内外因共同推动我国核聚变发展，未来发展可期
思瀚产业研究院    2025-07-25

内因：我国定调聚变未来能源属性，聚变落地符合科技规划

我国新能源技术已成熟，下一代能源新技术成为关注重点：我国光伏、风电等新能源发电技术基本成熟。光伏方面，爱旭 ABC 电池效率已经达到 27.3%，ABC 组件量产效率已经达到 24.4%，远超能源局 2025 年电池效率 24.5%目标。

光伏晶硅电池理论极限效率为 29.4%，隆基绿能 HIBC 光电转换效率达到 27.81%，已经达到晶硅电池理论效率极限的 95%；更新一代技术方面，协鑫光电已经实现GW 级别钙钛矿产线落地，单结组件转化率达 19.04%，光因科技在 1.2m×0.6m 商用钙钛矿组件实现20.7%光电转化效率。

风电方面，我国于 2023 年投产的“海油观澜号”已经将深远海浮式风电平台拓展至距离海岸线距离 100 公里以上、水深超过 100 米海域；制造方面，我国已实现 20MW 级海上漂浮式风机吊装、26MW 海上风电机组下线；综上所述，我国光伏、风电技术发展现状远超 2025 年目标。在光伏、风电等新能源技术成熟的背景下，当前是布局下一代能源技术的恰当时间点。

加强未来能源前瞻谋划部署：2023 年国务院国资委表示正在部署推进央企产业焕新行动和未来产业启航行动，针对 15 个重点产业领域方向，推动中央企业加快布局和发展战略性新兴产业。2024 年 1月，工信部、科技部等七部门印发《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，明确提出“核能、核聚变、氢能、生物质”属于未来能源，并且将发挥新型举国体制优势，引导地方结合产业基础和资源禀赋，合理规划、精准培育和错位发展未来产业。

地方政府积极响应，核聚变产业呈现“以点带面”发展趋势：实践层面，安徽、四川、江西等地积极支持核聚变产业落地。2024 年 11 月，人民日报发表题为《可控核聚变是未来人类能源的主力》的文章，明确核聚变能将在人类的能源系统中占据非常大的比重。我们认为，我国对于核聚变技术的研发布局已久，投资核聚变的技术条件已经成熟，我国核聚变具备大产业趋势。

托卡马克为我国主要技术方向：20 世纪五六十年代，各国科学家积极研究并探索多种可控核聚变技术方案。1958 年，苏联成功建成并开始运行世界上第一台托卡马克装置 T-1，同年，我国磁约束受控核聚变实验研究在原二机部 401 所及中国科学院物理研究所等研究单位展开。1968 年，苏联科学家依托托卡马克装置 T-3 成功实现 1000 万度等离子体放电。中国科学院物理研究所关注到核聚变技术突破，并于 1972 年实现 CT-6 装置正式竣工，标志着我国首台托卡马克装置的问世。1991 年，我国引进前苏联 T-7（托卡马克）核心组件，推动我国核聚变技术提升。我国以托卡马克路线为基础先后建成运行合肥超环（HT-7）、中国环流器二号 （HL-2A）及东方超环（EAST）等装置。我国已经具备超过 60 年核聚变技术积累。

2011 年我国开始填补聚变装置设计空白，2020 年我国全面完成 CFETR 工程设计：我国前期核聚变技术学习前苏联，且由于没有参与 ITER 项目设计，因此在聚变装置设计能力方面存在劣势。2011年科技部成立 CFETR（中国聚变工程实验堆）设计组，以全面收集、整理、保存、吸收消化和利用ITER 总体设计和总体管理的基础资料、开展我国聚变堆总体设计研究为职责。2015 年设计组完成CFETR 概念设计，使我国具备了从核聚变堆芯到工程的完整设计能力。2017-2020 年，我国团队实现了聚变功率超过 1GW、聚变增益超过 10 的聚变装置研究，全面完成 CFETR 工程设计。

