可控核聚變行業(yè)專題報告：多技術(shù)路線共同發(fā)展，電源價值量在膨脹.pdf

可控核聚變行業(yè)專題報告：多技術(shù)路線共同發(fā)展，電源價值量在膨脹。

電源是可控核聚變裝置“生命線”，資本開支擴(kuò)張有望帶動訂單陸續(xù)釋放

電源是可控核聚變裝置“生命線”，價值量占比高。電源為核聚變裝置磁體、加熱系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)供電，要求 容量高（100MW 級別）、耐高壓（最高達(dá) 1MV）、耐大電流（100kA）、紋波小（1%-2%），相對傳統(tǒng)工業(yè)電源研發(fā)、 生產(chǎn)難度更高。以 ITER 為例，該托卡馬克裝置電源系統(tǒng)價值量占比約為 15%，F(xiàn)RC、Z 箍縮裝置不需要超導(dǎo)磁體， 且對電壓、脈沖頻率、充放電時間要求更高，電源價值量占比更高（Z 箍縮電源價值量占比為 50%左右）。

資本開支擴(kuò)張有望帶動電源訂單陸續(xù)釋放。中核系、中科院系等在“十五五”期間密集推進(jìn)托卡馬克實驗堆建設(shè)； Z 箍縮-聚變裂變混合堆計劃 2030 年前實現(xiàn)聚變點火，驗證 Q>1；商業(yè)公司積極布局場反位形 FRC 裝置，國內(nèi)星 能玄光計劃 2035 年建成 200MW FRC 聚變電站。多種技術(shù)路線聚變堆密集建設(shè)，有望帶動多類電源訂單陸續(xù)釋放。

托卡馬克電源核心為脈沖功率電源，關(guān)注 FRC 、Z 箍縮路線帶來的電容、開關(guān)需求膨脹

托卡馬克：核心為脈沖功率電源，包括磁體電源、輔助加熱電源、無功補(bǔ)償及濾波系統(tǒng)。1）磁體電源：調(diào)節(jié)磁 體供電，實現(xiàn)等離子體生成和控制；壁壘在于需實現(xiàn)毫秒級別實時控制，紋波小、穩(wěn)定性高，并輸出數(shù)十 kA 大 電流。2）輔助加熱電源：輔助加熱系統(tǒng)要求電源大容量、高電壓、快速響應(yīng)&保護(hù)時間短、釋放能量小，脈沖階 梯調(diào)制電源（PSM）、逆變型高壓電源（HVPS）能分別滿足 100kV 及以下、MV 級別輔助電源的需求。3）無功補(bǔ)償 及濾波系統(tǒng)：無功功率沖擊來源于相控電源調(diào)節(jié)、失超保護(hù)、加熱電源閃絡(luò)，功率沖擊可達(dá) 100Mvar，會威脅到 聚變裝置和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，需要配套 TCR 閥、濾波電容、電抗器等組成的無功補(bǔ)償及濾波系統(tǒng)。

場反位形 FRC：裝置簡單、成本低，有望率先開啟商業(yè)化，快控開關(guān)和脈沖電容價值量在膨脹。場反位形（FRC） 是一種磁/磁慣性約束聚變技術(shù)，物理結(jié)構(gòu)為直線型，無需外部加熱源和環(huán)向磁場、裝置簡單，造價成本低和運 行成本低，有望率先實現(xiàn)商業(yè)化。從價值量占比來看：FRC 裝置不需要環(huán)向磁場線圈，且短脈沖放電特性導(dǎo)致磁 體線圈材料多選用銅，磁體價值量占比有望較大降低（低于托卡馬克的 28%）；FRC 裝置需要大脈沖電源支撐等離 子體加速至超音速碰撞和壓縮，該裝置對電源依賴程度高，價值量占比有望提升（高于托卡馬克的 15%）。脈沖電 容和快控開關(guān)分別承擔(dān) FRC 磁體大電流供電和時序控制的作用，均需要耐高壓（高達(dá) 40kV）、耐大電流（數(shù)十 kA）， 兩者還分別要求儲能達(dá)幾十 kJ 和微秒級開關(guān)時間，技術(shù)壁壘較高，為 FRC 裝置電源的主要價值量環(huán)節(jié)。

Z 箍縮：驅(qū)動器價值量占比達(dá) 50%，快控開關(guān)和脈沖電容為核心組件。Z 箍縮原理為依靠等離子體大電流產(chǎn)生向 心磁場箍縮力，使等離子體壓縮達(dá)聚變條件，無需超導(dǎo)磁體、緊湊設(shè)計成本低，核心環(huán)節(jié)為驅(qū)動器，價值量占比 達(dá) 50%。Z 箍縮驅(qū)動器主要由脈沖電容和開關(guān)組成（開關(guān)控制電容充放電），核心參數(shù)要求包括脈沖頻率高（0.1Hz）、 脈沖電流大（數(shù)十 MA 級）、電流上升沿（百納秒級）、儲能大（百兆焦耳），能夠提供滿足參數(shù)需求電容和開關(guān)的 供應(yīng)商有望受益。