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返回 当前位置: 首页 热点财经 【华创交运|公用深度】可控核聚变系列研究(一):终极能源?投资在东方欲晓时

股市情报:上述文章报告出品方/作者:华创证券 吴一凡、吴晨玥等;仅供参考,投资者应独立决策并承担投资风险。

【华创交运|公用深度】可控核聚变系列研究(一):终极能源?投资在东方欲晓时

时间:2025-07-28 23:55
上述文章报告出品方/作者:华创证券 吴一凡、吴晨玥等;仅供参考,投资者应独立决策并承担投资风险。

2025722中国聚变能源有限公司正式成立中国核电及其大股东中核集团共出资57%

随着研究深入,我们深感可控核聚变作为前沿技术、终极能源,是重大的能源革命,而国内外项目进展不断提速,未来资本开支周期的推进路径逐渐清晰,因此我们开启可控核聚变深度研究:我们认为投资当在东方欲晓时。

摘要:

一、可控核聚变:终极能源?投资在东方欲晓时。

1、产业阶段:商业化曙光在即,预计未来三年实现从实验堆到工程堆的过渡。

核聚变从实验到商业会经历四个关键阶段:科学可行性验证(实验堆)工程可行性验证(实验堆到工程堆)→示范堆(DEMO)商业应用堆。目前行业整体仍处于验证Q值>1的实验堆阶段。

2、国内:多个项目进展超预期,产业资本加大投入。

如“环流三号”实现多项技术突破、合肥“BEST”装置提前启动总装、产业资本加大对可控核聚变领域的投资等。

3、海外:以美国为首,积极推动可控核聚变发展。

美国拟简化新反应器审批程序,加速核能产业发展;美国Helion Energy公司预计2028年直接向微软供电;CFS与谷歌达成售电协议,聚变能源实现商业化采购。

二、怎么投?资本开支扩张周期,材料设备企业或将充分受益。

1、整体看:资本开支或超千亿,后续有望继续扩容。

据我们不完全统计,乐观估计国内主要核聚变项目预计投入约1455亿元,未来3~5年资本开支有望每年接近百亿,带动下游相关材料及设备环节订单放量。我们预计未来3~5年将是核聚变项目投招标的高峰时期,预计资本开支进程有望进一步提速。

目前国内参与主体呈现多元化,包括科研机构(中科院合肥等离子所、中核西南物理研究所)、国企(中国聚变能源、聚变新能)和民企(瀚海聚能、新奥科技、能量奇点、诺瓦聚变、星能玄光)。由于聚变新能CFETR和中国聚变能源项目仍处于项目规划前期,实际招标可能滞后,除此之外整体的核聚变项目投资体量约455亿。若项目在未来3-5年逐步推进,对应每年的投资体量有望接近百亿

2、价值量分析:聚焦磁体、真空室及电源三大核心环节。

目前核聚变的主要部件托卡马克装置主要有高温超导及低温超导两条技术路线,而磁体、真空室及电源三大核心环节的价值量占比较高。

从价值量拆分来看(以ITER项目为例),磁体、真空室和电源系统(含加热与电流驱动系统)分别占比28%/25%/15%。高温超导托卡马克作为技术发展趋势,未来磁体系统的价值量有望进一步提升。

三、产业链:上游聚焦战略材料,中游覆盖高端制造。

1、上游材料:材料性能决定装置寿命与能量增益极限。

1)磁体材料:精达股份(上海超导第一大股东)、永鼎股份(东部超导控股股东);

2)包层材料:中钨高新应流股份

2、中游制造:各类核心设备构成的高端制造市场。

1)磁体系统:联创光电西部超导

2)真空系统:合锻智能应流股份上海电气

3)包层系统、偏滤器:国光电气安泰科技应流股份

4)电源系统:四创电子爱科赛博

5)快控开关:旭光电子

6)电容:王子新材

7)阀门:纽威股份中核科技

8)检漏设备:皖仪科技

3、下游运营:聚焦电力转化与长效管理。

四、投资建议:投资在东方欲晓时。

围绕国内产业链资本开支逻辑:

1、推荐中国核电参股中国聚变能源公司,押注核聚变终极能源,我们看好公司核电在建机组逐步落地后打开中长期增长空间;

2、建议重点关注联创光电深耕高温超导磁体领域,参与星火一号建设;合锻智能专注聚变堆、真空室等核心部件,深度参与BEST项目;国光电气参股先觉聚能,发力核工业设备业务;

3、继续推荐四创电子控股子公司华耀电子中标EAST项目电源项目,积极争取核聚变市场机会,我们持续看好公司军工-可控核聚变-低空安防三条线索或交相构成催化;

4、继续推荐应流股份布局核聚变前沿领域,偏滤器已通过试验验证,我们持续看好公司深度布局四大未来战略级产业方向(航空发动机、燃气轮机、核能材料及关键零部件、低空经济)。

风险提示:技术发展不及预期,资金链断裂风险,国际专利壁垒风险等。




正文:

一、可控核聚变:前沿技术,终极能源?为何我们认为现在投资正当时?

(一)可控核聚变:能源终极解决方案?

《人民日报》2025610日第01版刊载《对话任正非:国家越开放,会促使我们更加进步》,任正非回答记者关于人工智能的未来怎么看时,答道“人工智能也许是人类社会最后一次技术革命,当然可能还有能源的核聚变。”

核聚变的核心竞争力体现在近乎无限的燃料储备及超长周期可持续性。

根据闫广厚论文《EAST低杂波参量衰变测量及分析研究》:核聚变的燃料来源更为丰富,如氘可以从海水中提取,预计可用时间极久,有望最终解决人类能源问题,锂作为氘氚聚变堆(DT聚变)的核心燃料之一,其储量极为丰富,预计可用时间长达3×10¹⁷年,这一水平在绝对规模上超越所有传统能源——石油(40年)、天然气(储能50年)、煤(300年)以及铀235裂变燃料(30年)。

可控核聚变或将成为解决人类能源问题的终极方案。

自进入工业社会以来,人类对原材料同能源的需求日益高涨,但迄今为止绝大多数原材料及能源均来自不可再生的地底矿物储存,考虑到传统化石能源的日渐枯竭以及可再生能源目前存在的不稳定性问题,核能无论从环保性还是经济性上来说,都是一种不可或缺的代替能源,而可控核聚变在技术突破后有望终结全球能源短缺困境,并重构全球能源体系

