國金證券:多技術(shù)路線(xiàn)共同發(fā)展 可控核聚變電源價(jià)值量在膨脹
國金證券發(fā)布研報稱(chēng),電源是可控核聚變裝置“生命線(xiàn)”,價(jià)值量占比高;多種技術(shù)路線(xiàn)聚變堆密集建設,有望帶動(dòng)多類(lèi)電源訂單陸續釋放。該行看好可控核聚變行業(yè)在“十五五”期間資本開(kāi)支進(jìn)入加速釋放周期,建議重點(diǎn)關(guān)注FRC裝置和Z箍縮裝置建設推進(jìn),帶來(lái)電源系統價(jià)值量膨脹的機遇,脈沖電容、快控開(kāi)關(guān)相關(guān)公司訂單有望釋放;其次關(guān)注托卡馬克裝置密集建設帶來(lái)的磁體電源、輔助加熱電源以及無(wú)功補償及濾波系統機遇。
國金證券主要觀(guān)點(diǎn)如下:
電源是可控核聚變裝置“生命線(xiàn)”,資本開(kāi)支擴張有望帶動(dòng)訂單陸續釋放
電源是可控核聚變裝置“生命線(xiàn)”,價(jià)值量占比高。電源為核聚變裝置磁體、加熱系統以及輔助系統供電,要求容量高(100MW級別)、耐高壓(最高達1MV)、耐大電流(100kA)、紋波小(1%-2%),相對傳統工業(yè)電源研發(fā)、生產(chǎn)難度更高。以ITER為例,該托卡馬克裝置電源系統價(jià)值量占比約為15%,FRC、Z箍縮裝置不需要超導磁體,且對電壓、脈沖頻率、充放電時(shí)間要求更高,電源價(jià)值量占比更高(Z箍縮電源價(jià)值量占比為50%左右)。
資本開(kāi)支擴張有望帶動(dòng)電源訂單陸續釋放。中核系、中科院系等在“十五五”期間密集推進(jìn)托卡馬克實(shí)驗堆建設;Z箍縮-聚變裂變混合堆計劃2030年前實(shí)現聚變點(diǎn)火,驗證Q>1;商業(yè)公司積極布局場(chǎng)反位形FRC裝置,國內星能玄光計劃2035年建成200MWFRC聚變電站。多種技術(shù)路線(xiàn)聚變堆密集建設,有望帶動(dòng)多類(lèi)電源訂單陸續釋放。
托卡馬克電源核心為脈沖功率電源,關(guān)注FRC、Z箍縮路線(xiàn)帶來(lái)的電容、開(kāi)關(guān)需求膨脹
托卡馬克:核心為脈沖功率電源,包括磁體電源、輔助加熱電源、無(wú)功補償及濾波系統。1)磁體電源:調節磁體供電,實(shí)現等離子體生成和控制;壁壘在于需實(shí)現毫秒級別實(shí)時(shí)控制,紋波小、穩定性高,并輸出數十kA大電流。2)輔助加熱電源:輔助加熱系統要求電源大容量、高電壓、快速響應&保護時(shí)間短、釋放能量小,脈沖階梯調制電源(PSM)、逆變型高壓電源(HVPS)能分別滿(mǎn)足100kV及以下、MV級別輔助電源的需求。3)無(wú)功補償及濾波系統:無(wú)功功率沖擊來(lái)源于相控電源調節、失超保護、加熱電源閃絡(luò ),功率沖擊可達100Mvar,會(huì )威脅到聚變裝置和電網(wǎng)的安全穩定運行,需要配套TCR閥、濾波電容、電抗器等組成的無(wú)功補償及濾波系統。
場(chǎng)反位形FRC:裝置簡(jiǎn)單、成本低,有望率先開(kāi)啟商業(yè)化,快控開(kāi)關(guān)和脈沖電容價(jià)值量在膨脹。場(chǎng)反位形(FRC)是一種磁/磁慣性約束聚變技術(shù),物理結構為直線(xiàn)型,無(wú)需外部加熱源和環(huán)向磁場(chǎng)、裝置簡(jiǎn)單,造價(jià)成本低和運行成本低,有望率先實(shí)現商業(yè)化。從價(jià)值量占比來(lái)看:FRC裝置不需要環(huán)向磁場(chǎng)線(xiàn)圈,且短脈沖放電特性導致磁體線(xiàn)圈材料多選用銅,磁體價(jià)值量占比有望較大降低(低于托卡馬克的28%);FRC裝置需要大脈沖電源支撐等離子體加速至超音速碰撞和壓縮,該裝置對電源依賴(lài)程度高,價(jià)值量占比有望提升(高于托卡馬克的15%)。脈沖電容和快控開(kāi)關(guān)分別承擔FRC磁體大電流供電和時(shí)序控制的作用,均需要耐高壓(高達40kV)、耐大電流(數十kA),兩者還分別要求儲能達幾十kJ和微秒級開(kāi)關(guān)時(shí)間,技術(shù)壁壘較高,為FRC裝置電源的主要價(jià)值量環(huán)節。
Z箍縮:驅動(dòng)器價(jià)值量占比達50%,快控開(kāi)關(guān)和脈沖電容為核心組件。Z箍縮原理為依靠等離子體大電流產(chǎn)生向心磁場(chǎng)箍縮力,使等離子體壓縮達聚變條件,無(wú)需超導磁體、緊湊設計成本低,核心環(huán)節為驅動(dòng)器,價(jià)值量占比達50%。Z箍縮驅動(dòng)器主要由脈沖電容和開(kāi)關(guān)組成(開(kāi)關(guān)控制電容充放電),核心參數要求包括脈沖頻率高(0.1Hz)、脈沖電流大(數十MA級)、電流上升沿(百納秒級)、儲能大(百兆焦耳),能夠提供滿(mǎn)足參數需求電容和開(kāi)關(guān)的供應商有望受益。
風(fēng)險提示
可控核聚變實(shí)驗結果不及預期、可控核聚變資本開(kāi)支不及預期。
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