AI缺电：核电、铀、矿企、储能与算力基础设施的系统性重构
思瀚产业研究院    2026-02-05

1、 美国发电量维持稳定，但能源结构加速向“天然气 + 可再生 + 核电”重塑

美国发电结构呈现多元化与低碳化并行的特征

过去二十年，美国总发电量保持在约4,000TWh左右，但能源结构经历显著转型。天然气凭借价格低廉与灵活性逐步取代煤炭，成为第一大电力来源，占比由2000年的约16%上升至2024年的近43%；同时煤炭发电占比则由52%降至约15%。与此同时，可再生能源发电快速增长，2024年风电与光伏合计占比超过15%，成为驱动边际新增发电量的核心力量。核电维持稳定贡献，2020~2024年占比在20%附近，在能源转型中承担“基荷电源”角色，确保系统稳定性与可靠性。

2、 从制造业到服务业：美国经济结构转型下的电力需求弱增长

从分部门用电结构来看，住宅与商业部门占据主体地位，两者合计约占全社会用电量的七成以上。2000-2024年间，美国年总用电量从约3,600TWh上升至约4,100TWh，整体增速有限，CAGR仅为0.5%。住宅与商业用电稳中有升，而工业用电在金融危机后增长长期停滞，显示制造业比重下降对电力需求形成抑制。

过去四十年美国经济增长与电力消费脱钩，主要依赖能源效率与产业结构升级。2024年美国GDP较2000年增长186%，而用电量仅增长14%，美国经济的主要增长动力由制造业转向科技、金融、医疗及信息服务等低能耗行业，这些部门产出附加值高、单位电耗低，使整体用电增长显著放缓。同时，能源利用效率持续提升——从工业生产到商业建筑与居民用电，节能设备和自动化技术的普及显著降低单位产出的电力需求。结果是，虽然美国GDP稳步攀升，总用电量却基本维持稳定，形成典型的“经济增长脱离电力消费”格局，体现出发达经济体由能源密集型向知识密集型的结构性转型。

3、AI时代电力安全上升为美国国家战略，美国密集推出行政令与加速机制

美国政府正将电力供给能力与AI产业发展上升至国家战略层面。自2025年以来，联邦层面密集出台多项行政令与专项计划，从加速能源基础设施建设、强化电网可靠性，到授权能源部在紧急情况下直接干预供电，政策导向明显呈现“AI驱动的电力安全再定价”特征。尤其是《加强美国电网可靠性与安全行政令》（EO 14262）首次明确指出AI数据中心扩张正带来“前所未有的电力需求激增”，并要求建立全国统一的储备容量评估体系，防止关键电源提前退役。这标志着电力系统已从传统能源议题转变为科技竞争的核心支撑。

 “Speed to Power Initiative”等后续举措进一步体现政策执行导向。美国能源部在2025年9月启动的该计划，将发电、输电与电网基础设施建设纳入AI战略生态，意在通过项目加速机制和RFI（征求意见程序）推动跨州输电与新型电源投资。政策逻辑从“应对风险”转向“保障增长”，意味着美国正尝试通过制度化路径解决AI算力扩张带来的电力瓶颈。整体来看，联邦层面已形成以行政令为框架、以DOE执行为核心、以电网现代化为抓手的政策体系，为未来十年AI能源需求的快速增长提供制度支撑。

美国政府近期与电力相关的行政令与重大政策举措

2025年2月12日Executive Order — “Ensuring Domestic Energy Reliability inResponse to Emerging High-Load Sectors”指示能源部与FERC共同评估AI、先进制造及电动车充电等高负荷行业对电网可靠性的中长期影响；要求各区域输电规划机构提交新增负荷评估报告，并提出容量补充方案。体现政府从电力安全角度应对AI引发的系统压力。

2025年4月8日Executive Order 14262 — “Strengthening the Reliability andSecurity of the United States Electric Grid”将电网可靠性、安全性与韧性上升为国家优先任务；指出AI数据中心扩张导致“前所未有的电力需求增长”；授权DOE在供电紧张时使用《联邦电力法》第202(c)条应急指令；要求建立统一方法识别高风险区域并防止关键电源提前退役。

