电新行业分析:可控核聚变新阶段,迈向终极能源第一步.pdf

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  • 时间:2025/06/16
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电新行业分析:可控核聚变新阶段,迈向终极能源第一步。可控核聚变是终极能源解决方案,但实现难度高,当前技术路径多样。可控核聚变因能量密度高、燃料储量丰富、安全 性优越,被视为终极能源解决方案。当前主流技术路径包括磁约束(托卡马克装置)、惯性约束(NIF装置)及磁惯性 约束(直线型装置),国内外多个装置在建,处于劳森判据Q>1的验证阶段。

为什么当下是可控核聚变的新阶段?一、政策与资本双轮驱动产业化。1)政策上,中国通过多项财政支持、央企协同 、研发创新及安全监管等政策举措推动核聚变产业发展;海外竞相锁定30-40年代商用时间窗口,通过资金注入、机制 优化和国际合作加速技术转化。2)投资上,24年全球聚变企业达50家,80%为私营,美国占半数,国内以聚变新能和 中国聚变能领衔,分别布局低温超导和高温超导托卡马克,聚焦25-30年的Q值验证和30-40年的商业电站落地目标。 二、多种技术路径百花齐放,实验&工程有望突破。1)高温超导磁体将托卡马克体积缩小至传统装置的1/40,成本降 低、迭代加速,是未来发展方向;2)直线型磁惯性装置Helion计划25年下半年达到Q>1,28年实现50MW商用并网 ;3)NIF惯性路径单次点火Q>2;提出聚变-裂变混合堆规划等。三、装置密集建设期,招标体量大。核聚变单堆实验 装置投资百亿元量级,国内25-27年是聚变装置密集建设期,包括BEST、洪荒170、和龙-2、星火一号等,综合年均投 资超100亿元,规模体量大。四、节点验证即将到来,拐点渐近。25-26年SPARC与Helion将验证高温超导/磁惯性路 线的科学可行性;27-28年国内多个装置建设完成,验证国内独立自主核聚变工程可行性,同时海外首个聚变电厂订单 落地,或将标志着行业从“实验”迈向“能源”。

核聚变供应链较长、工程难度大。当前最为成熟的是低温超导托卡马克路线,初代实验堆的投资约150亿元,迭代周期 约5-10年,其成本拆分为:磁体系统20-30%、真空室三大件12-15%、偏滤器包层5-10%,若是高温超导托卡马克, 则磁体系统成本占比达50%;当前产业链核心系统多由央国企承担,民营企业则聚焦细分领域,上市的核心供应商为西 部超导、国光电气、安泰科技等;其次最快验证Q>1的直线型装置投资约30-40亿,其模块化程度高,迭代周期仅1-2 年,成本占比最高的是电源系统,占50%。

远期经济性测算彰显核聚变潜力。托卡马克因体积大、建设周期长,在初始成本上仍占劣势,但具备长周期稳态运行潜 力;直线型装置结构简单、投资低、建设快,短期经济性突出。我们计算低温超导托卡马克聚变装置、直线型磁惯性聚 变装置,在Q=30和Q=3的情况下,度电成本分别为0.31、0.27元/kwh,低于火电,具备商业化竞争力,若聚变功率 进一步提升则度电成本有望低于0.2元/kwh,将成为成本最低的能源形式。

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