2025年可控核聚变行业系列专题报告：电源决定聚变控制精度，特种电源迎发展东风

电源是核聚变关键部件之一，功率提升推动电源迭代

电源技术迭代推动聚变实现点火条件

核聚变点火要求提升等离子体温度、密度、能量约束时间三乘积：等离子体的温度、密度和能量约 束时间三者乘积称为“聚变三乘积”，当三乘积达到 5×1021（氘氚反应）时，聚变反应输出的功率等于 为驱动聚变反应而输入的功率，必须超过这一基本值，聚变反应才能自持进行。电源在核聚变主机 中起到产生磁场约束等离子体运动、提供能量保持反应温度等作用，中科院等离子物理研究所将电 源系统称为“核聚变装置的生命线”。2025 年 5 月，中核集团核工业西南物理研究院将聚变三乘积提 升至 1020量级，仍需稳步提升以达到 5×1021的自持条件。

电源是提升等离子体温度、能量约束时间的关键：电源在聚变装置中起三大作用。其一，电源给磁 体供电以控制等离子体位置、形状；其二，电源辅助加热装置提供能量，加热和驱动等离子体；其 三，为超导磁体失超提供保护。电源可以通过迭代以提升等离子体温度、提升能量约束时间，并最 终提升“三乘积”，电源技术迭代是核聚变自持反应的关键。电源系统需要配合等离子体反应不断调 整输出电流、电压，对控制精密度要求严格。

电力输入影响聚变装置安全，电源质量要求不断提升：超导磁体对等离子体的位置、形状和电流大 小进行控制，若等离子体发生破裂，将产生大量电磁辐射、热辐射和逃逸电子，会对面向等离子体 的部件产生极大的危害。此外，由于聚变装置功率的提升，聚变装置对高压电网的运行安全性冲击 也在提升，对于电源控制能力的要求进一步提升。

磁体电源强调稳定性，加热电源强调高能量

托卡马克系统包含磁体电源和加热电源，磁体电源容量更大：托卡马克核聚变装置应用的电源系统 包括磁体电源和加热电源，磁体电源强调对磁场的控制，对稳定性要求高；加热电源强调高功率、 长脉冲等射频技术。从电源容量角度，ITER 项目的磁体电源容量高达 2243MVA，容量是加热电源 的数倍。

磁体电源控制等离子体形状，保证聚变装置安全性

磁体电源强调低响应速度、高稳定性：根据中科院信息，EAST 磁体电源主要包括极向场电源（PF 电源，控制等离子体位置、形状、分布；保护极向场超导磁体安全）、纵场电源（TF 电源，产生环 向磁场使等离子体环向移动）、共振扰动磁场电源（RMP 电源，实现磁流体力学不稳定性的主动控 制）、垂直位移快速控制电源（防止等离子体不稳定垂直位移）；除了上述电源以外，还有校正线 圈电源（CC 电源）等。核聚变要求电源故障率极低，即便实验中核聚变系统故障率已经下降至 0.1%， 业主依然认为故障率偏高。VS 电源、RMP 电源均起到防止等离子体不稳定位移的作用，要求电源 响应时间低于 0.5ms，甚至小于 0.2ms。

RMP 电源调节边界粒子输运，提升聚变运行稳定性：核聚变反应在高性能模式下会产生边界局域模 （ELM）爆发，其本质上由边界磁流体力学的不稳定性造成。大幅度 ELM 爆发将对偏滤器靶板和等 离子体约束性能造成严重损害，有效控制 ELM 是托卡马克装置研究重点之一。2004 年，RMP （Resonance magnetic perturbation，共振磁场扰动场）被用在 DIII-D 装置上，实现 RMP 对 ELM 的 完全抑制，此后，外加 RMP 已成为托卡马克上控制 ELM 的有效方法，并用于 EAST、JET、HL-2A 等多个装置上。RMP 电源需要兼备高响应速度与强抗扰动能力，根据中科院信息，RMP 单个电源模 块输出电流的响应速度需要控制在 0.3ms 以内，电流上升率≥5 kA/ms，电压波动率≤3%。由于负载线 圈在托卡马克装置内工作环境复杂，因此电源需要具备高抗扰动能力，RMP 电源在硬件拓扑结构设 计、控制策略方面均具备壁垒。

加热电源高能化，强调射频技术

加热电源高功率化，中性束加热是核心方案：托卡马克装置加热方式包括欧姆加热、低杂波加热 （LHCD）、电子回旋加热（ECRH）、离子回旋加热（ICRF）、中性束加热（NBI）。从功能角度， 欧姆加热用于托卡马克装置预加热；低杂波加热、电子回旋加热用于：1）提升等离子体热电子温度； 2）驱动等离子体电流；离子回旋加热、中性束加热用于加热等离子体离子。核聚变装置的加热方案 正在向大功率、长脉冲、高能量方向发展，在多种技术方案中，中性束加热通过直接将高能粒子注 入托卡马克的约束磁场，是上述方案中效率最高、物理机制最为明确的加热手段。

射频是加热电源核心技术：托克马克装置的加热方案基本都需引入射频技术。离子源是中性束加热 系统最为核心部件，大功率射频离子源正在以其长寿命、结构简单等优势实现对弧放电离子源的替 代。除 NBI 加热以外，电子回旋加热、离子回旋加热、低混杂波加热均应用射频技术，但是频率有 所差异，具体而言：低混杂波加热（f=1-8GHz），电子回旋加热（f=40-160GHz），离子回旋加热（f=30- 200GHz）。

