AI大佬發(fā)聲能源緊張，核聚變投資熱潮興起。
一場關于AI的熱潮，讓能源問題坐上了風口。
3月11日，A股儲能、光伏、電力等能源板塊活躍。其中，儲能指數(shù)漲7.19%，光伏指數(shù)上漲3.94%。
這一切都源于三個AI大佬的集體發(fā)聲。
OpenAI創(chuàng)始人Sam Altman在世界經(jīng)濟論壇上表示，“我們需要的能源確實比我們之前想象的要多得多?！?/p>
英偉達CEO黃仁勛表示，不應僅僅關注計算力，而是需要更全面地考慮能源消耗問題。
馬斯克在接受采訪時預測，AI行業(yè)經(jīng)歷將在明年迎來電力短缺，屆時將“沒有足夠的電力來運行所有的芯片”。
沉浸在 “淘金熱”中的AI行業(yè)突然意識到，相比得到黃金，現(xiàn)在更迫切需要一條耐穿的“牛仔褲”。
Sam Altman的悄然布局
能源與科技的第一次交集發(fā)生在“挖礦”時期。彼時，挖礦消耗算力進而對電能的需求，讓大眾第一次意識到芯片運算的能源需求。
時至今日，荷蘭國家銀行數(shù)據(jù)專家Alex de Vries統(tǒng)計指出，比特幣挖礦如今每年消耗1450億千瓦時的電力，這一數(shù)字比整個荷蘭的年用電量還要多。
ChatGPT橫空出世推動了AI的普及和發(fā)展，同時進一步加重了能源消耗的負荷。
根據(jù)Digital Information World發(fā)布的最新報告，數(shù)據(jù)中心為訓練AI模型產(chǎn)生的能耗將為常規(guī)云計算工作的三倍，OpenAI訓練GPT-3耗電1.287 GWh。而維持ChatGPT的數(shù)據(jù)中心運行更是耗電巨大，每月的電費成本接近200萬美元，其電力消耗相當于27.5萬中國人的月均電力消耗。據(jù)國際能源組織預測，2026年全球數(shù)據(jù)中心的用電量將翻倍，與日本全國的用電量齊平。
圖源：IEA2024電力分析與預測
今年1月，Sam Altman在達沃斯論壇中表示，未來的兩種“貨幣”將是算力和能源，而我們尚未充分認識到AI對于能源的需求。
作為OpenAI的締造者，Sam Altman無疑是最真切感受到能源掣肘的人。
2月，OpenAI發(fā)布了文生視頻工具Sora，再一次掀起了AI狂潮。然而Sora遲遲沒有完全開放公眾使用，居高不下的計算成本可能是一大因素。根據(jù)推算，Sora每生成一分鐘的視頻，就要花費最高3美元的電價。
由于目前電力來源主要仍是化石能源，ChatGPT高昂的電費成本背后是月均552噸的碳排放，加劇了溫室效應和全球氣候危機。
尋求可替代能源，既是出于成本的考量，也是對人類社會的未雨綢繆。
實際上，Sam Altman本人早已悄悄對能源產(chǎn)業(yè)開始了布局。
Sam Altman認為，AI帶來的電力荒會迫使我們更多投資在能源相關領域，包括核聚變以及新儲能技術，而核聚變是最有可行性的解決方案，或者至少是第二選擇。
2021年，他個人投資了核聚變電力公司 Helion Energy高達3.75億美元，并擔任董事會主席，在各大媒體上為其大力站臺。他對《麻省理工科技評論》表示，他最初向 Helion 投入了約 1000 萬美元，后來又大幅增加了投資，因為他“變得非常有信心它會成功”。
可控聚變能原料資源可供世界能源需求約一億年，具有無限、經(jīng)濟、可計劃、清潔、安全等諸多優(yōu)點，是目前科學發(fā)展水平下人類能夠掌握的終極能源形式，甚至會推動人類文明進入下一個發(fā)展階段。
可控核聚變陡然提速
大眾對于可控核聚變的主要印象來自最大“人造太陽”裝置——ITER（國際熱核聚變實驗反應堆）。這項啟動于2006年的巨型可控核聚變發(fā)電實驗裝置項目，參與七方為歐盟、中國、韓國、俄羅斯、日本、印度和美國，籌集約 50 億歐元資金，以十年為期，計劃 2016 年投入運行，目前投入已超過 200 億歐元，完工周期一拖再拖。
ITER的遙遙無期也間接導致了大眾認為可控核聚變本身只是個遙遠的未來。同時由于可控核聚變要求的技術高、投入大，主要都是政府在主導。
