全球聚变竞争因AI算力需求爆发而显著提速,零碳高能的聚变能源成为破解AI时代能源困局的核心方案。国际能源署《能源与人工智能》报告显示,2024年全球数据中心电力消耗达415太瓦时,占全球总量的1.5%,且在过去五年以每年12%的速度递增,预计2030年数据中心耗电需求将增加一倍以上。在此背景下,全球正加速从化石能源依赖向聚变能源竞速的转型发展。
全球竞争白热化:AI催生能源刚需,中美主导投资热潮
美国科技与资本巨头近年来密集入场,OpenAI创始人Sam Altman于2021年投资核聚变初创公司Helion Energy,微软更与该公司签订售电协议,计划2028年采购至少50兆瓦的聚变电力。2025年2月,Helion Energy完成4.25亿美元F轮融资,总估值达54亿美元,创下聚变行业的融资纪录。据聚变产业跟踪机构Fusin Energy Base数据,截至2024年10月,美国聚变公司累计吸引超过56亿美元股权融资,中国聚变公司累计吸引近25亿美元股权投资,远超其他国家。其中,Commonwealth Fusion Systems(CFS)是美国迄今为止融资最高的聚变公司,融资总额超过20亿美元,该公司正与麻省理工等离子体与聚变中心合作建设托卡马克装置SPARC,并计划建设下一代发电装置ARC。
全球聚变股权融资统计 图源/Fusion Energy Base
当前在中国,多元资本协同的聚变创新格局已经形成。聚变新能公司联合中科院、中石油等注资145亿元,启动BEST装置建设,目标是在2027年实现聚变发电演示。中核集团旗下上市公司中国核电、浙江能源国企浙能电力以增资方式参股中国聚变能源公司。作为中国首个投资聚变研发的民营企业,新奥集团自2017年进入聚变领域以来,已累计投入超过40亿元研发资金,其“玄龙-50U”装置与中科院等离子所的东方超环(EAST)、中核集团核工业西南物理研究院的环流3号在国内率先实现等离子体电流达到百万安培,从技术实力和研发成果综合来看,三家并列聚变科研的第一阵营。
中国聚变发展图谱:多元研发力量汇聚,共拓技术创新边界
从中国聚变的研发布局和发展路径来看,现已构建起多方联动、协同创新的研发生态体系。国家队主攻主流技术,民营企业探索商用前景和创新技术路线。2025年以来,国内投入较早的聚变装置都取得了关键技术进展。中科院等离子所的EAST装置首次完成一亿摄氏度1000秒的“高质量燃烧”,模拟出未来聚变堆运行所需环境。中核西物院的环流3号装置首次实现原子核和电子温度都突破一亿摄氏度,原子核温度达到1.17亿度,电子温度达到1.6亿度,综合参数大幅提升。
民企代表新奥集团实现差异化破局,选择氢硼聚变与球形环托卡马克的技术路线。2025年4月,其“玄龙-50U”装置全球首次实现兆安级氢硼等离子体放电,温度达到4000万度,这不仅验证了氢硼等离子体的高参数可行性,为后续的磁约束氢硼聚变实验奠定基础,相关实验成果更对包括中国在内七方国际合作的全球规模最大、影响最深远的国际热核聚变实验堆(ITER)装置研发具有重要参考价值。
新奥自主研发建设的球形环氢硼聚变实验装置——
玄龙-50U 图源/新奥集团提供
新奥集团的氢硼聚变路径虽面临反应温度需达到10亿度以上的挑战,但具备显著商业化优势。氢硼聚变燃料成本低廉,氢为常规氢,硼主要用硼11,测算度电成本约在6分到8分,且燃料资源丰富。而在传统的氘氚聚变中,氘可以通过海水提取获得,但氚极其昂贵且不易制备,当前成本每克上千万元,未来即便大幅降低成本,依然是巨大的挑战。同时,由于氢硼聚变无中子辐射,可省去大量安全设备投资,而氘氚聚变会产生放射性中子,因此辐射防护的要求更高。近日,新奥研发的“玄龙-50U”装置已实现环向场线圈150kA电流、平顶1.6s的稳定通流,对应装置大半径0.6米处的磁场强度达1.2T,验证了磁体线圈达到工程满负荷运行参数,为氢硼聚变所需的高温高密度条件筑牢硬件根基。
随着AI算力需求的井喷式增长,聚变正从实验室向现实应用大步迈进。中美两国的差异化探索,将对未来全球能源格局的重构产生重要影响。新奥等民营企业的路径创新,为中国聚变商业化提供了新的可能。这场关乎人类未来的终极能源竞赛,决胜的关键或许就蕴含在持续不断的技术突破与创新实践之中。
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