可控核聚变:耐心资本的游戏

作者: 张天伦

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AI的尽头是电力。人类实现智能化生存,电力要迈过增加供应、清洁发展两道坎。于是,同时求解这两大命题的可控核聚变技术,被视为能源“圣杯”,吸引了众多科学家、创业者和投资人。

这一领域最新的一笔巨额融资,发生在2024年6月。合肥科学岛控股有限公司(简称“合肥科学岛”)、中国石油集团昆仑资本有限公司(简称“中石油昆仑”)分别拿出29亿元,增资聚变新能(安徽)有限公司(简称“聚变新能”),二者所持股权由此分别达到20%,聚变新能的注册资本则提升至145亿元,而其成立刚满一年。

国资之外,自2021 年起,米哈游、蔚来资本等产业资本,中科创星、顺为资本、元禾原点等PE/VC机构,也都将资金投向能量奇点能源科技(上海)有限公司(简称“能量奇点”)、陕西星环聚能科技有限公司(简称“星环聚能”)、上海翌曦科技发展有限公司(简称“翌曦科技”)等初创公司,以助推人类抢占这一科技制高点。

从商业化应用看,可控核聚变技术迄今仍在突破中,实现持续发电乃至获取收入或要到10年后。因此,这一赛道的投资堪称耐心资本的游戏。

创业门槛高,国内商业化公司仅5家

由于太阳就是一个庞大的核聚变反应堆,可控核聚变也被称为“人造太阳”。因耗资巨大、工艺复杂,近半个世纪以来,这一技术研发主要由各国政府出资推进,在中国,部分科研院所及高校承担了研究任务。

2021年起,中国在这一领域的商业投资开始加速,但迄今为止,也只有上述4家初创企业获得融资(表1)。

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2024年6月,能量奇点研发建造了全球首台高温超导托卡马克装置“洪荒70”。

表1:国内商用可控核聚变技术研发企业情况

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数据来源:企查查、iFind、浙商证券研究所,新财富杂志整理

此外,以燃气供应起家的新奥集团,旗下新奥科技发展有限公司(简称“新奥科技”)于2017年开启可控核聚变研究。新奥科技的前身为2006年创立的新奥能源研究院。新奥集团由王玉锁1989 年创立于河北廊坊,目前旗下拥有新奥能源(02688.HK)、新奥股份(600803)、ST智知(603869)、西藏旅游(600749)4 家上市公司。

“国内高校研究所里的核物理人才,愿意研究核聚变的可能只有个位数,这个行业门槛非常高。遇到合适的团队,我们就果断出手了。”投资了星环聚能的险峰长青合伙人赵阳曾在采访中表示。

星环聚能:清华孵化

星环聚能的孵化,源于清华大学工程物理系核能所聚变团队的成果转化,其技术基础来自2002年建成的清华大学球形托卡马克探索装置“SUNIST”。

托卡马克装置,是一种利用磁约束来实现可控核聚变的环形容器,也是当前可控核聚变的主流方式。它的名字Tokamak,来源于环形、真空室、磁、线圈。

星环聚能的创始人陈锐、谭熠,均毕业于清华大学工程物理系,后者曾任该系副教授,是清华大学SUNIST装置的负责人。2023年,星环聚能和清华大学签订协议,合作研究一个更大规模的原理验证装置“SUNIST-2”。

成立不满3年,星环聚能已获得海美控股、华成智讯、红杉中国、昆仑资本、联想之星、顺为资本、元禾原点等数十家机构的投资。2024年3月,星环聚能完成Pre-A轮融资,投资方包括上海知识产权基金、华成创投、和玉资本、中科创星等。

星环聚能迈出商业化步伐,一个原因在于难以获得国家科研经费的支持。“国家的相关经费大部分都分配到了合肥等离子体所和核工业西南物理研究院这两支国家队。”谭熠曾表示。

根据中国核能行业协会数据,2008年至2023年11月,我国总计已安排约60亿元经费用于该领域的专项研发,并取得多项研究成果。

聚变新能:合肥押下重注

谭熠提到的合肥等离子体所,全称是中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所,它和核工业西南物理研究院,基本代表着中国可控核聚变技术的最高水平。聚变新能之所以吸引到巨额投资,即在于其是合肥等离子体所在磁约束核聚变领域唯一的成果转化平台。

合肥等离子体所成立于1978年9月,目前有职工700 余人,其中,专业技术人员逾80%,并先后有6位科学家入选中国科学院或中国工程院院士。

1994年,合肥等离子体所在前苏联赠送的世界第一个超导托卡马克装置T-7的基础上,建成了我国首个大型超导托卡马克装置HT-7,并在此基础上于2006年建成世界上第一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置“EAST”。

EAST装置的核心部件,是一个高12米、重400多吨的落地圆柱体大容器,被安置在一栋封闭的建筑物内,可以对磁约束核聚变相关的前沿物理问题开展实验研究和工程验证。

“这是一个耗资巨大的项目,从申请到建成耗资3.2亿元,后续又申请了1.95亿元用于外围装备建设。此外,EAST每年需要大约3600万元的运行费。”该装置建成后两年,时任EAST运行总负责人的罗家融曾表示。

为加速研发进程,2023年,合肥等离子体所在EAST基础上,开始推进紧凑型聚变能实验装置BEST的建设。不同的是,BEST装置采用市场化模式建设、运作,聚变新能应运而生。

