三个皮匠报告：“十五五”前瞻：2026核聚变能产业发展洞察报告.pdf

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三个皮匠报告：“十五五”前瞻：2026核聚变能产业发展洞察报告

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2026 |

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"当前，全球能源格局正处于从化石能源依赖向清洁能源主导的历史性变革期，能源供给安全、气候危机应对与前沿科技突破三大核心驱动力，共同加速着全球能源体系的重构进程。在这一宏大背景下，核聚变能作为兼具超高能量密度、燃料无限供给与本质安全特性的颠覆性能源形式，其战略价值正从科学探索维度向产业实践维度加速跃升。随着全球主要经济体相继将碳中和纳入国家发展顶层设计，核聚变能正从遥远的“科学奇迹”逐步走进现实产业视野，成为支撑未来能源体系实现零碳转型的终极力量。
对于中国而言，核聚变能产业的发展不仅关乎“双碳”目标下能源领域的深度脱碳使命，更关系到国家能源安全的长远保障与高端制造产业链的全面升级。“十四五”期间，国家通过重大科技专项、重点实验室建设与国际大科学工程合作等多重举措，推动核聚变能从基础研究领域迈向工程化验证阶段，核心部件国产化取得系列突破，实验装置关键指标持续刷新世界纪录，产业发展的基础框架初步构建。然而，基础理论创新不足、核心材料“卡脖子”、工程化集成能力薄弱与产业生态不完善等挑战，依然是制约其从实验室走向商业化的关键瓶颈。随着“十五五”规划的谋划与推进，技术路线的收敛聚焦、产学研协同机制的深化、资本力量的多元介入与政策体系的系统完善，将成为核聚变能产业突破发展的核心变量。
面对这一历史性机遇，本报告旨在从国家战略定位、技术路径演进、产业链生态构建、区域发展格局与全球竞争态势等多个维度，对核聚变能产业的发展现状、核心矛盾与未来方向进行系统化研判。一方面，聚焦上游核心材料、中游系统集成与下游应用场景的全链条技术经济性，厘清产业技术迭代逻辑、关键瓶颈突破路径与商业化降本曲线；另一方面，结合政策导向、科研资源禀赋与市场需求变化，梳理产业从实验验证走向示范应用过程中面临的核心挑战与潜在机遇，识别“十五五”期间最具发展确定性的技术方向与产业赛道。
本报告不仅希望为政府部门制定差异化产业政策、优化科研资源配置与推进示范工程落地提供决策参考，也希望为企业在技术研发方向选择、产业链布局规划与商业化模式创新方面提供系统洞察。在全球核聚变能产业进入“竞速发展”的关键窗口期，中国如何依托自身工程优势与市场潜力，构建具有国际竞争力的技术体系与产业生态，将在很大程度上影响未来全球能源版图的战略格局。本报告期望通过前瞻务实的分析，助力产业各方凝聚发展共识，共同推动核聚变能产业行稳致远，实现从科学突破向工程应用、从政策驱动向市场牵引、从技术探索向产业成熟的关键跨越。"

