2025年机械行业专题研究报告：可控核聚变专题，“十五五”资本开支加速，“人造太阳”渐行渐近

一、可控核聚变——人类的终极能源

1.1 核聚变：兼具“高能量密度、原料易得、布置灵活、安全环保”的能源形式

核聚变兼具“高能量密度、原料易得、布置灵活、安全环保”等优点，相较于其他主流发 电方式有着明显优势。以氘氚（D-T）聚变为例，聚变单次反应即可释放 17.59MeV 能量， 将现有能源体系的能量密度提升了千万倍；此外，核聚变安全环保，原料易得，发电环境 无特定要求。对于能源行业，核聚变不仅意味着技术迭代，更是对能源范式的降维打击。

核聚变能量来源于聚变时发生质量亏损而释放的巨大能量。以氘氚聚变为例，反应将氘核 与氚核聚合成为重核（氦核）与中子，过程中出现质量损失。根据质能方程 E=mc²，亏损 的质量将转换为相应的能量释放出来。通过对氢核施加约束，氢核之间的排斥力得以抵消， 氢核从而相互靠近并发生核聚变反应。

1.2 Q 值是衡量核聚变落地的核心指标，近年来 Q 值持续提升

从可控核聚变研发至今，Q 值与聚变三重积均显著增加，使未来的商业化可控核聚变成为 可能。实现核反应堆稳定运行要求聚变三重积大于一定值，聚变三重积指的是足够高的温 度（T）、一定的密度（n）和一定的能量约束时间（τE）三者的乘积；聚变三重积与 Q 值 呈正相关关系，聚变三重积越大，则 Q 值也会随之增大。

Q 值的大小直接决定了核聚变实现商业化的进程。Q 值被定义为聚变产出能量与维持聚变 反应必需输入能量的比值，当 Q=1 时，聚变达到了理论上的能量盈亏平衡；而在实际的氘 氚（D-T）聚变中，仅有约 20%的能量以α粒子形式释放用于继续反应，因此当 Q=5 时可维 持氘氚聚变；国际热核聚变实验堆（ITER）的目标是实现 Q 大于 10，以验证聚变发电的可 行性；当 Q 值大于 30 时，才能算作成熟的商业发电。

1.3 磁约束方案有望成为主流的可控核聚变方案

磁约束方案具有安全经济的优势，是目前核聚变主流的约束方案。核聚变约束主流方案包 括磁约束和惯性约束，其中磁约束是通过利用强磁场来约束高温等离子体，使其在不与反 应堆壁接触的情况下维持聚变反应。磁约束因具有较高的有效性和可持续能源生产的潜力， 目前磁约束方案已经被广泛使用，占据了 62%的核聚变装置市场份额。其中托卡马克装置 由于结构简单，且技术相对成熟而被广泛采用，在目前全部约束装置中占比 48%。

1.4 国际进展迅速，全球可控核聚变行业融资额今年持续高增

全球可控核聚变技术里程碑事件频频出现，行业投资额持续增高。自 ITER 成立各国开展 研究合作后，各国基于 ITER 技术平台开展探索并分别取得多项里程碑式成就。此外，近 两年各国政府及企业在核聚变领域陆续开展投资活动，投融资金额持续升高。核聚变行业 目前已经进入加速阶段。

核聚变行业进入快速发展阶段。全球核聚变行业成立公司持续增多，2024 年核聚变公司 已经增长至 45 家。2024 年行业累计融资金额已经超过 71 亿美元，相较于 23 年增加 9 亿 美元。

核聚变行业普遍预期聚变商业化时点将近，商业化落地时间预计在 2031-35 年。根据《The global fusion industry in 2024》报告，多数公司对于核聚变实现发电、进入商业化落 地阶段的预测时间在 2030 年附近。

二、技术突破+招标加速，“十五五”期间产业进入实验堆批量建设阶段

2.1 行业当前处于聚变实验堆建设阶段，国内主要由中科院、中核集团主导

实现可控核聚变原型电站发电需要经历 4 个阶段，当前正处于工程堆验证、实验堆建设 阶段。可控核聚变发电涉及众多原理和工程可行性的测试，根据《可控核聚变科学技术前 沿问题和进展》，我国磁约束核聚变产业经历 4 个阶段，分别是实验装置、实验堆、工程 堆、聚变电站；当前国内正处于实验堆建设阶段。

