giới thiệu đáng kể các công nghệ mới và tăng tốc độ lặp lại, đồng thời cơ hội đầu tư vào cơ sở hạ tầng năng lượng liên quan sẽ dần xuất hiện. .
Lời khuyên đầu tư: Tóm lại, năng lượng là cuộc chiến tiếp theo trong cuộc cạnh tranh công nghệ. Cũng giống như việc làm mát bằng chất lỏng đã thay đổi từ tùy chọn sang bắt buộc, cơ sở hạ tầng thượng nguồn AI cũng đang chuyển từ các ngành công nghiệp truyền thống sang thiết bị hỗ trợ công nghệ cốt lõi để giành lấy vị trí dẫn đầu. bố cục. Cơ hội là chìa khóa thành công trong tương lai. Nên chú ý đến các mục tiêu cốt lõi của cổ phiếu Mỹ như ETN, EMR, SMR, OKLO, NNE, BE, v.v. Trong chuỗi cung ứng điện hạt nhân, khí đốt tự nhiên và cơ sở hạ tầng của A-shares, nên thanh toán chú ý đến Năng lượng hạt nhân tổng hợp của Trung Quốc, Năng lượng hạt nhân của Trung Quốc, Khí tự nhiên mới, Khai thác CGN, Công nghệ Jinpan, Invic, Megmeet, Công nghệ Nengke, Dữ liệu Kehua, Lục địa, Một viên đá, v.v.
Cảnh báo rủi ro: rủi ro về công nghệ và pháp lý, yêu cầu về vốn và áp lực tài chính cao, nhu cầu thị trường và rủi ro cạnh tranh
Yêu cầu đầu tư
Người sáng lập OpenAI Sam Altman từng nói trong một cuộc phỏng vấn: Hai nguồn tài nguyên quan trọng trong tương lai sẽ là sức mạnh tính toán và năng lượng. Việc theo đuổi hiệu suất của AI dần trở nên khốc liệt hơn trong lĩnh vực sức mạnh tính toán và các yếu tố cạnh tranh cốt lõi trong giai đoạn tiếp theo sẽ bước đầu xuất hiện ở cơ sở hạ tầng năng lượng.
[Từ sức mạnh tính toán đến năng lượng: cuộc chiến tiếp theo trong cạnh tranh công nghệ]
Sự trỗi dậy của trí tuệ nhân tạo đã trực tiếp dẫn đến sự cạnh tranh về tài nguyên đối với sức mạnh tính toán và năng lượng. Trong thế giới kỹ thuật số do AI điều khiển, sức mạnh tính toán là nền tảng cho sự lặp lại và đổi mới, còn năng lượng là chìa khóa để hỗ trợ hoạt động của những sức mạnh tính toán này. “Hai nguồn tài nguyên quan trọng nhất trong tương lai là sức mạnh tính toán và năng lượng.” Xu hướng này sẽ xuyên suốt mọi giai đoạn phát triển công nghệ AI, từ tối ưu hóa thuật toán đến đột phá phần cứng cho đến nhu cầu hiện tại về hệ thống năng lượng hiệu quả.
[Yêu cầu tăng tốc của sức mạnh tính toán và giới hạn phần cứng]
Nhu cầu về sức mạnh tính toán AI đang tăng theo cấp số nhân. Lấy GPU NVIDIA H100 làm ví dụ, sức mạnh tính toán 60 TFLOPS đang thúc đẩy việc đào tạo quy mô lớn các mô hình lớn và sự gia tăng sức mạnh tính toán đã mang đến những thách thức tiêu thụ năng lượng rất lớn. Vertiv dự đoán đến năm 2029, tổng nhu cầu điện lắp đặt của các trung tâm dữ liệu toàn cầu dự kiến sẽ tăng vọt từ 40GW lên 140GW, trong khi giá trị trung tâm dữ liệu trên mỗi MW sẽ tăng từ 2,5-3 triệu USD lên 3-3,5 triệu USD. Mức tiêu thụ điện năng của một tủ duy nhất trong sản phẩm thế hệ tiếp theo của Nvidia, Rubin ultra, là hơn 1MW. Nó cũng cho thấy sự gia tăng sức mạnh tính toán AI đang gây áp lực chưa từng có lên cơ sở hạ tầng điện năng. Tốc độ tính toán phụ thuộc phần lớn vào nguồn điện.
[Sự xuất hiện của tắc nghẽn năng lượng và thách thức cơ sở hạ tầng]
Việc mở rộng các trung tâm dữ liệu đã bộc lộ sự mong manh của hệ thống cung cấp điện. Elon Musk từng chỉ ra rằng năng lực sản xuất của các thiết bị điện quan trọng như máy biến áp không thể đáp ứng nhu cầu hiện tại về AI, và sự thiếu hụt cơ sở hạ tầng điện này sẽ càng làm tăng thêm sự biến động phụ tải của lưới điện, đặc biệt là trong giai đoạn cao điểm đào tạo AI. Nhu cầu điện có thể ngay lập tức vượt quá tải trung bình nhiều lần và mô hình tiêu thụ điện vào lúc cao điểm và thung lũng gây ra mối đe dọa lớn đối với sự ổn định của hệ thống năng lượng. Nút thắt này không rõ ràng trong giai đoạn đầu phát triển AI, nhưng sẽ trở nên rõ ràng hơn khi quy mô cụm mở rộng và số lượng ứng dụng AI tăng lên. Vấn đề nan giải này có thể được nhìn thấy trong quá trình triển khai Sora.
[Đổi mới công nghệ năng lượng và sức mạnh tổng hợp sinh thái điện toán]
Trong bối cảnh nhu cầu năng lượng tính toán tăng trưởng nhanh chóng, tắc nghẽn năng lượng đang trở thành trở ngại cốt lõi hạn chế sự phát triển của AI. Năng lượng hạt nhân, đặc biệt là các lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR), dần xuất hiện và trở thành một trong những giải pháp tốt nhất cho AIDC. Các công ty năng lượng hạt nhân mới nổi do OKLO\Nuscale đại diện đang phát triển công nghệ lò phản ứng vi mô và các nhà cung cấp dịch vụ đám mây như Google và Microsoft đã đưa ra các sơ đồ dự án SMR nhằm cung cấp năng lượng cho các trung tâm dữ liệu trong tương lai thông qua các nhà máy điện hạt nhân nhỏ phân tán và cung cấp liên tục và ổn định. hỗ trợ mạnh mẽ. Khí tự nhiên + pin nhiên liệu/năng lượng sạch/lưu trữ năng lượng và các giải pháp khác cũng đang được tích cực thúc đẩy như một trong những lựa chọn để triển khai nhanh chóng. Các công ty khởi nghiệp do Bloom Energy đại diện cũng đang phát triển nhanh chóng với sự trợ giúp của các xu hướng trong ngành.
Từ góc độ đầu tư, thị trường đã nhận ra tầm quan trọng của sức mạnh tính toán và háo hức mong chờ việc triển khai các ứng dụng, không ngừng tìm kiếm bản đồ, trong khi bỏ qua tầm quan trọng của cơ sở hạ tầng AI. Đây không chỉ là cơ hội để làm mát bằng chất lỏng và. phòng máy tính, từ góc độ lớn hơn, giai đoạn cạnh tranh tiếp theo đang dần có được động lực trong các lĩnh vực năng lượng khác nhau (khí đốt tự nhiên, năng lượng hạt nhân, v.v.).
1. “Con hổ điện” AIDC và lưới điện yếu
1.1 Tiêu thụ điện: Thiếu sót tiếp theo của AIDC
1.1.1 Cung cầu điện tại Hoa Kỳ
Phía cầu: Các trung tâm dữ liệu vốn là “người tiêu dùng điện lớn”, chiếm 4% lượng điện tiêu thụ của cả nước. Tổng công suất của các trung tâm dữ liệu của Mỹ vào năm 2023 là khoảng 19GW. Dựa trên ước tính này, mức tiêu thụ điện năng hàng năm là khoảng 166TWh (terawatt giờ), chiếm 4% lượng điện tiêu thụ cả nước.
Trung tâm dữ liệu đã đốt 166 TWh điện, nhiều hơn mức tiêu thụ điện hàng năm của Thành phố New York và tương đương với mức tiêu thụ điện hàng năm của 15,38 triệu người dùng hộ gia đình. Xét theo khu vực, mức tiêu thụ điện hàng năm của New York vào năm 2022 là 143,2TWh, mức tiêu thụ điện hàng năm của Texas là 475,4TWh, của California là 251,9TWh, của Florida là 248,8TWh và của Washington là 90,9TWh. Mức tiêu thụ điện hàng năm của trung tâm dữ liệu Hoa Kỳ đã vượt quá New York. Tiêu thụ điện năng TP. Mức tiêu thụ điện trung bình hàng năm của mỗi người dùng dân cư vào năm 2022 là 10.791kWh. Theo ước tính này, 166TWh tương đương với mức tiêu thụ điện hàng năm của khoảng 15,38 triệu người dùng hộ gia đình.
*1 TWh = 1000 GWh = 10^6 MWh = 10^9KWh
Bên cung: Sản lượng điện hàng năm ở Hoa Kỳ tương đối cố định và nhiệt điện vẫn là nguồn sản xuất năng lượng mới đang tăng nhanh và tỷ trọng năng lượng hạt nhân ngày càng tăng. Sản lượng điện sản xuất hàng năm ở Hoa Kỳ đạt khoảng 4.000-4.300 terawatt giờ (TWh), trong đó nhiệt điện (than, khí tự nhiên, dầu) chiếm khoảng 60% vào năm 2023 và là nguồn năng lượng mới chủ yếu; năng lượng gió, năng lượng mặt trời...) tăng trưởng nhanh trong những năm gần đây, chiếm 21%; năng lượng hạt nhân chiếm khoảng 19% và tỷ trọng ngày càng tăng.
Giá điện: Hoa Kỳ là một trong những quốc gia có giá điện thấp nhất thế giới và một số bang có giá điện thấp hơn nhờ lợi thế về năng lượng. Cơ cấu tiêu thụ điện của Hoa Kỳ chủ yếu được chia thành bốn khu vực: dân cư, thương mại, công nghiệp và giao thông. Vào tháng 9 năm 2024, giá điện cho người dùng dân cư là 0,17 USD/kWh (khoảng 1,24 nhân dân tệ/kWh, tỷ giá hối đoái tính đến ngày 13 tháng 12) và giá điện cho người dùng thương mại là 0,135 USD/kWh (khoảng 0,98 nhân dân tệ/kWh). ); công nghiệp Giá điện là 0,09 USD/kWh và giá điện giao thông là 0,13 USD/kWh vào năm 2023. Giá bán buôn điện hàng năm là 0,036 USD/kWh. Một số bang có giá điện thấp hơn do lợi thế về năng lượng, tính đến tháng 4 năm 2024, giá điện ở Texas (giàu khí đốt tự nhiên và năng lượng tái tạo) là khoảng 0,147 USD/kWh và ở Louisiana (giàu tài nguyên năng lượng), giá điện. giá khoảng 0,147 USD/kWh. Ở Tennessee (giàu tài nguyên thủy điện) là 0,125 USD/kWh. Một số cơ sở hạ tầng tiêu thụ điện năng quy mô lớn, chẳng hạn như trung tâm dữ liệu, thường được xây dựng ở các tỉnh có giá điện thấp. Các thủ phủ bang nêu trên cũng trở thành nơi tập trung của ngành điện toán ngày nay.
Tính chi phí điện hàng năm của các trung tâm dữ liệu: Dựa trên giá bán buôn 0,036 USD/kWh, các trung tâm dữ liệu của Hoa Kỳ (khi AI chưa được áp dụng rộng rãi) tiêu thụ 166TWh điện mỗi năm và ước tính cần khoảng 6 tỷ USD .
