机械行业专题报告：磁约束及惯性约束聚变装置电源拆解及成本构成.pdf

机械行业专题报告：磁约束及惯性约束聚变装置电源拆解及成本构成。从托卡马克装置成本构成来看，涉及电源部分的分别是电力供应（占8%）、加热和电流驱动（7%），即电力、电源部分共计占比15%，是托卡马克装置的重 要组成部分，且电源领域企业较多，因此有必要对电源进行更深入的研究。

电源系统在ITER装置中占据着极其重要的地位，功能主要有三点： 1）为微波、中性粒子等装置提供能量，维持聚变反应所需高温等离子体环境。 2）为各超导线圈导通电流，产生对应强磁场以约束和控制等离子体位形。 3）为聚变装置各辅助系统供电及磁体失超的保护电路。

ITER的供电采用法国电网400kV双进线配电66kV和22kV方式高压变电站的方式，分为脉冲功率电网（PPEN）和稳态功率电网（SSEN）两部分。1）PPEN供给 各类脉冲整流电源运行所需的脉冲功率，又可以分为磁体电源、辅助加热电源、无功补偿和滤波系统，2）SSEN为稳态运行子系统及各类常规配电提供稳态 功率，主要用于低温、水冷等系统用电。

【磁体电源】又可以分为极向场（PF）、环向场（TF）、中心螺线管（CS）、垂直稳定（VS)、校正场（CC）电源，其主要特点是，需要电源系统快速控制 等离子体的不同位置与形状，并保证等离子体不接触器壁。

【辅助加热电源】欧姆加热一般可以将等离子体加热至1keV量级，但是氘氚聚变反应实现点火需要将等离子加热到10keV量级以上，需要通过辅助加热手段 进一步提高等离子体温度， 并且持续向等离子体输送能量。辅助加热电又可以分为离子回旋加热（ICRH）、电子回旋加热（ECRH）低混杂波加热（LHRF）、 中性束注入（NB）4种，其中，前三种均需要采用脉冲阶梯调制（PSM）高压电源，而中性束注入系统加速极电源一般采用逆变型高压（HVPS）电源技术。

此外，在惯性约束中，电源价值量占比有望进一步提高。Z箍缩混合堆种驱动器部分成本占比较大，接近1/3，对电源的需求量要大于磁约束路线的托卡马 克装置。