核心图表

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市场规模

产业链分析

竞争格局

头部企业研究

区域市场格局

人群分析

市场份额

人才供需

技术路径

细分市场

产业政策

投融资数据

专利数据

出海数据

应用场景

资本支出

报告详情

报告摘要

报告目录

图表目录

核心图表

三个皮匠报告：“十五五”前瞻：2026核聚变能产业发展洞察报告

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报告摘要SUMMARY

报告目录CONTENTS

1. 核聚变能产业概述与战略背景

1.1. 核聚变定义、原理与技术体系

1.1.1. 作为终极能源的核心特性

1.1.2. 核聚变技术体系概述

1.1.3. 技术路径谱系与商业化潜力评估

1.2. 核聚变能产业的战略价值与定位

1.2.1. 对国家能源安全与“双碳”目标的终极价值

(1) 筑牢国家能源安全屏障

(2) 驱动“双碳”目标落地实施

1.2.2. “十五五”规划对核聚变作为前沿技术的定位与指引

1.3. 全球核聚变能发展态势与中国机遇

1.3.1. 全球主要国家核聚变能战略与扶持政策概览

1.3.2. 中国核聚变能产业从“并跑”到“领跑”的机遇与挑战

(1) 独特机遇：奠定从跟跑到并跑的强国基石

(2) 核心挑战：制约从实验验证到商业应用的鸿沟

(3) 未来趋势：从大科学工程到商业化示范的跨越

2. 全球与中国核聚变能产业发展现状

2.1. 全球核聚变能产业格局与趋势

2.1.1. 全球投资规模、项目布局与参与者生态

(1) 投资规模以及投资占比

(2) 项目布局：三足鼎立，战略路径分化

(3) 参与者生态

2.1.2. 国际大科学工程合作与私营技术竞赛机制

2.2. 中国核聚变能产业规模与研发现状

2.2.1. 国家投入、核心科研装置与实验进展

2.2.2. 关键技术突破与工程化验证情况

2.2.3. 产学研协同初现与区域创新中心雏形

(1) 合肥：科研[铁三角]，从[人造太阳]到全球首发电演示

(2) 成都：工程验证高地，从[环流系列]到国际协作中心

(3) 深圳：商业[领航者]，从150亿[国家队]到2045年商业电站

2.3. 技术成熟度与关键指标进展分析

2.3.1. 不同技术路径Q值突破与里程碑对比

(1) Q值突破：惯性约束创纪录，磁约束稳进步

(2) 里程碑对比：2025年成关键拐点

2.3.2. 核心子系统性能提升与工程可行性验证

(1) 等离子体加热系统：功率与效率双提升

(2) 约束系统：强磁场技术引领突破

(3) 能量导出系统：双体系验证完成

(4) 真空系统：核级标准实现突破

3. 核聚变能产业链深度剖析

3.1. 上游：核心部件与材料环节

3.1.1. 第一壁材料保障装置安全运行

(1) 钨基材料

(2) 铍基材料

(3) 复合材料

3.1.2. 高温超导带材是核聚变装置的重要材料

(1) 超导材料的三大特性

(2) 低温超导与高温超导的比较

3.1.3. 氘-氚反应成为聚变燃料最普遍的选择

(1) 反应条件适配当前技术水平

(2) 燃料资源禀赋优势显著

(3) 能量转化效率与工程适配性优

3.2. 中游：系统集成与装置制造环节

3.2.1. 磁约束装置

3.2.2. 惯性约束装置

(1) 激光驱动

(2) 粒子驱动

3.2.3. 核心企业与项目落地现状

(1) 科研院所与国家实验室

(2) 国有企业与大型工程公司

(3) 私营企业与创新公司

3.2.4. 工程化瓶颈与成本控制路径

(1) 核心工程化瓶颈

(2) 成本控制核心路径

3.3. 下游：应用场景与能源服务深度剖析

3.3.1. 电力领域：基荷电源的商业化落地路径

(1) 示范堆并网阶段（2030-2040）

(2) 区域推广阶段（2040-2050）

(3) 全国普及阶段（2050年后）

3.3.2. 工业领域：高温供热与制氢的跨界应用

(1) 工业高温供热

(2) 绿氢制备

3.3.3. 特殊领域：军用与偏远地区的先行示范

3.3.4. 未来图景：核聚变与可再生能源的协同模式

4. 产业生态与区域竞争新格局

4.1 政策驱动与产业生态演变

4.1.1. 政策效能评估：从基础研究到工程化的精准赋能

(1) 政策演进的清晰路径

(2) 精准赋能的三维透视与实施效能评估

4.1.2. 标准与认证：构建产业信任的基石

(1) 国际标准制定进展

(2) 各国认证体系建设

(3) 中国参与国际标准制定的策略

4.2. 区域格局：从科研集聚到产业集群

4.2.1. 三大核心区域发展模式对比

4.2.2. 中国三大产业集群发展模式解析

4.2.3. 区域协同机制：构建“研发-制造-转化”生态闭环

4.3. 企业竞争：分化、转型与合力

4.3.1. 央企/国家队：从“技术跟跑”到“生态主导”

4.3.2. 民营企业：在“技术壁垒”中开辟新赛道

4.3.3. 国际企业：从“技术垄断”到“本土协同”