1.1.2 Những thay đổi nhỏ: Những thách thức của AI đối với lưới điện
[Thử thách 1: Tổng lượng điện tiêu thụ tăng đáng kể]
So với các trung tâm dữ liệu truyền thống, trung tâm dữ liệu AI tiêu thụ rất nhiều điện năng. Những lý do chính là sự tăng trưởng mạnh mẽ về khối lượng dữ liệu, các thuật toán phức tạp và nhu cầu phản hồi tức thì 24/7. Ví dụ: một yêu cầu tìm kiếm truyền thống của Google tiêu thụ khoảng 0,3Wh, trong khi yêu cầu ChatGPT tiêu thụ 2,9Wh, gấp 10 lần so với yêu cầu trước đó; một bài báo xuất bản trên "Joule" đã tuyên bố rằng nếu Google sử dụng AIGC cho mọi tìm kiếm thì mức sử dụng Điện năng sẽ tăng lên. lên tới 29 tỷ KWh mỗi năm, sẽ vượt tổng lượng điện tiêu thụ của nhiều quốc gia như Kenya và Croatia, theo Tạp chí New Yorker, ChatGPT tiêu thụ hơn 500.000 KWh mỗi ngày.
[Thử thách 2: Tăng cường độ dao động điện áp bằng điện]
Hiện tượng: Nhu cầu hiện tại của trung tâm dữ liệu AI (đào tạo hoặc suy luận) rất nhất thời, với những biến động lớn xảy ra trong vòng vài giây. Khi tải nhiệm vụ của mô hình mạng thần kinh tăng hoặc giảm, nhu cầu hiện tại sẽ dao động mạnh, thậm chí lên tới 2000A mỗi micro giây.
Nguyên tắc: 1) Biến động tải tối đa: Việc đào tạo và suy luận của các mô hình AI đòi hỏi sức mạnh tính toán rất lớn, nhưng chúng không chạy liên tục. Tải tối đa sẽ xảy ra khi quá trình đào tạo mô hình bắt đầu và các hoạt động cơ bản sẽ được duy trì trong thời gian máng, dẫn đến dao động điện năng; 2) Lập lịch tài nguyên động: Các nhiệm vụ AI mang tính định kỳ. Ví dụ: đào tạo quy mô lớn đòi hỏi nguồn lực tập trung, trong khi giai đoạn suy luận tương đối rải rác, khiến đường cong tiêu thụ điện năng không ổn định hơn 3) Yêu cầu phản hồi theo thời gian thực: AI tạo ra; và các ứng dụng mô hình lớn yêu cầu độ trễ thấp và thông lượng cao, thúc đẩy mở rộng cơ sở hạ tầng theo thời gian thực và khuếch đại hơn nữa các biến động tiêu thụ điện năng.
Kết quả: Ảnh hưởng đến sự ổn định của lưới điện. Thiết kế của lưới điện không phù hợp với điện áp xoay quá mức. Lưới điện về cơ bản được thiết kế cho phụ tải điện. Người ta hy vọng sẽ thấy tải điện tương đối ổn định, đều đặn và thay đổi chậm. 100GW có thể thay đổi sau khi được kết nối với lưới điện. Có hai đường dây truyền tải 200GW để cấp điện. Nếu một trong hai đường dây truyền tải bình thường thì có thể đảm bảo hoạt động. Đặc tính tiêu thụ năng lượng AI sẽ có sự biến động lớn trong vòng vài giây và sự biến động mạnh mẽ này có thể ảnh hưởng đến sự ổn định của lưới điện.
[Thử thách 3: Nhu cầu sử dụng điện tiếp theo sẽ lớn hơn]
Suy luận trong trung tâm dữ liệu AI tiêu tốn nhiều năng lượng hơn so với việc đào tạo do số lượng yêu cầu lớn từ người dùng. Hiện tại, trong nửa đầu năm nay, Google đã thông báo rằng họ sẽ bổ sung các tính năng AI mới để cải thiện trải nghiệm tìm kiếm và sẽ ra mắt Tổng quan về AI dựa trên Gemini, tính năng này đã có sẵn để dùng thử cho một số người dùng. Microsoft đã ra mắt trợ lý AI cá nhân; được gọi là Microsoft Copilot và đã tích hợp ChatGPT vào Bing. Hiện tại, số lượt truy cập vào công cụ tìm kiếm của Google đã lên tới 82 tỷ lần mỗi tháng và số lượng người dùng trả tiền cho các sản phẩm thương mại Office đã vượt quá 400 triệu. Cơ sở người dùng khổng lồ có nghĩa là nếu mô hình lớn được đào tạo được tích hợp vào công ty. sản phẩm, số lượng yêu cầu của người dùng sẽ Với sự tăng trưởng mạnh mẽ, số lượng phản hồi tức thời của AI đã tăng lên, khiến mức tiêu thụ năng lượng suy luận của mô hình vượt quá mức tiêu thụ năng lượng đào tạo. Theo ước tính của McKinsey, phụ tải điện của trung tâm dữ liệu Hoa Kỳ có thể chiếm 30% đến 40% tổng nhu cầu mới cho đến năm 2030.
Kết luận: Với sự phát triển nhanh chóng của AI, dự kiến phần mềm AI tích hợp các mô hình ngôn ngữ lớn sẽ phát triển nhanh chóng. Nhu cầu đào tạo và nhu cầu lý luận sẽ cộng hưởng trong tương lai, mức tiêu thụ điện năng của các trung tâm dữ liệu sẽ tăng lên đáng kể. thế hệ “hổ điện”. Tỷ trọng điện năng tiêu thụ của trung tâm sẽ còn tăng thêm.
1.2 Tình thế khó xử thực tế: Lưới điện khó hỗ trợ
Cơ cấu phát triển kinh tế xác định cơ sở hạ tầng lưới điện Bắc Mỹ tương đối yếu. Trong 20 năm qua, sự tách biệt giữa nhu cầu điện và tăng trưởng kinh tế ở Hoa Kỳ đã tăng tốc đáng kể. Kể từ năm 2010, nền kinh tế Mỹ đã tăng trưởng lũy kế 24%, trong khi nhu cầu điện gần như không thay đổi. Năm 2023, mức tiêu thụ điện của Mỹ thậm chí còn giảm 2% so với năm 2022. Bản chất là không giống như nền kinh tế trong nước chủ yếu được thúc đẩy bởi các ngành công nghiệp và dịch vụ, tăng trưởng kinh tế của Hoa Kỳ không chủ yếu dựa vào tiêu thụ điện hay năng lượng mà chủ yếu dựa vào các ngành công nghệ cao, tiêu thụ năng lượng thấp. Và hiệu quả đạt được, chủ yếu là việc thay thế đèn sợi đốt bằng đèn huỳnh quang và đèn LED, đã bù đắp nhu cầu điện từ tăng trưởng dân số và kinh tế, khiến các tiện ích và cơ quan quản lý không cần mở rộng lưới điện hoặc công suất phát điện.
Thực trạng hiện nay: thiếu thời gian, thiếu nhân lực, thiếu cơ sở hạ tầng, thiếu kinh nghiệm và còn nhiều trở ngại.
Thiếu thời gian: Xây dựng một trung tâm dữ liệu mất khoảng hai năm, nhưng việc xây dựng lưới điện chậm hơn nhiều, có thể mất từ ba đến năm năm để xây dựng một nhà máy điện, và tám năm hoặc thậm chí lâu hơn để xây dựng một nhà máy điện. khoảng cách, đường truyền công suất cao 10 năm. Theo tổ chức truyền tải khu vực MISO của Hoa Kỳ, 18 dự án truyền tải mới mà họ đang lên kế hoạch có thể mất từ 7 đến 9 năm, so với 10 đến 12 năm đối với các dự án tương tự trước đây. Từ đó có thể suy ra rằng tốc độ xây dựng lưới điện có thể sẽ không bắt kịp tốc độ tăng trưởng của AI.
Thiếu cơ sở hạ tầng: Theo xu hướng đầu tư điện tại Hoa Kỳ, chi tiêu vốn của các công ty tiện ích Hoa Kỳ tăng đáng kể từ năm 2016 đến năm 2023, đặc biệt là trong lĩnh vực sản xuất, phân phối và truyền tải điện, đầu tư vào lưới điện bắt đầu tăng tốc vào năm 2018, chủ yếu là do. Trước tác động của việc hoạt động sản xuất trở lại do nhu cầu điện thúc đẩy, trong bối cảnh đó, Hoa Kỳ vẫn chưa mở rộng lưới điện trên quy mô lớn. Theo báo cáo khảo sát do Grid Strategy đưa ra, từ năm 2010 đến năm 2014, Hoa Kỳ. Các bang đã lắp đặt trung bình 1.700 lưới điện mỗi năm. dặm đường truyền điện cao thế mới, nhưng đã giảm xuống chỉ còn 645 dặm mỗi năm trong năm 2015-2019.
Thiếu hụt nhân sự: Hạn chế về lao động cũng là một hạn chế, đặc biệt là thiếu công nhân chuyên môn điện cần thiết để thực hiện các dự án lưới điện mới. Theo ước tính của McKinsey, Hoa Kỳ có thể thiếu 400.000 công nhân chuyên nghiệp dựa trên dự kiến xây dựng các trung tâm dữ liệu và các tài sản tương tự đòi hỏi kỹ năng tương tự.
Thiếu kinh nghiệm: Đối với Hoa Kỳ, những người hoạt động trong toàn bộ ngành điện chưa thấy nhu cầu điện tăng trưởng trên quy mô lớn trong 20 năm qua, và 20 năm này có lẽ có nghĩa là có cả một nhóm kỹ sư và nhân viên chưa kinh nghiệm xây dựng lưới điện mới.
Có nhiều trở ngại: Việc xây dựng lưới điện đòi hỏi cơ sở hạ tầng như nhà máy điện và đường dây truyền tải, và những điều này có thể đòi hỏi vô số bên liên quan phải làm việc cùng nhau để đạt được thỏa thuận về lộ trình của đường dây và chịu chi phí.
Kết luận: So với tốc độ xây dựng các trung tâm dữ liệu, tốc độ xây dựng lưới điện hiện nay ở Hoa Kỳ tương đối chậm và công suất phát điện còn hạn chế. Do đó, trong ngắn hạn, Hoa Kỳ sẽ phải đối mặt với tình thế tiến thoái lưỡng nan về nhu cầu điện. sự phát triển của AI. Ví dụ, công ty điện lực Dominion Energy ở Bắc Mỹ cho biết họ có thể không đáp ứng được nhu cầu điện của Virginia, dẫn đến việc xây dựng trung tâm trung tâm dữ liệu phát triển nhanh nhất thế giới bị trì hoãn nhiều năm. Theo Wood Mackenzie, trong ngành điện, quy hoạch cơ sở hạ tầng mới phải mất từ 5 đến 10 năm. Ngoài ra, hầu hết các ủy ban tiện ích công cộng của tiểu bang đều có ít kinh nghiệm quản lý trong môi trường tăng trưởng. Có thể suy ra rằng năng lượng điện có thể trở thành một trong những hạn chế lớn nhất đối với sự phát triển của AI trong vài năm tới. Mặc dù thị trường đang chú ý đến các giải pháp sáng tạo như phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể kiểm soát, nhưng nước từ xa không thể làm dịu cơn khát gần gũi và không thể tránh khỏi việc hình thành các giải pháp toàn diện ngắn hạn, trung hạn và dài hạn.
1.3 Tính toán đa góc: AIDC tiêu tốn bao nhiêu điện năng?
*Tổng điện năng (GWh) = tổng công suất (GW) × thời gian (h)
* Tổng công suất (GW) = Công suất thiết bị CNTT (GW) × PUE (tỷ lệ hiệu quả sử dụng năng lượng)
1.3.1 Góc tính toán một (bảo toàn): chip AI
Logic tính toán: Góc tính toán đầu tiên là từ góc độ số lượng chip, ngoại suy đến năm 2030, sau đó sử dụng số lượng chip* mức tiêu thụ điện năng của chip để dự đoán tổng mức tiêu thụ điện năng. máy chủ sẽ lớn hơn số lượng chip đơn* và không tính đến các chip trong tương lai. Việc tăng mức tiêu thụ điện năng của một chip có thể xảy ra sau các lần nâng cấp, vì vậy chúng tôi tin rằng góc tính toán 1 là phép tính "bảo toàn". số liệu tính toán nhỏ hơn trong một số phương pháp. Nhu cầu điện năng của AIDC vào năm 2030 là 57GW.
