德国:多路径布局核聚变,深耕未来能源产业

2026-06-24 14:54:22 来源: 《环球》杂志

 

这是2023 年 4月 11 日拍摄的位于德国下萨克森州的埃姆斯兰核电站。

德国于当月15日关闭该国最后三座仍在运行的核电站,结束其半个多世纪利用核能发电的历史

文/《环球》杂志记者 褚怡 杜哲宇(发自柏林)

编辑/胡艳芬

  作为全球前沿未来产业的核心方向之一,核聚变被多国视作重塑能源格局、抢占科技制高点的关键领域。德国已将核聚变纳入助力本国重回全球领先地位的六大未来关键技术之列。

  在全面退出传统核电后,德国通过出台专项政策、搭建创新平台、深化政产学研融合等多元举措,推动以仿星器为代表的核聚变技术走出实验室、迈向工业化应用,试图依托这一战略性未来产业破解能源安全困境、巩固绿色转型根基。

  不过,受研发周期长、资金投入体量庞大、关键技术瓶颈突出、全球未来产业竞争日趋激烈等因素影响,德国核聚变产业落地商业化、规模化发展仍存在较大不确定性。

核电退出,聚变登场

  2023年4月,德国最后三座核电站停机,为延续20余年的“弃核”进程画上句号。两年多后,柏林的能源叙事出现新的转向。德国开始把核聚变推到未来能源的前台。在能源安全和工业竞争力的压力下,核聚变正被重新包装成德国面向2040年代的战略选项。

  这一变化首先体现在政策排序上。2025年7月,德国联邦内阁通过了“德国高科技议程”,将核聚变与气候中和能源生产列为六大关键未来技术方向之一,与人工智能(AI)、量子技术、微电子、生物技术以及气候中和交通技术并列。核聚变由此被纳入关乎德国竞争力、价值创造和技术主权的产业政策框架。

  政策支持随后进一步转向示范和产业化。继2024年推出“聚变2040”资助计划后,德国政府又在2025年10月出台“德国迈向核聚变发电站”行动方案,提出要为在德国建设世界首座核聚变发电站创造条件。按照德国政府披露的资金口径,到2029年,德国将向该领域累计投入超20亿欧元,全面支撑基础科研、配套基础设施和技术示范项目建设。

  2026年5月,德国政府发布“德国高科技议程”首批技术路线图,聚变布局进一步细化。路线图显示,德国计划在2026年建立磁约束聚变和激光聚变两个枢纽,2030年代末推动聚变示范电站运行,并在2040年代推动首座商业聚变电站投入运行。

  同一时期,德国还宣布参与欧盟“欧洲共同利益重要项目”(IPCEI)框架下的“创新核技术”项目,重点促进聚变技术发展。德国联邦经济和能源部称,该项目旨在把欧洲范围内的科研机构、初创企业、中小企业和工业界沿聚变技术核心价值链组织起来,支持从实验室到首次工业应用的相关项目。

能源安全焦虑推高聚变想象

  德国加快布局聚变,背后是一场持续发酵的能源安全焦虑。退出传统核电后,德国能源转型更加依赖风电和光伏,但可再生能源的波动性也更直接地暴露出来。德国环境署指出,受天气因素影响,2025年德国可再生电力增幅有限,天然气发电增加,电力进口仍保持较高水平。德国联邦统计局最新数据也显示,2025年德国已连续第三年成为电力净进口国。

  围绕“弃核”政策的争论由此升温。总理默茨多次批评德国弃核政策,称其是“严重的战略性错误”,削弱了德国能源供给能力。德国经济与能源部长卡特琳娜·赖歇认为,德国关停核电站后,为保障电力供应已更加依赖天然气,而这种依赖使德国更容易受到能源价格和供应冲击影响。

  核电争议又被不断延伸为更广泛的能源安全和产业竞争力问题。俄乌冲突暴露了德国对外部能源的深度依赖;中东局势波动推高了油气价格预期,加剧供应安全焦虑。能源进口成本、供应结构和工业电价问题持续困扰德国经济。化工、钢铁、机械制造等行业长期依赖稳定且可负担的能源,一旦电价和气价长期高于主要竞争对手,德国制造业的成本基础就会被削弱。

