机械行业可控核聚变专题：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 1 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  电源是可控核聚变装置“生命线”，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）。  资本开支扩张有望带动电源订单陆续释放。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。 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  托卡马克：核心为脉冲功率电源，包括磁体电源、辅助加热电源、无功补偿及滤波系统。1）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。2）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。3）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，会威胁到聚变装置和电网的安全稳定运行，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。  场反位形 FRC：装置简单、成本低，有望率先开启商业化，快控开关和脉冲电容价值量在膨胀。场反位形（FRC）是一种磁/磁惯性约束聚变技术，物理结构为直线型，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，有望率先实现商业化。从价值量占比来看：FRC 装置不需要环向磁场线圈，且短脉冲放电特性导致磁体线圈材料多选用铜，磁体价值量占比有望较大降低（低于托卡马克的 28%）；FRC 装置需要大脉冲电源支撑等离子体加速至超音速碰撞和压缩，该装置对电源依赖程度高，价值量占比有望提升（高于托卡马克的 15%）。脉冲电容和快控开关分别承担 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，技术壁垒较高，为 FRC 装置电源的主要价值量环节。  Z 箍缩：驱动器价值量占比达 50%，快控开关和脉冲电容为核心组件。Z 箍缩原理为依靠等离子体大电流产生向心磁场箍缩力，使等离子体压缩达聚变条件，无需超导磁体、紧凑设计成本低，核心环节为驱动器，价值量占比达 50%。Z 箍缩驱动器主要由脉冲电容和开关组成（开关控制电容充放电），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），能够提供满足参数需求电容和开关的供应商有望受益。 投资建议  我们看好可控核聚变行业在“十五五”期间资本开支进入加速释放周期，建议重点关注 FRC 装置和 Z 箍缩装置建设推进，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；其次关注托卡马克装置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。 风险提示  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。 行业专题研究报告 敬请参阅最后一页特别声明 2 扫码获取更多服务 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............................ 6 1.1 托卡马克为主流，多种技术路线并行 ........................................................ 6 1.2 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................................................ 10 2.1 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 ..................... 10 2.2 磁体电源：电流大、纹波小、响应快，技术壁垒高 ........................................... 11 2.3 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 ............... 13 2.4 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 ................................ 16 3.1 场反位形 FRC 装置进展迅速，关注开关和电容机遇 ........................................... 16 3.1.1 场反位形 FRC 装置简单、成本低，有望率先开启商业化..................................... 16 3.1.2 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 ........................... 18 3.2 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................................................................................... 22 4.1 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............................ 22 4.2 王子新材： 已供应磁体电源电容，有望切入 FRC、Z 箍缩供应链............................... 24 4.3 国力股份：氢闸流管核心供应商，有望切入核聚变领域....................................... 25 4.4 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........................... 27 4.5 英杰电气：核聚变电源积累深厚，覆盖头部核聚变客户....................................... 29 4.6