我国核聚变理论研究已经进入复杂运行优化、涉氚运行优化等深入阶段：2017 年国家发改委、中科院、工程院等 9 部门联合印发《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》，将“聚变堆主机关键系统综合研究设施”（CRAFT 项目）列为“十三五”优先项目之一，2022 年聚变堆主机关键系统综合研究设施园区交付启用，CRAFT 项目将于 2025 年底建成。

2008 年以来，我国科技部针对“国家磁约束核聚变能发展研究专项”持续投入，2017-2024 年科技部多次开展“国家磁约束核聚变能发展研究专项”申报，持续推动我国核聚变物理知识储备、材料研发、装备制造能力同步提升。其中，2024 年科技部拨付经费 7.75 亿元，较以往 2~4 亿元经费规模显著提升。根据科技部印发的 2024 年“国家磁约束核聚变能发展研究专项”指南项目，以及比较以前年度申报项目，我们认为我国核聚变技术已经攻克基本物理原理、并且已攻克部分核心部件制备，已经进入 AI+聚变复杂运行优化的深入研究阶段。

我国核聚变实际项目验证结果优秀：2009 年我国 HL-2A 装置实现稳定的高约束运行模式，使我国成为继欧、美、日后, 国际上第 4 个在磁约束核聚变装置上实现高约束模式运行的国家。李建刚院士曾在 2015 年提出，未来 10 年（2015-2025 年）我国核聚变的主要目标是在 EAST、HL-2A 上开展高水平的实验研究，实现磁场稳定运行在 3.5T，等离子体电流 1.0 MA，获得 400 s 稳定、可重复的高参数近堆芯等离子体。2021 年，科技部目标在 5 年内实现托卡马克千秒量级实验研究，EAST 项目已在 2025 年实现该目标，我国核聚变实际项目验证结果优秀。

外因：海外聚变多技术路线领先，投资规模提升

以美国为代表的海外多国针对聚变制定国家战略：美国方面，2021 年美国国家科学院、工程院和医学院联合发布报告《将核聚变引入美国电网》，称美国将在 2035-2040 年建造可运行的核聚变发电厂，2028 年前开发 50 MW 级别核聚变试验发电厂模型。2024 年美国能源部发布《2024 年聚变能战略》，提出将在 2030 年前后进行核聚变示范堆落地，2040 年前后实现核聚变商业堆落地，并计划在2025 年发布国家聚变科技路线图。2023 年日本发布《聚变能源创新战略》，正式将聚变能源定位为新兴产业，计划在 2050 年前后实现发电实证；2025 年 6 月日本修订《聚变能源创新战略》，并将实现发电实证时间节点正式提前至 2035 年左右。

海外核聚变技术领先我国：20 世纪 80 年代，美国、前苏联、欧盟、日本分别建成 TFTR、T-15、JET、JT-60 大型托卡马克装置，且成功产生等离子体。1984 年，中国环流器一号（HL-1）建成运行，HL1 工程验收目标：等离子体电流 5 万安培、等离子体能量约束时间 0.04 秒；同期，日本 JT-60 实现等离子体电流 15 万安培、等离子体能量约束时间 0.08 秒。20 世纪 80 年代，我国核聚变距离海外先进水平存在差距。1991-1992 年，西物院在引进苏联 T-7 的条件下，在 HL-1 上成功完成国际前沿课题研究，使我国可控核聚变研究达到 20 世纪 80 年代国际水平。

欧美已于上世纪开展氘氚实验，我国缺乏相关经验：20 世纪 90 年代，TFTR 和 JET 成功开展氘氚实验，聚变输出功率分别超过 16MW 和 10 MW，JET 聚变增益 Q 值达到 0.65；1998 年日本 JT-60U 实现聚变增益因子 Q 等效值超过 1.25。美欧日早在上世纪已经实践证明了托卡马克氘氚聚变的原理可行性，但我国至今缺乏堆芯级氘氚等离子体实验运行经验。

