AI大佬發(fā)聲能源緊張，核聚變投資熱潮興起。
一場(chǎng)關(guān)于AI的熱潮，讓能源問題坐上了風(fēng)口。
3月11日，A股儲(chǔ)能、光伏、電力等能源板塊活躍。其中，儲(chǔ)能指數(shù)漲7.19%，光伏指數(shù)上漲3.94%。
這一切都源于三個(gè)AI大佬的集體發(fā)聲。
OpenAI創(chuàng)始人Sam Altman在世界經(jīng)濟(jì)論壇上表示，“我們需要的能源確實(shí)比我們之前想象的要多得多?！?/p>
英偉達(dá)CEO黃仁勛表示，不應(yīng)僅僅關(guān)注計(jì)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(shí)預(yù)測(cè)，AI行業(yè)經(jīng)歷將在明年迎來(lái)電力短缺，屆時(shí)將“沒有足夠的電力來(lái)運(yùn)行所有的芯片”。
沉浸在 “淘金熱”中的AI行業(yè)突然意識(shí)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(shí)期。彼時(shí)，挖礦消耗算力進(jìn)而對(duì)電能的需求，讓大眾第一次意識(shí)到芯片運(yùn)算的能源需求。
時(shí)至今日，荷蘭國(guó)家銀行數(shù)據(jù)專家Alex de Vries統(tǒng)計(jì)指出，比特幣挖礦如今每年消耗1450億千瓦時(shí)的電力，這一數(shù)字比整個(gè)荷蘭的年用電量還要多。
ChatGPT橫空出世推動(dòng)了AI的普及和發(fā)展，同時(shí)進(jìn)一步加重了能源消耗的負(fù)荷。
根據(jù)Digital Information World發(fā)布的最新報(bào)告，數(shù)據(jù)中心為訓(xùn)練AI模型產(chǎn)生的能耗將為常規(guī)云計(jì)算工作的三倍，OpenAI訓(xùn)練GPT-3耗電1.287 GWh。而維持ChatGPT的數(shù)據(jù)中心運(yùn)行更是耗電巨大，每月的電費(fèi)成本接近200萬(wàn)美元，其電力消耗相當(dāng)于27.5萬(wàn)中國(guó)人的月均電力消耗。據(jù)國(guó)際能源組織預(yù)測(cè)，2026年全球數(shù)據(jù)中心的用電量將翻倍，與日本全國(guó)的用電量齊平。
圖源：IEA2024電力分析與預(yù)測(cè)
今年1月，Sam Altman在達(dá)沃斯論壇中表示，未來(lái)的兩種“貨幣”將是算力和能源，而我們尚未充分認(rèn)識(shí)到AI對(duì)于能源的需求。
作為OpenAI的締造者，Sam Altman無(wú)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(jì)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(fèi)最高3美元的電價(jià)。
由于目前電力來(lái)源主要仍是化石能源，ChatGPT高昂的電費(fèi)成本背后是月均552噸的碳排放，加劇了溫室效應(yīng)和全球氣候危機(jī)。
尋求可替代能源，既是出于成本的考量，也是對(duì)人類社會(huì)的未雨綢繆。
實(shí)際上，Sam Altman本人早已悄悄對(duì)能源產(chǎn)業(yè)開始了布局。
Sam Altman認(rèn)為，AI帶來(lái)的電力荒會(huì)迫使我們更多投資在能源相關(guān)領(lǐng)域，包括核聚變以及新儲(chǔ)能技術(shù)，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(gè)人投資了核聚變電力公司 Helion Energy高達(dá)3.75億美元，并擔(dān)任董事會(huì)主席，在各大媒體上為其大力站臺(tái)。他對(duì)《麻省理工科技評(píng)論》表示，他最初向 Helion 投入了約 1000 萬(wàn)美元，后來(lái)又大幅增加了投資，因?yàn)樗白兊梅浅Ｓ行判乃鼤?huì)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(wú)限、經(jīng)濟(jì)、可計(jì)劃、清潔、安全等諸多優(yōu)點(diǎn)，是目前科學(xué)發(fā)展水平下人類能夠掌握的終極能源形式，甚至?xí)苿?dòng)人類文明進(jìn)入下一個(gè)發(fā)展階段。
可控核聚變陡然提速
大眾對(duì)于可控核聚變的主要印象來(lái)自最大“人造太陽(yáng)”裝置——ITER（國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆）。這項(xiàng)啟動(dòng)于2006年的巨型可控核聚變發(fā)電實(shí)驗(yàn)裝置項(xiàng)目，參與七方為歐盟、中國(guó)、韓國(guó)、俄羅斯、日本、印度和美國(guó)，籌集約 50 億歐元資金，以十年為期，計(jì)劃 2016 年投入運(yùn)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(wú)期也間接導(dǎo)致了大眾認(rèn)為可控核聚變本身只是個(gè)遙遠(yuǎn)的未來(lái)。同時(shí)由于可控核聚變要求的技術(shù)高、投入大，主要都是政府在主導(dǎo)。
