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导读

Type One Energy是一家致力于为全球提供可持续、经济型聚变能源的系统制造商。公司于2019年正式成立,并在2023年成功获得风险投资。通过整合成熟的制造工艺、现代计算物理学以及高性能超导磁体技术,Type One Energy开发了其独特的仿星器聚变能源系统。公司采取"合作伙伴密集+资本高效"的战略模式,旨在以最低风险和最短时间,在未来十年内建成聚变发电厂,推动聚变能源的商业化进程。

【中国金融案例中心 文:齐稚平、谢彬彬 编辑:谢彬彬 】

Part 1 公司简介

1.1 公司概述

Type One Energy Group Limited 是一家专注于可控核聚变技术研发的公司,成立于2019年,总部位于美国田纳西州的诺克斯维尔,同时在麦迪逊、波士顿和加拿大温哥华设有办事处。该公司致力于通过高温超导(HTS)磁体和增材制造技术的进步,将仿星器(Stellarator)聚变系统商业化,目标是为全球提供可持续、低成本的清洁能源。

核聚变技术被视为未来能源领域的革命性突破,其优势显著:首先,它是一种极其清洁的能源形式,不会产生温室气体或其他空气污染物,且放射性废物较少、半衰期短,环境影响小;其次,核聚变能量密度极高,一小部分燃料(如氘和氚)可释放远超化石燃料的能量,而氘可从海水中提取,氚可通过锂中子辐照再生,资源近乎无限;此外,核聚变反应器安全性高,无链式反应风险,且能连续运行,适合作为大规模电网的稳定基载能源。

然而,核聚变技术的商业化仍面临多重挑战:首先,反应需要在数亿摄氏度的极端高温下进行,依赖复杂的磁场约束技术;其次,等离子体稳定性控制难度大,不稳定性可能导致反应中断;第三,当前聚变实验的能量输出与输入比(Q值)仍不足以实现净能量输出;最后,建造和维护聚变反应器的成本极高,经济可行性尚未得到验证。

尽管挑战巨大,Type One Energy正通过技术创新和战略合作,推动该领域的发展。除了对技术瓶颈的研究突破,公司的轻资产合作模式,例如与田纳西河谷管理局(TVA)合作利用退役电厂基础设施,以及与Commonwealth Fusion Systems(CFS)共享超导磁体技术,为其商业化进程提供了独特优势。

1.2 团队介绍

根据Type One Energy网站显示,目前公司共有管理人员、技术人员合计72人,并持续采取措施以进一步吸引核聚变领域的专业人才。其中,主要的管理成员包括首席执行官Christofer M. Mowry、首席运营官Ryan Guerrero以及首席科学家John Canik。

图1 Type One Energy首席执行官 Christofer M. Mowry(中)、首席运营官Ryan Guerrero(左)及首席科学家John Canik(右)

(资料来源:公司官网)

首席执行官Christofer M. Mowry拥有斯沃斯莫尔学院工程学与天文学学位及德雷塞尔大学机械工程硕士学位。他在能源与基础设施领域拥有超过30年的全球业务领导经验,涵盖清洁能源技术、发电、石油天然气、自动化及流程工业。Mowry曾担任General Fusion首席执行官,主导在英国部署大型聚变示范设施,并创立Generation mPower,致力于核裂变技术的开发与商业化。他还领导过Babcock & Wilcox Company旗下的B&W Nuclear Energy和WSI,为全球能源与石化行业提供服务。其职业生涯始于费城电力公司与核电运营研究所,后在GE Energy担任多个管理职务,包括GE Reuter-Stokes总裁与GE Hydro总经理。此外,Mowry曾担任核聚变工业协会(FIA)主席,现任可持续市场倡议核聚变工作组主席,该倡议由英国国王查理三世于2020年创立,旨在推动私营部门加速实现全球气候、生物多样性及可持续发展目标。

首席运营官Ryan Guerrero拥有华盛顿大学化学工程学士学位和佩珀代因大学工商管理硕士学位。他在技术与创新领域拥有25年经验,专注于将复杂的大型航空航天和海军产品从概念推向市场,尤其在核潜艇推进与发电技术的设计、集成、测试及商业化方面表现不凡。Guerrero曾在诺斯罗普·格鲁曼公司担任高级主管近20年,主导下一代核动力潜艇的战略开发与生产,并管理董事会及多个业务组合项目。他还曾在波音公司担任材料与工艺工程师,参与飞机与太空推进项目,包括美国宇航局的航天飞机计划。加入Type One Energy之前,他在General Fusion任首席技术官,为公司制定了技术商业化路线图,并引入项目管理、战略合作与质量保证等关键能力。

首席科学家John Canik也是Type One Energy的联合创始人之一,拥有威斯康星大学电气与计算机工程硕士及博士学位,以及纽约大学物理学与计算机科学学士学位。他在聚变能源领域拥有超过20年的研究经验,并具备领导大型科学与工程团队的专业能力。Canik参与合作撰写了140余篇核聚变技术论文,包括一篇关于仿星器的开创性研究。在加入Type One Energy之前,他在橡树岭国家实验室工作了16年,最初以尤金·P·维格纳研究员身份加入,后担任理论与建模组、实验等离子体物理组组长,以及聚变能源部门临时主任。在此期间,他主导了橡树岭国家实验室聚变计划的重要部分,并担任能源部聚变能源科学办公室的主要联络人。

