行业调研|对话核聚变电源专家:电源环节梳理与核聚变前景展望一、电源系统构成与技术路线 托卡马克装置中，电源系统是核心组成部分，主要服务于等离子体能量供给、磁场生成及辅助系统供电三大目的。其技术路线可分为以下三类： 磁体电源：需将外部电网的交流电（如500kV或220kV）通过整流电源转换为直流电，核心构成包括高压变电站（含变压器、互感器等）、变流器、无功补偿装置（需承受200兆伏安最大无功功率）及泄放系统。例如，国际热核聚变实验堆（ITER）的磁体储能达40吉焦，需配套大功率脉冲供电系统以维持等离子体约束。 加热电源：通过电子回旋共振、离子回旋、低杂波等方式实现等离子体加热，技术要求包括高射频功率、精准阻抗控制及动态调制能力。核心部件为脉冲调制器（PSM），其通过多模块组合实现几百千伏至兆伏级电压输出，是当前研发重点。 稳定与应急电源：为冷却水、低温等辅助系统供电，技术路线与常规电力设备类似，但需配备柴油发电机等应急电源，确保外部断电时安全系统持续运行。 二、电源环节价值量与高价值部件 电源系统在核聚变装置成本中占比显著，技术路线差异导致价值量分化： 价值量占比：托卡马克装置中电源系统占总成本约10%，位列磁体系统、加热系统之后；而场反装置（FRC）因依赖磁流体发电，电源占比高达40%-50%。 高价值部件： 磁体电源：整流变压器（ITER项目中需多组供电极向场与纵场线圈）、电流引线（高温超导材料应用核心）、电抗器及大容量无功补偿装置。 加热电源：脉冲调制器（PSM）、大功率电子管（如四极管）、电容器（FRC装置磁压缩核心部件）。 三、国内电源环节供应商与竞争格局 国内供应商已在ITER等项目中形成技术积累，竞争格局呈现“早期玩家主导、潜在企业逐步切入”特征： 核心供应商： 磁体电源：西电（整流变压器、隔离开关）、保变（主变及分接开关）、苏州阿尔斯通（断路器）； 加热与特种电源：中科海奥（强磁场超导电源）、合肥聚能/科业（磁体电源部件、加热天线）； 无功补偿：融信（ITER项目PF线圈变流器）。 竞争趋势：特变电工、许继电气等传统电力设备企业具备技术储备，未来或通过联合研发切入；随着技术标准化，CFETR等大型项目招标可能吸引更多参与者。 四、电源技术国际竞争力与出口前景 中国在核聚变电源领域已形成全球第一梯队能力，出口潜力明确： 技术优势：大功率变流器、磁体电源及无功补偿装置技术成熟，产业链完整，参数指标（如200兆伏安无功补偿容量）领先。 出口前景：电源环节无核心技术管控限制，美国等海外市场能源资本开支增长背景下，变压器、无功补偿设备等有望实现出口。 五、电源系统技术参数与成熟度 当前技术可满足主流装置需求，参数需根据装置规模动态调整： 电流强度：托卡马克磁体额定电流50-70千安（如ITER极向场线圈），等离子体电流可达15兆安；FRC装置高压脉冲电源电流通常为几百千安，暂态电压几十千伏。 成熟度：磁体电源、加热电源核心部件（如PSM、整流变压器）技术已通过ITER验证，稳定电源与常规电力设备通用，整体成熟度较高。 六、核聚变项目进展与行业前景展望 短期（2026-2027年）行业催化集中于技术验证与项目招标，长期需关注商业化路径： 重点项目进展： 星火一号（南昌链）：聚焦高温超导托卡马克与演示包层验证，目前处于设计阶段，2026年招标计划尚未明确； EAST/BEST：长周期部件招标已完成，2026年上半年或推进电源、加热系统子部件采购。 前景展望：技术路线从实验向工程化过渡，短期关注CFETR等大型项目启动，长期需突破稳态运行与成本控制瓶颈。 Q&A Q1: 在托卡马克装置及其他核聚变装置（如长反位型FRC）中，电源环节的价值量占比如何？电源系统内磁体电源、加热电源等不同部分的价值量占比情况怎样？ A1:在磁约束核聚变主流装置中，托卡马克与FRC（长反位型）的电源系统价值量占比存在显著差异。托卡马克装置在成熟配置（含二次侧发电、热交换系统）下，电源系统占整个聚变电厂成本的约10%，成本排序通常为第三或第四（前两位为磁体系统、加热系统或主要机械部件）；而FRC装置由于系统总数较少，电源系统占比高达40%-50%以上。