直至近年來隨著高溫超導材料、AI及聚變本身的諸多技術進步，讓可控核聚變從一個科學問題變成了一個工程問題，許多歐美商業(yè)化公司敏銳覺察到并迅速加入其中。
自2021年以來，私人資本也開始對可控核聚變加大了投資力度。美國引領全世界掀起了投資可控核聚變熱潮，比爾蓋茨、貝索斯、山姆·奧特曼、索羅斯等著名投資人以及各大投資機構紛紛加入可控核聚變投資領域，短短幾年時間，全球融資超過60億美元，新成立可控核聚變公司超過40家。
2022年，從麻省理工學院獨立出來的核聚變創(chuàng)業(yè)公司 Commonwealth Fusion Systems（CFS）拿到比爾·蓋茨、喬治·索羅斯、Google等30位個人或機構超過18億美元的融資，
比爾·蓋茨參與CFS的融資，其創(chuàng)立的可持續(xù)能源投資基金 Breakthrough Energy Ventures也投資了核聚變公司Type One Energy；
貝索斯投資了加拿大的General Fusion核聚變公司；
騰訊投資了英國的核聚變公司First Light Fusion；
去年，可控核聚變技術取得重大突破，中國中核集團西南物理研究院成功在100萬安培的高約束模式下產(chǎn)生了30秒左右的核聚變反應。美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的科學家首次成功在激光慣性約束核聚變反應中實現(xiàn)凈能量增益（Q>1）。近日，麻省理工團隊宣布通過他們所研發(fā)的新型高溫超導磁體，能夠?qū)⒖煽睾司圩兺锌R克裝置的體積和成本壓縮 40倍，并成功通過了科學上嚴格的測試和論證。
2023年，微軟與Helion Energy簽訂了舉世矚目的對賭協(xié)議，Helion Energy承諾在2028年之前開始通過可控核聚變裝置進行發(fā)電，并在之后一年為微軟提供至少50 MW的發(fā)電量，否則將支付罰金。
可控核聚變，看起來已經(jīng)不再那么無底洞，不再遙不可及。
在國內(nèi)，可控核聚變領域融資熱度也在持續(xù)升溫，多家公司完成了融資。2022年6月，星環(huán)聚能完成數(shù)億元天使輪融資，資方出現(xiàn)順為資本、昆侖資本等投資機構。能量奇點累積公開融資額更是高達約8億元，投資方包括蔚來資本、紅杉中國種子基金、藍馳創(chuàng)投等。政府投資平臺也在探索與民間資本合資建立聚變公司，比如合肥產(chǎn)投、皖能集團和蔚來成立的聚變新能等。此外，翌曦科技、中?？茒W也都獲得了融資。
不過，全球約80%的私人投資都流向了美國的公司，43家聚變私營企業(yè)中有25家成立于美國，其余大多數(shù)企業(yè)也在美國設有子公司。相比美國成熟的私人投資，及由此發(fā)展出的巨大商業(yè)版圖，我國可控核聚變私人商業(yè)化領域尚在起步，多數(shù)可控核聚變技術開發(fā)仍是由國有單位和高校主導，民營資本參與度有待提升。
技術路線多元化：直線型彎道超車
目前，關于可控核聚變的技術方向選擇，主要集中在磁約束的托卡馬克路線與直線型路線。
多年來，主流的可控聚變技術是托卡馬克，這也是國內(nèi)初創(chuàng)公司普遍選擇的技術方向。該技術誕生于1950年代的蘇聯(lián)，原理是利用強磁場將等離子體壓縮和穩(wěn)定在一個甜甜圈型的真空室中?？v觀全球，托卡馬克幾乎占領了政府主導的大型項目，如最知名的核聚變項目ITER、我國的“人造太陽”EAST，還有服役超過40年的全球最早的核聚變反應裝置歐洲聯(lián)合環(huán)JET，都采用了托卡馬克技術路線。
盡管托卡馬克是研究最久、資金最足的方法，但其商業(yè)化的顯著劣勢在于裝置極其復雜、建設和運營成本極高等方面。托卡馬克裝置的投資百億人民幣起步，通常只有國家級別的投入才能支持；此外，其能量輸出密度較低，未來投資回報可能不如預期。
相比于托卡馬克路線，民營公司如Helion Energy和國內(nèi)的瀚海聚能均選擇了直線型路線。
配圖：Helion Energy的直線型裝置概念圖