Số lượng GPU và TPU đang sử dụng: Theo báo cáo của DCD, tổng số lô hàng GPU trong ba trung tâm dữ liệu doanh nghiệp của Nvidia, AMD và Intel ước tính là 3,85 triệu chiếc vào năm 2023 và số lượng TPU được sản xuất cho Google vào năm 2023 dự kiến là 930.000 chiếc. Theo dõi sâu hơn về chuỗi cung ứng, TSMC dự đoán tốc độ tăng trưởng hàng năm về nhu cầu sản xuất máy chủ AI từ năm 2024 đến năm 2029 là khoảng 50%. Dựa trên tính toán này, lô hàng GPU vào năm 2030 sẽ vào khoảng 65,78 triệu và lô hàng TPU sẽ vào khoảng 15,89 triệu. Theo tuyên bố chính thức của NVIDIA, tuổi thọ trung bình của hầu hết H100 và A100 là 5 năm. Do đó, chúng tôi giả định rằng số lượng chip được sử dụng vào năm 2030 là tổng số lượng chip xuất xưởng trong 26-30 năm. và TPU được sử dụng năm 2030 lần lượt là 171,36 triệu và 41,39 triệu.
Tiêu thụ điện năng GPU, TPU: Công suất tối đa của H100 NVL có thể đạt tới 800W. Khi đó dự kiến sẽ có 171,36 triệu GPU vào năm 2030. Giả sử mức tiêu thụ năng lượng của GPU và TPU chiếm 90% tổng mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị CNTT Giả sử Hoa Kỳ chiếm 34%, tỷ lệ sử dụng là 80% và PUE là 1,3. Tính toán, vào năm 2030, nhu cầu năng lượng GPU AIDC của Hoa Kỳ là khoảng 54GW (Số lượng GPU*mức tiêu thụ điện năng của GPU*thị phần của Hoa Kỳ*PUE*Mức sử dụng `Chip share=17136) 10.000*0,8kW*34%*1,3*80%→90%=54GW);
Theo tuyên bố chính thức của Google, công suất trung bình của chip TPU v4 là 200W. Kết hợp với ước tính trên là khoảng 41,39 triệu TPU được sử dụng vào năm 2030, chúng tôi ước tính tổng mức tiêu thụ điện năng của TPU vào năm 2030 sẽ vào khoảng 3,3GW (các chỉ số khác). được coi là giống như GPU).
Góc 1 Kết luận: Tổng lượng điện tiêu thụ AIDC của Hoa Kỳ vào năm 2030 sẽ là 57GW. Việc tồn kho chip từ 23 đến 26 năm chỉ tính đến lô hàng chip sau 23 năm. Các phương pháp tính toán khác tương tự như trên. Các phương pháp tính toán từ 27 đến 30 cũng giống như các phương pháp tính toán ở trên. Mức tiêu thụ điện năng của TPU được cộng lại để có được Hoa Kỳ. Công suất điện mà AIDC yêu cầu sẽ lần lượt đạt 3/6/10/17/25/38/57GW trong 24-30 năm.
Giả định 1: Tốc độ tăng trưởng chip là 50%/năm (tham khảo tuyên bố của TSMC).
Giả định 2: Giả sử tuổi thọ trung bình của chip là 5 năm (tham khảo tuổi thọ GPU do NVIDIA đưa ra).
Giả định ba: Tỷ lệ sử dụng năng lượng trung bình của thiết bị CNTT là 90% (xem xét mức tiêu thụ năng lượng của NVSwitches, NVLink, NIC, bộ định thời gian, bộ thu phát mạng, v.v. trong thiết bị CNTT, giả sử rằng mức tiêu thụ năng lượng của GPU và TPU chiếm 90%, và thiết bị CNTT khác tiêu thụ chiếm 10%).
Giả định 4: Xét rằng CNTT không thể hoạt động hết công suất và không thể luôn hoạt động 24 giờ một ngày, hãy tham khảo Phân tích của Semi và đặt tỷ lệ sử dụng có thể là 80%.
Giả định 5: PUE là 1,3 (PUE là tổng điện năng tiêu thụ của trung tâm dữ liệu chia cho điện năng mà thiết bị CNTT sử dụng).
Giả thuyết 6: Nhu cầu sức mạnh tính toán của Hoa Kỳ chiếm 34% nhu cầu sức mạnh tính toán của thế giới (theo đo lường của Học viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông Trung Quốc, thị phần sức mạnh tính toán toàn cầu của Hoa Kỳ là 34%).
1.3.2 Tính toán góc hai (lạc quan): trung tâm dữ liệu
Logic tính toán: Góc tính toán thứ hai là từ góc độ xây dựng trung tâm dữ liệu, đề cập đến tiến độ xây dựng trung tâm dữ liệu toàn cầu do bên thứ ba dự đoán (tốc độ tăng trưởng gộp 25%). Đồng thời, do dữ liệu dự báo kết thúc vào năm 2026. , chúng tôi giả định rằng 25% sẽ vẫn được duy trì từ năm 2027 đến năm 2030. Tốc độ tăng trưởng kép của nhu cầu năng lượng cho trung tâm dữ liệu toàn cầu được dự báo, đồng thời giả định mức tiêu thụ điện năng và tỷ trọng AIDC. Do đó, chúng tôi tin rằng dữ liệu thu được từ dự báo này. viễn cảnh tương đối “lạc quan” và dự báo cuối cùng là đến năm 2030 Nhu cầu năng lượng AIDC cao nhất ở Hoa Kỳ là 91GW.
Công ty nghiên cứu SemiAnalysis đã sử dụng phân tích và dự báo xây dựng của hơn 5.000 trung tâm dữ liệu, đồng thời kết hợp những dữ liệu này với dữ liệu toàn cầu và phân tích hình ảnh vệ tinh để dự đoán rằng tốc độ tăng trưởng công suất điện của trung tâm dữ liệu sẽ tăng lên mức tăng trưởng kép hàng năm là 25% trong vài năm tới. Đồng thời, tỷ trọng của AIDC sẽ tiếp tục tăng. Về mặt trung tâm dữ liệu, theo dữ liệu dự báo, nhu cầu năng lượng CNTT chính của các trung tâm dữ liệu toàn cầu sẽ tăng từ 49GW vào năm 23 lên 96GW vào năm 26. Chúng tôi giả định rằng 25% trong số đó trung tâm dữ liệu sẽ tiếp tục duy trì ở mức 27-30. tốc độ tăng trưởng kép (tham khảo tốc độ tăng trưởng từ năm 2023 đến năm 2026 là 25%), khi đó nhu cầu năng lượng CNTT chính của các trung tâm dữ liệu toàn cầu sẽ tăng lên lần lượt là 188 và 234GW vào năm 2029 và 30; sự phát triển bùng nổ của sức mạnh tính toán AI, Trong bối cảnh sự bùng nổ không ngừng của các ứng dụng hạ nguồn, chúng tôi tin rằng tỷ lệ AI trong các trung tâm dữ liệu dự kiến sẽ tiếp tục tăng tốc trong tương lai. Do đó, chúng tôi giả định rằng AIDC toàn cầu trong năm 23-30. Tỷ trọng đạt lần lượt là 12%/16%/30%/44%/56%/68%/78%/88%, từ đó tính ra nhu cầu điện năng cho thiết bị CNTT AIDC toàn cầu trong 29 và 30 năm tới lần lượt là 65GW và 91GW.
Góc 2 Kết luận: Dựa trên tỷ trọng của Hoa Kỳ là 34% và PUE là 1,3, nhu cầu điện AIDC ở Hoa Kỳ sẽ đạt 91GW vào năm 2030.
Giả thuyết 1: Xét đến sự phát triển bùng nổ của sức mạnh tính toán AI và sự bùng nổ của các ứng dụng hạ nguồn, chúng tôi tin rằng tỷ trọng AI trong các trung tâm dữ liệu dự kiến sẽ tiếp tục tăng tốc trong tương lai. Do đó, chúng tôi cho rằng tỷ trọng AIDC toàn cầu sẽ tiếp tục tăng. đạt 12%/16% tương ứng ở mức 23-30/30%/44%/56%/68%/78%/88%.
Giả định 2: PUE là 1,3 (PUE là tổng điện năng tiêu thụ của trung tâm dữ liệu chia cho điện năng sử dụng của thiết bị CNTT).
Giả định 3: Nhu cầu sức mạnh tính toán của Hoa Kỳ chiếm 34% nhu cầu sức mạnh tính toán của thế giới (theo tính toán của Học viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông Trung Quốc, thị phần sức mạnh tính toán toàn cầu của Hoa Kỳ là 34%).
1.3.3 Tóm tắt 1: Tỷ trọng của AIDC trong tổng lượng điện tiêu thụ tại Hoa Kỳ đã tăng lên
(1) Mức tiêu thụ năng lượng AI chiếm tỷ lệ ngày càng tăng trong mức tiêu thụ năng lượng của Hoa Kỳ và tỷ lệ này dự kiến sẽ vượt quá 10%
Theo dữ liệu dự báo của Statista, vào năm 2022, mức sử dụng điện ở Hoa Kỳ sẽ vào khoảng 4.085 terawatt giờ. Dự kiến mức sử dụng điện ở Hoa Kỳ sẽ tiếp tục tăng trong vài thập kỷ tới, đạt mức 4.315 terawatt giờ (tương ứng). lên 493GW) vào năm 2030, đến năm 2050 đạt 5178 terawatt giờ. Theo "Quan điểm tính toán 1" trước đây của chúng tôi, nếu tổng mức tiêu thụ điện năng của AIDC đạt tối đa 57GW vào năm 2030 thì tỷ lệ tiêu thụ điện của Hoa Kỳ sẽ tăng lên 12% (57GW/493GW), cao hơn đáng kể so với 4 % vào năm 2023.
1.3.3 Tóm tắt 2: Mức tiêu thụ điện năng của AIDC dự kiến sẽ tương đương với việc khai thác Bitcoin
Trong báo cáo mà chúng tôi công bố vào ngày 6 tháng 8 năm 2024, “Làn gió đông của AI đã đến và các mỏ Bitcoin đã bắt đầu đường cong tăng trưởng thứ hai”, chúng tôi đã đưa ra các giả định và dự đoán về mức tiêu thụ điện của các mỏ Bitcoin trong báo cáo này. Dự báo của chúng tôi 2024/2025/2026/2027/2028 Tải trọng hàng năm của các mỏ Bitcoin ở Texas lần lượt là 4,7/6,5/8,3/10,1/11,9GW (giả sử rằng tải trọng mới hàng năm của các mỏ Bitcoin ở Texas là 1,8GW). 28,5% đó không thay đổi, vì vậy theo dự báo của chúng tôi, tải trọng hàng năm của các mỏ Bitcoin ở Hoa Kỳ lần lượt là 17/23/29/36/42GW.
Để thuận tiện cho việc so sánh, chúng tôi dự báo dữ liệu đến năm 2030, giả sử: 1) tải trọng mới hàng năm của các mỏ Bitcoin ở Texas là 1,8GW, 2) giả định rằng thị phần của các mỏ ở Texas không thay đổi ở mức 28,5% vào năm 2029 và 2030. Do đó, người ta kết luận rằng vào năm 2024/2025/2026/2027/2028/2029/2030, mức tiêu thụ điện năng hàng năm của các mỏ Bitcoin ở Hoa Kỳ sẽ lần lượt là 17GW/23GW/29GW/26GW/42GW/48GW/54GW.
Kết luận: Theo những dự báo thận trọng, mức tiêu thụ điện năng của AIDC ở Hoa Kỳ sẽ vượt qua nhu cầu năng lượng khai thác Bitcoin vào năm 2030; theo những dự báo lạc quan, nhu cầu năng lượng AIDC ở Hoa Kỳ sẽ vượt quá nhu cầu năng lượng khai thác Bitcoin vào năm 2029.
2. Giải pháp nào cho tình thế tiến thoái lưỡng nan: “Khí tự nhiên +” ngắn hạn là xu hướng chủ đạo
2.1 Giải pháp thực hiện nhanh nhất trong ngắn hạn là khí thiên nhiên
2.1.1 Trạm biến áp trở thành điểm nghẽn của tiêu thụ điện năng truyền thống
[Hiện trạng cung cấp điện cho trung tâm dữ liệu]
Mua điện và trạm biến áp: Các trung tâm dữ liệu thường mua điện thông qua hợp đồng với các công ty điện lực, nghĩa là nguồn điện cung cấp cho trung tâm dữ liệu được tạo ra từ trạm điện và vận chuyển đến trung tâm dữ liệu thông qua mạng truyền tải. Tuy nhiên, sau khi điện năng được vận chuyển đi xa, điện áp thường cần được điều chỉnh qua các trạm biến áp để đảm bảo điện năng đáp ứng nhu cầu điện áp của trung tâm dữ liệu.
