数字化转型已成为各行各业必答题,在核能技术创新和AI应用赋能之下,核电行业也正迈入数字化转型的新阶段。
《中国核能发展报告(2025)》指出,AI与核能呈现双向融合发展态势。一方面,核电行业积极推动数智化升级,将AI技术应用于工程设计研发、工程建造、智能运维、智能决策等方面;另一方面,核能作为低碳清洁、安全稳定的能源,也越来越受到AI算力行业的青睐。
可以预见,AI技术与核能行业的融合将愈加紧密。中国核能行业协会信息化专业委员会主任、国家电投集团公司原董事长王炳华表示,“十五五”期间核能行业数字化转型将进入高速发展期,各类场景应用和创新成果将翻开蓬勃发展的崭新画卷。
机器人、大模型、数字孪生……智能技术让核电站装上AI引擎
2023年,国家能源局发布《关于推进核电数字化转型发展的指导意见》,为核电数字化转型发展指明了方向。意见要求在确保安全的前提下,深入推进云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能等前沿信息技术在核电领域的应用,全面提高核电设计、制造、建设、运维、管理等自动化、智能化、智慧化水平。
核电数字化转型首先考虑的,就是增强核电机组的安全性。上海核工程研究设计院股份有限公司数字化工程所所长张琳介绍,通过大数据分析和机器学习算法等技术,对核电站的运行数据进行实时分析和预测,能够及时发现潜在的安全隐患,从而有效降低事故风险,保障核电站的安全运行。
比如中国广核集团在第十六届中国国际核电工业展览会上发布的“智驭平台”,据悉每秒可捕捉200万个数据波动,就像给核电站装上了“心电图检测器”,可以实时监控分析机组设备和生产活动的状态,及时向运维人员发出预警并提供辅助决策。
正如“人工智能+”加快赋能千行百业,智能化设备也在核电场景中大显身手。智能机器人和自动化系统可以在核电厂的特殊环境中替代人工,实现自动换料、智能巡检、水下作业等,降低操作失误的风险和时间成本,从而提高核电站的运行效率。
在第十六届中国国际核电工业展览会上,AI驱动的核电机器人也吸引了不少人的目光。现场工程师介绍,该四足机器人搭载了机械臂、传感器等,可以代替人在核电站内进行检测等工作;同时,内置系统通过AI预判施工风险,为作业过程全程保驾护航。
第十六届中国国际核电工业展览会上,工作人员现场演示如何操作核电机器人作业。来源:中国核能行业协会
AI不仅有助于提升核电站安全性的可靠性,在促进核电产业技术创新、提升产业核心竞争力方面,也有不可替代的作用。
国内核电企业与时俱进,开始布局核工业大模型。2024年3月,中核八所和上海人工智能实验室联合研发了首个核领域大模型数字生产力平台“龙吟·万界”,今年2月该平台接入DeepSeek-V3和DeepSeek-R1,在复杂信息处理、逻辑推理、开放域知识理解等能力上更上一层楼,为核电企业经营管理、生产运维的数智化转型再添一份动力。
数字孪生技术的应用,则将核电站“搬”到了线上。2023年12月,“国和一号”数字孪生核电站一期工程正式投用,这是一个依托全厂三维模型、基于工业互联网平台、采用自主可控三维引擎构建,可实现智能监测、数智运行、智慧维修等全方位业务场景应用的数字核电站。据悉,“国和一号”数字孪生核电站将在2025年内实现全厂完整数字孪生,全面实现管理数字化与产业数字化。
“国和一号”数字孪生核电站投用后,工作人员可以根据监测数据对运行机组状态进行分析。来源:国家电投集团
王炳华介绍,“十四五”以来,各企业集团进一步加大数字化、网络化、智能化的投入,数字化转型创新成果不断孕育、催生、爆发。
“仅以首批国家能源核电数字化转型技术示范项目为例,首批10个项目覆盖了数值反应堆、协同设计与移交、智能运维、智慧工地、智能制造、智慧消防等6个场景,各项目单位自筹资金开展项目研究开发和建设工作,项目投资总额约人民币13.2亿元。”
打通产业链条、完善标准体系,加快推动核电行业数字化转型
随着AI技术在核能领域的广泛应用,核电行业数字化转型正由各环节、单业务层次应用,向跨业务、跨企业的流通贯通与融合应用迈进。
在王炳华看来,对照数字化转型的最新国家标准——《数字化转型管理参考架构》(GB/T 45341-2025),核能行业各单位数字化转型的发展阶段与水平档次已经普遍跨过了规范级,实现了单一职能范围内的数字技术应用;部分企业已经达到场景级,开启了关键业务单元信息系统的集成。
