可控核聚变电源行业分析
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
- 电源价值量占比高：电源为核聚变装置磁体、加热系统以及辅助系统供电，要求容量高（100MW级别）、耐高压（最高达1MV）、耐大电流（100kA）、纹波小（1%-2%），相对传统工业电源研发、生产难度更高。以ITER为例，该托卡马克装置电源系统价值量占比约为15%，FRC、Z箍缩装置不需要超导磁体，且对电压、脉冲频率、充放电时间要求更高，电源价值量占比更高（Z箍缩电源价值量占比为50%左右）。
- 资本开支扩张带动订单释放：中核系、中科院系等在“十五五”期间密集推进托卡马克实验堆建设；Z箍缩-聚变裂变混合堆计划2030年前实现聚变点火，验证Q>1；商业公司积极布局场反位形FRC装置，国内星能玄光计划2035年建成200MW FRC聚变电站。多种技术路线聚变堆密集建设，有望带动多类电源订单陆续释放。
二、托卡马克需要长脉冲运行，核心为脉冲功率电源
- 托卡马克脉冲功率电源组成：包括磁体电源、辅助加热电源以及无功补偿滤波等。
- 磁体电源：调节磁体供电，实现等离子体生成和控制；壁垒在于需实现毫秒级别实时控制，纹波小、稳定性高，并输出数十kA大电流。
- 辅助加热电源：辅助加热系统要求电源大容量、高电压、快速响应&保护时间短、释放能量小，脉冲阶梯调制电源（PSM）、逆变型高压电源（HVPS）能分别满足100kV及以下、MV级别辅助电源的需求。
- 无功补偿及滤波系统：无功功率冲击来源于相控电源调节、失超保护、加热电源闪络，功率冲击可达100Mvar，需要配套TCR阀、滤波电容、电抗器等组成的无功补偿及滤波系统。
- 托卡马克需要储能电源支撑冲击功率：单套超导磁体电源峰值功率可达100MW，为平均功率的10倍以上，需要配套储能装置支撑高冲击功率。
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
- 场反位形FRC装置：
- 装置特点：结构简单、成本低，有望率先开启商业化。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。
- 电源系统：为FRC装置最核心的系统之一，对电压、电流、响应时间、充放电时间要求更高，电源板块价值量占比有望提升。
- 核心组件：脉冲电容和快控开关壁垒高，分别承担FRC磁体大电流供电和时序控制的作用，均需要耐高压（高达40kV）、耐大电流（数十kA），两者还分别要求储能达几十kJ和微秒级开关时间。
- Z箍缩：
- 装置特点：驱动器价值量占比达50%，脉冲电容和开关为核心组件。无需超导磁体、紧凑设计成本低，但对耐大电流、电极耐久性要求高。
- 核心组件：Z箍缩驱动器主要由脉冲电容和开关组成，核心参数要求包括脉冲频率高（0.1Hz）、脉冲电流大（数十MA级）、电流上升沿（百纳秒级）、储能大（百兆焦耳）。
四、投资建议
- 关注FRC和Z箍缩装置建设：带来电源系统价值量膨胀的机遇，脉冲电容、快控开关相关公司订单有望释放。
- 关注托卡马克装置建设：带来磁体电源、辅助加热电源以及无功补偿及滤波系统机遇。
- 推荐公司：旭光电子、王子新材、国力股份、四创电子、英杰电气、爱科赛博、新风光。
五、风险提示
- 可控核聚变实验结果不及预期。
- 核聚变资本开支投入不及预期。
