可控核聚变新阶段,迈向终极能源第一步
可控核聚变概述
可控核聚变是通过加热轻原子核使其结合释放巨大能量的核反应形式,具有能量密度高、燃料资源充足、安全性优越等优势,被视为终极能源解决方案。主要技术路径包括磁约束(托卡马克、仿星器)、惯性约束(NIF装置)及磁惯性约束(直线型装置),其中磁约束是目前最成熟的路线。
可控核聚变新阶段
政策与资本双轮驱动产业化
- 政策支持:中国通过财政支持、央企协同、研发创新及安全监管等政策推动核聚变产业发展;海外各国也通过资金注入、机制优化和国际合作加速技术转化,锁定30-40年代商用时间窗口。
- 投资布局:全球聚变企业达50家,80%为私营,美国占半数;中国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。
多种技术路径百花齐放
- 高温超导托卡马克:高温超导磁体可大幅缩小装置体积、降低成本,是未来发展方向,如SPARC项目以1/8直径实现大于2倍的磁场增益。
- 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,结构简单、投资低、建设快。
- NIF惯性路径:单次点火Q>2,但系统总Q值仍远小于1。
- 聚变-裂变混合堆:绵阳九院子公司先觉聚能混合堆规划等。
装置密集建设期,招标体量大
- 国内建设高峰: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。
- 招标规模可观:2025年以來,中科院主导的EAST、BEST、CRAFT等项目招标规模可观,单项目金额超千万元。
节点验证即将到来
- 关键节点: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。
核聚变供应链与成本
- 产业链分工: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。
- 成本拆分:低温超导托卡马克装置成本占比:磁体系统20-30%、真空室三大件12-15%、偏滤器包层5-10%;高温超导托卡马克磁体系统成本占比达50%。
- 直线型装置成本: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%。
核聚变度电成本具备竞争力
- 经济性测算:低温超导托卡马克聚变装置(Q=30)度电成本为0.31元/kWh,直线型磁惯性聚变装置(Q=3)度电成本为0.27元/kWh,均低于火电,具备商业化竞争力。
- 未来潜力:若聚变功率进一步提升,度电成本有望低于0.2元/kWh,成为成本最低的能源形式。
投资建议
- 建议关注:西部超导(低温超导磁体)、联创光电(高温超导磁体)、爱科赛博(磁体电源)、精达股份(高温超导带材)、国光电气(第一壁&偏滤器)、安泰科技(偏滤器)等核心供应商。
风险提示
- 技术瓶颈风险:等离子体长时间稳定控制、关键材料性能和量产能力等。
- 巨额资金投入风险:项目建设和研发需要巨额资金,资金筹集不足或资金链断裂可能导致项目停滞。
- 国际竞争与专利风险:全球各国竞争激烈,可能引发专利壁垒。
- 政策不确定性风险:政策支持减弱将影响企业参与积极性。
- 市场需求与商业模式风险:未来市场需求和商业模式尚不明朗。