Sự cần thiết của trạm biến áp: Trạm biến áp chuyển đổi điện cao áp thành điện áp thấp phù hợp cho nhu cầu sử dụng cục bộ. Hầu hết các hệ thống điện đều yêu cầu chuyển đổi và phân phối điện áp qua các trạm biến áp. Nếu không có trạm biến áp cục bộ, nguồn điện không thể được sử dụng trực tiếp trong trung tâm dữ liệu.
Việc xây dựng trạm biến áp khó khăn, mất nhiều thời gian và chi phí cao: Việc xây dựng trạm biến áp thường đòi hỏi nguồn vốn đầu tư lớn, liên quan đến đất đai, xây dựng cơ sở hạ tầng, mua sắm thiết bị và dự trữ nhân lực. Ngoài ra, việc xây dựng trạm biến áp mất nhiều thời gian và cần đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về môi trường và an toàn.
Kết luận: Theo phương thức mua bán điện hiện nay, các trạm biến áp đã trở thành điểm nghẽn hạn chế việc tiêu thụ điện của AIDC. Khi nhu cầu năng lượng của trung tâm dữ liệu tiếp tục tăng, việc xây dựng các trạm biến áp mới hoặc mở rộng các trạm biến áp hiện có mất nhiều thời gian và yêu cầu thời gian xây dựng cũng như phê duyệt đáng kể, điều này có thể không đáp ứng nhanh chóng nhu cầu của trung tâm dữ liệu.
[Khí tự nhiên không cần trạm biến áp và là lựa chọn hàng đầu để cung cấp điện phân tán]
Việc sản xuất điện bằng khí tự nhiên không phụ thuộc vào các trạm biến áp. Sản xuất điện bằng khí đốt tự nhiên tạo ra điện bằng cách đốt khí đốt tự nhiên. Các nhà máy điện khí đốt tự nhiên thường được kết nối với trung tâm dữ liệu thông qua các đường ống chuyên dụng. Khí tự nhiên được vận chuyển trực tiếp đến cơ sở phát điện để đốt và phát điện. trung tâm dữ liệu thông qua lưới điện địa phương hoặc đường dây chuyên dụng. Nó thường có thể được hoàn thành tại các cơ sở phát điện gần trung tâm dữ liệu. Không giống như các phương pháp truyền tải điện truyền thống, việc sản xuất điện bằng khí đốt tự nhiên không cần phải đi qua mạng lưới truyền tải điện cao áp. và do đó không phụ thuộc vào các trạm biến áp và phương tiện truyền tải điện ở xa. Sản xuất điện từ khí đốt tự nhiên có thể xây dựng các nhà máy điện khí đốt tự nhiên nhỏ (như hệ thống phát điện phân tán) gần trung tâm dữ liệu, giảm sự phụ thuộc vào lưới điện bên ngoài và rút ngắn thời gian đáp ứng của nguồn điện.
2.1.2 Có độ trễ về thời gian giữa sự phát triển nhanh chóng của AI và việc triển khai điện hạt nhân SMR
Mặc dù năng lượng hạt nhân có lợi thế về nhiều mặt, nhưng nhu cầu quan trọng nhất trên thị trường năng lượng tính toán Bắc Mỹ là "triển khai nhanh chóng". Nhanh chóng kích hoạt GPU để có được sức mạnh tính toán và khí đốt tự nhiên đã trở thành lựa chọn hàng đầu hiện nay.
Mặc dù Ủy ban Điều tiết Hạt nhân Hoa Kỳ đã phê duyệt thiết kế SMR (Lò phản ứng mô-đun nhỏ) đầu tiên của công ty điện hạt nhân Nuscale Power vào tháng 2 năm 2023, trong khi Trung Quốc, Nga và các quốc gia khác trên thế giới đang chạy đua để đưa công nghệ SMR vào thực tiễn, việc thương mại hóa SMR vẫn phải mất một thời gian và quá trình phê duyệt bảo mật rất phức tạp và tốn thời gian. Có thể thấy rằng SMR đã khơi dậy sự quan tâm toàn cầu đối với năng lượng hạt nhân. Ngành công nghiệp phân hạch hạt nhân của Hoa Kỳ đã nhận được sự thúc đẩy từ Đạo luật Giảm lạm phát, bao gồm một số khoản tín dụng thuế và ưu đãi đồng thời cung cấp 700 triệu USD tài trợ cho Văn phòng Năng lượng Hạt nhân để hỗ trợ phát triển uranium có độ tinh khiết cao, làm giàu thấp (SMR). ) cung cấp nhiên liệu trong nước); có hơn 70 thiết kế SMR thương mại đang được phát triển trên khắp thế giới và hiện có hai dự án SMR đang hoạt động ở Trung Quốc và Nga. Nhưng theo Cơ quan quản lý năng lượng Hoa Kỳ, lò phản ứng hạt nhân là hệ thống cực kỳ phức tạp, phải đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn và giải quyết nhiều tình huống tai nạn khác nhau, đồng thời quy trình cấp phép rất rườm rà và khác nhau tùy theo quốc gia. Điều này có nghĩa là SMR yêu cầu một số tiêu chuẩn hóa trước khi có thể đưa vào thị trường thương mại, vì vậy cần tìm ra các giải pháp khác để giải quyết vấn đề thiếu hụt năng lượng trong ngắn hạn.
2.2 Sự kết hợp “Khí tự nhiên + đa năng lượng” ổn định hơn
Sự kết hợp giữa khí đốt tự nhiên + các nguồn đa năng lượng khác hiện là giải pháp triển khai nhanh nhất có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng của AI. So với điện hạt nhân SMR, một giải pháp độc lập với mật độ năng lượng cao nhưng thời gian triển khai dài, sản xuất điện từ khí tự nhiên có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng cơ bản để đáp ứng nhanh chóng nhu cầu phụ tải nhờ tính hiệu quả và tính linh hoạt cao. có thể được kết hợp với năng lượng tái tạo, pin nhiên liệu và hệ thống lưu trữ năng lượng. Khi sử dụng kết hợp, chúng có thể bù đắp một cách hiệu quả cho tình trạng không liên tục và thiếu ổn định. Sự kết hợp đa năng lượng này không chỉ có thể đáp ứng nhu cầu cung cấp năng lượng ổn định của các trung tâm dữ liệu AI mà còn mang lại sự cân bằng giữa lượng khí thải carbon và chi phí, khiến nó trở thành lựa chọn quan trọng cho các chiến lược năng lượng của trung tâm dữ liệu hiện tại.
Hợp tác là không cần thiết , nhưng đối với các trung tâm dữ liệu AI quy mô lớn cần cân bằng toàn diện sự ổn định, bảo vệ môi trường và chi phí, việc hợp tác sử dụng các giải pháp đa năng lượng là lựa chọn linh hoạt và lâu dài hơn khi có mục tiêu rõ ràng (chẳng hạn như chi phí thấp). chi phí, triển khai cực nhanh) Dưới đây, một giải pháp duy nhất cũng có thể đáp ứng:
[Chỉ sử dụng khí tự nhiên để tạo ra điện (kế hoạch duy nhất)]
Ưu điểm: Bản thân việc sản xuất điện bằng khí đốt tự nhiên có thể được sử dụng như một giải pháp cung cấp điện độc lập, phù hợp với các kịch bản yêu cầu nhu cầu điện năng ổn định và triển khai nhanh chóng, đặc biệt là các trung tâm dữ liệu AI yêu cầu khả năng điều độ cao;
Hạn chế: Mặc dù triển khai nhanh nhưng lượng khí thải carbon về lâu dài sẽ cao hơn.
[Sự cần thiết của sức mạnh tổng hợp đa năng lượng]
Ổn định và an toàn hơn: Các trung tâm dữ liệu AI có yêu cầu cực kỳ cao về tính liên tục của nguồn điện (không được phép mất điện trong thời gian ngắn) và có thể sử dụng khí tự nhiên + hệ thống lưu trữ năng lượng hoặc pin nhiên liệu làm hỗ trợ dự phòng;
Thân thiện với môi trường hơn: khí đốt tự nhiên + năng lượng gió, năng lượng mặt trời và các tổ hợp năng lượng carbon thấp khác.
2.3 Giải pháp khí tự nhiên: lấy xAI làm ví dụ
Sản xuất năng lượng khí đốt tự nhiên có lộ trình kỹ thuật hoàn thiện, thiết bị hỗ trợ hoàn chỉnh và hiệu suất chi phí cao. Đây là lựa chọn nhanh nhất để giải quyết vấn đề thiếu năng lượng AI trong thời gian ngắn. Tesla xAI sử dụng các giải pháp khí đốt tự nhiên làm nguồn cung cấp điện khẩn cấp. Máy phát điện khí tự nhiên là máy phát điện sử dụng khí tự nhiên thay vì xăng hoặc dầu diesel. So với dầu diesel, chi phí mua khí đốt tự nhiên thấp hơn và không có vấn đề "tích tụ ướt". Do đó, từ góc độ giải pháp năng lượng ngắn hạn, máy phát điện khí tự nhiên có ưu điểm là tiết kiệm chi phí, hiệu quả vận hành cao và bảo vệ môi trường hơn so với các máy phát điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch như dầu. Theo báo cáo của DCD, Giám đốc điều hành Tesla, Musk, đã mua 14 máy phát điện chạy bằng khí tự nhiên di động từ Voltagrid, mỗi máy có thể cung cấp 2,5 MW điện, nhằm giảm bớt vấn đề thiếu điện tại trung tâm dữ liệu của công ty khởi nghiệp xAI của ông.
*Chi tiết bổ sung 1: Musk xAI chủ yếu sử dụng máy chủ NVIDIA H-series và tản nhiệt cụm sử dụng giải pháp làm mát bằng chất lỏng. Mỗi giá làm mát bằng chất lỏng trong trung tâm dữ liệu xAI chứa 8 máy chủ GPU NVIDIA H100, với tổng số 64 GPU. Cách bố trí dày đặc yêu cầu mỗi nút máy tính phải tản nhiệt hiệu quả. Phương pháp làm mát không khí truyền thống khó thích ứng nên xAI đã chọn. Giải pháp làm mát bằng chất lỏng của AMD.
*Chi tiết bổ sung 2: Trung tâm dữ liệu xAI cũng sử dụng hệ thống lưu trữ năng lượng Megapack. xAI cho biết khi xây dựng cụm điện toán, nhóm của họ nhận thấy máy chủ AI không chạy 100% năng lượng suốt cả ngày mà có nhiều đỉnh, đáy về mức tiêu thụ điện năng nên sản phẩm lưu trữ pin Megapack của Tesla đã được bổ sung vào giữa. để giảm thiểu những biến động từ đó nâng cao độ tin cậy của toàn bộ hệ thống và giảm tổn thất điện năng.
2.4 Pin nhiên liệu: Lấy Bloom Energy làm ví dụ
Tổng quan về công ty: Bloom Energy tập trung phát triển các công nghệ năng lượng hiệu quả, ít phát thải và cam kết thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu thông qua công nghệ pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC) và công nghệ điện phân oxit rắn (SOEC) cải tiến. Là công ty năng lượng sạch hàng đầu, công ty cam kết cung cấp các giải pháp năng lượng bền vững, đáng tin cậy cho các lĩnh vực có nhu cầu cao như công nghiệp, thương mại và trung tâm dữ liệu thông qua công nghệ pin nhiên liệu và hydro tiên tiến. Công ty được thành lập vào năm 2001 và có trụ sở chính tại California, Hoa Kỳ và đã mở rộng hoạt động kinh doanh trên toàn cầu.
Công nghệ cốt lõi: Các công nghệ cốt lõi của công ty bao gồm pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC) và máy điện phân oxit rắn (SOEC). Hệ thống SOFC cung cấp công suất đầu ra hiệu quả khi sử dụng 100% hydro, với hiệu suất điện cao tới 65%, vượt xa các hệ thống năng lượng truyền thống. . Hệ thống pin nhiên liệu của Bloom Energy cũng có thể tích hợp công nghệ nhiệt và điện kết hợp (CHP), giúp tổng hiệu suất năng lượng đạt tới 90%, từ đó giảm hiệu quả mức tiêu thụ năng lượng và lượng khí thải carbon. Ngoài ra, công nghệ SOEC có thể được sử dụng để sản xuất hydro hiệu quả và là một trong những công nghệ chủ chốt trong quá trình chuyển đổi năng lượng sạch.