电源系统内高价值部件方面，磁体电源中整流变压器、电流引线、电抗器及无功补偿装置占比较大，例如ITER项目中极向场线圈和纵场线圈需多组整流变压器供电，电流引线在超导线圈及加热天线中应用广泛，无功补偿装置需承受200兆伏安最大无功功率；加热电源中，低混杂波天线、微波加热装置（如ECH）的大功率四极管、电子管，以及脉冲调制设备（PSM）、电容器等为核心高价值部件，其中PSM脉冲调制器因需实现高压（几百千伏至兆伏）、高控制精度，是关键研发方向。 Q2: 国内可控核聚变电源环节的主要供应商有哪些？国内已招标项目（如BEST、EAST）的电源系统中标情况如何？ A2:国内可控核聚变电源环节的主要供应商及中标情况如下：在ITER项目中，西电承担整流变压器、隔离开关及避雷器供货；保变供应主变、有载分接开关及中性点接地系统；苏州阿尔斯通提供断路器和隔离开关；融信通过与中科院合肥物质科学研究院合作，供货PF线圈变流器及外旁通设备（基于中国提出的优化方案）。此外，中科院体系内企业如中科海奥具备加热电源、强磁场超导电源及微波控制电源研发能力；合肥聚能、合肥科业依托大科学工程供货经验，可生产磁体电源、电抗器、电流引线及加热天线等非标设备。传统电力设备企业如特变电工、许继电气虽未直接参与核聚变项目，但具备变压器等核心部件的技术能力，可通过参数调整进入该领域。 Q3: 随着CFETR、环流器四号、星火一号等更大型聚变堆启动招标，电源环节的市场竞争是否会加剧，是否会有更多供应商参与投标？ A3:随着大型聚变堆（如CFETR、环流器四号、星火一号）招标启动，电源环节竞争将进一步加剧，更多供应商有望参与。一方面，技术要求可通过合作研发（如企业与科研所联合）实现适应性拓展，并非仅早期玩家可参与；另一方面，部分设备（如降压变压器、无功补偿装置）属于电力系统常见部件，现有企业可通过参数调整满足需求，无需依赖核聚变领域前期供货经验。此外，从非标实验装置向大型聚变电站过渡过程中，工程设计阶段将推动产业链培养，为新玩家提供进入机会。 Q4: 美国在可控核聚变电源环节的资本投入情况如何？国内供应商的产品是否具备出口美国并应用于其聚变堆的可能性？ A4:美国在可控核聚变电源环节的公开资本投入信息较少，但中国供应商在该领域具备较强竞争力。中国在大功率变流器、磁体电源及无功补偿装置等领域已处于全球第一梯队，产业链完整，且技术管控限制较少。国内供应商在变压器等核心部件领域订单量显著，未来出口需求明确，具备向美国等市场供应电源系统的潜力。 Q5: 从电流强度角度，托卡马克与FRC电源的最大电流通常在什么范围？相关技术是否成熟？FRC能否实现一兆安、一百千伏的电源参数？ A5:托卡马克与FRC电源的电流强度取决于磁场强度及加热功率需求，无固定值。以ITER项目为例，纵场和极向场线圈额定电流为50-70千安，中心螺线管约40千安，等离子体电流达15兆安；FRC装置的高压脉冲电源目前最高电流为几百千安，电压为几十千伏，现有技术可支持该水平。关于FRC实现一兆安、一百千伏电源参数，目前技术难以实现，因现有高压脉冲电源暂态电流最高为几百千安，电压为几十千伏，需依赖IGBT脉冲开关触发装置及高电流闸流管等技术进一步突破。 Q6: 南昌链（星火一号）的建设进展如何？其总体设计方案是否通过？目前设计处于什么节点？ A6:星火一号由江西聚变与成都五八五所合作设计，技术方向为聚变裂变混合堆，现阶段目标是建设高温超导托卡马克及示范性包层，以验证技术可行性（不涉及涉核环节），而非直接建设商业电站。其总体设计方案细节未对外大量披露，2025年10月左右曾召开技术研讨会，后续无更多公开进展。目前处于验证高温超导应用及包层设计可行性的初期阶段，首个装置投资体量较小。 Q7: 星火一号在2026年第一季度及上半年是否有招标计划？ A7:目前暂不了解星火一号在2026年第一季度及上半年的具体招标计划。 Q8: 环流器四号和BEST在2026年上半年是否有招标或技术进展？ A8:BEST项目长周期部件招标已进行一年半，2026年上半年将转入子系统部件（如电源系统、加热系统、磁体后期部件及离子/低杂波加热部件）的招标；环流器四号进展相对缓慢，若推进纯超导托卡马克建设，上半年将启动四大件（如真空室）等长周期部件的招标。