1.3 发展历程

  • 2019-2022年:技术验证期

Type One Energy在威斯康星大学麦迪逊分校的仿星器研究基础上,开启了其核聚变技术验证的关键阶段。在这三年中,公司完成了首台高温超导(HTS)磁体的设计与开发,这一突破性技术大幅提升了磁体性能,降低了能耗,为仿星器的商业化应用奠定了基础。此外,Type One Energy提交了20余项专利,涵盖超导磁体设计、等离子体控制以及仿星器工程优化等多个领域,展现了其在核聚变技术上的创新实力。

2022年,公司通过了美国能源部ARPA-E项目的技术验收,标志着其技术路线得到了权威认可。这一阶段的研究成果不仅验证了仿星器技术的可行性,也为后续的工程化与商业化铺平了道路。

  • 2023-2024年:原型机启动与战略合作

2023年3月,Type One Energy完成了由TDK Ventures领投,Breakthrough Energy Ventures等跟投的2900万美元种子轮融资。2024年2月,Type One Energy正式启动"Project Infinity"项目,旨在建造全球首台电厂级仿星器原型机Infinity One。该项目与田纳西河谷管理局(TVA)和橡树岭国家实验室(ORNL)合作,选址田纳西州克林顿市的退役燃煤电厂Bull Run。这一选址利用了现有电网基础设施,还体现了公司对清洁能源转型的承诺。Infinity One的目标是验证仿星器在电厂级规模下的运行效率与经济性,为后续商业化电厂提供关键数据支持。

2024年9月,Type One Energy完成了由比尔·盖茨旗下Breakthrough Energy Ventures领投,Foxglove Ventures、GD1跟投的A轮融资,融资额达5350万美元。该笔资金将用于加速原型机建设与技术研发。与此同时,公司宣布与Commonwealth Fusion Systems(CFS)达成超导磁体技术授权协议,获准使用其VIPER电缆技术开发仿星器专用磁体。这一合作将进一步提升Type One Energy在超导磁体领域的竞争力,为仿星器的性能优化提供技术支持。

  • 2025年:商业化布局加速

2025年,Type One Energy在商业化布局上迈出了重要步伐。2月,公司与田纳西河谷管理局(TVA)签署协议,规划在2030年代中期建成350MW商用聚变电厂Infinity Two。这一项目将利用TVA的电网基础设施,采用模块化制造技术,大幅降低建设成本与周期。与此同时,公司启动了人才培育计划,通过与高校、研究机构合作,培养核聚变领域的专业人才,为未来的技术研发与运营提供人力支持。

3月,Type One Energy发布了温哥华分部的招聘计划,招募包括CAD设计师、机械工程师、等离子体物理学家等多个岗位。这一举措旨在强化公司的工程实施能力,为Infinity One原型机的建设以及后续商业化部署提供技术支持。温哥华分部的成立也标志着公司在全球范围内的业务扩展,进一步巩固了其在核聚变领域的领先地位。

Part 2 商业模式

2.1 核心技术:聚焦于仿星器聚变能源系统

Type One Energy秉持"将星球的力量带到现实生活中"的理念,其核心技术聚焦于优化的仿星器(stellarator)聚变能源系统。这一系统是一种可实现稳态运行的聚变技术,具备固有稳定性,因此Type One Energy认为借助高性能计算对仿星器进行优化设计,更利于其在实际聚变发电站中的应用。

在核聚变能源研究领域,托卡马克(Tokamak)和仿星器(stellarator)是两条备受关注的技术路线,二者皆为用于核聚变能量实验的装置,各有独特设计和优势,难以简单评判优劣,其先进性取决于评价标准和目标。具体而言,在磁场设计上,托卡马克采用简单环形磁场,借助等离子体电流产生额外磁场约束等离子体;仿星器则运用复杂的磁场线圈设计,产生无需等离子体电流的扭曲磁场来约束等离子体,这解决了托卡马克因等离子体电流导致的磁场扭曲问题。稳态运行方面,以国际热核聚变实验反应堆(ITER)为代表的现有托卡马克设计主要基于脉冲运行,但长期目标是实现稳态运行;仿星器设计因不依赖等离子体电流,天然更适合稳态运行。建设成本和复杂性上,托卡马克设计相对简单,建设成本较低,技术挑战较少;仿星器复杂的磁场线圈设计使其建设成本更高、技术挑战更大。总体来说,托卡马克和仿星器在不断发展改进,各有长处,仿星器的某些设计理念理论上具有优势,未来可能更具先进性,而最终哪种设计能更高效实现商业化聚变能源还难以预料。