直線型路線的原理是在直線形裝置上，通過形成場反位形或磁鏡的方式來約束等離子體。不過這種方法在20世紀并不占優(yōu)，因為存在等離子體損失的問題。但近年來隨著新材料、新技術的發(fā)展使之成為可能。它不僅借鑒了托卡馬克利用磁力場約束等離子體的優(yōu)點，而且建造簡單方便，替換容易，造價低。此外，它還可能實現(xiàn)通過等離子體動能直接轉化為電能，能夠顯著提高能源轉換效率。
對于實現(xiàn)商業(yè)化供電，直線型裝置有著天然優(yōu)勢：
更低的建設成本。托卡馬克最為人詬病的問題就是高昂的建造成本，ITER立項至今已經(jīng)花費了超過200億歐元。相比之下，直線型裝置因為不用建造許多托卡馬克必須包含的大型昂貴周邊設備，如大型冷卻塔等，成本大大減少。做成一個百兆瓦級的發(fā)電站，ITER的裝置成本需要1000億人民幣以上。
更快的開發(fā)迭代。2013年成立以來，Helion Energy的聚變裝置已經(jīng)迭代到了第七代，這是托卡馬克裝置難以想象的迭代速度。
更低的維護難度。托卡馬克裝置多部位環(huán)環(huán)相套，一旦損壞，維修將會是一場大工程。而直線型裝置采用模塊化設計，一旦部件損壞，替換一個新的部件即可。
更高的能量輸出密度。直線型裝置功率密度是托卡馬克類的100-1000倍。
靈活的應用場景。Helion Energy預計在2028年實現(xiàn)發(fā)電功率50MW，可供5000戶居民使用；如要對大型項目如規(guī)?；S進行供電，只需要將多個發(fā)電單元進行并聯(lián)即可。
因此，雖然早年間直線型技術研究投入度不及托卡馬克，但目前已經(jīng)成為可控核聚變領域投資增長最快的方向之一。
Helion Energy和瀚海聚能的選擇看上去選擇了一條與眾不同的路，卻可能是最快可以實現(xiàn)商業(yè)化發(fā)電、投入產(chǎn)出比最高、產(chǎn)品用途最廣泛的路徑。
中國答案積蓄能量
Helion Energy已經(jīng)彰顯了直線型技術路線的聚變發(fā)電上的潛在商業(yè)價值。
瀚海聚能也同樣表現(xiàn)出了在商業(yè)化落地方面的潛力。
作為唯一和Helion Energy一樣走直線型技術路線的國內(nèi)企業(yè)。瀚海聚能核心是圍繞商業(yè)化目標實現(xiàn)低成本裝置快速迭代，一步一個腳印解決終極能源問題。
直線型技術在實現(xiàn)聚變發(fā)電之前，也能實現(xiàn)巨大的經(jīng)濟效益: 比如研制裝置配套的加熱和診斷系統(tǒng)相關產(chǎn)品；高通量的聚變中子源產(chǎn)品，不僅可以為整個聚變行業(yè)亟需解決的第一壁材料測試、氚增殖技術驗證等難題提供研究平臺，還在諸多領域擁有很高的商業(yè)價值，包括可用于放射治療和醫(yī)用同位素生產(chǎn)（市場規(guī)模已超過數(shù)十億美元），核廢料和垃圾處理（市場規(guī)模已超過數(shù)十億美元），以及用于工業(yè)探傷和質(zhì)量檢查的中子成像。
瀚海聚能也同樣表現(xiàn)出了在商業(yè)化落地方面的潛力。
按照瀚海聚能的發(fā)展路線圖，計劃到2025年左右完成中子源產(chǎn)品研發(fā)，2030年代實現(xiàn)10兆-50兆瓦量級的發(fā)電功率，發(fā)展步調(diào)緊追 Helion Energy。
按照這樣的節(jié)奏，中國自主的直線型技術路線商業(yè)化已經(jīng)在路上。
當前，對核聚變政策導向非常明顯，第十四屆全國人民代表大會第二次會議的草案中提出，持續(xù)推進核聚變等前沿技術研究開發(fā)，不斷地引導民間資本積極參與到核聚變領域。
政策鼓勵加上AI產(chǎn)業(yè)大發(fā)展帶來的迫切性，可控核聚變的關注度也在陡然提升，市場也在不斷積蓄能量。作為人類能源危機的終極解決方案，可控核聚變是必須要走的路，隨著科技進步和投資的不斷加碼，AI時代核聚變發(fā)電的夢想有望最終實現(xiàn)。
原創(chuàng)文章，作者：陳晨，如若轉載，請注明出處：http://m.2079x.cn/article/640973.html
