全球聚变能源趋势

F4E聚变观测站报告 资金 • 绩效 • 研究 • 创新中国、欧盟、日本、英国和美国比较分析 前言 融合——未来的能源 核聚变是驱动太阳和其他恒星的过程。在地球上复制它有潜力提供安全、清洁且几乎取之不尽的能源。所需的燃料分布广泛，极少量就能释放大量能量。核聚变不产生温室气体或长寿命放射性废物，并且其本身具有安全性。作为一种稳定的电源，核聚变可以补充可再生能源，增强欧洲的长期能源安全与自主性。 能源融合 聚变能（F4E）是欧盟负责发展聚变能的组织。它负责欧洲对国际热核聚变实验堆（ITER）——世界上最大的国际聚变实验项目的贡献，该项目贡献额几乎占项目总额的一半。与此同时，F4E也正在为JET-60SA托卡马克、IFMIF-EVEDA和IFMIF-DONES材料测试设施等主要聚变项目做出贡献。所获得的知识和专长将应用于未来聚变发电站的建设。 欧洲对聚变能的投资创造了商业机遇。F4E与一个连接大型企业、中小企业和实验室的令人印象深刻的供应链合作，以制造复杂组件、交付先进技术并提供基础设施。自2007年以来，F4E已与超过2700家欧洲公司及实验室签署了1400多份合同，向聚变供应链注入了超过70亿欧元。技能、技术转让和商业机遇正在为欧洲聚变产业铺平道路，使其具备竞争力和韧性。 F4E融合天文台 F4E融合观测站旨在为欧洲决策者、科学界及其他相关方提供关于全球及欧洲融合政策、研发、技术、投资和产业活动的客观分析与情报。 目录 04—科学产出与研究影响 出版卷期与引文影响 37 出版增长 39 领先出版机构 40 商业融合公司 43 05 — 知识产权格局 专利持有与构成 47 专利增长轨迹 49 主要专利申请方 50 技术重点领域 52 06 — 融合监管格局 55 监管框架 56融合监管时间表 60 01 执行摘要 追求聚变能源已进入一个更为活跃和具有战略重要性的阶段。在2022年至2025年期间，所研究的五个行为体——中国、欧盟、日本、英国和美国——动员或正式承诺了约203.5亿欧元已识别的公共资金和私人资本。这一数字背后是每个行为体在融资、研究、产业化和监管方面采取的不同方法。 1 美国和中国通过不同模式引领资金 美国在2022-2025年期间的可识别总额最大，达到73.8亿欧元，其中包含49.7亿欧元的公共资金和24.1亿欧元的私人资本。中国紧随其后，总体金额为69.4亿欧元，并拥有最大的估计公共资金总额，为54.5亿欧元。中国约37.3亿欧元的公共资金是通过支持国有商业实体获得的。欧盟总额为33.4亿欧元，其中包括由F4E管理的ITER实物采购21.2亿欧元。英国和日本仍然以公共融资为主。在所有五个参与者中，公共资金约占已识别资金的78%，并继续承担大部分财务和技术风险。 这份来自能源融合（F4E）融合观测站的报告，比较了五家参与者在五个定量维度——公共资金、筹集的私人资本、融合活动、出版物和专利——上的表现，并审阅了他们的监管框架。接下来的参与者概况将这些维度结合起来，以突出每个融合生态系统中的主要优势、限制和战略选择。 2 美国主导着已识别的私人聚变资本 美国拥有已识别的最大资金总额，最深的风险投资基础，以及最大规模的累积出版物和引用记录。欧盟依托于ITER项目以及广泛分布的公共研究网络，并在近期考察期内引领了出版物产出。日本结合了成熟的科研基础与不断增长产业政策及私营部门的推动力。英国在五个参与者中拥有最集中的项目，以UKAEA和STEP为中心，并建立了早期且定义清晰的非裂变监管路径。 2022年至2025年间，美国聚变公司筹集了24.1亿欧元——占这五家公司识别出的私人资本总额的54%。中国紧随其后，约为15亿欧元，欧盟为3.4亿欧元，日本为1.38亿欧元，英国为7000万欧元。涉及微软、谷歌、Helion和Commonwealth FusionSystems（CFS）的电力购买和购电协议表明了早期客户的兴趣，但这些协议仍取决于尚未产生商业聚变电力的设施和技术的开发。