聚变新能2023年5月成立时,便成为安徽省打造科技创新策源地与新兴产业聚集地的重大战略性项目。其初始注册资本即高达50亿元,其中,安徽省国资委旗下的皖能电力、安徽省皖能资本投资有限公司(简称“皖能资本”)、合肥国资委旗下的合肥市产业投资控股(集团)有限公司(简称“合肥产投”)分别出资5亿元、7.5亿元、12.5亿元,员工持股平台出资10亿元,蔚来资本作为唯一的产业投资机构,出资15亿元。

2024年4月,为壮大聚变新能,理顺安徽省、合肥市投资平台及其他投资方在其中的股权、管理关系,聚变新能进行了新一轮股权变更,在此过程中,国资的持股比例不断抬高。

其一,安徽省国资委通过其全资控股的私募机构,成立了一只名为安徽皖能丰禾聚变科技合伙企业(简称“丰禾聚变”)的股权投资基金,此后,其一方面将皖能电力、皖能资本所持的聚变新能的股权作价,投向丰禾聚变,另一方面引入了安徽省碳中和基金有限公司、安徽省新兴产业发展基金有限公司、安徽省产业转型升级基金有限公司、安徽省混合所有制改革基金有限公司等机构,对聚变新能进行增资,同时引入安徽省科创投资有限公司(简称“安徽科创”)作为新的投资人。

其二,原股东合肥产投对聚变新能进行增资,同时,蔚来资本则开始减资。

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2021年至2023年上半年,全球可控核聚变行业所获得的总投资从20.3亿美元激增至62.1亿美元,其中59.4亿美元来自私人资本。

2024年6月,合肥科学岛、中石油昆仑对聚变新能进行第二轮增资,使其注册资本提升至145亿元。此轮增资完成后,聚变新能分别由合肥产投、丰禾聚变、合肥科学岛、中石油昆仑、安徽科创、蔚聚资本持股20.5%、20.5%、20%、20%、14%、5%。据企查查数据,股权穿透后,该公司实际控制人为安徽省国资委,持股比例是30.3%。

值得一提的是,合肥科学岛由中国科学院合肥物质科学研究院100%持股。29亿元的巨额投资,无疑将进一步夯实聚变新能“科研院所+商业公司”的格局。

根据企查查数据,聚变新能在2023年8月已经开展BEST装置的多项招标项目。

“我相信十年之内,一定能看到有一盏灯在合肥被核聚变点亮。”中国工程院院士李建刚2023年曾表示。李建刚在2005年至2014年担任合肥等离子体所所长一职,2015年当选院士。

能量奇点:斯坦福博士打造

合肥等离子体所提速商业化的同时,位于四川成都的核工业西南物理研究院也在探索。2022年,后者与能量奇点达成合作,共同研发全球首台基于全高温超导磁体的托卡马克装置。

能量奇点成立于2021年,至今已完成两轮融资,累计获得约8亿元资金,投资人包括米哈游、蔚来资本、红杉中国等,均为私人资本。

公开资料显示,能量奇点由多名理论物理、等离子体物理和高温超导领域的海外归国专家联合创办,员工已从最初的4个创始人增长至现在的100多名。其创始人杨钊2009年入读北京大学物理系,之后又在斯坦福大学物理系攻读了理论物理方向博士。

2024年6月,由能量奇点研发建造的托卡马克装置“洪荒70”,实现等离子体放电,成为全球首台由商业公司建造的全超导托卡马克,以及全球4台在运行的全超导托卡马克之一,同时也创造了全球超导托卡马克装置研发建造的最快纪录。

除核工业西南物理研究院外,能量奇点在建设“洪荒70”的过程中也与上海电气核电集团达成合作研发协议,而“洪荒70”的总体安装则由中国核工业第五建设有限公司承建施工。

“我们可能做的是世界上最困难、最有挑战性的事情,甚至可以把之一去掉。”创业不到两年,杨钊已发出感叹。

翌曦科技:脱胎于上海交大高温超导团队

与其他致力于可控核聚变商业化的初创企业不同,成立于2022年6月的翌曦科技,目标是成为世界最强的高温超导磁体公司,其研究领域覆盖从高温超导材料到工程应用的全产业链。

结合公开资料看,高温超导强场磁体技术的突破,带来新的紧凑型聚变堆技术路线,不仅成本大大降低,研发周期也大幅缩短。而“高温超导强场磁体”即是翌曦科技的研发重点。

翌曦科技的核心成员,脱胎于上海交通大学高温超导团队。该团队始建于2010年,成员来自剑桥、MIT、DTU、清华、上海交大等国内外顶尖名校和国家实验室。

2023年,翌曦科技与核工业西南物理研究院正式签订合同,将就高温超导强场聚变磁体展开联合设计。此次合作主要基于核工业西南物理研究院丰富的托卡马克装置设计经验和翌曦科技对高温超导材料与磁体的应用经验,通过对强场聚变磁体的联合设计,加速该技术的研发进程。

在翌曦科技创始人兼董事长金之俭看来,可控核聚变一旦实现商业化,能源市场的主导权将从资源控制国转向技术控制国。

全球竞逐“人造太阳”梦

可控核聚变投资在海外迅速升温,是中国资本加速进入这一领域的一个诱因。

根据聚变行业协会数据,2021 年至2023年上半年,全球可控核聚变行业所获得的总投资从20.3亿美元激增至62.1亿美元,其中59.4亿美元来自私人资本。

英国:牛津背景企业,获得腾讯投资

2022年2月,腾讯参与了英国核聚变技术研发商First Light Fusion(第一光聚变)的C轮融资。本轮融资的投资方除腾讯外,还包括牛津大学附属投资公司牛津科学创业(OxfordScience Enterprises)、Hostplus、IP Groupplc、Braavos Capital等。

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