(二)商业化曙光在即:投资在东方欲晓时

近期国内外多个聚变项目进展超预期,有望带动可控核聚变商业化曙光在即,我们从国内、国外双维度进行分析。

1、国内:多个项目进展超预期,产业资本加大投入

1)“环流三号”实现多项技术突破

2025328,新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现原子核和电子温度均突破一亿度(原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度),综合参数大幅跃升,意味着核聚变的反应开始更加高效,能够实现持续稳定的能量释放。

2025528,根据中核集团公众号发布消息,“中国环流三号”实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行,综合参数聚变三乘积再创新高,这是我国可控核聚变向工程化应用迈出重要一步。

2)合肥“BEST”装置提前启动总装

202551,紧凑型聚变能实验装置(BEST)工程在合肥举行了总装启动仪式,此次总装工作比原计划进度提前了两个月。“BEST”工程总装的开始,意味着聚变堆各个系统部件已经具备了投入使用的条件,项目将力争在2027年完成全部建设,建成后的BEST有望率先实现聚变发电的实验演示,将进一步验证核聚变能源的商业应用性。

3)产业资本加大对可控核聚变领域的投资

2025617,中石油集团旗下中油资本发布公告,拟出资6.55亿元,与控股股东中国石油集团、中国石油股份以自有资金按原有持股比例共同向参股公司昆仑资本进行增资,用于投资可控核聚变项目。三家合计增资32.75亿元,其中中国石油集团增资16.705亿元,中国石油股份增资9.495亿元,中油资本增资6.55亿元。

2025722日,中国聚变能源有限公司正式成立,增资完成后,中国核电及其大股东中核集团共出资57%,其中中核集团将持有50.35%股权,中国核电将持有6.65%股权,中国聚变能源公司的注册资本将达到150亿元

我们预计未来3~5年可控核聚变领域或将进入投资密集期。石油、天然气行业投资可控核聚变领域,既是在未来能源赛道上的关键卡位,也将对我国能源格局产生深远影响。当前可控核聚变领域正在吸引更多央国企以及民营资本的投资,预计未来有望进入密集的资本开支时期,进而催生产业链上下游的投资机会。

2、海外来看:聚变产业化进程加快

1)美国拟简化新反应器审批程序,加速核能产业发展

2025523,美国总统特朗普签署《为国家安全部署先进堆》《改革能源部反应堆测试》《改革核管会》和《重振核工业基础》四项行政令,明确提出美国政府将为重夺全球核能领导地位采取的战略举措,旨在透过简化新反应器审批监管程序和加强燃料供应链来推动核能产业的发展。

美国是世界上最早开发核电的国家,但其核电发展或受到“过度保守的风险规避文化”制约,该行政令的签署或将从政策端加速美国可控核聚变的发展,进一步推进美国商业化聚变项目更快投入商用

2CFS与谷歌达成售电协议,聚变能源实现商业化采购

2025630,美国Commonwealth Fusion SystemsCFS)宣布已与谷歌达成售电协议,谷歌将采购首座商业聚变电厂ARC的一半发电量(200兆瓦),该电厂预计于2030年代初投运。

数据中心推动电力需求激增,谷歌布局可控核聚变领域

伴随人工智能的快速发展,全球范围内新建众多数据中心,进而推动了电力需求的激增,大型科技巨头纷纷布局先进的核聚变领域。早在2023年,微软与Helion Energy达成合作,后者或将在2028年之前向微软提供至少50MW电力。此次谷歌的采购协议向市场释放信心,标志着聚变能源实现了商业化采购,未来或将进一步加速可控核聚变领域的研发与资本投入。

(三)国内vs国际:聚变进展到哪个阶段?

1、核聚变的推进需要哪些阶段?

核聚变从前期研究到最终商业化发电需要进行:科学可行性验证(实验堆)à工程可行性验证(实验堆到工程堆)à示范堆(DEMOà商业应用堆四个关键阶段。

行业层面目前仍处于科学可行性验证的阶段,需要关注几个重点实验节点:

(1)产生并约束1亿度以上的高温等离子体

(2)突破等离子体的稳定性问题

3)验证超导磁体、第一壁等核心部件在聚变环境下的可靠性问题

4)实现能量增益(Q>1


2、国际研究进程:核聚变工程数量较多,全球投资显著提速

1)全球合作:国际热核聚变实验堆(ITER

国际热核聚变实验堆(ITER)是当前全球规模最大、影响最深远的核聚变研究项目。根据科技导报信息,ITER项目由35个国家共同推进,核心目标是通过全超导托卡马克设计验证聚变能源的工程可行性与商业化潜力。ITER的设计指标体现了行业巅峰水平:在500 MW聚变能输出条件下运行时间大于400秒(聚变能增益Q>10),或在250 MW输出下持续超过3000秒(Q>5),并具备探索Q>30聚变点火实验的能力。

ITER的建成将解决聚变堆燃烧等离子体稳定性Q>5)这一核心挑战,并为燃料循环(如氚自持技术)、材料耐辐照性能等关键技术提供全尺寸验证平台。为实现聚变商业化,托卡马克聚变反应堆的能量增益必须足够大,经国际聚变界几十年的持续努力,“聚变三乘积”有了较大的提高,奠定从实验堆(如ITER)迈向示范堆(DEMO)的物理基础。

2)海外各国:以美国为首,积极推动可控核聚变发展

海外民间资本更为活跃,核心梳理两个融资规模较大的核聚变实验堆推进情况:

aCFS18亿美元融资 谷歌200MW订单

Ø 简介:美国CFS公司(Commonwealth Fusion Systems)采用高温超导托卡马克路线,融资规模达到18亿美元。

Ø 目标进程:其核心装置SPARC计划2026年建成,目标2027年实现氘氚点火(Q>1,并最终于2030年建成400MW发电能力的ARC示范堆

Ø 商业化进展:ARC示范堆装置已与谷歌签订200MW电力采购协议(占设计功率50%),为规模化供电验证工程可行性。

bHelion10.3亿美元融资 2028年直供微软

Ø 简介:Helion Energy采用磁惯性约束-场反位形(FRC)技术,融资规模约为10.3亿美元。

Ø 目标进程:该项目计划2028年向微软供电

Ø 商业化进展:该路线虽工程风险高于托卡马克,但凭借紧凑结构和高频运行潜力,有望在特定场景(如数据中心供电)优先兑现聚变能商业化能力。

c)全球核聚变投资显著提速,以中美最为领先。

核聚变投资热潮在2020年起明显提速,股权融资规模以中美两国最为领先

根据Fusin Energy Base发布数据,截至20241025日,美国聚变领域吸引约56.3亿美元的股权融资,而中国聚变公司吸引约24.9亿美元,两者融资规模远超其他国家。此外,加拿大、英国、德国、日本分别吸引股权融资规模约3.212.001.391.06亿美元

