机械行业研究：可控核聚变专题：多技术路线共同发展，电源价值量在膨胀

敬请参阅最后一页特别声明电源是可控核聚变装置“生命线”，资本开支扩张有望带动订单陆续释放托卡马克电源核心为脉冲功率电源，关注FRC、Z箍缩路线带来的电容、开关需求膨胀密集建设带来的磁体电源、辅助加热电源以及无功补偿及滤波系统机遇。可控核聚变实验结果不及预期、可控核聚变资本开支不及预期。 供应商有望受益。投资建议风险提示 敬请参阅最后一页特别声明内容目录一、电源是可控核聚变装置“生命线”，资本开支扩张有望带动订单陆续释放............................61.1托卡马克为主流，多种技术路线并行........................................................61.2电源系统是核聚变装置的核心部分，价值量占比高............................................8二、托卡马克需要长脉冲运行，核心为脉冲功率电源................................................102.1托卡马克脉冲功率电源由磁体电源、辅助加热电源以及无功补偿滤波等组成.....................102.2磁体电源：电流大、纹波小、响应快，技术壁垒高...........................................112.3无功补偿及谐波抑制系统：实现电源系统与电网兼容，核聚变装置稳定运行的关键...............132.4辅助加热电源：PSM、HVPS是辅助加热装置电源的理想选择....................................14三、FRC、Z箍缩路线电源价值量占比高，关注核心环节快控开关和电容................................163.1场反位形FRC装置进展迅速，关注开关和电容机遇...........................................163.1.1场反位形FRC装置简单、成本低，有望率先开启商业化.....................................163.1.2电源系统为FRC装置最核心的系统之一，关注快控开关和电容环节...........................183.2 Z箍缩：驱动器价值量占比达50%，脉冲电容和开关为核心组件................................19四、投资建议...................................................................................224.1旭光电子：深耕高压、大电流开关，有望切入FRC、Z箍缩电源开关............................224.2王子新材：已供应磁体电源电容，有望切入FRC、Z箍缩供应链...............................244.3国力股份：氢闸流管核心供应商，有望切入核聚变领域.......................................254.4四创电子：国内雷达龙头之一，子公司华耀电子供应核聚变PSM电源...........................274.5英杰电气：核聚变电源积累深厚，覆盖头部核聚变客户.......................................294.6爱科赛博：深耕电力电子，切入核聚变磁场电源、加热电源...................................314.7新风光：深耕电力电子节能控制技术，切入核聚变磁场电源、加热电源.........................32五、风险提示...................................................................................34图表目录图表1：核聚变装置按照约束原理分类为磁约束、惯性约束、磁惯性约束...............................6图表2：可控核聚变主要装置类型.................................................................6图表3：托卡马克为主流，仿星器、激光约束、FRC等多路线共同发展..................................8图表4：可控核聚变电源要求系统容量高、耐高压、大电流、纹波小...................................8图表5：ITER装置中电源、加热系统和电流驱动价值量占比合计达15%.................................9图表6：中核系、中科院系等推进托卡马克、Z箍缩路线，商业公司积极布局FRC路线....................9图表7：电源周期式放电驱动托卡马克装置........................................................10图表8：ITER工作流程存在周期高功率脉冲........................................................10图表9：ITER电源系统包括辅助加热电源、磁体电源、无功补偿及滤波系统和低温&水冷等辅助系统电源...11 敬请参阅最后一页特别声明图表10：ITER磁体包括环向、轴向、校正、中心磁体...............................................11图表11：ITER磁体电源系统组成.................................................................11图表12：ITER磁体电源较为复杂.................................................................11图表13：ITER变流器采购包组成.................................................................12图表14：EAST纵场电源对电流、纹波、稳定度、响应要求较高.......................................13图表15：ITER各线圈电流波形要求实时控制.......................................................13图表16：单套超导磁体电源峰值功率为平均功率十倍...............................................13图表17：核聚变磁体电源系统匹配相应储能电源...................................................13图表18：电源会带来较大的有功/无功功率冲击....................................................14图表19：ITER电源无功功率冲击典型情况.........................................................14图表20：ITER无功补偿及谐波抑制系统配置示意图.................................................14图表21：辅助加热系统为托卡马克的必备系统.....................................................15图表22：ITER辅助加热电源切断响应时间为微秒级、负载短路时释放能量低...........................15图表23：PSM主要适用100KV及以下，HVPS电源主要适用于几百千伏至兆伏的输出电压.................16图表24：PSM主要给射频加热系统供电，HVPS主要给NBI系统供电...................................16图表25：FRC等离子体示意图....................................................................17图表26：场反位形（FRC）结构示意图............................................................17图表27：场反位形（FRC）结构具备内部闭合、外部开放磁力线......................................17图表28：FRC无需外部加热源和环向磁场、装置简单，造价成本低和运行成本低........................17图表29：FRC装置有望率先开始商业化供电........................................................18图表30：Helion的FRC装置包括等离子体形成、加速、压缩聚变三个步骤.............................18图表31：FRC对电压、电流、响应时间、充放电时间要求更高........................................19图表32：相对托卡马克路线，FRC装置电源环节价值量占比有望增长..................................19图表33：KMAX-FRC电容要求高电压、电流、能量...................................................19图表34：FRC装置开关要求高电压、大电流及长寿命................................................19图表35：Z箍缩反应包括电离、加速、箍缩、聚变步骤..............................................20图表36：等离子体z向电流产生向心“箍缩”.....................................................20图表37：Z箍缩聚变反应堆尺寸远小于托卡马克和惯性约束..........................................20图表38：中、美均在推进Z箍缩路线发展.........................................................21图表39：ZAP Century（Z箍缩）装置示意图.......................................................21图表40：Z箍缩聚变裂变混合堆示意图............................................................21图表41：先觉聚能目标建设60MA驱动器..........................................................21图表42：Z箍缩驱动器单支路由一个开关控制两个电容..............................................21图表43：Z箍缩聚变裂变混合堆中60MA-70MA级驱动器价值量占比约为33%............................22图表44：旭光电子主要产品电力设备、军工以及电子材料...........................................22 敬请参阅最后一页特别声明图表45：25Q1旭光电子营收短期承压.................