2025年7月7日（报告公布） DOE报告：《Evaluating U.S. Grid Reliability and Security》（根据EO 14262提交）美国能源部发布行政令后续评估报告，指出若不加快新增电源与输电建设，美国停电风险将在2030年前翻倍；首次将“AI数据中心用电增长”列为影响电网可靠性的核心变量，建议优化容量市场设计、加速输电审批。

2025年9月18日 DOE 启动 “Speed to Power Initiative”能源部启动“Speed to Power”行动，旨在加速大型发电、输电及电网基础设施项目建设，以应对AI和高负荷产业的迅速扩张；同步发布RFI征求意见，面向各州能源机构与电力公司收集投资与制约因素建议。该举措标志美国正式将“电力供给能力”纳入AI国家竞争力框架。

4、 AI数据中心引爆电力需求，有望引领美国电力需求迈向新阶段

三家权威机构的预测共同揭示，美国正进入由 AI 驱动的“高耗电时代”。

• 根据 LBNL（劳伦斯伯克利国家实验室） 的最新模型测算，美国数据中心用电量预计将从2023年的约176TWh上升至2028年的325–580TWh，占全国总用电的6.7%–12%，其中增长主要来自高功率密度GPU训练集群和超大规模云厂商的扩张；

• EPRI（美国电力研究院）的多情景模型进一步指出，至2030年数据中心年用电预计将介于196–404TWh，占美国总电力消耗的4.6%–9.1%，年均增速在 3.7%–15%之间；

• Grid Strategies LLC则从电力系统视角估算，未来五年美国电力系统负荷将新增约120GW，其中约80GW来自数据中心需求，相当于2029年全国负荷的10%。三家机构的预测虽在方法和口径上有所差异，但结论一致：AI和数据中心负荷已成为美国电力增长的核心驱动力，或将在未来五至十年重塑能源供需格局与电网投资周期。

5、矿企转型AI数据中心：AI缺电有望驱动加密矿企电力价值重估

作为上市公司的矿企对于股东来说并不是好的商业模式：矿企存在以下商业模式特点：1、持续Capex投入，矿机理论更换周期2年左右；2、作为市场参与者，被动承受更多后发优势的竞争（随着新一代矿机进入市场并带来算力提升，全网整体哈希率呈现上升趋势。受此影响，旧款矿机在算力竞争中处于相对劣势，其市场份额或将结构性被动下降。）；3、收入非现金（BTC要实时卖出才能获得现金），但成本（Capex、电费、人力）都是现金流出。

AI缺电有望驱动加密矿企电力价值重估：国际能源署（IEA）预测，到2030年全球数据中心的电力消耗将比2024年翻一倍以上。然而，从电网扩容、设备生产到行政审批，新建AI数据中心面临长达数年的瓶颈期。矿企通常位于电力资源丰富、成本低廉的地区（如美国德州），并已事先获得了大规模的供电许可、建好了成熟的变电站、冷却系统和厂房设施。这意味着它们可以将原本用于挖矿的电力容量，几乎“无缝切换”给AI算力使用，转型的边际成本远低于从零起步的竞争者。

6、核电有望成为AI时代的终极能源解决方案：从能源选项升格为国家战略

由于核电的稳定可靠、低碳环保等原因，云厂商偏好核电资产

1）核电站能够为这些数据中心提供大规模、集中的电力供应，满足其庞大的需求。核电的发电容量大，能够一次性提供足够的电力支持，而无需依赖多个电源点；

2）核电站具有提供基荷电力的能力，意味着它们可以持续、稳定地发电，而不受天气等外部因素的影响。对于云厂商而言，数据中心需要24*7不断运行，并且对电力供应的可靠性要求非常高；