3、国内研究进程:我国发展目标明确,未来资本开支或将提速

1)国家旗舰项目CFEDR

CFEDR(中国聚变工程示范堆)项目近期被正式定位为聚变示范堆,官方名称也由CFETR更新为CFEDR,标志着其从实验堆向示范堆的战略升级。该工程计划于2030年代建成,当前其关键技术保障项目CRAFT(合肥紧凑型装置)总装进度已达70%。工程进展方面,CFEDR已启动工程设计,未来将瞄准建设世界首个紧凑型聚变示范电站。

2)合肥BEST装置:

Ø 简介:合肥BEST项目定位世界首个紧凑型聚变能实验装置,以超预期进度直指商业化实证。BEST装置基于EAST技术升级。

Ø 目标进程:目标2027年底全球首次展示聚变发电技术,突破燃烧等离子体控制与燃料自持循环(中子增殖氚)

Ø 工程进展:预计总投资额145亿量级的招标已启动,托卡马克水冷系统等关键子系统进入制造阶段。

3其他重要实验堆

国内其他实验堆分技术路线均加速布局,覆盖混合堆、高温超导等创新路径。具体来看:

Ø 中核西南物理所-环流三号:更新改造项目订单已经释放,依托环流1/2/3系列装置打造中子源科研平台;

Ø 先觉聚能混合堆:国光与天府能源研究院主导

Ø 南昌星火一号:国内第二个混合堆,由联创光电主导,采用高温超导托卡马克路线

二、怎么投?资本开支扩张周期,材料设备企业或将充分受益

(一)整体看:资本开支或超千亿,后续有望继续扩容

据我们不完全统计,乐观估计国内主要核聚变项目预计投入达到1455亿元,预计资本开支或将提速。

2025-2027年料将成为可控核聚变基础设施建设的密集期,投融资进程有望加速,乐观估计当前项目的市场体量约1455亿。当前项目以规划阶段为主,未来3~5年将是核聚变项目投招标的高峰时期,我们预计资本开支进程有望进一步提速。目前国内参与主体呈现多元化,包括科研机构(中科院合肥等离子所、中核西南物理研究所)、国企(中国聚变能源、聚变新能)和民企(瀚海聚能、新奥科技、能量奇点、诺瓦聚变、星能玄光)。

未来3~5年资本开支有望每年接近百亿,料将带动下游相关材料及设备环节订单放量。从我们梳理的当前主要核聚变项目的投资体量来看,由于聚变新能CFETR和中国聚变能源项目仍处于项目规划前期,实际招标可能滞后,除此之外整体的核聚变项目投资体量约455亿。若项目在未来5年逐步推进,对应每年的投资体量约为91亿元。

(二)拆分看:聚焦磁体、真空室及电源三大核心环节

两种技术路线:低温超导vs高温超导。根据Neil Mitchell等人的论文,以国际示范性项目ITER为例,过去低温超导凭借成熟工程经验长期主导项目工程,而近年高温超导则凭借更高临界磁场强度与液氮温区运行优势,在新一代紧凑型装置中加速渗透,推动建设成本结构与产业重心迁移。

1、低温超导路线:

ITER项目:磁体以近3成的核心占比锚定价值链顶端

根据Neil Mitchell等人的论文,在低温超导路线的成本体系中,

磁体以28%的成本占比位列首位,其超导线圈制造构成技术壁垒的核心支出;

真空室内部组件与建筑物分列二三位,占比分别为17%14%,展现了大型基建工程的重资产属性;

真空室占比约为8%

其余电源(8%)、其他辅助系统(7%)、加热与电流驱动系统(7%)、仪器仪表与控制系统(6%)和制冷设备与冷却水系统(5%)合计占比33%

2、高温超导路线:

1DEMO项目:

电厂及配套设施价值量成为首位,主要系新建了发电端设施。

根据Neil Mitchell等人的论文,高温超导路线实现了产业链价值分布的重构,电厂配套设施以25%的占比成为首要成本项,主要系新建了后端的发电配套设施;制冷设备与冷却水系统变为16%,表明其温控复杂性升级;建筑物(15%)与真空室内部组件(15%)仍维持关键基建地位;磁体成本因高温超导带材的效率优势下降至12%,技术红利显著释放;而真空室(2%)、电源(2%)、仪器仪表与控制系统(2%)及其他辅助系统(3%)的成本占比均有所下降,为度电成本的下降打开空间。

2ARC项目:

若以ARC项目为例,磁体成本占比提升至46%

根据Ben Lindley的论文,在高温超导项目ARC的成本构成中,磁体系统的价值量跃升至46%,相比低温超导项目ITER实现较大提升(ITER磁体价值量占比28%),由此可见,高温超导托卡马克作为技术发展趋势,未来磁体系统的价值量有望进一步提升;电源及辅助设备价值量占比约为25%,反应堆价值量约为18%,建筑设施价值量约为11%

3、核心结论:磁体、真空室和电源系统价值量占比较高

目前聚变堆应用最为成熟的仍然是低温超导路线,我们以目前全球规模最大的核聚变项目ITER为例,从当前的价值量拆分来看,磁体、真空室(含真空室内部组件)和电源系统(含加热与电流驱动系统)的占比较高,分别为28%/25%/15%,后续资本开支或将核心聚焦于上述三个环节。

(三)产业链梳理:上游聚焦战略材料,中游围绕高端制造

可控核聚变产业链划分为三个核心环节上游材料供应是技术基础环节,提供关键原材料;中游制造是工程实现环节,负责设备生产与系统集成;下游运营是发电运维环节,主要实现电力转化与持续运维。具体来看:

1、上游材料:材料性能决定装置寿命与能量增益极限

该环节聚焦四类战略材料,主要包括:

Ÿ磁体材料:包括低温超导材料、高温超导材料,构成磁场约束系统的核心;相关标的包括精达股份(上海超导第一大股东)、永鼎股份(东部超导控股股东)

Ÿ包层材料:包括低活化铁素体马氏体钢、碳纤维复合材料和钨材,用于抗中子辐照和热负荷冲击;相关标的包括中钨高新应流股份

Ÿ燃料/:包括氘(重氢)、氚(超重氢)及固态燃料氘化锂、氚化锂,直接参与聚变反应;

Ÿ其他装备制造材料:涵盖真空室、支撑结构等非核心但必需的辅助材料。

2、中游制造:各类核心设备构成的高端制造市场

该环节主要覆盖三大工程维度,主要包括:

a)设备制造:

Ÿ磁体系统:包括超导磁体、线圈,相关标的包括联创光电西部超导

Ÿ真空系统:包括真空杜瓦、真空室等,相关标的包括合锻智能应流股份上海电气

Ÿ包层系统:包括第一壁、屏蔽模块,相关标的包括国光电气安泰科技

Ÿ偏滤器:相关标的包括国光电气安泰科技应流股份

Ÿ电源系统:相关标的包括四创电子爱科赛博

Ÿ快控开关:相关标的包括旭光电子

Ÿ电容:相关标的包括王子新材

Ÿ阀门:相关标的包括纽威股份中核科技

Ÿ检漏设备:相关标的包括皖仪科技

b)设备组装:

各子系统在严格工艺标准下进行物理集成。

c)工程建设:

聚变装置厂房及配套设施的建造。

3、下游运营:聚焦电力转化与长效管理

该环节主要包括发电与运维两个方面:

Ÿ发电过程:聚变电站将热能转化为电能,并入电网后售卖给终端用户;

Ÿ运维管理:设备运行监控、预防性维护、配件供应链管理及辐射安全管理体系。

三、重点公司介绍

前文我们梳理了可控核聚变产业链的各个环节,本章我们将核心聚焦于链主环节的主要玩家,对其主营业务及核聚变领域相关布局进行展开论述。

(一)中国核电参股中国聚变能源公司,押注核聚变终极能源

2025722日,中国聚变能源有限公司挂牌成立大会在上海举行。上海市委副书记、市长龚正出席,并与中核集团党组书记、董事长申彦锋共同为中国聚变公司成立揭牌。会上,中国聚变公司与中核集团中国石油昆仑资本、上海未来聚变、中国核电浙能电力、国家绿色发展基金和四川重科聚变等股东方签署增资扩股协议。

根据中国核电722日晚间公告,中国核电拟参股投资中国聚变能源公司。中国聚变能源公司此前为中核集团全资子公司,本次交易将由中核集团、中国核电、昆仑资本、上海未来聚变、国家绿色发展基金、浙能电力及四川重科聚变共同向聚变公司投资约114.92亿元,增资完成后中国聚变能源公司的注册资本达到150亿元。

中国核电是中核集团旗下核心上市平台,也是中核集团旗下唯一核电运营平台。本次交易构成关联交易,但不构成重大资产重组。本次交易前,中核集团持有中国聚变能源公司100%股权;本次交易后,中核集团将持有中国聚变能源公司50.35%股权,中国核电将持有6.65%股权

(二)联创光电:深耕高温超导磁体领域,参与星火一号建设

1、公司概况:董事长兼任江西聚变新能董事长,布局激光 高温超导领域

公司主营业务包括激光系列、高温超导产业、智能控制系列、背光源以及光电通信缆等板块。公司持续优化产业结构和产品结构,放弃增收不增利的传统产品,向具有市场潜力和技术壁垒的新产品转型,提升核心竞争力。技术研发方面,司不断深化激光和高温超导两个科技前沿应用领域的布局,夯实公司科技创新基础,驱动业绩持续发展。

1)股权结构:

公司董事长兼实控人为伍锐先生,同为江西聚变新能与江西联创超导董事长。

伍锐先生为公司董事长兼总经理,同时为公司实际控制人,通过直接和间接持有江西省电子集团的股份实现对于公司的控制。伍锐先生同时为江西省电子集团、江西聚变新能与江西联创超导的董事长

公司控股母公司为江西省电子集团,直接持有公司20.89%的股份。其他直接持股方包括自然人黄世霖与钱旭锋,分别持有公司2.63%以及1.09%的股份。

2)财务数据分析:

营收近年承压下滑,盈利能力有所波动

2020年以来,公司营业收入持续下降,2024年公司营业收入实现31.0亿元,同比下降4.2%,主要系公司智能控制和激光系列产品销售额下降所致。盈利方面,2024年公司盈利下滑显著,实现归母净利润2.41亿元,同比下降27.9%,主要系公司产品结构调整,激光系列及传统LED芯片产品营收同比下降56%,其中激光器件业务的在手订单尚处于执行初期,相应业绩尚未充分释放,叠加传统LED芯片产品销量也有下降。

24年净利率有所承压,资产周转率持续下滑。

2024年,公司实现毛利率18.2%,同比基本持平,净利率实现9.3%,同比下降3.1pts,主要系公司针对背光源板块做减法,并对手机背光源存货资产计提了较大额度的减值,使得净利率承压下滑。

2024年,公司资产负债率为40.9%,同比上升1.7pts,资产周转率0.40,同比下降10.8%

分业务来看:

营业收入方面2024年,公司智能控制产品实现收入18.8亿元,同比-5.16%,主要受市场需求疲软拖累销量下滑;背光源及应用产品收入9.4亿元,同比 7.32%,源于产品结构优化,公司收缩低效益手机背光业务并聚焦车载/工控等高增长领域;激光及LED芯片收入0.79亿元,同比-56%,主要因激光订单执行初期业绩未释放叠加传统LED芯片需求萎缩;光电通信与智能装备线缆收入1.59亿元,同比 1.05%,公司通过深耕军工、5G等战略领域实现稳健增长。

分业务毛利方面2024年,公司智能控制产品及背光源产品毛利均有增长,分别增长15.1%28.2%,而激光系列及传统LED芯片产品毛利亏损0.02亿元(2023年同期毛利实现0.89亿元),毛利下滑较为显著,主要系公司产品结构调整,业务固定成本过高所致。2024年,公司智能控制产品贡献了主要的利润来源,毛利占比达到83.3%毛利率方面,激光及LED芯片毛利率下滑显著,主要系公司调整产品结构所致。