Ứng dụng sản phẩm: Sản phẩm của công ty được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm cung cấp điện công nghiệp, quản lý năng lượng thương mại và giải pháp năng lượng trung tâm dữ liệu. Đặc biệt trong lĩnh vực trung tâm dữ liệu, khi nhu cầu về mục tiêu tiết kiệm năng lượng và trung hòa carbon tiếp tục tăng, công nghệ pin nhiên liệu của Bloom Energy nổi bật hơn nhờ hiệu suất cao và lượng khí thải thấp, đồng thời các giải pháp hydro của nó không chỉ có thể đáp ứng nhu cầu của các công ty lớn năng lượng quy mô Nó cũng có thể cung cấp cho doanh nghiệp nguồn điện dự phòng đáng tin cậy để đảm bảo hoạt động liên tục và ổn định. Hiện tại, thị trường của Bloom Energy đã bao phủ nhiều khu vực như Bắc Mỹ, Châu Á và Châu Âu, đặc biệt là sự hợp tác của Hàn Quốc với dự án pin nhiên liệu hydro của Bloom Energy dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào năm 2025. Ngoài ra, công ty đã công bố thỏa thuận mua pin nhiên liệu gigawatt với AEP để cung cấp năng lượng cho các trung tâm dữ liệu AI.
3. Kế hoạch trung hạn: Điện hạt nhân SMR nổi bật
3.1 Tại sao điện hạt nhân: phù hợp hơn với AI
3.1.1 Đặc điểm của AIDC: Phân bố và mật độ cao
So với trung tâm dữ liệu IDC truyền thống, trung tâm sức mạnh tính toán AIDC có hai điểm khác biệt đáng kể nhất, đây cũng là những tính năng quan trọng của AIDC.
[Tính năng AIDC 1: Triển khai phân tán]
Các kịch bản ứng dụng và yêu cầu nhiệm vụ của AI xác định rằng AIDC cần áp dụng phương pháp triển khai phân tán. Có sự khác biệt đáng kể giữa AIDC và IDC truyền thống về yêu cầu tính toán, kịch bản ứng dụng, mức tiêu thụ tài nguyên, v.v. Các tác vụ AIDC thường nặng về mặt tính toán, đặc biệt là học sâu quy mô lớn, học máy, phân tích dữ liệu và các tác vụ khác trong AI trường Một phép tính duy nhất Các nút không thể thực hiện tất cả các nhiệm vụ. Do đó, AIDC cần chia các nhiệm vụ tính toán thành nhiều nhiệm vụ nhỏ và phân phối các nhiệm vụ cho nhiều nút để tính toán song song thông qua khung tính toán phân tán. . Làm việc cộng tác.
[Tính năng AIDC 2: Điện toán mật độ cao 24 giờ]
Tính bền bỉ và tải trọng cao của các tác vụ điện toán AI quyết định AIDC phải hoạt động ở mức tải cao 24 giờ một ngày, đòi hỏi nguồn năng lượng cao hơn và hỗ trợ làm mát. Đào tạo mô hình AI thường là một quá trình dài hạn đòi hỏi khả năng hỗ trợ sức mạnh tính toán liên tục, do đó AIDC thường thực hiện các tác vụ tính toán dài hạn và liên tục; tải của IDC truyền thống thường dao động theo nhu cầu kinh doanh và nhiều ứng dụng không yêu cầu thời gian dài như vậy; hạn, hỗ trợ tính toán không bị gián đoạn. Do đó, phần cứng điện toán công suất cao của AIDC yêu cầu nguồn điện mạnh mẽ và hỗ trợ làm mát suốt ngày đêm.
Khả năng triển khai phân tán + đặc tính tính toán mật độ cao của AIDC xác định rằng các nguồn năng lượng khác khó đáp ứng nhu cầu thích ứng và điện hạt nhân nhỏ SMR đáp ứng tốt nhất nhu cầu cung cấp điện.
Lực đẩy - các nguồn năng lượng khác không phù hợp với nhu cầu AI, tính ổn định và vị trí địa lý khó đáp ứng AIDC:
Tính mùa vụ của thủy điện là rõ ràng, khó đáp ứng nhu cầu cung cấp điện lớn và ổn định, đồng thời, vị trí địa lý với nguồn nước dồi dào cố định, đồng thời khó đáp ứng nhu cầu triển khai phân tán của AIDC. , thủy điện đòi hỏi mạng lưới phân phối phải truyền tải điện và chi phí tổng thể cao Xây dựng mới Chi phí và thời gian cao hơn;
Nhiệt điện có chi phí nhiên liệu cao và hạn chế phát thải carbon nghiêm ngặt. Ngay cả khi bạn mua các chỉ số phát thải carbon, tổng chi phí nhiệt điện sẽ cao hơn. Do đó, nó không phù hợp với AIDC đòi hỏi nhiều điện năng. nhiệt điện cũng phải đối mặt với mạng lưới phân phối dẫn đến chi phí cao;
Mặc dù các nguồn năng lượng mới khác (như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, v.v.) đều sạch nhưng khả năng phát điện của chúng bị ảnh hưởng rất lớn bởi điều kiện thời tiết và các hạn chế về địa lý, tính không ổn định và không liên tục của chúng khiến chúng không thể đảm bảo AIDC hoạt động ổn định suốt ngày đêm. Ngoài ra, trong điều kiện tải cao, hiệu suất chuyển đổi của một số nguồn năng lượng mới như quang điện vẫn còn thấp, chi phí vận hành và bảo trì sau này cao nên không phù hợp với AIDC từ góc độ hiệu suất chi phí.
Tính hấp dẫn - Năng lượng hạt nhân SMR có lợi thế so sánh mạnh hơn, thiết kế mô-đun phù hợp cho việc triển khai phân tán và cũng thích ứng với các yêu cầu bảo vệ môi trường về giảm phát thải carbon. Đặc điểm mô-đun của công nghệ SMR cho phép áp dụng linh hoạt trong các kịch bản triển khai phân tán. Các mô-đun có thể được thêm hoặc bớt linh hoạt tùy theo nhu cầu của các khu vực khác nhau, đảm bảo nguồn điện của trung tâm dữ liệu phân tán AIDC không bị ảnh hưởng bởi vị trí địa lý, thời tiết. Hơn nữa, là nguồn năng lượng sạch, điện hạt nhân phù hợp với xu hướng giảm phát thải carbon toàn cầu và phù hợp với nhu cầu năng lượng xanh của AIDC. Do đó, điện hạt nhân SMR phù hợp làm nguồn cung cấp điện chính. cho AIDC.
3.1.2 Điện hạt nhân SMR được triển khai nhanh nhất
SMR là gì - lò phản ứng hạt nhân mô-đun, nhỏ hơn, dễ triển khai hơn. SMR (Lò phản ứng mô-đun nhỏ) là một bước phát triển mới của công nghệ năng lượng hạt nhân. SMR là một loại nhà máy điện hạt nhân, nhưng nó có sự khác biệt đáng kể so với các nhà máy điện hạt nhân truyền thống. SMR là một lò phản ứng hạt nhân mô-đun nhỏ được thiết kế để cung cấp công suất đầu ra ở quy mô nhỏ hơn và được xây dựng bằng cách sử dụng các bộ phận mô-đun để tạo thuận lợi cho việc sản xuất và vận chuyển tại nhà máy. Thông thường, công suất đầu ra của SMR thấp hơn công suất đầu ra của lò phản ứng hạt nhân lớn truyền thống. . nhỏ hơn Trước khi AIDC ra đời, SMR thường được sử dụng ở những vùng sâu vùng xa cách xa lưới điện, các đảo nhỏ, căn cứ quân sự hoặc như một nguồn năng lượng công nghiệp bổ sung.
So với các nhà máy điện hạt nhân truyền thống, SMR có đặc điểm là quy mô nhỏ, thời gian xây dựng ngắn, chi phí (xây dựng và bảo trì) thấp hơn, độ an toàn cao hơn, sạch hơn và xanh hơn, tuổi thọ dài hơn:
Công suất đầu ra mô-đun nhỏ: Công suất đầu ra của SMR nhỏ hơn công suất đầu ra của các nhà máy điện hạt nhân truyền thống, thường từ hàng chục đến hàng trăm MW, trong khi quy mô của các nhà máy điện hạt nhân truyền thống thường hơn 1.000 MW. Ví dụ, mô-đun SMR của NuScale có thể. cung cấp 77MW điện cho mỗi đơn vị, sau khi lắp ráp tối đa 12 mô-đun, nó có thể cung cấp 924 MW điện năng;
Thời gian xây dựng ngắn hơn: Do SMR áp dụng thiết kế mô-đun nên cho phép chế tạo sẵn tại nhà máy và lắp ráp nhanh chóng. Ví dụ, nhà máy điện hạt nhân SMR của NuScale chỉ mất 36 tháng (3 năm), trong khi thời gian xây dựng của các nhà máy điện hạt nhân truyền thống thường dài hơn. có thể mất từ năm đến mười năm hoặc hơn.
Dấu chân nhỏ: Các nhà máy điện hạt nhân truyền thống chiếm diện tích lớn hơn, thường lớn hơn 1 dặm vuông (khoảng 2,6 km vuông), trong khi SMR mô-đun thường chiếm diện tích nhỏ hơn. NuScale dự đoán rằng nhà máy điện hạt nhân SMR chiếm diện tích 0,06 vuông. dặm. Gần một khu vực công viên nhỏ.
Chi phí thấp hơn: Chi phí xây dựng các nhà máy điện hạt nhân truyền thống thường cao và bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng quy mô, nhưng chi phí xây dựng SMR tương đối thấp, một phần do sử dụng thiết kế tiêu chuẩn và mô-đun, cho phép mỗi mô-đun có khối lượng lớn -Sản xuất và giảm việc xây dựng một lò phản ứng duy nhất và chi phí bảo trì.
Độ an toàn cao hơn: Các thiết kế SMR có xu hướng có các tính năng an toàn thụ động và khả năng chống thảm họa cao hơn, đồng thời có thể tự động tắt lò phản ứng trong trường hợp xảy ra sự cố mà không cần sự can thiệp của con người. Các lò phản ứng SMR nhỏ hơn nên an toàn và đáng tin cậy hơn.
Sạch hơn: SMR áp dụng thiết kế lò phản ứng tiên tiến, có thể sử dụng nhiên liệu hiệu quả hơn và giảm phát sinh chất thải hạt nhân, phù hợp hơn với yêu cầu về năng lượng sạch;
Tuổi thọ dài hơn: SMR được thiết kế để tồn tại trong nhiều thập kỷ mà không cần thay nhiên liệu và tuổi thọ của nó dài hơn nhiều so với các chế độ phát điện truyền thống. Ví dụ, SMR của Nuscale được thiết kế để có tuổi thọ 60 năm.
Nguyên lý của SMR về cơ bản giống như nguyên lý của một lò phản ứng hạt nhân lớn. Nó vẫn tạo ra năng lượng nhiệt thông qua phản ứng phân hạch hạt nhân để tạo thành hơi nước, sau đó điều khiển máy phát điện để tạo ra điện. (1) Phản ứng phân hạch hạt nhân: Giống như các nhà máy điện hạt nhân truyền thống, cốt lõi của SMR là lò phản ứng hạt nhân, tạo ra nhiệt thông qua phản ứng phân hạch hạt nhân Uranium-235 trong lò phản ứng. Khi các vật liệu phân hạch (như uranium hoặc plutonium) hấp thụ neutron và tiến hành phân hạch, quá trình phân hạch sẽ giải phóng một lượng lớn năng lượng nhiệt và neutron; (2) Trao đổi nhiệt và tạo hơi nước: Nhiệt sinh ra từ phản ứng phân hạch trong lò phản ứng có thể; được sử dụng để làm nóng Chất làm mát, chất làm mát chảy bên trong lò phản ứng hạt nhân, lấy nhiệt và truyền sang máy tạo hơi nước Máy phát điện hoặc truyền nhiệt trực tiếp sang nước thông qua bộ trao đổi nhiệt để tạo thành hơi nước; (3) Máy phát điện chạy bằng hơi nước: Hơi nước sinh ra được đưa vào tua bin, và máy phát điện được dẫn động bằng chuyển động quay của tua bin. năng lượng thành năng lượng điện để cung cấp cho lưới điện hoặc người sử dụng (4) Hệ thống làm mát và cơ chế an toàn: SMR Hệ thống làm mát tuần hoàn tự nhiên hoặc hệ thống an toàn thụ động thường được sử dụng, sử dụng các quá trình vật lý tự nhiên (như đối lưu nhiệt) để giữ cho lò phản ứng luôn mát, từ đó giảm sự phụ thuộc vào nguồn điện và thiết bị bên ngoài. Các hệ thống này có thể tự động tắt lò phản ứng và làm nguội trong lò phản ứng. trường hợp có sự cố.