Type One Energy视仿星器为清洁能源科研竞赛中性能最强的聚变概念之一。历经数十年研究,仿星器性能表现出很强的可预测性,其在高离子和电子能量水平下拥有经验证的等离子体稳定性,减少了商业运营中不可预见的物理复杂性风险。仿星器的扭曲磁场可防止燃料粒子从聚变点漂移,使设计具备诸多优势。

不过,仿星器技术的关键在于精准计算。由于仿星器中等离子体的约束完全依赖外部磁铁,磁场形状和强度的改变会显著影响性能。要定制正确形状的三维磁场以实现准对称性,需进行大量计算,Type One Energy认为计算机建模代码和高性能计算的进步为其提供了可能。

2.2 主要业务

  • FusionDirect项目

Type One Energy专注于可控核聚变技术的研发与商业化。其核心项目FusionDirect,旨在通过一条直接的路径实现核聚变能源的商业化。该项目目标是在2030年前启动一个由Type One Energy与业主/运营商合作的核聚变试点电站。FusionDirect项目借助仿星器聚变性能与等离子体科学的提升,融合高温超导磁体技术与先进制造业创新,凭借多方合作和高资本利用效率策略,探索风险低、耗时短的商业化路径,展现出该公司在核聚变领域的领先地位及对清洁能源未来的担当。

  • Project Infinity项目

2024年,Type One Energy实现从"概念"到"建设"的重大突破。公司与田纳西河谷管理局(TVA)、美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)签署三方协议,推出Project Infinity项目,即"无限计划"。计划将田纳西州克林顿的Bull Run化石燃料发电厂旧址,用于建设首台仿星器设备Infinity One。建成后,Infinity One将成为全球最先进的仿星器,使Type One Energy能验证正在设计的聚变试验工厂(FPP)的关键要素,并提供试验平台,通过设计创新和现代方法展示优化的制造、建造及调试流程(兼顾成本与时间),助力公司迈向聚变能源商业化。在此基础上。2025年2月,Type One Energy与田纳西河谷管理局(TVA)签署协议,规划在2030年代中期建成350MW商用聚变电厂Infinity Two。

图2 Type One Energy正在建设的Infinity One

(图片来源:公司官网)

Part 3 竞争与挑战

3.1 竞争分析

目前,全球核聚变技术呈现多元化竞争态势,从技术路线来看主要可分为托卡马克、仿星器以及惯性约束等路线。作为仿星器路线的代表,Type One Energy尝试通过轻资产模式实现其核聚变的商业化。

具体来说,Type One Energy拥有以下几个特点:一是通过与公共部门合作,复用基础设施,实现降本增效。Type One Energy与田纳西河谷管理局(TVA)合作,将退役的Bull Run化石燃料电厂改造为聚变试验基地,在节约成本的基础上实现研发周期的压缩,同时利用TVA的过往经验降低了环保审批等运维风险。二是技术授权协作,与其他技术方实现生态互补。Type One Energy与Commonwealth Fusion Systems(CFS)达成合作,由后者向其提供仿星器专用的聚变超导磁体。通过CFS规模化生产摊薄成本,Type One Energy无需自建产线即可获得顶级磁体。三是多方资源杠杆化整合。借用橡树岭国家实验室Summit超算资源进行等离子体模拟,通过美国能源部《聚变能源前沿计划》的政策资源获取税收抵免,同时利用融资获得的资本资源进行合作伙伴网络扩展。"将工程风险分散给生态伙伴,自身专注技术集成与标准制定",Type One Energy这一轻资产策略或许能对新一代能源科技公司有所启示意义。

表1 各类核聚变技术路线及代表项目/公司

(数据来源:国际原子能机构《全球聚变路线图2025》等公开资料)

3.2 面临挑战:极端条件+技术瓶颈+经济难题

对于核聚变能源企业,Type One Energy同样面临研发条件、技术突破以及资金方面的难题。一是极端条件的营造。核聚变反应需在1.5亿至3亿摄氏度的等离子体环境中进行(远超太阳核心温度),这对工程系统提出三重要求:材料耐受性、磁场强度与精度以及能量输入的连续性。二是技术瓶颈的突破。这包括等离子体稳定性控制、超导此题规模化与可靠性以及能量增益比的提升。三是经济难题的解决方法。核聚变研发需要数百亿美元的投资,这无论从哪个维度来说都是一个巨大的资金难题。对于此问题,Type One Energy正通过基础设施复用、技术授权、政企联合等方式降低成本,同时也将逐步通过商业化路径实现收益。

Part 4 未来展望

2025年以来,Type One Energy取得了显著发展并完成了重要的战略投资。这些投资不仅有助于公司进一步推进其技术的研发和商业化进程,还将促进可控核聚变技术的发展。通过聚焦于仿星器技术引领核聚变商业化浪潮,Type One Energy计划在2030年代中期实现聚变能源并网发电。公司拥有的专业核聚变技术研究和开发核心团队,将帮助公司在该领域取得更多突破。

而随着技术的进一步发展和市场推广,Type One Energy的发展前景备受科学界和投资界瞩目,有望在全球能源市场上带来革命性的变革。

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