2、参与星火一号工程建设,高温超导磁体技术行业领先

1)参与星火一号工程建设工作

20231112,江西省人民政府与中核集团签订全面战略合作框架协议,其中江西联创光电超导与中核聚变(成都)设计研究院有限公司签订了协议,双方计划联合建设聚变-裂变混合实验堆项目,该项目采用全新技术路线,技术目标Q值大于30,实现连续发电功率100MW该项目工程总投资预计超过200亿元

2024627,中核集团与江西联创光电就共同推进“星火一号”聚变-裂变混合示范堆的建设达成初步合作意向。

2025328,根据江西聚变新能公众号发布信息,“星火一号”高温超导混合堆项目在成都顺利通过了项目需求(PR文件)的全面评审。这标志着“星火一号”在高温超导混合堆领域迈出了坚实的一步,为未来可控核聚变技术的发展奠定了坚实基础,具有重要的里程碑意义。评审过后星火一号将进入更为关键的实施阶段

公司参与“星火一号”工程建设工作。

根据公司年报信息,在高温超导聚变磁体方面,公司开展超导磁体系统总体设计、高温超导导体关键技术验证、生产装备及测试平台建设。结合“星火一号”工程需求,公司初步完成了总体电磁及结构参数设计。在导体技术验证方面,公司突破了百米级大电流子缆研制、堆叠型与绕包型导体短样全流程制造工艺及低温载流性能测试。此外,公司已经完成技术验证用生产装备开发,建成了液氮温区15kA大电流导体电磁-力特性测试平台。

2)高温超导技术或为核心突破口,公司技术较为领先

在可控核聚变领域,高温超导技术成为核心突破口。根据公司年报信息,美国麻省理工学院(MIT)团队通过REBCO制备的高温超导磁体,将托卡马克装置体积与成本压缩至传统方案的1/40,相关成果发表于《IEEE应用超导汇刊》。

根据公司年报信息,联创超导完成全球首根百米级大电流高温超导集束缆线研制,基于REBCO缆线的D型磁体在20K低温环境下通过测试,并中标中核集团超导线圈项目。这些进展推动核聚变装置向紧凑型、低成本方向迈进,为未来能量增益(Q值)突破及商业化奠定基础,在行业内树立起技术领先的标杆。

高温超导磁体系统及低温系统若完成验证,公司预计订单规模可达50亿。根据公司相关公告,当前公司研究团队仍在开展相关技术开发和验证工作,待核聚变用高温超导磁体系统及低温系统完成验证后,满足“星火一号”聚变项目的需求,公司预计总订单可达50亿元左右

(三)合锻智能:专注聚变堆、真空室等核心部件,深度参与BEST项目

1、公司概况:主营高端成形机床和智能分选设备,布局核聚变核心装备

公司以高端成形机床和智能分选设备为主业,始终秉持高端化、智能化的发展战略,为客户提供包括液压机、机械压力机、色选机、聚变堆核心零部件尖端制造、智能化集成控制及新材料等产品和服务。公司依托高端装备制造能力和经验,锚定核聚变工程化核心装备供应商角色,参与聚变堆核心部件的研发和制造,积极推动核聚变尖端制造产业的发展。

公司实际控制人为严建文先生,其同为聚变新能董事长。

截至2025331日,公司实际控制人兼董事长严建文持有公司30.02%股份,其同时兼任聚变新能(安徽)有限公司董事长。第二大股东为合肥市建设投资控股(集团)有限公司,持股比例为5.17%,合肥市国资委100%控股合肥市建设投资控股(集团)有限公司。

2)财务数据分析:

24年公司营收稳健增长,归母净利亏损0.89亿元

2024年,公司实现营业收入20.7亿元,同比增长17.4%;归母净利为亏损0.89亿元,2023年同期盈利0.17亿元,盈利能力下滑显著,主要系:1)公司高端成形机床业务盈利能力下滑所致,其中液压机毛利率同比下降11.97个百分点至-4.98%,机压机毛利率下降13.81个百分点至2.62%2)公司资产减值损失为0.84亿元,同比增长188.05%,主要系公司计提的存货跌价准备、长期股权投资减值准备增加所致。

公司盈利能力承压,资产周转率企稳回升。

2024年,公司实现毛利率24.7%,同比下降6.2pts;实现净利率-4.3%,同比下降5.2pts,公司盈利水平承压下行。2024年,公司实现资产负债率52.7%,同比提升4.1pts;实现资产周转率0.47,同比增长10.5%,资产周转率有所提升。

2、董事长兼任聚变新能(安徽)董事长,深度参与BEST项目

公司董事长同为聚变新能(安徽)董事长、安徽省聚变产业联合会理事长

公司董事长严建文为聚变新能(安徽)有限公司董事长,同时兼任合肥综合性国家科学中心能源研究院执行院长、安徽省聚变产业联合会理事长。在其牵头之下,公司积极拓展核聚变相关领域研究,承担了科技部重点研发计划“聚变堆真空室精准成型及高性能焊接关键技术研究”项目。

聚变新能(安徽)有限公司于20235月成立,中国科学院合肥物质院等离子体物理研究所磁约束核聚变领域的唯一成果转化平台,致力于将可控核聚变技术由科学实验阶段逐步提升至高成熟度的工程实践和商业应用水平,目前已引入安徽省国资、合肥市国资以及中石油昆仑资本等机构进入。

BEST(紧凑型聚变能实验装置)由中国科学院合肥物质科学研究院主导建设。根据2025427日聚变新能董事长严建文的分享,“BEST已完成工程设计,并已全面转入生产制造阶段,主机大厅5号楼工程主体结构整体完成率约90%。”在BEST之后,安徽核聚变产业将继续推进商业化,或将以BEST为“技术反应堆”,建设中国聚变能工程示范堆CFEDR),这将标志着中国核聚变研究正式迈入从实验室走向工程化应用的关键阶段。