3）核电作为一种低碳发电方式，科技巨头推行碳中和目标，选择核电能够帮助其实现目标。

（1） 美国核能制度重构全面落地，核能产业链或迎由“政策预期”向“执行 兑现”的关键拐点

三项行政令分别对应上游核燃料的供给、中游的测试与部署、下游的监管

《重振核工业基础》行政命令标志着美国在核燃料循环体系重建上的政策拐点，围绕HALEU/LEU/HEU的生产、采购与国家安全属性确立核心战略方向。通过授权能源部制定产能扩张计划、动用《国防生产法》开展战略采购，并推动核电项目重启与新建，政策打通了从燃料供给到电站建设的完整链条。同时，政策同步推进劳动力培养与金融工具匹配，显示出强烈的系统性产业重构意图。我们认为有望带动天然铀、浓缩铀等核心环节估值重估，受益标的包括Centrus Energy、Energy Fuels、Uranium Energy等。

《改革能源部核反应堆测试》行政命令聚焦于中游先进核反应堆从实验到示范阶段的制度瓶颈，通过明确DOE对非商业用途反应堆的监管主导地位，建立“合格测试反应堆”审批机制，并推动DOE体系外试点部署，加速先进堆落地周期。整体政策目标是缩短先进堆从技术验证到商业部署的时间窗口，为新一代堆型（包括微反应堆、小型模块化反应堆以及第三代+第四代反应堆）提供快速试验平台。我们认为将会加速新型反应堆项目落地，受益标的包括Oklo、Nuscale Power、Nano Nuclear Energy等。

《改革核管理委员会》行政命令聚焦核能产业末端监管体系的结构性改革，通过缩短许可周期、重估辐射模型并明确装机目标（促进美国核能装机容量从2024年的约100GW扩大到2050年的400GW）。监管机构将被要求在18个月内完成新堆审批，远低于当前常规周期，并建立支持SMR、小堆、第四代堆技术的绿色通道。配套延寿与重启政策，也释放出对存量核电资产价值再发现的政策信号。长期看，NRC治理范式的转向或将为核能大规模扩张提供制度托底，显著改善项目的不确定性折价，有望对全行业估值中枢构成上修动力。

（2） 云厂商愿意付出溢价锁定核电资源

微软支付高额溢价，获取稳定核电供应

 2024年9月20日，微软与CEG签订了一项为期20年的电力购买协议。该协议将使 TMI 1号机组恢复运行并保持数十年的在线运行；为电网增加约835兆瓦的无碳能源；创造3400个直接和间接就业机会，并为州和联邦带来超过 30亿美元的税收。根据协议，微软将从更新后的工厂购买能源，作为其目标的一部分，帮助 PJM 的数据中心使用无碳能源。

根据CEG公告，项目预计在20年内增加收入160亿美元，每年新增7000GWh，据此测算，电价约为114美元/MWh，远高于公司此前的预测，根据公司2024年二季度公告内容，预计电价为30~60美元/MWh。

（3） OKLO：一体化发电站构建新型盈利模式

公司打破传统核电行业盈利模式，推出新型购电协议

公司成立于2013年，目标是通过大规模开发清洁、可靠、经济的能源解决方案。公司暂无营业收入，公司预计首个Aurora超级电站将于2027年底或2028年初完成。截至2025年4月7日，公司董事及指定执行官共计持股18.9%。

区别于传统核电行业的出售反应堆，公司主要通过购电协议（PPA）向客户出售能源，而不是出售电站设计方案，目标是获得持续收入的同时实现新型项目的融资。传统核电行业由开发商将反应堆设计出售或授权给大型电力公司，并由后者负责建造和运营核电站，因此会存在生命周期与成本问题，监管策略也未能有效落实；OKLO公司专注于小型电站，自行设计、建造、拥有并运营电站，避免将责任划分在开发商和运营商之间。

公司的首批产品是可生产高达75兆瓦电力的Aurora反应堆，以满足不断增长的人工智能数据中心需求，目前公司产品可在15兆瓦至75兆瓦之间灵活切换，Aurora系列产品每十年或更长时间补充一次燃料。从50兆瓦升级至75兆瓦反应堆不存在新技术和设计风险等问题。