Thành phần của SMR—thường bao gồm nhiều mô-đun sử dụng các thành phần được tiêu chuẩn hóa có thể được lắp ráp và triển khai nhanh chóng. (1) Lõi lò phản ứng: chứa nhiên liệu hạt nhân, xảy ra phản ứng phân hạch hạt nhân và tạo ra một lượng lớn năng lượng nhiệt; (2) Hệ thống làm mát: nhiệt được lấy ra khỏi lõi lò phản ứng bằng chất làm mát tuần hoàn, có thể là kim loại lỏng (chẳng hạn như natri). ), khí (như carbon dioxide) hoặc helium), hoặc nước, một số SMR Thiết kế áp dụng hệ thống đối lưu tự nhiên hoặc an toàn thụ động, không dựa vào nguồn điện bên ngoài để duy trì khả năng làm mát, giúp nâng cao tính an toàn của hệ thống; (3) Máy tạo hơi nước: chuyển chất làm mát trao đổi nhiệt sang nước để tạo ra hơi nước được đưa vào vào tuabin để dẫn động Tạo ra điện; (4) Tua bin và máy phát điện: chuyển đổi cơ năng thành điện năng; (5) Hệ thống điều khiển: SMR sử dụng hệ thống điều khiển kỹ thuật số và một số còn ứng dụng AI. (6) Hệ thống an toàn: Sử dụng hệ thống an toàn thụ động, tức là hệ thống có thể tự động làm mát lò phản ứng mà không cần nguồn điện bên ngoài hoặc sự can thiệp của người vận hành. Các thiết kế phổ biến bao gồm làm mát đối lưu tự nhiên, thiết bị lưu trữ nhiệt, v.v. trong trường hợp khẩn cấp, sự an toàn của lò phản ứng được duy trì thông qua các nguyên tắc vật lý (như đối lưu nhiệt hoặc trọng lực); (7) Hệ thống xử lý chất thải hạt nhân: lưu trữ hoặc xử lý chất thải hạt nhân và vật liệu phóng xạ.
Hiện nay, có một số hướng kỹ thuật khác nhau dành cho lò phản ứng mô-đun nhỏ SMR. Phổ biến nhất là lò phản ứng nước nhẹ (LWR-SMR), vì nền tảng kỹ thuật đã hoàn thiện và dễ dàng được phê duyệt theo quy định. Tính đến năm 2021, các quốc gia trên thế giới đã đề xuất hơn 70 giải pháp điện hạt nhân SMR khác nhau, bao gồm giải pháp lò phản ứng nước điều áp, giải pháp lò phản ứng làm mát bằng khí heli (HTGR), giải pháp lò phản ứng thực tế làm mát bằng khí nhiệt độ cao và giải pháp lò phản ứng làm mát nhanh bằng natri. Khoảng một nửa số kế hoạch là phản ứng lò phản ứng nước nhẹ, phát triển từ công nghệ điện hạt nhân thế hệ thứ hai. Công nghệ này có khả năng thích ứng cao và có thể được thương mại hóa nhanh chóng. Tuy nhiên, do sự cố Nhà máy điện hạt nhân Fukushima năm 2011, việc lựa chọn cây công nghệ cho điện hạt nhân trở nên phức tạp hơn và mối lo ngại về an toàn đối với lò phản ứng nước nhẹ trở nên nổi bật hơn. giải pháp lò phản ứng làm mát bằng khí ở nhiệt độ cao dần trở nên phổ biến:
Lò phản ứng nước nhẹ (LWR-SMR): dựa trên công nghệ làm mát bằng nước nhẹ hoàn thiện, chẳng hạn như thiết kế của NuScale, xu hướng phổ biến nhất và gần với khả năng thương mại hóa;
Lò phản ứng làm mát bằng khí ở nhiệt độ cao (HTGR): sử dụng khí trơ (như heli) để làm mát và phù hợp với yêu cầu nhiệt của quá trình nhiệt độ cao, chẳng hạn như lò phản ứng làm mát bằng khí nhiệt độ cao Huaneng trong nước;
Lò phản ứng làm mát bằng kim loại lỏng (như lò phản ứng làm mát bằng natri): chẳng hạn như lò phản ứng Natrium do TerraPower phát triển, có khả năng tản nhiệt hiệu quả;
Lò phản ứng muối nóng chảy (MSR): sử dụng dung nham nhiệt độ cao làm mát Lò phản ứng neutron nhanh (FNR): sử dụng neutron nhanh làm nhiên liệu phân hạch hiệu suất cao, chẳng hạn như loại lò phản ứng BREST của Nga.
3.3 Hiện trạng điện hạt nhân SMR và chuỗi công nghiệp
3.3.1 Các gã khổng lồ đám mây triển khai mạnh mẽ năng lượng hạt nhân
Nguồn cung điện đang thiếu hụt và nhiều gã khổng lồ về đám mây đã triển khai năng lượng hạt nhân SMR. Một mặt, các trung tâm dữ liệu có nhu cầu lớn về điện SMR cung cấp năng lượng sạch ổn định lâu dài, mặt khác có thể giảm sự phụ thuộc vào lưới điện truyền thống. Mặt khác, SMR có thể giảm thiểu rủi ro biến động giá điện trong dài hạn, đồng thời tối ưu hóa chi phí vận hành dài hạn, đồng thời giúp các công ty đạt được cam kết trung hòa carbon:
Amazon: Ngay từ tháng 3 năm nay, họ đã bắt đầu tìm kiếm các giải pháp hỗ trợ năng lượng hạt nhân, mua lại khu trung tâm dữ liệu Talen Energy bên cạnh nhà máy điện hạt nhân Susquehanna Steam Electric Station ở Pennsylvania với giá 650 triệu USD và công bố ba khoản đầu tư lớn vào năng lượng hạt nhân; các thỏa thuận vào tháng 10 năm nay. Hợp tác với Energy Northwest và Dominion Energy để lần lượt xây dựng các SMR công suất 960MW và 300MW ở Washington và Virginia; dẫn đầu khoản đầu tư C-1 trị giá 50 tỷ USD vào công ty khởi nghiệp năng lượng hạt nhân X-energy; vòng tài trợ;
Microsoft: Hỗ trợ cho năng lượng hạt nhân cũng rất đáng kể. Vào tháng 6 năm nay, Bill Gates cho biết ông sẽ tiếp tục đầu tư hàng tỷ USD vào nhà máy điện hạt nhân “thế hệ tiếp theo” ở Wyoming, Mỹ, thông qua công ty khởi nghiệp TerraPower LLC do ông thành lập. dự kiến lò phản ứng thương mại đầu tiên sẽ được hoàn thành vào năm 2030; vào tháng 9, một thỏa thuận chiến lược đã đạt được với Constellation Energy để khởi động lại nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island, nơi sẽ cung cấp khoảng 835 megawatt điện cho trung tâm dữ liệu của Microsoft.
Google: Vào tháng 10, họ cho biết họ đã đồng ý mua năng lượng hạt nhân từ một lò phản ứng mô-đun nhỏ đang được phát triển bởi một công ty khởi nghiệp có tên Kairos Power để phát triển hơn 500MW điện, với lò phản ứng đầu tiên dự kiến sẽ hoạt động vào năm 2030;
Oracle: Người sáng lập Larry Ellison cho biết vào tháng 9 rằng Oracle đã lên kế hoạch xây dựng khuôn viên trung tâm dữ liệu 1GW được hỗ trợ bởi ba SMR;
Meta: đang tích cực thu hút các đề xuất từ các nhà phát triển điện hạt nhân, nhằm thúc đẩy sự phát triển công nghệ trí tuệ nhân tạo và đạt được các mục tiêu về môi trường bằng cách bổ sung công suất phát điện hạt nhân, với kế hoạch tăng thêm 1 đến 4 gigawatt công suất phát điện hạt nhân của Hoa Kỳ vào đầu những năm 2030 .
Khoảng cách năng lượng khổng lồ do các trung tâm dữ liệu AI gây ra và các yêu cầu cấp bách về năng lượng mà CSP phải đối mặt đã khiến xu hướng ngành điện hạt nhân SMR ngày càng trở nên rõ ràng.
3.3.2 Thượng nguồn và hạ nguồn điện hạt nhân SMR
Chuỗi công nghiệp điện hạt nhân SMR bao gồm tất cả các khía cạnh từ các mỏ uranium cung cấp nhiên liệu thượng nguồn, R&D và xây dựng trung nguồn, vận hành hạ nguồn và xử lý chất thải. Nói một cách tương đối, thiết kế và sản xuất thượng nguồn có ngưỡng cao hơn về tính chuyên nghiệp và rào cản kỹ thuật, do đó các nhà sản xuất thượng nguồn có khả năng thương lượng cao hơn. Do chu kỳ hoạt động dài và ổn định, liên kết vận hành và bảo trì hạ nguồn có thể mang lại dòng tiền dài hạn và cũng tương đối. Tỷ suất lợi nhuận của việc xây dựng dự án giữa dòng phụ thuộc vào các yếu tố như chi phí xây dựng, chu kỳ dự án và rủi ro kỹ thuật, đồng thời tỷ suất lợi nhuận tương đối kém ổn định hơn so với thượng nguồn hoặc hạ nguồn.
[Thượng nguồn: nguyên liệu thô và chế biến]
Chuỗi công nghiệp thượng nguồn chủ yếu liên quan đến việc cung cấp nguyên liệu thô cơ bản, thiết bị chính và nhiên liệu hạt nhân cần thiết cho phát triển năng lượng hạt nhân, chủ yếu bao gồm khai thác uranium và làm giàu uranium.
(1) Khai thác và chế biến uranium
Khai thác uranium: Thị trường cung cấp uranium toàn cầu tập trung cao độ. Hoa Kỳ chủ yếu dựa vào nhập khẩu quặng uranium. Các mỏ uranium toàn cầu chủ yếu do Kazakhstan, Canada và Australia thống trị.
Các quốc gia khai thác uranium lớn và các công ty tiêu biểu khai thác tại đó: Kazatomprom ở Kazakhstan, Cameco và Orano ở Canada (trước đây là Areva, một công ty của Pháp khai thác uranium trên toàn cầu) và Denison Mines, BHP ở Úc và Tập đoàn Rio Tinto), Rosatom của Nga, v.v. Ngoài ra, còn có một số công ty khai thác uranium ở Mỹ như Energy Fuels (NYSE:UUUU), Uranium Energy (NYSE:UEC), v.v.
Xử lý uranium: Công nghệ làm giàu uranium có yêu cầu về độ an toàn, chi phí và kỹ thuật rất cao nên chủ yếu do một số ít công ty đa quốc gia chi phối. Uranium tự nhiên chủ yếu bao gồm uranium-235 và uranium-238. Khi neutron va chạm với uranium-235, nó sẽ giải phóng năng lượng khổng lồ thông qua phản ứng phân hạch. Khả năng phân hạch của uranium-238 nhỏ hơn uranium-235. chỉ chứa Khoảng 0,7% uranium-235 nên cần phải tách đồng vị (làm giàu uranium) để nâng hàm lượng của nó lên 3% đến 5% để sử dụng làm nhiên liệu trong các lò phản ứng nước nhẹ. Các phương pháp cô đặc bao gồm khuếch tán khí, cô đặc bằng laser và ly tâm.
* Nguyên lý ly tâm: Hợp chất uranium dạng khí uranium hexafluoride được đưa vào rôto quay nhanh của máy ly tâm để tách U-235 và U-238, đồng vị nặng hơn U-238 được đẩy ra ngoài, còn đồng vị nhẹ hơn U-235 được cô đặc. ở trung tâm của rôto. Khí có nồng độ U-235 cao hơn được chiết xuất và đưa vào một máy ly tâm khác, tại đó quá trình này được lặp lại nhiều lần để tạo ra uranium có nồng độ U-235 cao hơn.