公司专注聚变堆、真空室等核心部件的制造工作,参与国家聚变能实验装置BEST项目。根据公司年报信息,公司目前已中标聚变新能(安徽)有限公司采购真空室扇区、窗口延长段、重力支撑项目包,通过了聚变新能组织的工艺评审会和生产准备会,完成了首套真空室原材料采购与验收工作,完成了真空室扇区及下窗口延长段成型、加工工作,进入焊接、检测工序,首套重力支撑已达到交付状态。此外,公司深度参与BEST真空室偏滤器项目研制工作,对偏滤器制造工艺进行了深度开发,在偏滤器预研工作中承担了重要角色。

根据公司年报信息,公司积极对接李政道研究所,参与“高真空拍瓦飞秒激光传输腔室子系统”及“高真空综合靶室子系统”等项目。在聚变堆真空室制造项目的基础上,与战略合作伙伴携手共进,加大资源投入,积极解决聚变堆建造的关键技术问题,为重大工程、重大项目、重大装置的建造提供支持。

(四)国光电气:参股先觉聚能,发力核工业设备业务

1、公司概况:聚焦微波器件及核工业设备业务

公司坚持聚焦主营业务,专注微波器件、核工业设备等领域业务的研发、生产和销售,并积极跟进市场及用户需求,持续保持有质量的发展,为客户提供更加优质的产品和服务。自成立以来,公司始终坚持将技术创新置于企业发展的首位,坚定地将技术研发、创新作为企业发展的根本动力,不断推动技术创新以增强公司核心竞争力。

1)股权结构相对较为稳定

公司实际控制人为张亚、周文梅,两人为配偶关系,第一大股东为新余环亚诺金企业管理有限公司,持股比例为50.79%,张亚、周文梅分别通过持有新余环亚80.00%20.00%的股权,间接控股上市公司。海南国之光电子信息技术研发中心为第二大股东,为公司员工持股平台,持股比例为7.87%

2)财务数据分析:

24年公司营收与盈利均承压下滑。

2022年,微波器件和核工业领域行业整体较为景气,公司收入出现明显上升,营收达到近年来峰值水平;2024年,公司实现营业收入5.4亿元,同比下降28.0%,营收承压主要系国际ITER总部技术要求更改致项目合同签订延迟,且国家磁约束可控核聚变项目前期试验论证节点延期使订单滞后所致。2024年,公司盈利下滑显著,实现归母净利润0.47亿元,同比下降47.9%,主要系ITER技术标准变更致使核工业合同签订延迟,导致核工业设备及部件业务收入同比下滑45.43%

24年公司净利率、资产周转率均持续下降。

2024年毛利率实现33.2%,同比提升3.2pts;净利率实现8.8%,同比下降3.4pts;资产周转率实现0.22,同比下降31.0%。资产负债率实现24.5%,同比提升2.2pts

分业务来看:

营业收入方面,公司营收主要由微波组件、核工业设备及部件、其他民用产品三部分构成。2024年,微波组件业务实现收入2.77亿元,同比下滑约5.3%,主要系军工电子行业整体需求放缓,客户订单出现延迟或减少所致;核工业设备及部件业务收入为2.03亿元,同比下滑约45.4%,成为营收下滑的主要拖累项,核心缘由是国际热核聚变实验堆(ITER)项目技术标准发生变更,致使多个合同签订进程延迟;其他民用产品业务收入0.54亿元,同比下降约22.17%

盈利能力方面,微波组件业务毛利率自2021年起呈逐年下行态势,2024年约为39.3%,同比下降1.9pts;核工业设备及部件业务毛利率2024年同比提升4.3pts,达到29.2%;其他民用产品业务毛利率2024年实现15.7%,同比提升2.9pts2024年,微波组件、核工业设备及部件业务毛利占比分别为61%33%,合计贡献了公司总毛利的94%

2、参股先觉聚能,ITER配套供应商,积极跟进HL-3BEST等项目

1)产品构成:

公司的核工业设备及部件产品主要包括ITER配套设备、核工业领域专用泵以及阀门等。

AITER 配套设备

公司生产的偏滤器和包层系统是ITER项目的关键部件。具体来看:

Ÿ偏滤器:是托卡马克装置的关键组成部分,它是构成高温等离子体与材料直接接触的过渡区域:一面是温度高达几亿度的等离子体,另一面是通常的固体材料。

ŸITER包层系统:主要功能是吸收来自等离子体和中性束注入的辐射和粒子热通量、为真空室和外部容器组件提供热屏蔽等,主要由覆盖约600平方米的440块包层模块(BM)组成。一块BM主要分为两部分:一块面向等离子体的第一壁(FW)面板和一块屏蔽模块(SB

b)核工业领域专用泵

核工业领域专用泵是核工业、军工及能源等涉辐照领域不可或缺的重要设备,主要实现气体的循环转移、增压及抽空处理,其耐辐照能力、高压缩比和超低的漏率一直是市面其他产品无法替代的。

根据公司年报信息,公司自2015年开始自行研发全金属气体循环泵,2019年取得国家重大专项支持并已完成验收,目前已经开发出2个型号的气体循环泵原型产品,并进入小批量销售阶段。目前已成功研发出全金属涡旋泵,为后续泵组的工程研发奠定基础。公司生产的全金属抽空增压泵,其主轴传动系统采用磁力驱动,泵体无油脂润滑及有机密封材料,具备优异的耐辐照性能。目前已进入小批量的试制阶段。

c)核工业领域专用阀门

阀门是核工业领域不可缺少的流体控制设备。根据公司年报信息,公司生产的核工业领域专用阀门是金属耐辐照阀门,可通过顶部传感器接口以及气源快插接口配合使用来控制阀门的通断,从而控制系统管路中气流的通断,达到工艺系统的使用需求,同时保证管路系统的整体漏率优于系统漏率要求。公司承接的科技部耐辐照小型阀门项目,目前已经成功完成DN40在内的多款阀门的研制及批产,目前在核工业多家单位批量供货,具有强耐辐照能力、高气密性,低整体漏率以及低内部漏率等特点。此前国内使用的耐辐照阀门大部分来自国外公司。该项目的研制成功打破了国外封锁,填补了国内空白,为公司高质量发展提供了动力。