  德国奇迹聚变公司首席运营官海克·弗罗因德说,聚变有助于为钢铁、化工等高耗能行业提供更可负担的能源,减少对进口的依赖,并增强德国能源独立性和产业竞争力。

  聚变产业之所以能够承载这种期待,在于它提供了一种接近“完美能源”的叙事。德国马克斯·普朗克等离子体物理研究所(马普等离子体物理所)资深聚变专家哈特穆特·措姆说,聚变能是太阳和恒星释放能量的方式,其优势在于燃料消耗少、原料获取便捷,且不同于核裂变,不会发生类似传统核电站的失控事故,放射性废物半衰期也短得多,被视为具有可持续潜力的未来能源。

  德国政界也在主动吸收这一叙事。默茨此前表态,风电仅属于能源转型“过渡技术”,核聚变才是“终极能源解决方案”。一旦聚变发电实现产业化,将彻底重构能源供给体系,电力将便宜到“可能不再需要其他发电方式”。

2026 年 1 月16 日 至 17 日,2026 核聚变能科技与产业大会在安徽省合肥市举办。参会人员参观紧凑型聚变能实验装置(BEST)模型

从实验室科学迈向工业化应用

  德国核聚变产业布局主要依托四项举措。

  押注仿星器路线形成差异化优势。当前磁约束核聚变主要有托卡马克和仿星器两条路线,其中国际上更为主流的是托卡马克,而德国长期深耕的则是更具稳态运行潜力、但工程实现更复杂的仿星器路线。2025年5月,马普等离子体物理所Wendelstein 7-X(以下简称W7-X)仿星器装置在长脉冲运行中实现43秒高性能放电,刷新该条件下的世界纪录,并在长时间维持高水平聚变性能方面超过了托卡马克既有最好表现。W7-X运行负责人说,这是仿星器朝着聚变发电应用迈出的重要一步。

  多线路本土化布局。德国并未局限于仿星器这一优势路径,“德国高技术议程”首批技术路线图显示,德国计划在2026年建立磁约束聚变和激光聚变两个枢纽,推动相关科研和产业主体联网协同;到2030年代后半期,再根据技术进展在磁约束聚变和惯性约束聚变之间作出重点路线选择。

  政产学研协同推进。德国国家工程院日前发布《聚变能源研究与创新路线图》称,推进核聚变不能只靠科研突破,还需政产学研协同发力。在发展基础研究的同时,通过项目竞赛和对不同技术路线和团队方案的比较,筛选重点支持对象,加快试错和转化,形成风险分散、协作紧密的产业生态。报告还说,德国未来需加强资源整合,必要时开展国际合作。

  初创企业承接商业化探索。目前德国有4家聚变初创企业,均获资本支持。磁约束路线方面,比邻星聚变公司(Proxima Fusion)是马普等离子体物理所的衍生公司,建立在W7-X仿星器研究成果基础上,正在推进准等动力学仿星器概念和关键部件研发;高斯聚变公司(Gauss Fusion)同样聚焦仿星器电站设计,其电站概念设计已通过欧洲聚变和工业专家评估,正从概念设计阶段转向工程阶段。

  激光聚变路线方面,奇迹聚变公司已将B轮融资扩展至1.13亿欧元,累计私人融资和公共资助超过3.85亿欧元,该公司还与西门子能源合作推进一体化聚变电站概念设计,并与美国科罗拉多州立大学合作建设1.5亿美元激光设施;聚焦能源公司(Focused Energy)在今年5月完成2.4亿美元A轮融资,该公司称,这是全球聚变行业迄今最大规模的全额锁定A轮融资,也使其成为欧洲估值最高的聚变企业。

  部分初创企业已提出较为激进的商业化时间表。比邻星聚变计划在2027年完成示范仿星器“阿尔法”(Alpha)的设计和模型线圈,2030年代初建成并运行“阿尔法”示范仿星器,2030年代后期通过“斯特拉里斯”(Stellaris)聚变电站尝试将聚变电力接入电网。该公司首席执行官弗朗切斯科·肖尔蒂诺说,聚变能源正“从实验室科学迈向工业规模工程化”。