在美国之外，私人资本基础较为薄弱，为欧洲带来了独特的规模化挑战。 领先机构。美国将主要的国家级实验室、大学以及大型公共资助的研究设施结合起来。 3 美国拥有最广泛的活跃设备基础，但尚未有任何参与者展示出集成动力装置的能力 五家运营商合计拥有83台运行中、在建和规划的聚变装置，其中42台处于活跃状态。美国以14台活跃装置领先，中国以9台紧随其后，欧盟和日本各拥有8台，英国拥有3台。目前尚无任何装置能同时实现高聚变性能与电站相关的持续时间、可重复性以及实际发电所需的集成技术。美国国家点火设施、欧盟-英国的JET装置和日本的JT-60U均实现了高聚变性能，但仅能维持短暂时间/低负荷率。在建的四个装置——ITER、SPARC、BEST和JT-60SA——旨在应对这一挑战的不同方面，而更广泛的公私示范装置则瞄准2030年代和2040年代初。其中许多日期是项目或开发者的目标，而非独立验证的日程安排。 迄今为止，中国拥有迄今为止最大的已识别核聚变专利组合。 中国拥有1,335个活着的融合专利家族，约占五强总量的60%，其中前20名专利申请机构中有13家位于中国。其次是美国（438个）、日本（154个）、欧盟（143个）和英国（140个）。在截止日期前，约95%的已识别中国专利家族在中国境外没有公开的家族成员。在大多数考察的技术类别中，中国的数量领先，而美国在惯性融合领域拥有相对强劲的组合，英国、美国和中国在超导设备方面的总数相似。在中国境外，专利领导权集中在私营融合公司，托卡马克能源公司、CFS和Shine是最大的专利持有者之一。 六项监管原则正在趋同，但法律模式仍存差异 第四，美国和欧盟主导了科学产出，而平衡正在发生转移。 五方日益倾向于分级、风险导向和技术中立型监管，但并未采用单一的制度模式。英国和美国已建立了除裂变反应堆许可证制度之外的途径。中国将聚变纳入其《原子能法》范畴，同时要求专门的分级监管。日本已采纳指导性安全原则，并正在制定详细安排。欧盟通过国家主管当局和欧洲原子能共同体要求已具备运行基础；法国对ITER的监管展示了现有核框架如何适应聚变特有的风险。ENSRG现正研究欧洲层面更大协调如何提升一致性及可预见性。 美国和欧盟合计占科学出版物五方完整记录数据集中约65%的论文发表量和75%的引用量。美国保持最大累积总量，约50,300篇论文和42%的引用量。欧盟历史上紧随其后，并在过去20年的论文发表窗口期领先，占比34.2%。中国发展迅速，已成为最近第三大贡献者。机构证据也突显了对比鲜明的科研模式。排名前20的出版机构包括7个欧盟机构、6个美国机构、3个中国机构、2个日本机构、英国原子能机构（UKAEA）和欧洲联合环核聚变装置组织（ITER）。欧盟的产出分布在全国实验室网络中，而中国的活动则集中在较少的机构中。 五维比较 这些指标仅用于比较规模；它们不进行衡量。质量、效率、技术性能或成熟度。 中国 国家主导的产业发展路径 中国在五方中拥有规模最大的国家主导的聚变计划，将技术视为产业政策，并依托规模最大的已识别公共资金池提供支持——2022至2025年间达54.5亿欧元，占五方公共资金总额的34%。其核心特征是将约三分之二的资金注入国家控股的商业化载体，构建了紧密融合的公私架构。中国还拥有规模最大的已识别专利组合，包含1335个存续家族，占五方总量的60%，尽管其中约95%未公开外国家族成员。其EAST托卡马克装置于2025年1月实现1066秒等离子体运行，紧随法国WEST装置在不久前达到1337秒。中国的出版产出增长迅速，但年轻专利组合的论文平均引用量较低。随着《核能法》的生效，中国结合了规模与政策协同，并辅以仍在完善中的详细商业许可框架。 CRAFT是研究基础设施，用于提供背景信息，它不计入融合设备数量。 