2)核聚变领域布局:

a)参股先觉聚能,加速推进混合堆建设

20253月,国光电气与天府创新能源研究院等单位共同出资成立先觉聚能科技(四川)有限公司,其中国光电气持股比例为7.5%国光电气实控人张亚、周文梅通过持有上海玖亚玖运企业管理有限公司100%的股权,间接持有先觉聚能10%的股权。该公司定位为支撑天府创新能源研究院发展并拓展其职能的市场化机构,与其共同构建起“研究院 公司”相互支撑的聚变裂变混合能源事业核心组织架构。该公司的成立将助力公司获得战略合作机会,积极推动国内聚变能源战略发展,推动混合堆工程建设加速,形成重要知识产权布局,进一步拓宽公司技术护城河,夯实公司行业领先地位,助力公司业绩发展,为公司未来高质量发展带来新的动力。

b)积极对接585所,偏滤器已供货环流三号

环流三号(HL-3)是由中核集团核工业西南物理研究院(585所)自主设计研制的可控核聚变大科学装置,称为新一代“人造太阳”。根据中核集团消息,20255月,环流三号再次创下我国聚变装置运行新纪录:实现百万安培亿度H模,即装置同时实现等离子体电流100万安培、离子温度1亿度、高约束模式运行,综合参数聚变三乘积再创新高,达到1020次方量级中国聚变快速挺进燃烧实验

公司与585所合作紧密,偏滤器已供货环流三号。

根据公司年报信息,20249月,公司与核工业585所联合申报项目“聚变堆大型复杂部件高温下超高灵敏度检漏技术研究及应用”荣获2023年度四川省科学技术进步奖一等奖,该项目目前已成为相关国际标准与国家标准。此外,公司研制的偏滤器已应用于HL-3等托卡马克装置,HL-3整个先进偏滤器系统共有60个偏滤器模块,由38套标准偏滤器模块和22套非标准偏滤器模块构成。其生产技术主要基于HL-3偏滤器原型件所开发的相关连接、加工工艺以及检测技术,主要包括CFC/Cu热沉靶板的加工、支撑架结构生产以及偏滤器模块的装配与检测三部分。

cBEST装置:

公司已在ITER装置偏滤器、第一壁等部件配套中积累成熟经验,根据公司年报信息,公司目前正依托该工程化优势积极跟进国内BEST燃烧等离子体实验装置建设,重点提供关键专用部件与燃料相关系统搭建,项目进展较顺利,努力提升专用真空设备及特种阀门等产品的规模效益,增强行业影响力。

(五)继续推荐四创电子应流股份

我们在2025525日发布四创电子公司深度《四创电子:低空安全体系建设为切入点,立足安徽打造样板工程——华创交运低空60 系列研究(十八)》,以及69日发布应流股份公司深度《应流股份:两机及核能领域优势显著,低空经济可视为增长期权——华创交运低空60系列研究(十九)》,继续推荐。

1、四创电子:子公司中标EAST项目电源项目,积极争取核聚变市场机会

公司20255月投资者关系活动记录表中介绍:

公司控股子公司华耀电子381992年成立的第一家产业化公司,2010年公司收购。华耀电子2024年中标了EAST 受控热核聚变装置电源模块项目,该电源是以雷达电源技术为基础研发的,同时也是首台套的预研项目,用于给等离子体微波加热、中心束加热的PSM电源高压系统,随着技术以及实施方案的迭代,从预研到方案落地共计为客户单位提供了4套电源系统,约400万元/套,项目已按期交付,并收回款项。华耀电子是聚变产业联盟的会员单位,与中科院体系保持良好的合作关系,在核聚变试验阶段紧跟客户需求,未来从试验阶段到商用阶段,预计会有较好的市场前景,基于前期试验阶段的供货基础,公司也会积极争取市场机会。

我们持续看好四创电子军工-可控核聚变-低空安防三条线索或交相构成催化。

2、应流股份:布局核聚变前沿领域,偏滤器已通过试验验证

公司2023年报提及,为核聚变堆配套,成功开发三种关键核心部件和极端环境功能材料高硼钢、钨硼钢,并在 2024 年一季度成立了合资公司,开始逐步实现产业化。2024年年报提及,公司与合肥能源研究院成立合资公司,前瞻布局核聚变项目,新型高热负荷部件偏滤器已通过试验验证。

我们持续看好公司深度布局四大未来战略级产业方向:

1)航空发动机业务:公司产品获国际巨头认可,未来或进一步受益于国产化率提升。

2燃气轮机业务:全球龙头企业供应商之一,或受益于低碳能源转型 AI数据中心驱动。

3核能材料及关键零部件:我国核电市场潜力大,公司从高端部件延伸至先进材料,核电出口及公司布局核聚变领域或带来潜在新动能。

4低空经济:先进制造到运营服务,前瞻布局可视为未来增长期权

四、投资建议

1、推荐中国核电

参股中国聚变能源公司,押注核聚变终极能源,我们看好公司核电在建机组逐步落地后打开中长期增长空间

2、建议重点关注:

联创光电深耕高温超导磁体领域,参与星火一号建设;

合锻智能专注聚变堆、真空室等核心部件,深度参与BEST项目;

国光电气参股先觉聚能,发力核工业设备业务。

3、继续推荐四创电子

控股子公司华耀电子中标EAST项目电源项目,积极争取核聚变市场机会,我们持续看好公司军工-可控核聚变-低空安防三条线索或交相构成催化。

4、继续推荐应流股份

布局核聚变前沿领域,偏滤器已通过试验验证,我们持续看好公司深度布局四大未来战略级产业方向(航空发动机、燃气轮机、核能材料及关键零部件、低空经济)。

五、风险提示

1、技术成熟度发展不及预期

等离子体的长时间稳定控制技术尚未完全成熟,需解决高温高压下持续运行难题。同时,关键材料的性能及量产能力不足,若无法突破或将阻碍商业化进展。技术路线多样性亦带来一定的不确定性,试验过程中可能出现瓶颈或事故风险,导致项目延期甚至终止。

2、资金链断裂风险

核聚变研究的巨额投入依赖外部支持,从实验堆到商业堆的建设需持续投入大量资金用于设备研发及长期实验,民营企业尤其依赖政策专项债等外部融资。若资金筹集不足或中断,项目将面临停滞风险,且资金压力对民企影响更为突出。