5. 产业挑战、风险与商业化瓶颈

5.1. 核心技术挑战：从实验到商用的跨越难题

5.1.1. 材料科学瓶颈：极端环境下的性能极限

5.1.2. 工程集成挑战：系统复杂度的指数级提升

5.2. 产业生态风险：协同不足与资本结构失衡

5.2.1. 产学研协同壁垒：技术转化效率低下

5.2.2. 资本结构失衡：私营资本参与度不足

5.3. 商业化瓶颈：成本与市场准入的双重制约

5.3.1. 成本高企：度电成本远超市场化水平

5.3.2. 市场准入：标准缺失与电网接入难题

6. 未来趋势与战略建议

6.1. 核聚变能与现有可控核聚变的联系及发展机会

6.1.1. 核心联系：现有研究为商业化筑牢根基

6.1.2. 发展机会：多重优势叠加的战略窗口期

6.2. 技术突破方向：短期攻坚与长期布局

6.2.1. 短期攻坚（2025-2030）：聚焦示范堆核心技术

6.2.2. 长期布局（2030-2045）：抢占下一代技术高地

6.3. 产业发展战略：构建自主可控的生态体系

6.3.1. 技术自主战略：突破“卡脖子”环节

6.3.2. 产业培育：构建自主可控的产业链生态

6.4. 结语

图表目录TABLES & FIGURES

图目录

图 1-1 核聚变示意图

图 1-2 主流技术路径占比

图 2-1 全球核聚变能总投资额（亿美元，2021-2025）

图 2-2 全球核聚变能总投资额分类占比（2021 VS 2025）

图 2-3 2025年各地区正在运行、在建或计划建设的聚变装置数量

图 2-4 按年统计的核聚变能公司总数（2020年至2025年）

图 2-5 中国核聚变能总投资额分类占比（2025）

图 2-6 磁约束系统分类占比（2021-2030E）

图 3-1 核聚变能产业链全景图

图 3-2 2025年全球核聚变燃料份额占比

图 3-3 惯性约束装置技术分类占比（2021-2030E）

图 3-4 主要成本构成（2021vs2025vs2030E）

图 3-5 全球发电方式份额占比（2020-2025）

图 3-6 核聚变能对碳排放影响的预测（2020年-2100年，十亿吨二氧化碳当量）

图 3-7 2050年全球各国/地区清洁氢能市场价值，十亿美元

图 3-8 2020-2100E年全球电力生成结构变化 (TWh)

图 4-1 2020-2025年全球核电装机量及发电量

图 4-2 2020-2025年中国核电装机量及发电量

图 4-3 全球核聚变能总投资额（亿美元，2021-2025）

图 4-4 中国核聚变核心企业研发投入对比（2025年H1，单位：亿元）

图 5-1 核聚变领域专利数量对比

图 5-2 美国核聚变研发投入资本结构

图 5-3 中国核聚变研发投入资本结构

图 5-4 ITER装置成本拆分

图 6-1 全球可控核聚变市场规模预测(亿美元)

图 6-2 中国电力生成结构变化预测 (TWh)

