全球能源转型：多技术路径应对电力需求激增

随着全球电力需求到2035年激增40%以及气候变暖预测持续恶化，核能、地热能、天然气、海上风电、储能和核聚变都必须取得进展——同时还需要建设这些设施的劳动力队伍。

全球能源格局正在经历自工业革命以来最重大的转型。电力需求以前所未有的速度激增，同时脱碳的紧迫性也在加剧。根据国际能源署(IEA)的《2025年全球能源展望》(WEO)，到2035年全球电力需求预计将达到约37,800 TWh——比当前水平增长40%。这一激增是由各行业的电气化、电动交通、制冷需求以及数据中心和人工智能(AI)应用的快速扩张所驱动的。

然而，即使清洁能源以前所未有的速度进入系统，世界仍处于令人担忧的轨道上。IEA的最新分析预测，根据既定政策，到2100年全球将变暖2.5摄氏度——而仅根据当前政策则接近3摄氏度。远未达到《巴黎协定》要求的将升温限制在1.5摄氏度或远低于2摄氏度的目标，我们正朝着对全球生命和生计产生严重影响的方向发展。应对这一挑战将需要大规模部署所有可用的清洁能源技术，同时保持电网可靠性。没有任何单一解决方案能够应对现代电力系统的复杂性。本概述探讨了多种技术如何融入不断发展的全球能源结构。

核能：清洁基荷电力的基础

核能正在经历全球复兴。根据WEO，由于对排放上升和能源安全的担忧，核电的发展势头正在增强。目前已有40多个国家将核能纳入其能源战略，并采取了具体措施开发新项目。预计2025年核电发电量将达到创纪录高点。

在建项目规模是几十年来最强劲的。根据IEA的数据，目前有超过70 GW的新核电容量正在建设中——这是30年来的最高水平之一。中国占所有在建容量的近一半，并有望最快在2030年成为全球最大的核电运营商。根据IEA的当前政策情景，到2035年全球核电容量预计将至少增长三分之一，到2050年将增长四分之三。

小型模块化反应堆(SMRs)代表了一个特别有前景的发展方向，技术公司正在推动新的商业模式。IEA报告称，已达成协议和有合作意向的SMRs容量达30 GW，主要用于为数据中心供电。美国技术公司已计划资助超过25 GW的小型模块化反应堆(图1)，尽管大部分容量预计要到2035年后才能实现。国际原子能机构(IAEA)预测，在其高情景下，SMRs可能占新增核电容量的24%，全球约有70种设计被提出。

[图片：1. 亚马逊于2024年10月投资了X-energy，这是一家领先的下一代小型模块化反应堆和燃料开发商。X-energy的先进核设计将用于亚马逊在华盛顿州支持的Energy Northwest项目。此处展示的是人员在X-energy模拟机中进行培训的场景。来源：亚马逊]

金融格局也在朝着有利的方向转变。2025年6月，世界银行集团与IAEA签署了一份谅解备忘录，以支持发展中国家的核能——这是世界银行自1959年为意大利一座反应堆提供融资以来，重新参与核电的第一个具体步骤。该协议侧重于建设机构专业知识、延长反应堆寿命和推进SMRs，表明主要发展机构现在认为核能对于满足预计到2035年发展中国家电力需求将增长一倍以上的情况至关重要。

地热能：解锁地球热量

地热能提供了其他可再生资源难以匹敌的优势：连续、不受天气影响的基荷电力，能力因子超过90%。然而，传统地热资源仍然受地理限制，集中在热量、水和岩石渗透性自然汇聚的地区。增强型地热系统(EGS)有望改变这一局面。这些系统通过在缺乏自然渗透性或流体流动的热岩层中创建人工储层来工作。主要技术公司正在关注这一领域。

WEO强调地热能得到了寻求可调度低碳排放电力来源的知名超大规模数据中心运营商的支持。报告指出，创新可以从一个领域溢出到另一个领域，正如页岩生产技术现在使得先进地热开发成为可能。

美国能源部(DOE)于2024年3月发布的题为《商业化起飞路径：下一代地热发电》的报告称，下一代技术可以将地热发电扩大20倍以上，到2050年为美国电网提供90 GW或更多的清洁稳定电力。此外，报告指出，仅在美国就有估计5.5 TW的地热能可用于下一代地热开发，“足以为美国供电数千年”。

DOE分析发现，私营部门的进展使EGS的估计资本成本从2021年到2023年几乎减半，超过了实现增强型地热计划2035年成本目标所需的轨迹。与此同时，Fervo Energy在2024年9月报告称，其Cape Station项目(图2)的流量率达到了NREL“先进技术”预测的水平，比2035年目标提前了十多年。这与IEA于2024年12月发布的《地热能的未来》报告相吻合，该报告预测，随着持续的技术改进和成本降低，到2050年地热能可满足全球电力需求增长的15%——在全球部署高达800 GW的容量。

[图片：2. 下一代地热能源开发商Fervo Energy于2024年9月宣布，在其Cape Station站点的首次井测试中实现了破纪录的商业流量率。来源：Fervo Energy]

核聚变：从承诺到示范电站

核聚变能源已从一个长期的科学抱负转变为一个新兴的工业领域，目标是在2030年代建成并网示范电站，但主要的物理、技术和燃料循环挑战仍然将当前的示范与商业部署分隔开来。

DOE于2025年10月发布的《聚变科学与技术路线图》围绕“建设-创新-增长”战略构建，旨在提供2030年代私营部门规模化所需的公共基础设施和科学。该路线图侧重于在2到10年的时间线上，通过量化里程碑和技术指标，攻克六个核心挑战领域——结构材料、面向等离子体组件、约束、燃料循环和氚处理、覆盖层以及电厂级集成。