战略态势 01 中国将融合作为国家主导的产业政策，将中央规划、国家支持的商业化载体和分阶段的国家级路线图整合为一个协调的计划，该计划由中国融合能源公司（CFEC）牵头，由中核集团领导的25家国有企业、科研院所和大学组成的联合体作为核心支撑。融合被列为第十四个五年计划中的战略前沿技术，并在第十五个五年计划（2026-2030）中被提升为“未来产业”地位。其实施遵循分阶段路径：通过聚变能科学实验装置（BEST）在约2030年实现科学点火，从2030年代起运行中国聚变工程实验堆（CFEDR），并在2050年实现商业聚变发电。7 资金与私募融资 03 设备与性能 已识别的2022-2025年间动员或承诺的公共资金总额约为54.5亿欧元（包括4.31亿欧元的ITER实物投入）。其关键特征是公私渠道，该渠道占国家总支出（37.3亿欧元）的68%，包括国家支持的实体：CFEC（注册资本19亿欧元）和NEO Fusion（18.5亿欧元，即BEST平台）。获得私人资本支持的初创企业——Energy Singularity、ENN、Startorus Fusion——筹集了15亿欧元。 管道中有12台设备；9台在运行（7台运行中，2台在建）。以EAST（ASIPP，合肥）和HL-3（SWIP，成都）为支撑。能源奇点公司的HH70于2024年6月成为世界上首个投入运行的HTS托卡马克。BEST正在建设中，预计首气回合实验将在2027年末或2028年初进行。配套基础设施包括聚变技术综合研究设施（CRAFT）园区（ASIPP，合肥）。 04 创新成果 05 公司治理与监管 1,335个存活专利家族——占五方总量的60%——包含608项授权专利、594项申请专利和133项实用新型。主要申请方为HFIPS/CAS（317项）、NEO Fusion（209项）和SWIP（198项）。约95%的专利家族在分析截止日期前没有公开的国外成员。22,591项出版物使中国在五方总量中位列第三；自2006年以来，引用份额几乎翻了一番，但每篇论文的影响力仍然是五方中最低的。 2025年9月通过的原子能法，于2026年1月15日生效——一部涵盖核能领域的综合性法规，明确包含聚变能并规定了分级监管。国家核安全局（隶属于能源部）负责监管；核能署负责推动行业发展。详细的实施层面和项目层面的许可安排仍在制定中。 优势 挑战 • 五方中规模最大的国家主导公共资金池；与五年规划高度契合 • 五个角色中，每篇论文的引用影响力最低（约10次 vs 美国/英国约24次） • 约95%的人在分析截止日期前没有发表过外国家庭成员的论文 • 基础法律已生效，实施条例仍在等待中 中国拥有任何参与方中最庞大的已识别公共资金基础，并伴随着设备的快速增长，这使得基础设施——包括预计将于2027年投入运营的“BEST”设备——融合出版物占比不断上升，并在专利方面取得世界领先地位（尽管主要是国内申请）；其基础融合监管法规现已生效。 欧盟 以ITER为核心基石，追求科学卓越与深度 欧盟将深厚的科研基础与其作为 ITER 国际项目的东道国和主要贡献者的角色相结合，并依托成员国项目和欧盟倡议的比较分散的架构。经核定的非 ITER 公共资金 8.77 亿欧元，若计入由 F4E 管理的 ITER 实物贡献，则增至约 29.9 亿欧元。欧盟拥有第二大累计出版物总量，并在 2006 年至 2026 年 5 月期间占据最大份额，其五方参与者排名前 20 机构中位列七家。其活跃的装置基础完全为公共所有，包括主要的托卡马克和仿星器设施：JET 持有磁聚变能记录，Wendelstein 7-X 是世界上最大的仿星器，而 WEST 则持有托卡马克等离子体持续时间记录。主要挑战在于专利布局相对保守、私营资本基础远低于美国水平，以及需要将分散的国家级和欧盟优势转化为产业规模。 战略态势 01 欧盟将深厚的科研产出与主持国际热核聚变实验堆（ITER）项目相结合，并拥有成员国项目和欧盟倡议的比较分散的架构。在2022至202