实验堆建设密集期启动，板块“十五五”期间资本开支上行趋势明确。从目前核聚变实验 堆的主流推动机构来看，主要分为以下四类：中核系、中科院系、商业公司、高校系。从 目前主流机构的规划时间、投资金额来看，多数的实验堆项目预计在“十五五”期间实现， 且单个实验堆的投资金额在几十亿元的规模，板块在“十五五”期间进入资本开支上行周 期趋势明确。

国内目前主要发展的两条主线分别为中核集团、中科院主导产业链推进，其中中科院的 BEST 装置当前正处于密集的招标阶段，印证板块景气度。

中核集团：下属核工业西南物理研究院环流三号 23 年 8 月首次实现 100 万安培等离子体 电流下的高约束模式运行，根据规划，环流三号有望在 2045 年左右进入释放阶段；中核 集团与联创光电联合推进的星火一号项目总投资达 200 亿元，计划 2029 年实现商业化发 电。 中科院：中科院合肥物质科学研究院自主设计、建设、运行了世界上首台全超导非圆截面 托卡马克核聚变实验装置（EAST），在 2025 年 1 月实现 1066 秒长脉冲高约束模等离子体 运行，刷新世界纪录。目前紧凑型聚变能实验装置（BEST）已于 2025 年 5 月启动总装， 目前进入密集招标期，BEST 项目预计在 27 年完成。

2.2 技术突破：高温超导材料突破助力核聚变商业落地加速

高温超导推动磁场强度提升，带动 Q 值提升，有望实现板块商业化落地。可控核聚变的难 点在于“可控”：磁场强度决定了可控核聚变的可控效果，核聚变内部的等离子体在较强 的磁场下才能实现约束，进而“可控”。高温超导材料通过提升磁场强度、降低能耗和装 置体积，显著优化核聚变装置的经济性与工程可行性。 2025 年 3 月能量奇点公司在高温超导磁体领域实现重大突破，公司自主研制的大孔径强 场磁体——经天磁体成功完成了首轮通流实验，产生了高达 21.7 特斯拉的磁场，创下大 孔径高温超导 D 形磁体最高磁场纪录。

2025 年 EAST 项目实现重要突破：在安徽合肥创造新世界纪录，EAST 首次完成 1 亿摄氏度 1000 秒“高质量燃烧”。在全金属壁条件下，等离子体能否实现 400-3000 秒的运行是世 界研究聚变能源所关心的问题，其中温度和密度以及约束时间三者乘积也被称为“聚变三 乘积”，缺一不可。我国此次的“亿度千秒”不仅极大地增强了国际社会对聚变能源实现 的信心，也为相关研究提供了关键数据支持。

2.3 招标加速：重点项目 BEST 招标加速，持续印证板块景气度

BEST 项目（紧凑型聚变能实验装置）提前启动总装，有望在 2027 年实现"人造太阳"点火， 或成为全球首个实现 Q>5 燃烧等离子体的托卡马克装置。该项目占地 15 万平方米、总投 资 85 亿元，由聚变新能（安徽）有限公司主导建设。截至 2024 年 6 月，公司注册资本 145 亿元人民币，股东涵盖安徽省与合肥市国有平台、中央企业（如中科院）、社会资本等 多元主体。 2025 年 5 月 1 日，BEST 项目工程总装工作正式启动，比原计划提前两个月；并计划于 2027 年全面建成并实现全球首次氘氚聚变发电演示。

中科院合肥等离子体研究所进入密集招标期。2025 年中科院合肥等离子体物理研究所进 行 CRAFT 低温测试平台、TF 绕组、TF 磁体焊后机加工及配套服务等多个项目招标，招标 金额多为几千万级，中科院合肥等离子体研究所进入密集招标期。

三、产业链核心价值量在中游设备，磁体环节价值量最高

3.1 核聚变产业链梳理

核聚变产业链主要为上游材料、中游设备及下游核电应用；其中中游设备目前正处于资本 开支的密集阶段，该环节主要包括磁体、偏滤器、第一壁、真空室等；上游材料环节主要 是磁材相关壁垒较高。