数字化转型的发展阶段和水平档次示意图。来源:《数字化转型管理参考架构》(GB/T 45341-2025)
但在向更高层级数字化迈进的过程中,企业开始感受到阻力。“把数字化架构从业务应用向全企业,这个阶段的数字化转型虽然投入很大,但容易出现整体效果效益并不明显、能力转换没有达到预期的现象,导致部分企业产生了失望、迷茫和懈怠的情绪。”王炳华解释道。
王炳华认为,应当从广度和深度这两个核心维度,认真审视和分析数字化转型的未来走向。一方面,打通内外价值网络,与产业链相关方共创新的价值模式,拓展转型广度;另一方面,聚焦核心业务,推动核心业务数据驱动、知识赋能、智能自主,延伸转型深度。
“核能行业数字化转型的核心,在于通过数据驱动决策实现更安全、高效、可持续的合格生产。”王炳华总结道,“在数字化转型进程当中,应注重上下游数据的全部获取、开发和利用,充分发挥数据作为信息媒介、知识媒介、能力媒介的作用,提升产业链、供应链全范围内各种要素的总体配置效率和综合利用水平。”
核能行业数字化转型标准体系框架,来源:中国核协来源:中国核能行业协会
加速推进AI技术与核能行业深度融合,还需要相关标准和规范的引导。中国核电发展中心副主任苟峰介绍,各核电集团、学会协会已分别开展数字化标准体系建设,预计在2025年内,加快推进核电数据治理标准、IT架构标准的研制,开展一批条件成熟、行业急需的数字化标准的修订。
目标到2030年,围绕研发设计、制造、建安、运维、延寿和退役的核电全生命周期各阶段或环节,形成较为完善的数字化和智能化标准簇,逐步构建起适应技术创新趋势、满足产业发展需求、对标国际先进水平的数字化标准体系。
“核电数字化转型相较于其他行业起步较晚,这与核电作为一个特殊行业,需要确保绝对安全有关。”苟峰坦言,“但也可以利用后发优势,充分借鉴和应用国内外数字化转型的成熟经验和做法,确保核电数字化转型发展走得稳、走得实。”
科技公司入局核电,AI技术革命引领全球核电复兴
随着核能技术与信息技术的深度融合,核电行业有望与数字生态深入协同,成为全球能源转型的关键支柱。一个确定的趋势是,AI技术革命引发数据中心建设热潮,随之而来的海量用电需求,正带来一场全球性的核电复兴。
因需要大量服务器日夜运转,数据中心是公认的“耗电大户”。国际能源署近日发布的《能源与AI》报告显示,数据中心是加速电力需求增长的驱动因素之一,使电力行业在多年需求停滞或下降后重回增长轨道;在AI应用的大力助推下,到2030年全球数据中心的用电量将增加一倍以上。
核电凭借清洁、高效、稳定的特性,已经开始受到科技公司的青睐。近一年多以来,甲骨文、谷歌、微软、亚马逊、Meta等科技公司纷纷出手,通过与能源企业合作开发、向核电企业购电、投资核能公司等方式,布局小型模块化核反应堆(Small Modular Reactors,简称SMR),以满足日益增长的电力需求。
根据国际原子能机构(IAEA)定义,小型堆的电功率在30万千瓦以下。资料显示,SMR具备可模块化组装、建造周期较短、运输过程便捷、厂址适应性强等优势,可以建在离城市、人口密集区更近的地方,适合作为数据/智算中心的供电来源,还可用于供热、海水淡化、制氢等多种领域。
“受各国应对气候变化以及大型科技、AI公司对清洁低碳能源的迫切需求,目前全球范围内正在掀起核能小型堆开发热潮。”王炳华透露,国内头部信息技术、交通运输企业等已与核能企业合作开展了小型堆为数据中心供电的示范项目前期论证,以及一体化车载微型动力堆研发项目等。
4月16日,全球首个陆上商用模块式小型堆——中核集团海南昌江多用途模块式小型堆科技示范工程“玲龙一号”首台主泵成功就位。来源:海南核电有限公司
正如国际能源署署长法提赫·比罗尔所说:“随着人工智能的崛起,能源行业正站在我们这个时代最重要的技术革命前沿。”能源与AI正逐渐形成一种双向赋能、协同共生的关系——能源供应是AI技术发展的基石,AI革命浪潮又重塑能源未来,二者的深度融合将改写全球能源格局。
王炳华也表示:“未来几年将是技术突破与生态构建的关键期。我们需要通过政策引导、技术自主、合作空间以及产业生态链的建设,在核电安全、运营效率、协同创新等各个领域,形成并努力成为全球标杆,为能源强国战略提供核心支持。”