2025.7.17机械行业观察

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

1. 技术路线分类与发展现状

2. 核聚变技术路线按约束原理分为磁约束、惯性约束、磁惯性约束三类，具体差异如下：

3. 磁约束：等离子体温度 8keV，约束时间 0.9s，密度 10¹⁴cm⁻³，代表装置为托卡马克、仿星器等。

4. 惯性约束：温度 8keV，约束时间 6.6×10⁻¹²s，密度 1.4×10²⁵cm⁻³，代表为激光约束、Z 箍缩。

5. 磁惯性约束：温度 8keV，约束时间 9×10⁻⁷s，密度 10²⁰cm⁻³，代表为场反位形（FRC）。

6. 全球现有 159 台聚变装置，托卡马克占比 49.7%（79 台），仿星器 14.5%（23 台），激光 / 惯性约束 7.5%（12 台），其他路线 28.3%（45 台），托卡马克为当前主流。

7. 电源系统的核心地位与价值量

8. 电源为核聚变装置磁体、加热及辅助系统供电，需满足高容量（100MW 级）、耐高压（最高 1MV）、大电流（100kA 级）、低纹波（1%-2%），技术难度显著高于传统工业电源。

9. 不同装置电源价值量占比差异显著：ITER（托卡马克）电源占比 15%；Z 箍缩装置因无需超导磁体，电源占比达 50% 左右；FRC 装置电源占比高于托卡马克。

10. 资本开支与订单前景

11. “十五五” 期间，中核系、中科院系推进托卡马克实验堆建设，单堆投资数十亿至百亿元；Z 箍缩 - 聚变裂变混合堆计划 2030 年前实现聚变点火（Q>1）；商业公司布局 FRC，如星能玄光计划 2035 年建成 200MW 聚变电站（成本约 10 亿元）。

12. 多技术路线装置密集建设，有望带动磁体电源、辅助加热电源、脉冲电容、快控开关等多类产品订单释放。

二、托卡马克需要长脉冲运行，核心为脉冲功率电源

1. 电源系统构成

2. 托卡马克电源系统包括脉冲功率电网（PPEN）和稳态功率电网（SSEN），PPEN 含磁体电源、辅助加热电源、无功补偿及滤波系统，SSEN 含低温、水冷等辅助系统电源。

3. 磁体电源：高参数与技术壁垒

4. 功能：为中心螺管（CS）、环向场（TF）、极向场（PF）等磁体供电，实现等离子体激发、约束与位形控制。

5. 核心参数：极向场变流单元额定电流 55kA、电压 1.35kV；环向场变流单元 68kA、0.9kV；需毫秒级响应、纹波≤0.3%（如 EAST 纵场电源）。

6. 配套需求：单套超导磁体电源峰值功率达 100MW（为平均功率 10 倍以上），需储能装置支撑高冲击功率。

7. 无功补偿及谐波抑制系统

8. 背景：相控电源调节、失超保护、加热电源闪络可引发达 100Mvar 的无功功率冲击，威胁电网稳定。

9. 解决方案：配置 TCR 阀、滤波电容、电抗器等组成的补偿系统，降低冲击影响。

10. 辅助加热电源

11. 需求：托卡马克欧姆加热最高仅 0.3 亿度，需辅助加热至 1 亿度以上，电源需满足大容量、高电压、微秒级保护响应。

12. 主流产品：脉冲阶梯调制电源（PSM）适用于 100kV 及以下（如 ICRF、ECRH 系统）；逆变型高压电源（HVPS）适用于 MV 级（如 NBI 系统）。

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

1. 场反位形（FRC）装置

2. 技术特点：直线型结构，无需外部加热源和环向磁场，装置简单、成本低（星能玄光 200MW 电站成本约 10 亿元），有望率先商业化。

3. 电源需求：需支撑等离子体加速至超音速碰撞和压缩，电压达 40kV、电流数十 kA，充放电时间数十微秒，电源价值量占比高于托卡马克。

4. 核心组件：脉冲电容（储能达 80kJ）、快控开关（耐 40kV、数十 kA，微秒级响应），技术壁垒高。

5. Z 箍缩装置

6. 原理：依靠等离子体大电流产生向心磁场箍缩力，实现聚变，无需超导磁体，装置紧凑。

7. 驱动器价值：占装置总价值 50%，核心参数包括脉冲频率 0.1Hz、电流数十 MA 级、上升沿百纳秒级、储能百兆焦耳。

8. 核心组件：脉冲电容和开关（单支路由 1 个开关控制 2 个电容），先觉聚能目标建设 60MA 驱动器。

四、投资分析：聚焦电源核心环节及相关公司

1. 旭光电子

2. 产品：高压真空灭弧室（2024 年收入 6.8 亿元）、大功率电子管（2024 年收入 0.47 亿元，占比 3.0%）。

3. 优势：开关产品耐 72.5kV 电压、80kA 峰值电流，满足 FRC、Z 箍缩参数需求，2025Q1 归母净利润 0.3 亿元（同比 + 19.3%）。

4. 王子新材

5. 业务：通过子公司宁波新容布局薄膜电容，已交付聚变新能磁体电源电容订单。

6. 业绩：2025Q1 营收 5.2 亿元（同比 + 36.2%），归母净利润 0.08 亿元（同比 + 66.3%）；宁波新容 2024 年收入 4.5 亿元（同比 + 59.6%），有望切入 FRC、Z 箍缩供应链。

7. 国力股份

8. 产品：氢闸流管（峰值电压 50kV、电流 20kA），满足 FRC、Z 箍缩开关需求。

9. 业绩：2025Q1 营收 2.3 亿元（同比 + 59.4%），归母净利润 0.1 亿元（同比 + 183.5%），直流接触器收入占比超 50%。

10. 四创电子

11. 布局：子公司华耀电子供应 EAST 装置 140kV PSM 电源，支持离子回旋共振加热系统。

12. 业绩：2024 年雷达及配套收入占比 53.2%，2025Q1 营收短期承压（同比 - 13.7%）。

13. 英杰电气

14. 产品：覆盖核聚变磁场电源、加热电源（如回旋管电源），客户包括中核 585 所、中科院合肥等离子所。

15. 订单：2024 年聚变相关电源订单超千万元，历史累计达数千万元，2025Q1 营收 3.3 亿元（同比 - 13.3%）。

16. 其他企业

17. 爱科赛博：供应磁体电源、加热电源，2025Q1 合同负债 0.77 亿元（同比 + 144.5%）。

18. 新风光：等离子体快控电源应用于 EAST，2025Q1 营收 4.0 亿元（同比 + 11.8%）。

五、风险提示

• 可控核聚变实验结果不及预期，影响商业化进程。

• 资本开支投入不及预期，拖累装置建设进度。

关键数据摘要

指标	托卡马克（ITER）	FRC 装置	Z 箍缩装置
电源价值量占比	15%	>15%	50%
电压要求	最高 1MV（NBI 系统）	40kV	数十 kV
电流要求	100kA 级	数十 kA	数十 MA 级
响应时间	毫秒级	微秒级	百纳秒级
核心组件	磁体电源、PSM/HVPS	脉冲电容、快控开关	脉冲电容、开关