3.2 核聚变产业链价值量较高的核心环节为磁体

我们以美国能源部主导的 FIRE 核聚变项目为例，该聚变反应堆的 Q 值目标是大于 10，整 体建造成本在 12 亿美元、接近百亿人民币。

可控核聚变反应堆结构的成本构成主要来自于建筑结构、磁体、真空室、真空室内部件（包 括第一壁、偏滤器等部件）、冷却系统及其他辅助设备。参考 FIRE 项目，根据 《Superconductors for fusion: a roadmap》，ITER 反应堆中，磁体、真空室内部件、 真空室环节占据的价值量比例分别为 28%、17%、8%，其中磁体为价值量最大环节。

四、投资分析

4.1 合锻智能：受益于 BEST 项目资本开支建设，进入订单收获期

色选机、液压机核心供应商，收入稳步增长。合锻智能收入主要由色选机和液压机组成， 公司持续推动产品更新换代，市占率不断提升，2024 年实现营收 20.7 亿元，同比增长 17.4%，25Q1 收入加速增长，同比+32.5%。

合锻智能与聚变新能在聚变技术和研发方面存在紧密联系和深度合作。聚变新能作为具 有国资背景的中国核聚变商业化实施主体平台，主要负责推进中国聚变能商业化进程，其 董事长严建文同时兼任合锻智能的董事长。在 BEST 项目中，合锻智能与聚变新能签约（金 额 2 亿元），承接了 BEST 关键核心部件，即真空室部件、窗口延长段、重力支撑等部件的 制造任务。

4.2 联创光电：高温超导磁体稀缺标的，卡位优势明显

联创光电主攻超导体、激光、光电设备等业务领域，参与了大量国家重点项目的研制攻关， 始终坚持以科技创新推动产业升级，走出高端装备、自主产权的高质量发展道路，目前产 品布局包括大功率激光器件及装备、高温超导磁体及应用、智能控制部件、背光源及应用、 电线电缆等产业板块。联创光电是全球唯一一家拥有 MW 级高温超导感应加热技术的企业， 与中核集团联合推进星火一号反应堆商业化进程。 25Q1 联创光电迎收入、利润双增长。联创光电自 2019 年营收规模趋向稳定，2024 年达 31.0 亿元，同比-4.2%，归母净利润同比-27.8%，24 年利润承压。25Q1 联创光电在手订单 逐步释放，营收达 8.0 亿元，同比+11.5%，带动归母净利润增长至 1.2 亿元，同比+10.6%。

卡位超温超导磁体，有望充分受益行业趋势。海外 SPARC 项目采用高温超导产品实现磁场 强度提升：磁体是实现托卡马克装置中不可或缺的部件；高温超导体具有在超过临界温度 后电阻为 0 的特性，在对其施加电流后，在超导体内电流不会发生损耗，使得装置内部磁 场强度更高。联创光电作为国内极少数能够量产高温超导磁体的公司，有望充分受益行业 趋势。

4.3 国光电气：核聚变关键部件第一壁、偏滤器核心供应商

国光电气核心产品为真空及微波器件，在核聚变领域主要负责偏滤器、第一壁等环节生产。 国光电气同时研制出了各种制造及验证装置，包括球床材料测量系统、带高温环境箱的电 子万能试验机、多功能快速钎焊炉等工艺设备，用于 ITER 相关的试验、测量及生产工艺 之中。

国光电气营收和归母净利润近两年有所承压，主要系国际 ITER 项目对于技术要求更改， 订单一定程度延迟影响，但我们根据前文分析，“十五五”期间国内实验堆有望进入密集 招标期，国光电气作为在实验堆核心装置第一壁、偏滤器环节稀缺供应商，有望充分受益 行业趋势。

国光电气自 2020 年以来，核工业设备及部件领域的营收占比大幅上升，研发投入显著增 加。核工业设备及部件的营收占比已从 2020 年的 15.5%上升至 24 年的 37.9%；2022-24 年研发费用均超 3500 万元，相对 2017-22 年明显提升。