表目录

表 1-1 不同能源对比

表 1-2 核聚变的三大关键条件

表 1-3 主流技术路径对比

表 1-4 “十五五”期间核聚变能作为前沿产业的定位与政策指引

表 1-5 全球主要国家/地区核聚变能战略与政策对比

表 1-6 中国核聚变能产业发展的关键机遇与核心挑战

表 2-1 2025年全球各国/地区核聚变产业区域竞争力矩阵

表 2-2 2025年ITER计划中国承担的核心任务

表 2-3 中国与国际在核聚变能产业差距分析

表 2-4 2025年各核聚变产业里程碑以及下阶段目标

表 3-1 第一壁材料在600°C状态下的基本性能

表 3-2 低温超导与高温超导的比较

表 3-3 不同核聚变燃料的核聚变反应特点

表 3-4 托卡马克与仿星器的工程化差异

表 3-5 全球主要核聚变研究机构项目进展（2025年）

表 3-6 全球核聚变工程代表企业及项目进展（2025年）

表 3-7 全球主要私营核聚变企业进展（2025年）

表 4-1 2021—2025年中国核聚变能产业核心政策演变概览

表 4-2 全球主要国家核聚变监管认证体系对比

表 4-3 2025年全球核聚变产业区域竞争格局

表 4-4 2025年中国核聚变产业区域竞争格局

表 4-5 中国核心企业的业务布局与关键成果

表 4-6 主要民营聚变企业的技术路线与融资情况

表 4-7 国际企业在华合作布局一览

表 5-1 主要材料的关键性能对比

表 5-2 核聚变领域技术转化效率对比

表 5-3 CFETR示范堆成本结构（基于2019年）

表 5-4 核聚变能度电成本对比

表 6-1 中国核聚变产业链各环节的核心任务

核心图表

市场规模

产业链分析

竞争格局

头部企业研究

区域市场格局

人群分析

市场份额

人才供需

技术路径

细分市场

产业政策

投融资数据

专利数据

出海数据

应用场景

资本支出

报告目录

图表目录

1. 核聚变能产业概述与战略背景

1.1. 核聚变定义、原理与技术体系

1.1.1. 作为终极能源的核心特性

1.1.2. 核聚变技术体系概述

1.1.3. 技术路径谱系与商业化潜力评估

1.2. 核聚变能产业的战略价值与定位

1.2.1. 对国家能源安全与“双碳”目标的终极价值

(1) 筑牢国家能源安全屏障

(2) 驱动“双碳”目标落地实施

1.2.2. “十五五”规划对核聚变作为前沿技术的定位与指引

1.3. 全球核聚变能发展态势与中国机遇

1.3.1. 全球主要国家核聚变能战略与扶持政策概览

1.3.2. 中国核聚变能产业从“并跑”到“领跑”的机遇与挑战

(1) 独特机遇：奠定从跟跑到并跑的强国基石

(2) 核心挑战：制约从实验验证到商业应用的鸿沟

(3) 未来趋势：从大科学工程到商业化示范的跨越

2. 全球与中国核聚变能产业发展现状

2.1. 全球核聚变能产业格局与趋势

2.1.1. 全球投资规模、项目布局与参与者生态

(1) 投资规模以及投资占比

(2) 项目布局：三足鼎立，战略路径分化

(3) 参与者生态

2.1.2. 国际大科学工程合作与私营技术竞赛机制

2.2. 中国核聚变能产业规模与研发现状

2.2.1. 国家投入、核心科研装置与实验进展

2.2.2. 关键技术突破与工程化验证情况

2.2.3. 产学研协同初现与区域创新中心雏形

(1) 合肥：科研[铁三角]，从[人造太阳]到全球首发电演示

(2) 成都：工程验证高地，从[环流系列]到国际协作中心

(3) 深圳：商业[领航者]，从150亿[国家队]到2045年商业电站

2.3. 技术成熟度与关键指标进展分析

2.3.1. 不同技术路径Q值突破与里程碑对比

(1) Q值突破：惯性约束创纪录，磁约束稳进步

(2) 里程碑对比：2025年成关键拐点

2.3.2. 核心子系统性能提升与工程可行性验证

(1) 等离子体加热系统：功率与效率双提升

(2) 约束系统：强磁场技术引领突破

(3) 能量导出系统：双体系验证完成

(4) 真空系统：核级标准实现突破

3. 核聚变能产业链深度剖析

3.1. 上游：核心部件与材料环节

3.1.1. 第一壁材料保障装置安全运行

(1) 钨基材料

(2) 铍基材料

(3) 复合材料

3.1.2. 高温超导带材是核聚变装置的重要材料

(1) 超导材料的三大特性

(2) 低温超导与高温超导的比较

3.1.3. 氘-氚反应成为聚变燃料最普遍的选择

(1) 反应条件适配当前技术水平

(2) 燃料资源禀赋优势显著

(3) 能量转化效率与工程适配性优

3.2. 中游：系统集成与装置制造环节

3.2.1. 磁约束装置

3.2.2. 惯性约束装置

(1) 激光驱动

(2) 粒子驱动

3.2.3. 核心企业与项目落地现状

(1) 科研院所与国家实验室

(2) 国有企业与大型工程公司

(3) 私营企业与创新公司

3.2.4. 工程化瓶颈与成本控制路径

(1) 核心工程化瓶颈

(2) 成本控制核心路径

3.3. 下游：应用场景与能源服务深度剖析

3.3.1. 电力领域：基荷电源的商业化落地路径

(1) 示范堆并网阶段（2030-2040）

(2) 区域推广阶段（2040-2050）

(3) 全国普及阶段（2050年后）

3.3.2. 工业领域：高温供热与制氢的跨界应用

(1) 工业高温供热

(2) 绿氢制备

3.3.3. 特殊领域：军用与偏远地区的先行示范

3.3.4. 未来图景：核聚变与可再生能源的协同模式

4. 产业生态与区域竞争新格局

4.1 政策驱动与产业生态演变

4.1.1. 政策效能评估：从基础研究到工程化的精准赋能

(1) 政策演进的清晰路径

(2) 精准赋能的三维透视与实施效能评估

4.1.2. 标准与认证：构建产业信任的基石

(1) 国际标准制定进展

(2) 各国认证体系建设

(3) 中国参与国际标准制定的策略

4.2. 区域格局：从科研集聚到产业集群

4.2.1. 三大核心区域发展模式对比

4.2.2. 中国三大产业集群发展模式解析

4.2.3. 区域协同机制：构建“研发-制造-转化”生态闭环

4.3. 企业竞争：分化、转型与合力

4.3.1. 央企/国家队：从“技术跟跑”到“生态主导”

4.3.2. 民营企业：在“技术壁垒”中开辟新赛道

4.3.3. 国际企业：从“技术垄断”到“本土协同”