核聚变已经具备工程可行性，美国或于 2030 年前后实现商业发电：美国核聚变商业化速度相对较快，2023 年 5 月，微软宣布将于 2028 年向美国核聚变公司 Helion Energy 购买电力；2025 年 6 月，美国 CFS 宣布与谷歌建立战略合作伙伴关系，并签署 200MW 商业化供电协议，电厂预计将于 2030年投运。综上所述，当前科研工作者针对等离子体控制的优化、聚变堆材料的升级仍在推进，以 ITER项目为基础，核聚变已经跨越工程难点，商业化曙光逐步趋近。

我国目前主要关注托卡马克路线，海外多技术路线并举：如上文所述，我国核聚变研究受前苏联影响颇深，因此我国当前聚变大型项目主要为托卡马克路线。但以美国为代表的海外国家针对核聚变的研究历史更为深厚，在直线型装置、Z 箍缩等技术路线方面均有成熟厂商布局，截至 2024 年末美国已有 25 家核聚变公司。我国亦有瀚海聚能、星能玄光、西南交通大学等公司及科研单位进行直线型、仿星器等技术路线布局，但总体数量较少。

实验项目加速部署+“十五五”期间示范项目落地，聚变未来可期

2030 年是我国聚变实验项目取得突破的关键节点，2-3 年内实验项目加速落地可能性提升：我国可见的大型核聚变实验堆项目主要包括 BEST、星火一号、先觉聚能、环流三号改造等项目，上述项目基本目标在 2030 年前建成点火，且目标 Q 值基本大于 1，2030 年前我国核聚变技术有望实现 Q>1的关键突破。为了支撑该目标，重点项目的投资规模、投资速度均存在加速落地可能性。

聚变产业发展具备超预期空间：核聚变装置产业化路径分为“实验堆、工程堆、商业堆”三步，我国聚变产业正加速从实验堆到工程堆迈进。BEST 装置已于 2025 年 5 月开启总装，较原计划提前 2 个月，虽然 BEST（紧凑型聚变能实验装置）冠名“实验装置”，但其将首次演示聚变能发电，已经具备一定工程堆属性。根据人民网报道，我国将在 2035 年建成中国聚变工程试验堆，并有望在 2050 年前实现聚变商业发电。我们认为，随着 2025 年 CRAFT 项目建成投产，我国超导磁体、偏滤器等聚变核心零部件研发、制造能力将进一步增强，我国核聚变产业化进度具备超预期空间。

聚变产业发展早期，核心部件均存在投资机会

聚变产业正处于“从 0 到 1”阶段，看好具备渠道壁垒、技术壁垒的公司脱颖而出：我国核聚变项目正处于从“实验堆”到“工程堆”的发展阶段，更类似“从 0 到 1”。核聚变技术复杂，制造厂商需要紧密配合下游运营商进行迭代，我们认为，能够早期进入供应商名单的厂商具备强卡位优势，核聚变产业强调渠道壁垒、技术壁垒。

磁体、第一壁、电源等是托卡马克核心部件：据 Dehong Chen 等对 CFETR 的成本进行的测算，若采用全超导托卡马克的方案，建造一个 200MW 的聚变电站，基于 2009 年的数据，其总成本达到 34.6亿美元，其中聚变堆核心设备的成本占比为 45.7%。在核聚变堆的核心设备中，对等离子体起约束作用的超导磁体为最主要的部件，环向磁场、极向磁场和欧姆加热线圈合计成本占聚变堆的 38.9%，占聚变电厂的 17.8%，其他成本占比较高的部件还包括第一壁和包层、隔热层、真空室、电源等。

通过 ITER 项目的长期积累，我国所掌握的核聚变理论知识、装备制造能力得到显著提升，已经攻克大型超导磁体技术、实验包层、氚工艺等技术、装备难点，基本解决核聚变装置工程障碍，具备发展下一代能源技术理论基础。2024 年，工信部定调核聚变是我国重点关注未来能源方向之一，2-3 年内我国核聚变重点项目落地有望加速，远期我国聚变产业化具备超预期空间。海外多国家出台核聚变发展战略，美国托卡马克、直线型装置商业化均处于加速阶段。我国核聚变“十五五”期间核聚变项目有望迎来更大规模投资。在内因与外因的共同影响下，核聚变板块具备持续催化。