退役核电站变身聚变试验场

  随着聚变从科研议题走向工程示范,场址和电力基础设施开始变得关键。对德国而言,退役核电站拥有工业用地、电网接入、许可经验和大型电站运营基础,正在被重新纳入聚变产业布局。

  巴伐利亚州押注仿星器路线。2026年2月,比邻星聚变公司、莱茵集团、巴伐利亚州政府和马普等离子体物理所签署协议,计划先在加尔兴建设“阿尔法”示范仿星器,再把后续商业电站“斯特拉里斯”布局到莱茵集团正在退役的贡德雷明根核电站场址。

  黑森州则押注激光聚变路线。聚焦能源公司与莱茵集团、黑森州政府围绕比布利斯(Biblis)旧核电站场址展开合作,目标是在此建设激光聚变试验电站,并把这一旧核电站场址打造成集企业、科研和创新于一体的激光聚变园区。莱茵集团今年5月称,如果相关项目获得联邦政府支持,集团将加快比布利斯的退役拆除工作。

  莱茵集团首席执行官马库斯·克雷贝尔说,凭借退役核电站场址、现有核技术基础设施和长期许可经验,莱茵集团能为德国在国际聚变竞争中争取“时间和成本优势”。

长周期、高门槛、强竞争

  从实验装置走向可运行聚变电站,德国仍面临巨大挑战。投入大、周期长,未来产业落地成本高。哈特穆特·措姆测算,即便持续加大支持力度,德国建成首座聚变反应堆仍需约20年,整体资金投入或将达到200亿欧元。德国国家工程院也判断,德国到2045年建成聚变电站具备可能性,但前提是“大幅加速”研发和产业化推进。

  关键技术瓶颈难突破。德国联邦议院技术评估办公室科研人员赖因哈德·格林瓦尔德坦言,核聚变产业商业化“绝非板上钉钉”,材料选择、部件耐高温等问题都远未解决,其中氚在反应堆运行中自行生产的设想“几乎未经试验验证”。德国国家工程院将中子源建设、氚生产高温炉研发和零部件规模化制造列为尤为关键的卡点,并警示若这些基础条件不能及时满足,整个核聚变未来产业的发展进度可能至少再延后5至10年。

  国际竞争加剧挤压德国窗口期。当前,核聚变已是全球各国重点角逐的未来产业,多国集中资源加码技术研发、资本投入与产业布局,等离子体物理、装置控制、新型聚变技术等领域研发节奏不断加快。核聚变行业协会欧盟事务主任奥尔加·巴卡尔日耶娃表示,全球同行在工程落地、产业转化等方面各有优势,行业整体发展速度持续提升。德国若无法快速将技术优势转化为产业实力,在全球未来产业竞争中占据的空间将不断被压缩。

  资金缺口凸显,资本流向分流影响未来产业培育。《世界报》称,德国聚变产业此前提出约30亿欧元启动资金诉求,但联邦层面现有支持框架主要落在20亿欧元口径上,企业担心真正流向项目推进的实际资金不足10亿欧元。与此同时,大量欧洲资本、海外产业订单流向美国等海外头部聚变企业。2025年,谷歌与美国联邦核聚变系统公司(CFS)达成200兆瓦购电协议;同年,意大利能源巨头埃尼公司(Eni)又与美国联邦核聚变系统公司签署超过10亿美元购电协议,计划购买其未来商业聚变电站的电力。

  此外,全球激光聚变技术多点突破、多路线并行发展,也让德国相关企业在技术与市场层面承压,进一步加大了这一未来产业的培育难度。

  路透社报道称,受AI和数据中心用电需求推动,核聚变企业融资来源正在扩大。2025年,全球聚变企业融资达到26亿美元,较上一年增长约180%;部分企业开始转向公开市场和更广泛的机构资本。对德国而言,科研基础并不薄弱,但优势能否转化为产业能力,取决于资金、监管、供应链和示范项目能否同步跟上。聚变的远景足够诱人,但其商业化路径仍充满不确定性。

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