5. 产业挑战、风险与商业化瓶颈

5.1. 核心技术挑战：从实验到商用的跨越难题

5.1.1. 材料科学瓶颈：极端环境下的性能极限

5.1.2. 工程集成挑战：系统复杂度的指数级提升

5.2. 产业生态风险：协同不足与资本结构失衡

5.2.1. 产学研协同壁垒：技术转化效率低下

5.2.2. 资本结构失衡：私营资本参与度不足

5.3. 商业化瓶颈：成本与市场准入的双重制约

5.3.1. 成本高企：度电成本远超市场化水平

5.3.2. 市场准入：标准缺失与电网接入难题

6. 未来趋势与战略建议

6.1. 核聚变能与现有可控核聚变的联系及发展机会

6.1.1. 核心联系：现有研究为商业化筑牢根基

6.1.2. 发展机会：多重优势叠加的战略窗口期

6.2. 技术突破方向：短期攻坚与长期布局

6.2.1. 短期攻坚（2025-2030）：聚焦示范堆核心技术

6.2.2. 长期布局（2030-2045）：抢占下一代技术高地

6.3. 产业发展战略：构建自主可控的生态体系

6.3.1. 技术自主战略：突破“卡脖子”环节

6.3.2. 产业培育：构建自主可控的产业链生态

6.4. 结语

图目录

图 1-1 核聚变示意图

图 1-2 主流技术路径占比

图 2-1 全球核聚变能总投资额（亿美元，2021-2025）

图 2-2 全球核聚变能总投资额分类占比（2021 VS 2025）

图 2-3 2025年各地区正在运行、在建或计划建设的聚变装置数量

图 2-4 按年统计的核聚变能公司总数（2020年至2025年）

图 2-5 中国核聚变能总投资额分类占比（2025）

图 2-6 磁约束系统分类占比（2021-2030E）

图 3-1 核聚变能产业链全景图

图 3-2 2025年全球核聚变燃料份额占比

图 3-3 惯性约束装置技术分类占比（2021-2030E）

图 3-4 主要成本构成（2021vs2025vs2030E）

图 3-5 全球发电方式份额占比（2020-2025）

图 3-6 核聚变能对碳排放影响的预测（2020年-2100年，十亿吨二氧化碳当量）

图 3-7 2050年全球各国/地区清洁氢能市场价值，十亿美元

图 3-8 2020-2100E年全球电力生成结构变化 (TWh)

图 4-1 2020-2025年全球核电装机量及发电量

图 4-2 2020-2025年中国核电装机量及发电量

图 4-3 全球核聚变能总投资额（亿美元，2021-2025）

图 4-4 中国核聚变核心企业研发投入对比（2025年H1，单位：亿元）

图 5-1 核聚变领域专利数量对比

图 5-2 美国核聚变研发投入资本结构

图 5-3 中国核聚变研发投入资本结构

图 5-4 ITER装置成本拆分

图 6-1 全球可控核聚变市场规模预测(亿美元)

图 6-2 中国电力生成结构变化预测 (TWh)

表目录

表 1-1 不同能源对比

表 1-2 核聚变的三大关键条件

表 1-3 主流技术路径对比

表 1-4 “十五五”期间核聚变能作为前沿产业的定位与政策指引

表 1-5 全球主要国家/地区核聚变能战略与政策对比

表 1-6 中国核聚变能产业发展的关键机遇与核心挑战

表 2-1 2025年全球各国/地区核聚变产业区域竞争力矩阵

表 2-2 2025年ITER计划中国承担的核心任务

表 2-3 中国与国际在核聚变能产业差距分析

表 2-4 2025年各核聚变产业里程碑以及下阶段目标

表 3-1 第一壁材料在600°C状态下的基本性能

表 3-2 低温超导与高温超导的比较

表 3-3 不同核聚变燃料的核聚变反应特点

表 3-4 托卡马克与仿星器的工程化差异

表 3-5 全球主要核聚变研究机构项目进展（2025年）

表 3-6 全球核聚变工程代表企业及项目进展（2025年）

表 3-7 全球主要私营核聚变企业进展（2025年）

表 4-1 2021—2025年中国核聚变能产业核心政策演变概览

表 4-2 全球主要国家核聚变监管认证体系对比

表 4-3 2025年全球核聚变产业区域竞争格局

表 4-4 2025年中国核聚变产业区域竞争格局

表 4-5 中国核心企业的业务布局与关键成果

表 4-6 主要民营聚变企业的技术路线与融资情况

表 4-7 国际企业在华合作布局一览

表 5-1 主要材料的关键性能对比

表 5-2 核聚变领域技术转化效率对比

表 5-3 CFETR示范堆成本结构（基于2019年）

表 5-4 核聚变能度电成本对比

表 6-1 中国核聚变产业链各环节的核心任务