国光电气是国内掌握核聚变第一壁制造技术的企业，为 ITER 提供配套设备，是其偏滤器、 屏蔽模块热氦检漏设备等产品的重要供应商，还为 EAST、HL 项目配套关键专用部件与设 备，打破国外技术垄断。

4.4 精达股份：子公司上海超导带材性能优异，有望受益下游设备开支提升

子公司上海超导，产品性能优异，卡位高温超导带材稀缺赛道。根据 iFinD，精达股份参 股上海超导 18.3%，上海超导在高温超导领域产品性能优势突出，具有领先的低温高场电 性能、优异的临界电流密度、一流的带材封装工艺、先进的低阻接头技术，有望在未来核 聚变反应堆装置中承担核心上游角色。

4.5 永鼎股份：切入高温超导带材领域，核聚变订单落地

永鼎股份营收不断增长，新增超导及铜导体业务占比超 10%。永鼎股份在 2020 年受汽车 线束业务拖累营收下降，此后营业收入不断增长，在 2023 年达到 43.5 亿元。25Q1 永鼎 股份受下游需求拉动，营收重回正增长。永鼎股份在 2023 年新增超导及铜导体业务板块， 2024 年营收占比超 10%，达到 14.2%。

永鼎股份与国内可控核聚变客户签订了超导带材合同，并按时完成了交货任务。随着国内 商业化可控核聚变厂家对带材技术需求的明确，永鼎股份加速了产品在低温高磁场下性能 的提升工作，为后续更高性能的第二代（YBCO）高温超导带材在可控核聚变方面的应用做 充分准备。

4.6 兰石重装：核聚变紧凑型热交换器供应商，核能领域订单高增长

一季度收入高增长，盈利能力承压。兰石重装 25Q1 收入端实现高增长，但由于产品结构 变化同时传统能源装备市场竞争激烈导致毛利率出现下降，25Q1 毛利率同比 下降 4.92pcts 至 9.86%，最终 25Q1 净利率同比下降 2.68pcts 至 0.81%，利润端同比出现了较 大降幅。

参与核聚变 CFETR 项目，并交付热交换器产品。根据公司官方公众号，2022 年公司新型 （微通道）高效紧凑型焊接式热交换器成功交付中国聚变工程试验堆（CFETR），实现公司 在核聚变领域突破。 核能装备领域持续突破，业绩贡献有望加大。在核能领域，兰石重装覆盖从上游核燃料领 域装备，中游核电站装备，到下游核乏燃料循环、核环保装备的核能装备全产业链。24 年 兰石重装核能领域实现新增订单 6.77 亿元，同比增长 31.05%，成功加入国家电投“国和 一号”产业链联盟，投资中核科创基金，成果转化及应用平台不断扩大。我国已连续 3 年 核准核电机组 10 台及以上，兰石重装核能装备有望保持高增长，业绩贡献有望加大。

4.7 王子新材：核聚变磁体电源电容器供应商，已实现订单交付

王子新材主营业务为塑料包装、军工电子、薄膜电容，其中薄膜电容业务通过控股子公司 宁波新容开展，下游包括新能源汽车、可控核聚变、医疗、轨交、家电等领域，大客户包 括比亚迪、零跑汽车、阳光电源、格力、美的、GE 等。 25Q1 王子新材营收、利润双增长，整体经营向好。随着新产能逐步投产，25Q1 王子新材 营收达 5.2 亿元，同比+36.2%，营收扩张带动公司利润转正，25Q1 王子新材归母净利润 达 0.08 亿元，同比+66.3%。

控股子公司宁波新容实现核聚变磁体电源系统电容订单交付，正式切入核聚变核心装备 供应链。根据王子新材公告，王子新材控股子公司宁波新容经过两年的客户对接后，实现 对聚变新能核聚变磁体电源系统电容器订单交付，标志着宁波新容核聚变电容技术路径得 到验证，正式切入核聚变核心装备供应链。24 年宁波新容收入达 4.5 亿元，同比+59.6%， 预计随着产能释放+核聚变需求扩张，宁波新容有望迎来高增长。

编辑：火腿肠