全球商业化公司及进展
全球商业化公司共有50家,美国最多,达25家。其中,MIT的CEFS公司最为领先,融资30亿美元,估值400-500亿美元,采用高温超导托克马克路线。其他值得关注的公司包括山姆奥特曼投资的Helen Energy,采用直线型装置路线。
中国核聚变公司
中国主要成规模的公司有7家,包括新奥科技、星环聚能、能量起点、瀚海智能、性能玄光、聚变机能。国家队方面,中科院系统的聚变新能融资145亿,中核集团成立中国聚变能公司,融资150亿。
并网时间预期
最早的公司Alien Energy预计2028年并网,70%的商业化公司预计2030-2035年并网。
可控核聚变优势
相比传统石化能源和核裂变电站,可控核聚变具有能量密度高、无碳排放、无核事故风险等优势。
产业化难点及催化因素
产业化难点主要在于托克马克装置成本高昂、迭代周期长。高温超导技术的突破为产业化带来了转机,预计高温超导托克马克在2030-2035年实现产业化。最近的产业催化因素包括中科院和中核集团每年发布的重大实验结果突破。
托克马克核心组件价值量
以ITER为例,核心组件成本占比包括:磁体28%、真空室12-13%、冷偏滤器7%、电源系统8%、中央控制和仪器仪表6%、低温系统和水冷系统5%、基建和厂房14%、其他诊断和辅助设备7%。
金属材料用量
以高温超导托克马克为例,主要金属材料包括高温超导带材(价值量占比50%)、不锈钢(上千吨)、纯铜(百吨级)、锆铜(10-50吨)、无氧铜片(几万片)。低温超导托克马克的材料需求量约为高温超导的10倍。
各类超导材料对比
- 高温超导材料:异位铜氧临界温度92K,液氮温区冷却,适合强磁场场景;二硼化镁临界温度39K,液氦或液氮温区冷却,原材料成本低,适合中低磁场场景;铁基超导临界温度最高,可达55K,液氮温区冷却,适合极端磁场场景。
- 高温超导材料在高温高场下不可替代,二硼化镁性价比最优,铁基超导潜力巨大但需突破工艺瓶颈。
托克马克装置和核聚推效果
托克马克装置主要有低温超导和高温超导两种路线。低温超导路线以中科院的BEST装置为代表,预计2027年建成,有望在2028-2030年实现Q>5;高温超导路线以MIT的SPARK装置为代表,预计2026年建成,有望在2027-2030年实现Q>10。中国中核集团也在上海成立中国聚变能公司,对标MIT的SPARK装置,有望在2-3年内建成。托克马克装置的发展前景被普遍看好。
中国后续政策节奏预期
国家近年来出台了一系列政策支持可控核聚变研究,包括《加快电力装备绿色低碳创新低碳创新发展行动计划的通知》、《十四五现代能源体系规划》、《科技支撑碳达峰碳中和的实施方案》等。2023年国资委明确提出可控核聚变领域为未来能源的唯一方向。2024年出台的《关于推动未来产业创新发展的实施意见》聚焦核能等领域。2025年环保部出台的《关于聚变核聚变装置辐射安全管理有关事项的通知》为核聚变装置监管提供了参考标准。预计下半年国家将出台“十五五”规划,其中可能包含核聚变相关内容。
带材和氘氚短缺问题
高温超导带材目前供不应求,上海超导等企业正在扩产。氘氚方面,全球主要生产国加拿大每年产量有限,中国建设聚变堆可能面临氘氚短缺问题。