Các công ty làm giàu uranium lớn: Centrus Energy (NYSE: LEU, Hoa Kỳ, thống trị thị trường toàn cầu), Orano (Pháp, cả khai thác và chế biến), Rosatom (Nga), Urenco (Châu Âu).
(2) Sản xuất lắp ráp nhiên liệu hạt nhân
Nhiên liệu được sử dụng trong lò phản ứng SMR bao gồm các thanh nhiên liệu uranium, các bộ phận nhiên liệu và thanh điều khiển. Các bộ phận này phải đáp ứng các tiêu chuẩn cụ thể để đảm bảo lò phản ứng hoạt động an toàn và hiệu quả.
Đối tượng tham gia: Chẳng hạn như Westinghouse, Orano, v.v., cung cấp linh kiện nhiên liệu hạt nhân và hỗ trợ kỹ thuật.
(3) Sản xuất linh kiện lò phản ứng
Các bộ phận của lò phản ứng là một phần quan trọng của SMR, bao gồm bình chịu áp lực của lò phản ứng, hệ thống làm mát, hệ thống điều khiển, lõi và các cơ sở liên quan khác. Các bộ phận này yêu cầu mức độ kháng bức xạ, khả năng chịu nhiệt độ cao và độ tin cậy. Do thiết kế mô-đun của SMR, các bộ phận của lò phản ứng thường được sản xuất hàng loạt tại các nhà máy, sau đó được vận chuyển đến địa điểm để lắp ráp nhanh chóng, giảm thời gian xây dựng tại chỗ.
Người chơi: NuScale Power, Rolls-Royce, v.v.
[Giữa dòng: Thiết kế, R&D và Xây dựng]
(1) Thiết kế và phát triển SMR
Thiết kế và R&D: Công ty thiết kế chịu trách nhiệm phát triển kỹ thuật và tiêu chuẩn hóa thiết kế của lò phản ứng SMR. R&D của SMR thường bao gồm thiết kế cấu trúc của lò phản ứng hạt nhân, thiết kế hệ thống làm mát, tích hợp hệ thống điều khiển, v.v. Công ty thiết kế và R&D hợp tác chặt chẽ với các cơ quan chính phủ và cơ quan quản lý để đảm bảo được thiết kế tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn hạt nhân.
Thành phần tham gia: Các công ty thiết kế và R&D SMR như NuScale Power, OKLO, TerraPower, Rolls-Royce, v.v.; các cơ quan chính phủ như Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) cung cấp hỗ trợ tài chính và giám sát, xác minh thiết kế của SMR.
(2) Xây dựng và lắp đặt lò phản ứng
Thiết kế mô-đun của SMR cho phép hầu hết các bộ phận được đúc sẵn tại nhà máy và sau đó được vận chuyển đến địa điểm để lắp đặt nhanh chóng. Giai đoạn xây dựng đơn giản hơn so với các nhà máy điện hạt nhân truyền thống vì SMR có quy mô nhỏ hơn và có tính mô-đun cao, có thể đưa vào vận hành mà không cần xây dựng quy mô lớn. Ví dụ, công ty xây dựng chịu trách nhiệm lắp ráp các mô-đun khác nhau của SMR. lò phản ứng thành một lò phản ứng hoàn chỉnh Đối với các nhà máy điện hạt nhân, việc lắp đặt hoàn chỉnh tại chỗ và các bộ phận đúc sẵn tại nhà máy sẽ rút ngắn đáng kể chu trình xây dựng tại chỗ.
Thành phần tham gia: Các công ty xây dựng như Bechtel, Fluor, v.v. chịu trách nhiệm xây dựng và lắp ráp các nhà máy điện SMR.
[Hạ nguồn: Vận hành, Bán hàng và Xử lý Chất thải]
(1) Vận hành nhà máy điện hạt nhân SMR
Người vận hành chịu trách nhiệm quản lý và bảo trì lâu dài nhà máy điện, giám sát hoạt động của lò phản ứng và đảm bảo rằng lò phản ứng ở trong tình trạng an toàn. Độ phức tạp vận hành và quản lý của các nhà máy điện hạt nhân SMR thấp hơn so với các nhà máy điện hạt nhân truyền thống. Ngoài ra, người vận hành còn chịu trách nhiệm bảo trì thường xuyên hệ thống SMR, bao gồm thay thế nhiên liệu, kiểm tra thiết bị và nâng cấp kỹ thuật.
Thành phần tham gia: Chẳng hạn như Công ty Điện lực Hoa Kỳ (AEP), Công ty Điện lực Anh (EDF), Công ty Miền Nam, Tập đoàn Exelon, Duke Energy (NYSE: DUK), Tập đoàn Entergy (NYSE: ETR), PSEG (Public Service Enterprise Group, NYSE : PEG ), Dominion Energy, v.v. Một số nhà khai thác có thể mua các nhà máy điện SMR và vận hành chúng; các công ty quản lý và giám sát sẽ cung cấp các dịch vụ giám sát, phân tích dữ liệu và tối ưu hóa hệ thống thông minh.
(2) Bán điện và đấu nối lưới điện
Điện do các nhà máy SMR sản xuất được bán cho các công ty lưới điện hoặc người sử dụng công nghiệp thông qua hợp đồng mua bán điện (PPA). SMR phù hợp với lưới điện nhỏ và đặc biệt phù hợp với các thị trường cụ thể như vùng sâu vùng xa, thành phố vùng sâu vùng xa hoặc các dự án công nghiệp.
* Hợp đồng mua bán điện (PPA): Nhà điều hành ký hợp đồng dài hạn với bên mua điện (như công ty lưới điện, khách hàng công nghiệp lớn, chính phủ, v.v.) để đảm bảo mô hình dòng tiền và lợi nhuận ổn định.
Thành phần tham gia: Các bên mua điện như các công ty lưới điện địa phương, các doanh nghiệp công nghiệp lớn, các cơ quan chính phủ, v.v.
(3) Xử lý chất thải và ngừng hoạt động điện hạt nhân
Lò phản ứng SMR yêu cầu quản lý chất thải sau khi kết thúc vòng đời của chúng. Việc lưu trữ và xử lý chất thải hạt nhân lâu dài là một phần quan trọng của ngành điện hạt nhân. Các công ty quản lý chất thải chịu trách nhiệm xử lý, vận chuyển và lưu trữ chất thải một cách an toàn để đảm bảo. tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn hạt nhân.
Người tham gia: Các công ty quản lý chất thải như Chuyên gia kiểm soát chất thải, chuyên xử lý chất thải hạt nhân.
4. Triển vọng dài hạn: Phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể kiểm soát được
Phản ứng tổng hợp hạt nhân là quá trình hai hạt nhân nguyên tử nhẹ kết hợp với nhau tạo thành hạt nhân nguyên tử nặng hơn, giải phóng một lượng năng lượng lớn. Năng lượng giải phóng từ phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể kiểm soát lớn hơn khoảng 4 triệu lần so với đốt than, dầu hoặc khí tự nhiên và gấp 4 lần so với phản ứng phân hạch hạt nhân. Nếu quá trình tổng hợp hạt nhân có thể được nhân rộng ở quy mô công nghiệp, nó có thể cung cấp năng lượng sạch không giới hạn. và năng lượng giá rẻ. Hiện nay, hơn 50 quốc gia đang tiến hành nghiên cứu phản ứng tổng hợp hạt nhân. Tuy nhiên, do các điều kiện nghiêm ngặt để phản ứng tổng hợp hạt nhân diễn ra nên vẫn cần có những đột phá về vật liệu mới và công nghệ mới để đạt được phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể kiểm soát được. Sẽ mất bao lâu để đạt được phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể kiểm soát sẽ phụ thuộc vào tiến độ phát triển công nghệ của ngành, đồng thời cần phát triển cơ sở hạ tầng cần thiết và xây dựng các yêu cầu, tiêu chuẩn quản lý cho công nghệ. Theo các báo cáo của không gian, công ty Tokamak Energy của Anh đã lần đầu tiên làm nóng plasma hydro lên tới 27 triệu độ F trong một lò phản ứng mới, cao hơn lõi mặt trời. Công ty cho biết sản xuất điện thương mại từ phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể thực hiện được vào năm 2030.
5. Mô hình kinh doanh và người tham gia cuộc chiến năng lượng
5.1 Điện hạt nhân SMR Chứng khoán Hoa Kỳ
5.1.1 SMR (NuScale, Nhà sản xuất R&D)
Hồ sơ công ty: NuScale Power là nhà sản xuất điện hạt nhân SMR đầu tiên ra mắt công chúng. Công ty có nguồn gốc từ dự án nghiên cứu SMR do Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho và Đại học Bang Oregon đồng thực hiện vào năm 2002 và được Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) hỗ trợ, được thành lập vào năm 2007 và trở thành công ty đầu tiên có được. NRC vào năm 2020. (Ủy ban Điều tiết Hạt nhân Hoa Kỳ) đã phê duyệt thiết kế SMR, trở thành nhà cung cấp công nghệ SMR đầu tiên có mặt trên thị trường vào năm 2022.
Sản phẩm cốt lõi: Sản phẩm cốt lõi mô-đun nguồn SMR của công ty. Mô-đun năng lượng NuScale là SMR nước nhẹ nhỏ nhất, cao 76 feet và đường kính 15 feet và có thể tạo ra 77 MW điện từ một mô-đun duy nhất. Các mô-đun, bao gồm cả con dấu, được sản xuất hoàn toàn tại nhà máy và vận chuyển đến địa điểm nhà máy bằng xe tải, đường sắt hoặc sà lan, loại bỏ nhu cầu chế tạo hoặc xây dựng tại chỗ, giảm rủi ro về tiến độ và chi phí liên quan đến việc xây dựng tại chỗ.
Lợi thế cạnh tranh: Công ty có nhà máy điện hạt nhân riêng - VOYGR Plant Models. VOYGR Plant Models là một nhà máy điện hạt nhân tiêu chuẩn được NuScale thiết kế cho lò phản ứng mô-đun nhỏ SMR. Nó có công suất đầu ra linh hoạt và hiệu suất vận hành cao hơn, đồng thời có thể đáp ứng nhu cầu điện ở các quy mô khác nhau. Đây là thiết kế đầu tiên và duy nhất được Cơ quan quản lý hạt nhân Hoa Kỳ phê duyệt. Ủy ban (NRC) Phê duyệt lò phản ứng mô-đun nhỏ.
Mô hình nhà máy VOYGR các mô-đun tham số khác nhau:
VOYGR-4: Bao gồm 4 mô-đun NuScale SMR, cung cấp công suất đầu ra khoảng 308 MW, phù hợp để cung cấp điện cho các cộng đồng vừa và nhỏ và các ứng dụng công nghiệp;
VOYGR-6: Gồm 6 mô-đun, cung cấp công suất khoảng 462 MW, phù hợp cho các ứng dụng có yêu cầu năng lượng cỡ trung bình, chẳng hạn như các thành phố nhỏ hoặc các cơ sở công nghiệp lớn hơn;
VOYGR-12: Bao gồm 12 mô-đun với tổng công suất đầu ra khoảng 924 MW, đây là bố cục VOYGR công suất lớn nhất của NuScale, phù hợp cho các ứng dụng đô thị và công nghiệp đáp ứng nhu cầu điện năng quy mô lớn và thậm chí có thể đóng vai trò là phụ tải cơ sở cho nguồn điện quốc gia lưới điện Ngay cả trong trường hợp mất điện thảm khốc, VOYGR-12 vẫn có thể hoạt động ở công suất 154 MW trong 12 năm mà không cần sử dụng nhiên liệu mới.
Bố trí hoạt động kinh doanh: Công ty cung cấp cho khách hàng hạ nguồn đầy đủ các dịch vụ hỗ trợ từ xin giấy phép, xây dựng và vận hành cho đến vận hành và bảo trì. Các dịch vụ do công ty cung cấp có thể được chia thành hai loại: ứng dụng tiền thương mại (COD) và ứng dụng hậu thương mại:
Ứng dụng tiền thương mại: Khởi động và thử nghiệm, Quản lý ITAAC (Tiêu chí kiểm tra, thử nghiệm, phân tích và chấp nhận), Quản lý COLA (Đơn xin đồng cấp phép cho nhà máy điện VOYGR™);
Ứng dụng hậu thương mại: Quản lý kỹ thuật thiết kế, Quản lý dự án kỹ thuật O&M, Đào tạo tái chuẩn hóa và Hỗ trợ mô phỏng, Quản lý mua sắm và phụ tùng thay thế, Nhiên liệu hạt nhân và ngừng cung cấp nhiên liệu, Xác minh và xác nhận hệ thống.