3、国际专利壁垒风险

美欧等国加速技术竞争,不同技术路径可能引发专利纠纷。若无法建立技术优势或妥善应对国际专利壁垒,将增加研发成本并限制国际合作空间。


附:可控核聚变的原理及技术路径

(一)核聚变反应的基本原理

核聚变又称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应,即两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个极轻的核(或粒子)的一种核反应形式。根据李建刚的论文可知,质量小的原子,在一定条件下(如超高温和高压),能让核外电子摆脱原子核的束缚,两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核和极轻粒子。其过程中因反应前粒子质量总和大于反应后产物,遵循爱因斯坦质能方程E=mc²,反应可以释放出巨大的能量。在恒星内部,持续进行的核聚变反应正是驱动太阳等恒星百亿年持续发光发热的能量源泉。


(二)技术路径:当前托卡马克技术最为成熟,商业化潜力较高

1、关键参数:聚变三乘积与聚变增益因子Q

聚变三乘积是衡量核聚变反应效率和性能的关键指标。根据彭先觉的论文,实现核聚变反应,需要同时满足三个条件:足够高的温度、一定的密度和一定的能量约束时间,三者的乘积称为聚变三乘积。根据劳逊判据,只有聚变三乘积大于一定值(5×1021m³·s·keV),才能产生有效的聚变功率输出

劳逊判据(Lawson Criterion是判断受控核聚变能否实现能量净输出的阈值条件,其核心思想是:单位时间内聚变反应释放的能量必须大于系统损失的能量。这一判据通过量化温度、等离子体密度和能量约束时间三者的乘积来评估反应效率。

聚变增益因子Q是直接衡量聚变反应堆品质的参量。根据彭先觉的论文,Q值定义为聚变反应产生的聚变能量输出值与外部能量输入值之比。具体来看:

ŸQ=1:表明输出能量与输入能量达到平衡,但由于能量输入和输出过程会有能量损耗,为了保证反应时长,需要更高Q值。

ŸQ>1:表明聚变产出的能量大于其消耗的能量,这是实验室验证阶段需要突破的界限,意味着可以从实验室到商业转变。

ŸQ=5:反应可能在不需要外部加热的条件下实现自持,达到真正的点火条件。

ŸQ10:度电成本逐步下降达到经济平衡,具备商业发电的潜力。

ŸQ>30:核聚变发电站有望成功实现商业化


2、反应条件:目前最容易实现核聚变条件的是D-T反应

根据前文所述劳逊判据,可知核聚变的反应条件需要保持高温、高密度和长约束时间

根据李建刚的论文,为了克服原子核间的库仑斥力实现核聚变,必须将物质加热至极高的温度高密度意味着等离子体中的粒子数足够大,使得原子核之间的碰撞概率增加,从而提高聚变反应的速率,同时为了使核聚变反应持续进行并产生可观的能量,必须维持足够长的时间,这需要有效地约束等离子体。

-氚(D-T)反应发展成为目前聚变研究的主流路线。根据李建刚的论文,主要原因是氘-氚(D-T)反应相对其他类型聚变反应所需要的粒子动能更小,可以在较低能量处即拥有较高的反应截面(概率),目前最容易实现聚变条件的就是D-T反应,其他方式困难非常大。


3、实现路径:引力约束、磁约束以及惯性约束

可控核聚变技术的实现路径包括引力约束、磁约束和惯性约束。根据闫广厚的论文,引力约束依赖天体量级引力场(如恒星内核),磁约束通过磁场调控等离子体运动(代表装置托卡马克、仿星器),惯性约束则依赖高能束流瞬时压缩靶丸(如激光聚变装置)。具体来看

Ÿ引力约束:以恒星为自然载体,依赖天体自身引力场实现等离子体质量约束与反应维持(如太阳持续聚变50亿年),其密度控制完全由引力坍缩决定,温度与约束时间则受限于恒星规模参数。虽为聚变提供终极自然验证,但依赖宇宙级条件使其完全不具备地面复现可能,仅限于理论研究维度。

Ÿ磁约束:当前进入工程化验证的主流路径(如托卡马克、仿星器等装置),通过构建闭环磁场“磁笼”实现等离子体三维控制:密度控制由磁场闭环抑制粒子逃逸达成,温度控制依赖外部高能系统定向注入(如中性束加热至亿度级),约束时间控制则通过优化运行模式(如H-模)延长能量存续周期。托卡马克因工程成熟度最高,成为ITERCFEDR等国家战略项目的选择

Ÿ惯性约束:则采用瞬时高能压缩技术(典型装置NIF、神光、Z-pinch),其密度控制由激光/电流束流在纳秒级将靶丸压缩至千倍固态密度实现,温度控制直接源于压缩能量转化为热能,约束时间控制则依赖于聚变功率瞬时超过能量耗散。该路径虽在实验室实现短暂能量增益,但距离持续发电验证仍有量级差距。

1)磁约束:磁镜、仿星器和托卡马克

磁约束聚变技术主要包括托卡马克、仿星器、磁镜等类型。根据张家龙的论文,这者均通过磁场构造约束等离子体,但工程成熟度与产业化前景存在显著差异。具体来看

Ÿ托卡马克:技术成熟度较高、约束稳定性强、商业化潜力大,是目前最主流的装置类型,典型代表装置包括TFTR(美国)、JET(欧盟)、EAST(中国)、ITER(国际)、SPARC(美国)及洪荒70(中国)。然而其复杂环腔结构依赖等离子体电流维持,导致超导磁体系统成本高企,且燃烧等离子体的长时稳定性仍需突破。

Ÿ仿星器:稳态运行潜力突出,代表装置包括LHD(日本)、W7-X(德国)、EOS(美国)、Infinity One(英国)及Renaissance Fusion简化构型。其纳米级精度的扭曲线圈制造使得设备造价较高,且技术成熟度滞后于托卡马克,商业化前景仍待进一步验证。

Ÿ磁镜:结构较为简化,因其无需环形闭合线圈大大降低了工程复杂度,典型装置为WHAM(美国)。因其开放磁场端点导致粒子逃逸率较高,约束效能远低于其他两种装置类型,不具备规模化发电潜力,仅适用于中子源测试等场景。

2)惯性约束:

惯性约束的原理相对简单,根据Bloomberg发布信息,其具体过程为:1)将氘氚气体装入直径为几毫米的球形容器内,并向球面射入强大的激光束,将其急剧压缩;2)压缩过程导致容器温度骤升,在球形容器内形成高温高压环境,球内气体受挤压后达到高温高压力状态发生爆炸燃烧;3)在极高的温度和压强下,引发核聚变发应;4)释放的大量热量会加热未反应的氘氚气体,进而释放大量能量。


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