过去几年，越来越多的证据表明，核能产能的大幅扩张对于将全球气温升高控制在 1.5°C 的限度内是必不可少的。多项研究证实，与“全可再生能源”狂热者的说法相反，没有任何一种技术能够实现及时且具有成本效益的能源转型，以及低碳来源的多元化能源组合，包括间歇性可再生能源和可再生能源。到 2050 年，需要实现净零排放。最新估计表明，到 2050 年，全球核能装机容量需要增加 2.5-3 倍，从目前的 370 吉瓦增至 916 GWe 至 1,160 吉瓦。
为了抵消现有老化机队的退役，未来 25 年全球新增产能需要达到 800-1,000 GWe，平均每年约 30-40 GWe。考虑到过去十年全球平均新增装机容量约为每年 6.5 GWe，几乎比目标少了六倍，这项任务具有挑战性。虽然大部分预期增长可能来自金砖国家和其他大型新兴经济体连接到集中式电网的传统GW级反应堆，但预计新增的10%至三分之一将来自小型模块化反应堆(SMR)。
2023年12月，伦敦智库新核观察研究所(NNWI)发布了一份报告：《规模化成功：在竞争激烈的全球低碳能源市场中引领小型模块化反应堆的未来》，强调了中小型反应堆的关键作用实现全球净零排放目标，并强调了在全球范围内加速部署中小型反应堆的紧迫性。
尽管人们的兴趣不断增长，初创企业和倡议数量不断增加，但过去几十年该行业的实际进展仍慢于预期。俄罗斯罗蒙诺索夫院士号是世界上第一个基于 SMR 的设施，于 2019 年启动，驻扎在楚科奇，迄今为止仍然是唯一的商业运营项目。NuScale 最近取消了 2023 年 11 月在犹他州的试点项目，这进一步凸显了 SMR 供应商面临的挑战。
根据 NNWI 的分析，中小型反应堆具有吸引力的特性——紧凑的尺寸、模块化结构和灵活性——也与其潜在的战略弱点有关。虽然中小型反应堆有望实现更快、更经济的建设并适合多种电网配置，但这些优势伴随着每单位输出容量的相对成本更高。与此同时，市场需求的不确定性以及供应链挑战、监管和政治风险，使模块化生产的规模化变得复杂化，而模块化生产是降低成本的关键因素。
SMR项目正在进入一个竞争非常激烈的市场。在内部，不同SMR设计之间存在竞争，而在外部，特别是在并网应用领域，它们面临着来自其他低碳能源的竞争，如大型反应堆、公用事业规模的储能，这些能源正在迅速迈向全面商业化，世界某些地区先进的地热技术以及碳捕获和储存系统。在此背景下，根据 NNWI 的分析，能够快速扩展 SMR 设计以利用模块化优势并降低成本的能力变得至关重要。因此，预计市场将由先行者主导。
许多 SMR 供应商都宣称，从传统的压水 (PWR) 技术(其中高达一半的资本支出用于安全功能)转向先进的下一代技术，可显着甚至可能带来颠覆性的隔夜施工成本降低号称“本质安全”。然而，根据 NNWI 的说法，新技术的实际成本可能会大大超过事前估计。由于复杂的许可以及供应链和燃料供应方面的挑战，采用熔盐和高温气体反应堆等技术的先进中小型反应堆可能会面临严重的延误。尽管一些原型装置仍可能按计划在 2030 年至 2035 年之间投入运行，但预计要到 2040 年左右才能广泛部署和大规模生产。
NNWI 的分析表明，技术以外的因素，例如获得低成本资本、补贴需求、更短的供应链交货时间和更高效的许可流程也至关重要，有时甚至比安全和性能方面的技术进步更重要。它强调，学习曲线、可扩展性和降低的资本成本往往比通过技术创新实现的电力成本降低幅度更大。
根据该报告，在基本情景下，到 2050 年，全球 SMR 机队的总容量将约为 150-170 GWe(在高情景下可达约 300 GWe)。从地域上看，这一分布预计将包括约三分之一在美国和加拿大，约四分之一在中国，另外四分之一在非洲、亚洲和拉丁美洲的新兴市场。
该报告根据外部业务因素和内部技术能力综合评估了前 25 个 SMR 项目。根据 NNWI 的说法，这 25 种设计或设计系列最有可能在本世纪中叶成功部署并占领重要的市场份额。它表明，如果目前的趋势继续下去，到 2050 年，全球 SMR 产能的一半以上可能仅由 6 到 8 个最先进入市场的领先设计所代表。
俄罗斯RITM系列反应堆受益于国家支持和较早进入系列制造阶段，预计将占据全球SMR机群的最大份额，占其总容量的17-18%。尽管面临地缘政治挑战，Rosatom 仍可能将其市场主导地位从大型反应堆出口领域扩大到中小型反应堆出口领域，特别是在新兴市场。中国的玲珑一号、NuScale的VOYGR、GE日立的BWRX-300以及XE-100等先进反应堆预计将在未来几十年内获得重要的全球市场份额。相对后来者，预计将利用大量私人和公共支持，例如比尔·盖茨的 TerraPower 开发的熔盐反应堆 Natrium、法国的 NUWARD 和劳斯莱斯的 UK-SMR，以及潜在的颠覆者群体，例如OKLO 的 Aurora、SSR-Wasteburner 和 Terrestrial Energy 的 IMSR 也有望在竞争中生存下来，并在一些重要的市场利基市场中获胜。
NNWI 估计，根据 2023 年价格计算，到 2050 年，全球开发 150-160 GWe 的 SMR 产能将需要约 800-9000 亿美元的投资。在领先设计达到全面商业化阶段之前，国家支持和补贴在该行业的早期阶段至关重要。据估计，该行业需要约 1500 亿美元的政府援助和补贴才能在未来 20 年内成功推出。虽然看起来很多，但这一数额只是目前化石燃料补贴支出的一小部分，仅 2022 年全球就花费了超过 1 万亿美元，其中包括通过产能机制进行的煤炭补贴。
尽管面临挑战，小型模块堆仍然是在分散电网、区域供热和工业应用中替代煤炭的最经济可行的选择，而且往往是唯一实用的选择。如果追求净零排放是一个真正的目标，那么优先考虑用小型堆取代煤炭和柴油发电是至关重要的。世界需要一项类似于马歇尔计划的举措，以帮助碳排放最密集的地区从老化的燃煤电厂向小型模块化反应堆过渡。
