机械行业专题报告：磁约束及惯性约束聚变装置电源拆解及成本构成_34页_1mb

报告摘要

机械团队·行业专题报告总结

核心内容

本报告围绕磁约束及惯性约束聚变装置的电源系统展开，重点分析了托卡马克装置（如ITER和DEMO）的电源构成、成本占比、技术特点及关键设备供应商，并探讨了惯性约束聚变装置中电源的重要性及未来发展方向。

主要观点

电源系统的重要性：在托卡马克装置中，电源系统是核心组成部分，涉及电力供应和加热与电流驱动，合计占总成本的15%。在惯性约束聚变装置中，电源占比可能进一步提高，尤其是在Z箍缩混合堆中，驱动器部分成本占比接近1/3。
电源系统功能：电源系统在ITER中主要承担三项功能：为微波、中性粒子装置提供能量，维持高温等离子体环境；为超导线圈供电以产生强磁场控制等离子体；为辅助系统供电及磁体失超保护。
电源技术分类：包括脉冲阶梯调制（PSM）电源和逆变型高压电源（HVPS），PSM适用于射频加热系统，HVPS用于中性束注入系统，各有其优缺点。
ITER供电系统：采用法国400kV电网，通过双进线配电至66kV和22kV，分为脉冲功率电网（PPEN）和稳态功率电网（SSEN）。PPEN由欧盟负责设计，中国承担制造与技术支持。
辅助加热电源：是实现等离子体自持燃烧的关键，需满足高电压、大电流、高精度、低纹波等要求。PSM电源具有较高的输出精度和响应速度，但模块数量多，维护复杂；HVPS电源成本高，可靠性较低。
磁体电源：包括极向场（PF）、环向场（TF）、中心螺线管（CS）等，其特点是需要快速控制等离子体位形，确保不接触器壁。国内企业如许继电气、爱科赛博、弘讯科技等已参与相关项目。
无功补偿及滤波系统：用于抑制谐波，保障电网稳定。ITER项目中，中国承担了3套80Mvar的无功补偿系统，其技术指标在国际领先。
Z箍缩混合堆：采用惯性约束方式，驱动器部分成本占比大，对电源需求高。其优势在于经济性、安全性及环境友好性，预计未来将成为核聚变的重要方向。
相关企业：包括四创电子、英杰电气、旭光电子、许继电气、王子新材、爱科赛博、弘讯科技、中国西电、久盛电气、国力股份等，各企业在不同电源系统中发挥关键作用。
投资建议：建议关注上述企业在核聚变电源领域的布局及技术实力，重点关注辅助加热电源、磁体电源、无功补偿及滤波系统、Z箍缩混合堆相关电源设备等。

关键信息

1. 托卡马克装置成本构成

ITER装置：磁体占比28%，堆内构件及真空室25%，其他辅机33%，建筑14%。
DEMO装置：磁体占比12%，堆内构件及真空室17%，其他辅机及加热系统31%，辅助设备系统25%。
辅助系统占比高：在ITER和DEMO中，辅助系统如加热和电流驱动、低温冷却、仪表监测等合计占比31%。

2. 电源系统分类与技术特点

类型	供电方式	电压	电流	优势	劣势
PSM电源	脉冲调制	18kV~130kV	20A~90A	输出精度高、响应快	模块数量多、维护复杂
HVPS电源	逆变型	1000kV	60A	高压绝缘容易实现	控制复杂、成本高、可靠性低

3. 主要电源设备供应商

公司	产品	应用领域
四创电子	PSM电源	磁体电源、辅助加热系统
英杰电气	特种电源	磁体电源、辅助加热系统
旭光电子	大功率电子管	磁约束聚变装置
许继电气	磁体电源、电光开关驱动源	磁约束、惯性约束聚变
王子新材	薄膜电容	磁体电源
爱科赛博	磁体电源、辅助加热电源	磁约束聚变
弘讯科技	高动态电源	磁约束聚变
中国西电	特种变压器	辅助加热系统
久盛电气	特种电缆	核聚变项目
国力股份	氢闸流管	核聚变装置