（4）OKLO：在手订单持续增多，持续推动先进核能项目

公司持续展开项目合作，不断拓展下游客户

OKLO预计2027年底或2028年初完成首个Aurora动力装置的部署，公司首个核电站Aurora-INL于2025年9月22日在爱达荷福尔斯市举办奠基仪式。公司与韩国水电与核电公司（KHNP）展开先进核能项目合作；与Vertiv公司合作推进美国数据中心电力和冷却解决方案；同时公司与LibertyEnergy合作提供灵活部署方案，短期供应天然气、长期供应核能。美国核管理委员会（NRC）已接受公司主要设计准则（PDC）专题报告，PDC评估草案公司预计将于2026年初发布，一旦获得批准，PDC专题报告即可在未来的申请中被引用，从而减少对现有材料的重复审查。

根据2024年公司投资者信，公司在手订单包括与Switch公司签署了规模较大的一项企业电力协议，协议涵盖12GW的电力供应，这使得已确认的客户需求达到了约14GW；与Equinix签署了一份500兆瓦的意向书（LOI），并支付了2500万美元的预付款；与普罗米修斯超大规模数据中心公司（Prometheus Hyperscale）签署了100兆瓦的意向协议；与戴蒙巴克能源公司（Diamondback Energy）签署了50兆瓦的意向协议。

OKLO为数据中心、工厂、工业园区、社区和国防设施提供全天候清洁能源。公司目前客户（含潜在客户）包含Switch、Equinix、 PrometheusHyperscale和Diamondback Energy，同时公司于2025年6月收到国防后勤局能源部（DLA Energy）代表美国空军部（DAF）和美国国防部发出的授标意向通知书（NOITA），将在选定的空军基地部署Aurora核电站。

7、铀：全球铀需求远超一次供应，结构性缺口或将贯穿未来二十年并持续扩大

全球铀市场正在进入结构性短缺阶段。受核电复兴、老机组延寿、新建机组加速（尤其是COP28“2050年核电容量翻三倍”倡议）等因素推动，全球铀需求在未来二十年或持续上升。UxC的基础需求情景显示，到2040年年需求将超2.5亿磅，在高需求情景下约为3.5亿磅；而全球主矿产量在经历短暂增产后，将因老矿枯竭与多年资本开支不足而再度下滑，长期维持在1.8–2亿磅区间。因此，无论是基础需求还是高需求情景，都将显著超过全球主矿供应能力。

供应端的长期投资不足导致缺口不断扩大。按照UxC的基础情景，2025–2026年的累计缺口已达5100万磅，2025–2035年扩大至3.55亿磅，至2045年累计缺口更超过17.5亿磅，反映出矿山扩产滞后、二次供应减少、审批周期长等系统性约束。美国公用事业作为全球最大买家（年需求4700万磅），在供应趋紧背景下对长期合约的锁定意愿增强。整体来看，需求强劲与供应无法同步增长的组合或将形成持久的中长期牛市格局，为铀价及中游燃料循环企业提供持续上行动力。

（1） 中广核矿业：全球核电复苏下的铀资源核心资产，新长协定价机制抬升业绩预期

中广核矿业是中广核集团旗下海外铀资源开发的投、融资平台，主要业务为核能企业使用的天然铀资源的开发与贸易。公司的业务模式主要分为自产贸易和国际贸易两大部分，国际贸易板块稳定赚取差价，自产贸易既保证稳定供应链，又保证了享有一定价格弹性：

1）自产贸易：公司通过持股谢公司和奥公司，享有49%的权益产量。2023~2025年公司从谢公司与奥公司按照98%SP（现货价格）的价格采购铀产品，并以40%BP（基准价格）+60%SP的定价机制销售给中广核集团，同时享有谢公司与奥公司49%的分红。

2）国际贸易：公司通过国际销售公司进行两端锁定贸易模式。一方面，公司从第三方供应商采购不同货源的铀产品，另一方面，将这些产品销售给第三方客户。该模式依托国际市场采购和销售，以灵活的贸易策略保持市场竞争力。新销售协议有望抬升利润中枢，定价机制中现货价格占比提升，更加市场化。