直至近年來(lái)隨著高溫超導(dǎo)材料、AI及聚變本身的諸多技術(shù)進(jìn)步，讓可控核聚變從一個(gè)科學(xué)問題變成了一個(gè)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(lái)，私人資本也開始對(duì)可控核聚變加大了投資力度。美國(guó)引領(lǐng)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(jī)構(gòu)紛紛加入可控核聚變投資領(lǐng)域，短短幾年時(shí)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(xué)院獨(dú)立出來(lái)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(gè)人或機(jī)構(gòu)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(guó)的核聚變公司First Light Fusion；
去年，可控核聚變技術(shù)取得重大突破，中國(guó)中核集團(tuán)西南物理研究院成功在100萬(wàn)安培的高約束模式下產(chǎn)生了30秒左右的核聚變反應(yīng)。美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)的科學(xué)家首次成功在激光慣性約束核聚變反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)凈能量增益（Q>1）。近日，麻省理工團(tuán)隊(duì)宣布通過他們所研發(fā)的新型高溫超導(dǎo)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(xué)上嚴(yán)格的測(cè)試和論證。
2023年，微軟與Helion Energy簽訂了舉世矚目的對(duì)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(jìn)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(lái)已經(jīng)不再那么無(wú)底洞，不再遙不可及。
在國(guó)內(nèi)，可控核聚變領(lǐng)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(jī)構(gòu)。能量奇點(diǎn)累積公開融資額更是高達(dá)約8億元，投資方包括蔚來(lái)資本、紅杉中國(guó)種子基金、藍(lán)馳創(chuàng)投等。政府投資平臺(tái)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(tuán)和蔚來(lái)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(guó)的公司，43家聚變私營(yíng)企業(yè)中有25家成立于美國(guó)，其余大多數(shù)企業(yè)也在美國(guó)設(shè)有子公司。相比美國(guó)成熟的私人投資，及由此發(fā)展出的巨大商業(yè)版圖，我國(guó)可控核聚變私人商業(yè)化領(lǐng)域尚在起步，多數(shù)可控核聚變技術(shù)開發(fā)仍是由國(guó)有單位和高校主導(dǎo)，民營(yíng)資本參與度有待提升。
技術(shù)路線多元化：直線型彎道超車
目前，關(guān)于可控核聚變的技術(shù)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(lái)，主流的可控聚變技術(shù)是托卡馬克，這也是國(guó)內(nèi)初創(chuàng)公司普遍選擇的技術(shù)方向。該技術(shù)誕生于1950年代的蘇聯(lián)，原理是利用強(qiáng)磁場(chǎng)將等離子體壓縮和穩(wěn)定在一個(gè)甜甜圈型的真空室中?？v觀全球，托卡馬克幾乎占領(lǐng)了政府主導(dǎo)的大型項(xiàng)目，如最知名的核聚變項(xiàng)目ITER、我國(guó)的“人造太陽(yáng)”EAST，還有服役超過40年的全球最早的核聚變反應(yīng)裝置歐洲聯(lián)合環(huán)JET，都采用了托卡馬克技術(shù)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(shì)在于裝置極其復(fù)雜、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)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(guó)家級(jí)別的投入才能支持；此外，其能量輸出密度較低，未來(lái)投資回報(bào)可能不如預(yù)期。