Tiến độ dự án: Chúng tôi đã hợp tác với khách hàng nhiều nước trên thế giới về dự án điện hạt nhân SMR. Đến nay, công ty đã hợp tác với RoPower Nuclear SA (Romania), KGHM Polska Miedź SA (Ba Lan), Nhà máy điện Kozloduy (Bulgaria), Standard Power (Ohio và Pennsylvania), Nhà máy điện hàng hải Prodigy (Canada), Indonesia Power (Indonesia) ) ) và GS Energy (Hàn Quốc) có dự án hợp tác.
“Quyền lực mềm”: Tập trung nghiên cứu khoa học, ươm mầm nhân tài, mở phòng thí nghiệm trung tâm thăm dò năng lượng hạt nhân E2 tại nhiều trường đại học trên thế giới. Ngoài ra, công ty cũng đã thành lập Trung tâm E2 (Trung tâm Khám phá Năng lượng) nhằm mang đến cho người dùng cơ hội thực tế áp dụng các nguyên lý khoa học và kỹ thuật hạt nhân thông qua các kịch bản mô phỏng vận hành nhà máy điện hạt nhân ngoài đời thực E2 có các điểm trung tâm ở nhiều trường đại học và khu vực. trên toàn thế giới như Texas College Station, Đại học Bách khoa Bucharest (Romania), Đại học Quốc gia Seoul ở Hàn Quốc, Đại học Bang Oregon, v.v.
Phân tích tài chính: Tình hình tài chính của công ty hiện đang trong giai đoạn biến động, dòng tiền dồi dào và không có nợ vay, kết quả xuất sắc trong việc giảm chi phí và tăng hiệu quả. Báo cáo quý 3 mới nhất của công ty cho thấy trong quý 3 năm 2024:
Doanh thu: Thu nhập hoạt động của công ty là 500.000 USD, so với 7 triệu USD cùng kỳ năm ngoái. Doanh thu giảm chủ yếu do chấm dứt hợp đồng với CFPP (Ngày 8 tháng 11 năm 2023, UAMPS và NuScale đều thông báo rằng cả hai đều có kết quả. các bên đã đồng ý chấm dứt dự án điện không có carbon CFPP);
Lợi nhuận ròng: Lỗ ròng của công ty là 45,5 triệu USD (trong đó 7,2 triệu USD là các khoản phí không dùng tiền mặt liên quan đến giá trị hợp lý của chứng quyền đã phát hành). Lỗ ròng của công ty là 58,3 triệu USD trong cùng kỳ năm ngoái. lỗ ròng tiếp tục thu hẹp;
Chi phí: Chi phí hoạt động là 41,2 triệu USD, so với 93,9 triệu USD cùng kỳ năm ngoái. Chi phí hoạt động giảm 52,7 triệu USD so với cùng kỳ năm trước. Công ty tiếp tục cải thiện khả năng giảm chi phí và tăng hiệu quả;
Tiền mặt: Tính đến báo cáo quý 3 năm 2024, tiền mặt, các khoản tương đương tiền và đầu tư ngắn hạn là 160 triệu USD (trong đó 5,1 triệu USD bị hạn chế) và không có nợ.
Nền vốn:
Fluor Corporation: Một công ty kỹ thuật và xây dựng nổi tiếng thế giới, là cổ đông lớn và sở hữu số lượng lớn cổ phần. Khoản đầu tư vào NuScale bắt đầu vào năm 2011, giúp công ty nhận được sự hỗ trợ trong nghiên cứu, phát triển và thương mại hóa công nghệ;
Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE): Chính phủ Hoa Kỳ đã cung cấp hỗ trợ tài chính đáng kể (hơn 300 triệu USD) cho hoạt động nghiên cứu và phát triển của NuScale thông qua Bộ Năng lượng để hỗ trợ phát triển và triển khai công nghệ SMR;
Công ty thương mại Nhật Bản JGC Group;
Vốn cổ phần công và tư nhân: Vào năm 2021, NuScale thông báo rằng họ sẽ IPO thông qua việc sáp nhập với Spring Valley Acquisition Corp. Thông qua việc sáp nhập này với SPAC (Công ty mua lại mục đích đặc biệt), NuScale đã tham gia vào thị trường vốn đại chúng, mang lại cho NuScale khoảng 235 triệu USD tiền tài trợ ;
Công ty Doosan Heavy Industries của Hàn Quốc: Công ty công nghiệp nặng hàng đầu thế giới không chỉ tham gia đầu tư mà còn có kế hoạch cung cấp một số linh kiện và hỗ trợ sản xuất cho lò phản ứng của NuScale;
5.1.2 OKLO (Nhà sản xuất R&D)
Hồ sơ công ty: Công ty được chính thức thành lập vào năm 2013 bởi Jacob DeWitte và Caroline Cochran (những người sáng lập đều có nền tảng về kỹ thuật năng lượng hạt nhân), tập trung vào phát triển các lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR). Công ty có trụ sở chính tại California vào năm 2014. máy gia tốc khởi nghiệp nổi tiếng Y Combinator và nhận được vốn khởi nghiệp. Vào tháng 9 năm 2024, OKLO đã nhận được giấy phép địa điểm cho lò phản ứng mini ở Idaho và có kế hoạch triển khai nó vào năm 2027. Lò phản ứng siêu nhỏ Aurora của công ty sử dụng nhiên liệu kim loại (không giống như các lò phản ứng hạt nhân khác sử dụng nhiên liệu uranium) và hiện tại công ty chủ yếu cung cấp năng lượng sạch 24/7 cho các trung tâm dữ liệu, nhà máy, khu công nghiệp, cộng đồng và cơ sở quốc phòng.
Sản phẩm cốt lõi: Sản phẩm cốt lõi "Aurora Microreactor" của công ty có công suất mô-đun duy nhất là 1,5 MW. Mô-đun Aurora được tiếp nhiên liệu mười năm một lần (vì vậy thời gian ngừng hoạt động chính dự kiến là để bảo trì hệ thống chuyển đổi năng lượng mà nhà máy điện Aurora cung cấp điện). từ 15 MW đến Công suất từ 50 MW, nhà máy chỉ chiếm diện tích vài mẫu Anh, chi phí vận hành và bảo trì thấp, nhà máy có thể được đặt ở nơi khách hàng cần điện, tránh việc truyền tải đường dây dài và tốn kém.
Lợi thế cạnh tranh (Nhiên liệu khác với các loại khác):
Lò phản ứng vi mô phù hợp hơn với nhu cầu phân tán: Lò phản ứng vi mô Aurora của OKLO là các nhà máy điện SMR quy mô trung bình thường có công suất khoảng 50MW. Chúng có lợi thế cạnh tranh trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng phân tán, từ xa và độc lập ở quy mô trung bình. Các giải pháp năng lượng lớn hơn, dễ thích ứng hơn ở cấp độ lưới điện;
Công nghệ nhiên liệu và làm mát sạch hơn, thân thiện với môi trường hơn và rẻ hơn: Lò phản ứng Aurora của Oklo sử dụng nhiên liệu kim loại thay vì nhiên liệu lò phản ứng nước nhẹ truyền thống và hệ thống làm mát của nó cũng khác với hệ thống làm mát bằng nước thông thường, sử dụng natri lỏng làm chất làm mát. Một mặt, thiết kế nhiên liệu và làm mát như vậy có thể cải thiện độ dẫn nhiệt và hiệu suất của lò phản ứng, mặt khác, nó có thể làm giảm lượng chất thải hạt nhân phát ra, từ đó giảm chi phí và tác động môi trường của việc xử lý chất thải hạt nhân. Ngược lại, NuScale sử dụng nước nhẹ truyền thống làm môi trường làm mát và uranium làm nhiên liệu, phù hợp hơn với chuỗi cung ứng và công nghệ nhà máy điện hạt nhân hiện có.
Phân tích tài chính: Công ty tiếp tục mở rộng đầu tư để chuẩn bị cho quá trình thương mại hóa lần đầu. Dòng tiền của công ty hiện tương đối dồi dào. Báo cáo quý 3 gần nhất của công ty cho thấy trong quý 3 năm 2024:
Chi phí: Chi phí hoạt động là 12,28 triệu USD, so với 4,66 triệu USD cùng kỳ năm trước. Công ty tiếp tục mở rộng đầu tư;
Lợi nhuận ròng: Lỗ ròng của công ty là 9,96 triệu USD, so với 8,67 triệu USD cùng kỳ năm ngoái. Khoản lỗ ròng tăng thêm chủ yếu là do tiếp tục đầu tư;
Đủ tiền mặt: Tính đến báo cáo quý 3 năm 2024: tổng tiền mặt và chứng khoán thị trường là 290 triệu USD, bao gồm 91,8 triệu USD tiền mặt và các khoản tương đương tiền và 197 triệu USD chứng khoán thị trường.
Nền vốn:
Sam Altman (Người sáng lập Open AI): Một trong những nhà tài trợ chính của Oklo . Năm 2014, Altman đã đưa Oklo vào vườn ươm Y Combinator. Vào năm 2024, Altman còn giúp Oklo niêm yết thành công trên Sở giao dịch chứng khoán New York thông qua việc sáp nhập với công ty mua lại mục đích đặc biệt (SPAC) AltC Acquisition Corp., huy động được khoảng 306 triệu USD tài trợ để hỗ trợ thương mại hóa các dự án năng lượng hạt nhân và phát triển trong tương lai;
Y Combinator: OKLO là một công ty khởi nghiệp do Y Combinator ươm tạo. Nguồn tài chính ban đầu chủ yếu đến từ các dự án ươm tạo của YC và nhận được hỗ trợ vốn khởi nghiệp Sau khi Oklo sáp nhập với AltC Acquisition Corp, Oklo đã ra mắt công chúng với mức định giá trước đầu tư xấp xỉ. 850 triệu USD hỗ trợ sớm Y Combinator có thể giữ lại cổ phần gián tiếp tại Oklo, nhưng chưa công bố khoản đầu tư bổ sung cho giai đoạn sau IPO;
DCVC (Data Collective): một công ty đầu tư mạo hiểm nổi tiếng tập trung đầu tư vào các lĩnh vực công nghệ và công nghệ chuyên sâu. Công ty đã hỗ trợ tài chính cho OKLO để giúp công ty phát triển công nghệ và mở rộng thị trường;
Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE): DOE đã cấp vốn cho hoạt động nghiên cứu và phát triển của OKLO nhằm thương mại hóa các chu trình nhiên liệu tiên tiến và công nghệ sản xuất. Các dự án do DOE tài trợ đã đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự trưởng thành và xác minh công nghệ của OKLO.
5.1.3 NNE (NANO, R&D và sản xuất + xử lý nhiên liệu)
Hồ sơ công ty: Hoạt động kinh doanh chính của Năng lượng hạt nhân Nano bao gồm 4 nội dung liên quan đến SMR, bao gồm sản xuất, nhiên liệu, vận tải và các liên kết khác, nhằm tạo ra chuỗi công nghiệp tích hợp theo chiều dọc đa dạng. NNE là một công ty khởi nghiệp của Mỹ. Người sáng lập và chủ tịch của nó, Jay Jiang Yu, từng là nhà phân tích tại bộ phận ngân hàng đầu tư của Deutsche Bank, James Walker, Giám đốc điều hành và nhà vật lý hạt nhân R&D, chịu trách nhiệm về dự án Rolls- mới. Nhà máy hóa chất hạt nhân Royce, công ty tập trung phát triển các lò phản ứng mô-đun nhỏ và phấn đấu trở thành một công ty tập trung vào thương mại, đa dạng và tích hợp theo chiều dọc, bao gồm bốn ngành nghề kinh doanh:
Phát triển công nghệ lò phản ứng hạt nhân vi mô: Sản phẩm chính của NANO Nuclear bao gồm lò phản ứng pin lõi rắn “ZEUS” và lò phản ứng làm mát áp suất thấp “ODIN