2025年6月公司发布与中国铀业发展订立的最新销售框架协议，2026~2028年公司最新的定价机制为30%BP*每年递增系数+70%SP，2026年BP定为94.22美元/磅，每年递增系数计算为1.041乘以交付年份与2026年差异的次方，意味着2026/2027/2028年BP*递增系数分别为94.22/98.08/102.1美元/磅。此次协议较2023~2025年的定价机制发生明显变化，2023~2025年的定价机制为40%BP+60%SP，2023/2024/2025年BP分别定为61.78、63.94、66.17美元/磅，此次BP大幅抬升，同时SP比例占比由60%增加至70%，更加市场化。

8、全球浓缩铀市场高度集中，扩产节奏受地缘与监管双重约束

全球浓缩能力集中于少数拥有先进离心技术和核安全许可的国家，行业进入门槛较高。全球主要共有四家铀浓缩厂商，分别为 Orano、Rosatom、Urenco 以及中核集团下属企业，根据WNA数据，2022年产能分别为7500、27100、17900、8900 thousand SWU/yr。其中，Tenex（Rosatom旗下）曾长期占据全球约40%的市场份额，但因地缘政治风险正逐步被欧美客户替代；Urenco和Orano合计占据约40%，是西方主要供应商；中核具备自足能力并正向国际市场扩展。

浓缩厂属敏感核设施，受到国际原子能机构（IAEA）严格监管，并需接受联合国《核不扩散条约》约束。国家层面一般需设立严格核材料跟踪、储运、安防系统，取得运营许可周期长、审批复杂；具备“军民两用”潜力，容易被视为战略风险目标，新进入者面临较高的安全与合规门槛。铀浓缩行业集“技术壁垒 + 安全监管 + 资金周期 + 客户信任”于一体，是典型的高门槛、强封闭、低替代的战略资源环节，较难被新进入者短期撼动。

（1）技术落后与政策失衡并举，美国浓缩铀产能在冷战后加速衰退

从曼哈顿计划初期到 20 世纪 80 年代中期，美国一直是核浓缩领域的世界领先者，然而，到20世纪80年代中期，随着全球核能市场的竞争加剧，其他国家，如俄罗斯、法国和英国，逐渐增强了铀浓缩能力，这使得美国的核燃料产业逐渐失去市场份额。此外，随着冷战结束和全球核能需求放缓，美国在核燃料领域的投入减少，直到2013 年美国关闭了其最后一个浓缩设施。美国不得不依赖其他国家的浓缩铀供应，尤其是从俄罗斯和欧洲进口，以满足国内核电站的需求，美国的核燃料产业进入了一个新的阶段，依赖进口和技术外包。

（2）欧美推动去俄化，全球浓缩铀供应格局重构

欧美“去俄化”推动全球铀浓缩行业从供需平衡走向紧张格局，非俄供应商迎来需求激增、价格提升与政策扶持三重利好，浓缩行业正由过往的冷门环节转变为地缘政治下的战略资产。美国针对进口俄罗斯浓缩铀实施禁令，目标切断加工环节依赖，推动美国国内核燃料供应链发展。2024年5月13日，美国总统拜登签署法案，正式禁止进口俄罗斯浓缩铀。

在90天后，美国企业和机构不得从俄罗斯进口低浓铀，除非获得美国能源部专门豁免。能源部发放豁免的前提是美国核反应堆燃料需求无法从其他可靠来源得到满足，或进口行为符合国家利益。任何获准的豁免进口量都将受到限制，且仅能持续至2028年1月1日。法案还授权联邦政府支配国会早前批准的27.2亿美元资金，用于提升美国本土铀浓缩能力。俄罗斯目前是全球最大的铀浓缩服务供应商和唯一的高丰度低浓铀供应商。根据美国能源信息管理局公布的数据，俄是美2023年最大的铀浓缩服务进口来源国，占有27%的市场份额。

2025年5月，欧盟委员会发布一项全面战略计划，旨在彻底结束欧盟对俄罗斯能源的依赖。其中包括限制欧洲原子能共同体签署来自俄罗斯的铀、浓缩铀和其他核材料的新供应合同，逐步用本土产品替代俄罗斯的核燃料和燃料服务。