相比于托卡馬克路線，民營(yíng)公司如Helion Energy和國(guó)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(chǎng)反位形或磁鏡的方式來(lái)約束等離子體。不過這種方法在20世紀(jì)并不占優(yōu)，因?yàn)榇嬖诘入x子體損失的問題。但近年來(lái)隨著新材料、新技術(shù)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(chǎng)約束等離子體的優(yōu)點(diǎn)，而且建造簡(jiǎn)單方便，替換容易，造價(jià)低。此外，它還可能實(shí)現(xiàn)通過等離子體動(dòng)能直接轉(zhuǎn)化為電能，能夠顯著提高能源轉(zhuǎn)換效率。
對(duì)于實(shí)現(xiàn)商業(yè)化供電，直線型裝置有著天然優(yōu)勢(shì)：
更低的建設(shè)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(xiàng)至今已經(jīng)花費(fèi)了超過200億歐元。相比之下，直線型裝置因?yàn)椴挥媒ㄔ煸S多托卡馬克必須包含的大型昂貴周邊設(shè)備，如大型冷卻塔等，成本大大減少。做成一個(gè)百兆瓦級(jí)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(lái)，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(hù)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(huì)是一場(chǎng)大工程。而直線型裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，一旦部件損壞，替換一個(gè)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(yīng)用場(chǎng)景。Helion Energy預(yù)計(jì)在2028年實(shí)現(xiàn)發(fā)電功率50MW，可供5000戶居民使用；如要對(duì)大型項(xiàng)目如規(guī)?；S進(jìn)行供電，只需要將多個(gè)發(fā)電單元進(jìn)行并聯(lián)即可。
因此，雖然早年間直線型技術(shù)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(lǐng)域投資增長(zhǎng)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(shí)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(guó)答案積蓄能量
Helion Energy已經(jīng)彰顯了直線型技術(shù)路線的聚變發(fā)電上的潛在商業(yè)價(jià)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(shù)路線的國(guó)內(nèi)企業(yè)。瀚海聚能核心是圍繞商業(yè)化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)低成本裝置快速迭代，一步一個(gè)腳印解決終極能源問題。
直線型技術(shù)在實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電之前，也能實(shí)現(xiàn)巨大的經(jīng)濟(jì)效益: 比如研制裝置配套的加熱和診斷系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品；高通量的聚變中子源產(chǎn)品，不僅可以為整個(gè)聚變行業(yè)亟需解決的第一壁材料測(cè)試、氚增殖技術(shù)驗(yàn)證等難題提供研究平臺(tái)，還在諸多領(lǐng)域擁有很高的商業(yè)價(jià)值，包括可用于放射治療和醫(yī)用同位素生產(chǎn)（市場(chǎng)規(guī)模已超過數(shù)十億美元），核廢料和垃圾處理（市場(chǎng)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(jì)劃到2025年左右完成中子源產(chǎn)品研發(fā)，2030年代實(shí)現(xiàn)10兆-50兆瓦量級(jí)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(guó)自主的直線型技術(shù)路線商業(yè)化已經(jīng)在路上。
當(dāng)前，對(duì)核聚變政策導(dǎo)向非常明顯，第十四屆全國(guó)人民代表大會(huì)第二次會(huì)議的草案中提出，持續(xù)推進(jìn)核聚變等前沿技術(shù)研究開發(fā)，不斷地引導(dǎo)民間資本積極參與到核聚變領(lǐng)域。
政策鼓勵(lì)加上AI產(chǎn)業(yè)大發(fā)展帶來(lái)的迫切性，可控核聚變的關(guān)注度也在陡然提升，市場(chǎng)也在不斷積蓄能量。作為人類能源危機(jī)的終極解決方案，可控核聚變是必須要走的路，隨著科技進(jìn)步和投資的不斷加碼，AI時(shí)代核聚變發(fā)電的夢(mèng)想有望最終實(shí)現(xiàn)。
原創(chuàng)文章，作者：陳晨，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明出處：http://2079x.cn/article/640973.html
