電新行業(yè)分析：可控核聚變新階段，邁向終極能源第一步.pdf

電新行業(yè)分析：可控核聚變新階段，邁向終極能源第一步。可控核聚變是終極能源解決方案，但實(shí)現(xiàn)難度高，當(dāng)前技術(shù)路徑多樣。可控核聚變因能量密度高、燃料儲(chǔ)量豐富、安全 性優(yōu)越，被視為終極能源解決方案。當(dāng)前主流技術(shù)路徑包括磁約束（托卡馬克裝置）、慣性約束（NIF裝置）及磁慣性 約束（直線型裝置），國(guó)內(nèi)外多個(gè)裝置在建，處于勞森判據(jù)Q>1的驗(yàn)證階段。

為什么當(dāng)下是可控核聚變的新階段？一、政策與資本雙輪驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)化。1）政策上，中國(guó)通過(guò)多項(xiàng)財(cái)政支持、央企協(xié)同 、研發(fā)創(chuàng)新及安全監(jiān)管等政策舉措推動(dòng)核聚變產(chǎn)業(yè)發(fā)展；海外競(jìng)相鎖定30-40年代商用時(shí)間窗口，通過(guò)資金注入、機(jī)制 優(yōu)化和國(guó)際合作加速技術(shù)轉(zhuǎn)化。2）投資上，24年全球聚變企業(yè)達(dá)50家，80%為私營(yíng)，美國(guó)占半數(shù)，國(guó)內(nèi)以聚變新能和 中國(guó)聚變能領(lǐng)銜，分別布局低溫超導(dǎo)和高溫超導(dǎo)托卡馬克，聚焦25-30年的Q值驗(yàn)證和30-40年的商業(yè)電站落地目標(biāo)。 二、多種技術(shù)路徑百花齊放，實(shí)驗(yàn)&工程有望突破。1）高溫超導(dǎo)磁體將托卡馬克體積縮小至傳統(tǒng)裝置的1/40，成本降 低、迭代加速，是未來(lái)發(fā)展方向；2）直線型磁慣性裝置Helion計(jì)劃25年下半年達(dá)到Q>1，28年實(shí)現(xiàn)50MW商用并網(wǎng) ；3）NIF慣性路徑單次點(diǎn)火Q>2；提出聚變-裂變混合堆規(guī)劃等。三、裝置密集建設(shè)期，招標(biāo)體量大。核聚變單堆實(shí)驗(yàn) 裝置投資百億元量級(jí)，國(guó)內(nèi)25-27年是聚變裝置密集建設(shè)期，包括BEST、洪荒170、和龍-2、星火一號(hào)等，綜合年均投 資超100億元，規(guī)模體量大。四、節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證即將到來(lái)，拐點(diǎn)漸近。25-26年SPARC與Helion將驗(yàn)證高溫超導(dǎo)/磁慣性路 線的科學(xué)可行性；27-28年國(guó)內(nèi)多個(gè)裝置建設(shè)完成，驗(yàn)證國(guó)內(nèi)獨(dú)立自主核聚變工程可行性，同時(shí)海外首個(gè)聚變電廠訂單 落地，或?qū)?biāo)志著行業(yè)從“實(shí)驗(yàn)”邁向“能源”。

核聚變供應(yīng)鏈較長(zhǎng)、工程難度大。當(dāng)前最為成熟的是低溫超導(dǎo)托卡馬克路線，初代實(shí)驗(yàn)堆的投資約150億元，迭代周期 約5-10年，其成本拆分為：磁體系統(tǒng)20-30%、真空室三大件12-15%、偏濾器包層5-10%，若是高溫超導(dǎo)托卡馬克， 則磁體系統(tǒng)成本占比達(dá)50%；當(dāng)前產(chǎn)業(yè)鏈核心系統(tǒng)多由央國(guó)企承擔(dān)，民營(yíng)企業(yè)則聚焦細(xì)分領(lǐng)域，上市的核心供應(yīng)商為西 部超導(dǎo)、國(guó)光電氣、安泰科技等；其次最快驗(yàn)證Q>1的直線型裝置投資約30-40億，其模塊化程度高，迭代周期僅1-2 年，成本占比最高的是電源系統(tǒng)，占50%。

遠(yuǎn)期經(jīng)濟(jì)性測(cè)算彰顯核聚變潛力。托卡馬克因體積大、建設(shè)周期長(zhǎng)，在初始成本上仍占劣勢(shì)，但具備長(zhǎng)周期穩(wěn)態(tài)運(yùn)行潛 力；直線型裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資低、建設(shè)快，短期經(jīng)濟(jì)性突出。我們計(jì)算低溫超導(dǎo)托卡馬克聚變裝置、直線型磁慣性聚 變裝置，在Q=30和Q=3的情況下，度電成本分別為0.31、0.27元/kwh，低于火電，具備商業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)力，若聚變功率 進(jìn)一步提升則度電成本有望低于0.2元/kwh，將成為成本最低的能源形式。