（3） “去俄化”加剧西方浓缩铀短缺，供需缺口亟待本土产能填补

欧美“去俄化”推动全球铀浓缩行业从供需平衡走向紧张格局，非俄供应商迎来需求激增、价格提升与政策扶持三重利好，浓缩行业正由过往的冷门环节转变为地缘政治下的战略资产。在俄乌冲突和“去俄化”政策推动下，欧美等西方国家加速减少对俄罗斯浓缩铀的依赖，导致原本依赖俄方供应的市场出现显著的浓缩铀（SWU）供需缺口。以美国、西欧、中欧及乌克兰为代表的“受限区域”为例，预计2025年将出现约720万SWU的供应缺口，2030年仍有约510万SWU的缺口。由于非本土企业在国家安全相关领域受到限制，只有具备自主技术和本土许可的浓缩企业，如美国Centrus，才能部分填补缺口。这一趋势反映出西方国家在能源安全和核燃料供应链自主化方面的紧迫需求。

（4）Centrus Energy：美国本土LEU、HALEU核心供应商，受益美国重启铀浓缩

Centrus Energy是一家专注于核燃料供应和相关技术服务的公司，在低浓缩铀（LEU）和高等级低浓缩铀（HALEU）生产方面具有领先地位。公司通过两个主要业务部门运营：LEU部门负责核燃料的分销和生产，为商业客户和美国政府供应 LEU 核燃料；CTS部门提供铀浓缩和技术服务，支持国家安全任务以及未来的核能发展，特别是在下一代小型模块化反应堆（SMR）和微型反应堆市场。公司管理层在核燃料行业拥有丰富的经验，公司总裁兼首席执行官Amir Vexler曾担任Orano USA 总裁兼首席执行官，负责 Orano 在美国的核燃料销售、退役服务、废核燃料管理和医用同位素以及为联邦政府提供工程和技术服务。

2022年Centrus Energy与美国能源部签订HALEU合同，2023年11月公司向美国能源部交付第一阶段要求的HALEU，产能为20kg/年；之后过渡到第二阶段，目标每年生产900kg HALEU，由成本分摊模式转变为成本加成激励费用模式。2025年6月，完成交付900kg HALEU，进入第三阶段，同时能源部签署了一项合同修正案，将前三年的延长期分为一年延长期和两年延长期。国防部已行使了其中的第一项选择权，启动了第三阶段，通过以下方式增加HALEU的生产：2026年6月30日合同中的其余选择权（由国防部全权决定并受拨款约束）如果得以行使，将在当前延期之后提供最多八年的额外生产。

公司是美国政府重启铀浓缩，实施俄罗斯浓缩铀禁令的核心受益标的。Centrus作为美国国内唯一具备生产HALEU能力的公司，预计将在未来的核燃料供应中发挥关键作用，政府的资金支持和相关法律将推动Centrus填补全球铀浓缩供应缺口，同时应对俄罗斯铀浓缩供应中断带来的挑战。2023年美国公用事业公司采购的浓缩铀27%来自于俄罗斯，约410万分离功单位的浓缩铀，如果俄罗斯的铀供应完全被切断，全球将面临1300万SWU/年的浓缩铀产能缺口。公司市场空间广阔，短期面对美国本土反应堆的LEU市场规模为24亿美元/年；中短期面对新一代反应堆技术（例如SMR）的市场空间预计到2030年为22亿美元/年，到2035年为62亿美元/年；中长期面对全球核电市场需求市场规模为19亿美元/年；远期涉及美国国家安全市场规模为31~48亿美元。

2024年11月，公司宣布将在田纳西州Oak Ridge恢复离心机制造，并计划在未来18个月内追加投资6000万美元，扩展制造能力，为俄亥俄州Piketon的大规模浓缩设施铺路。Centrus采取全美自主供应链体系，核心技术仅在Oak Ridge制造，覆盖14家主要供应商，并在全美13个州建立运营网络。随着美方政策加速“去俄化”进程，公司有望在本轮核燃料本土化重构中占据关键位置。