导 读
本期内容来源于中国电源学会《2025年度中国电源行业发展报告》，聚焦商业航天背景下空间电源技术挑战与发展趋势。文章围绕空间电源技术，梳理在商业航天下空间电源的核心诉求，剖析商业航天背景下空间电源面临技术挑战与发展趋势，为行业产学研从业者研判空间电源技术提供参考。
随着可回收火箭技术的成熟和发射成本的显著下降，全球商业航天产业正经历前所未有的爆发式增长。卫星发射数量持续攀升，对航天器的核心子系统——空间电源系统，提出了全新的要求。空间电源系统作为航天器在轨运行的“能量心脏”，其性能直接决定了任务的生命周期、载荷能力和商业价值。随着电推进技术的广泛应用，电源系统还将承担百千瓦级高功率推进系统的供电任务，不仅要求发电能力的大幅提升，更对功率变换、热管理和辐射防护提出了严峻挑战。在商业航天“低成本、高可靠、规模化”的刚性需求下，传统空间电源技术正面临严峻挑战。
01
产业诉求
空间电源五大核心需求
商业航天对空间电源的核心诉求主要有：
1
低成本与规模化量产
传统航天领域，电源系统成本占卫星平台总成本20%以上，其中太阳能电池阵占比超60%，商业航天规模化应用要求大幅降低空间电源单位功率成本，实现批量化、标准化生产，摆脱传统航天电源高成本、小批量的研发模式。
2
高功率密度与轻量化
低轨大型星座、高分辨率遥感卫星、电推进航天器等对功率需求持续提升，迫切要求电源系统轻量化、小型化，减少发射成本，提升航天器有效载荷占比。
3
空间环境高适应性
适配近地轨道极端温差、强空间辐射、原子氧腐蚀、微流星撞击等恶劣环境，保障无维护状态下的长期在轨稳定运行。
4
快速迭代与柔性适配
契合商业航天快速研制、快速部署的节奏，实现技术快速迭代，同时适配不同轨道、不同任务航天器的差异化能源需求。
5
长寿命与高可靠性
满足商业卫星5-15年在轨寿命要求，降低在轨故障率与运维成本，保障星座系统连续稳定运行。
02
现存瓶颈
规模化落地四大难题
商业航天背景下空间电源面临的挑战主要有：
1
极端空间环境耐受性
太空环境存在真空、高低温骤变、高能粒子辐射、原子氧腐蚀等极端条件，易造成太阳能电池材料性能衰减、储能电池电解液挥发、电极结构损坏、功率开关器件及半导体集成电路失效。如何在控制成本的前提下提升电源系统在轨寿命与长期稳定性，成为商业航天规模化应用所面临的核心难题之一。
2
性能与成本矛盾
当前航天级三结砷化镓太阳能电池虽具高转换效率、高稳定性，但受稀有金属锗材料稀缺、制备工艺复杂影响，柔性砷化镓太阳翼单价高达数十万元每平方米，难以适配低轨卫星星座大规模部署需求。此外，抗辐照加固使功率器件的成本达到工业级功率器件的数百上千倍，也大大增加了功率开关器件的寄生参数、恶化了开关性能，导致损耗大幅增加、空间电源系统综合性能严重下降。
3
规模化应用与电能供需挑战
传统的航天级元器件生产周期长、产量低，难以满足批量化生产的需求。随着卫星载荷功能的日益复杂，如高分辨率遥感、太空算力、高通量通信等，卫星的单星功率需求正急剧攀升。这对空间电源系统的功率密度、能量转换效率和储能能力都提出了更高的要求。传统的电源架构无法应对未来太空电站或太空算力集群的能源需求。
4
轻量化、小型化、集成化挑战
商业卫星朝着小型化、集约化、高功率方向发展，电源系统需与卫星结构、热控、载荷等系统高度集成，同时实现电能转换、存储、分配、调控一体化设计，多系统耦合带来的散热、布线、轻量化设计难题愈发突出。
03
发展预判
三大技术革新新方向
商业航天背景下空间电源技术发展趋势主要有以下几个方面：
1
新一代太阳能光伏材料
砷化镓基的多结电池因其高效率（可超过30%）、优异的抗辐射性和轻量化特性，成为高价值商业卫星的主流选择。钙钛矿太阳能电池具备高效率、低成本、轻量化和柔性化等优势，被视为下一代颠覆性技术。然而，钙钛矿电池在太空应用中仍面临巨大挑战，包括对紫外线辐射、真空环境及热循环的敏感性。尽管存在自愈合特性，钙钛矿电池的商业化航天应用仍需解决长期稳定性和辐射耐受性问题。
2
高安全、高比能储能技术
储能系统在卫星进入地影期或短期高功率需求时发挥关键作用。传统锂电池已接近性能瓶颈，固态电池等新型储能技术正在成为商业航天的选择。固态电池使用固体电解质替代液体电解质，具有本质安全性高、工作温度范围宽、能量密度潜力大等优点，被视为下一代空间储能技术的突破口。除了固态电池，锂硫电池（理论能量密度可达700 Wh/kg）、超级电容混合储能系统也在探索中，旨在满足不同任务剖面下的峰值功率需求和长循环寿命要求。
3
电力电子与电源管理系统革新
作为航天器的“心脏”，电源系统及其核心的电力电子变换技术，正面临着前所未有的性能、成本和可靠性压力。在商业化需求的驱动下，空间电力电子变换技术正朝着高效率、高密度、高可靠、模块化和智能化的综合方向快速演进。主要有宽禁带器件的应用、先进电力电子变换器拓扑、高功率密度设计、可靠性设计以及模块化、标准化与智能化设计等方面。
关于《2025年度中国电源行业发展报告》
由中国电源学会编撰的《2025年度中国电源行业发展报告》是《中国电源行业年鉴(2026)》的核心板块之一，立足于国家“双碳”战略与新质生产力发展的时代背景，旨在全面、系统、深度地剖析中国电源行业的现状格局、发展动能与未来趋势，推动电源行业在技术创新与产业升级中实现高质量发展。
欢迎点击名片订阅“中国电源学会”微信公众号，后续将陆续刊登《报告》核心观点与精选章节，纸质版将随《中国电源行业年鉴(2026)》正式出版，敬请关注！
本文基于中国电源学会《2025年度中国电源行业发展报告》相关章节内容整理凝练。
本章节主笔人：吴红飞（南京航空航天大学 教授）
数据支撑：李红兵（广东大比特网络科技有限公司）
本文整理：陈宇（同济大学 在读博士生）
声明：本文内容经原作者及数据提供方授权，由整理者在原文基础上进行精炼与归纳，不代表原始报告全貌，具体详尽内容请以报告原版为准。
✦
往期文章精选
✦
算力爆发驱动产业扩容，数据中心电源市场规模与技术发展解读
点击图片阅读原文
“双碳”目标下储能电源系统的技术突围之路
点击图片阅读原文
规模 1750 亿元！电力电子化电力系统中电源市场持续扩容
点击图片阅读原文