电子管是加热系统重要部件之一，EAST 装置多使用进口电子管：托卡马克装置中所使用的电子回 旋加热系统、离子回旋加热系统均以回旋管为核心部件，但是这两种电子管性能有所差异。EAST 电 子回旋加热系统使用 GYCOM（俄罗斯）、CPI（美国）回旋管作为微波源，其电子管生成高频电磁 波使等离子体中的电子产生共振，并以此实现加热。EAST 离子回旋加热系统使用 THALES（法国） 真空电子管作为谐振腔放大器，其通过射频波将等离子体中的少数离子进行加速，通过离子的运动 碰撞将能量传递至等离子体。虽然上述两种电子管工作原理不一致，但是在聚变加热系统高功率化 的背景下，回旋管功率提升推动电子回旋加热系统功率提升的方向是一致的。

回旋管、速调管、四极管等加热电源核心零部件实现国产化突破：2017 年中科院承接“长脉冲高功率 回旋管关键技术研究”专项，并于 2019 年完成 140GHz 回旋管验收实验，实现输出毫米波功率 700 千瓦，运行时长 3000 秒，技术参数达到国际先进水平。2018 年科技部针对“长脉冲高功率速调管关 键技术研究”立项，2024 年中科院成功研制出 C 波段 500kW 长脉冲速调管，建成高功率长脉冲速调 管测试平台。2019 年科技部针对“长脉冲高功率射频四极管关键技术研究”立项，要求在消化吸收 ITER 1.5 MW 长脉冲四极管技术的基础上，开展国产大功率射频四极管的设计与模拟计算、关键技 术预研，射频输出功率不低于 1.5 MW。旭光电子的兆瓦级大功率电子管已实现批量供货，其中在可 控核聚变领域的兆瓦级电子管是国内独供，国际唯二生产供应商。我国已经具备回旋管、速调管、 四极管国产化能力。

直线型、仿星器、Z 箍缩等技术路线对电源要求更高

直线型装置对电源放电速度要求非常严格，成本占比高：直线型核聚变装置的运行存在两大关键阶 段，其一为预电离阶段，电离效果决定了 FRC 等离子体性能参数；其二为等离子体喷射，等离子体 喷射速度高达 250km/s，经过相邻线圈的时间约 2μs，要求线圈的放电速度需要控制在亚微秒级别。 对于直线型装置的高压脉冲电源系统进行高精度控制具备相当难度。从具体结构上，直线型装置的 电源拓扑结构由偏置（BIAS）支路、预电离（PI）支路、场反转（Main）支路以及续流（Crowbar） 支路所组成，各支路的电源工作参数都很严格。直线型装置核心为电源，电源占直线型装置成本比 例约 50%，是直线型装置核心部件。

仿星器电源要求高于托卡马克：托卡马克的磁场是由外置线圈电流和等离子体电流共同产生，其结 构相对简单；仿星器的磁场由外置磁场线圈的电流产生，几乎没有等离子体电流，仿星器更适合长 时间稳态运行，但约束性能不及托卡马克。通过优化仿星器的磁场位形，可有效地提高仿星器的约 束性能，电源控制是优化仿星器磁场位形的关键。西南交大的 CFQS 装置包括 9 组线圈，其中非平 面模块化线圈（Modular Coil）4 组，实现准环对称磁场位形；环向场线圈 3 组，实现磁岛偏滤器放 电位形；极向场线圈 2 组，控制磁轴径向移动，西南交大针对 9 组磁体线圈对应设计了 9 套磁体线 圈电源，电源设计复杂。

Z 箍缩强调大电流驱动：[2]Z 箍缩核聚变方案目标 2040 年提供商业化功能方案，其以重复频率大电 流驱动器为核心技术之一，要求在 2030 年前建设输出电流为 50 MA 的“电磁驱动大科学装置”；寿 命方面要求功率源的充放电次数超过 300 万次（重复运行频率 0.1Hz）。驱动器在 Z 箍缩系统中的 成本占比高达 1/3 左右，成本占比高。

电源具备定制化属性，看好特种电源厂商市场拓展

核聚变电源需定制，具备历史积累的厂商有望受益

核聚变电源强调高稳定性和定制化需求，看好具备历史供货经验的供应商获得订单：核聚变电源具 备特种电源属性，需要电源具备高功率输出能力，并保持输出电压的稳定性。供应商需紧密配合客 户对电流、电压、频率等方面要求，存在高客户壁垒。我们认为，与客户具备历史合作经验、具备 核级电源供应经验的厂商更容易进入 BEST 项目等大型项目供应链中。 我国部分电源厂商已经针对国内项目进行供货：我国爱科赛博、英杰电气、四创电子、许继电气、 王子新材等厂商已经具备核聚变电源相关供货经验。根据爱科赛博披露，其曾参与 EAST、HL-2M、 DIII-D 项目，在动态电源、控制电源、托卡马克真空室线圈电源方面均具备经验，并承担了环流三 号（HL-2M）的 RMP 电源及控制系统研制任务。海外供应商方面，EEI 生产的 HDPS 高动态电源已 经成功应用于 JT-60 项目。2024 年 7 月，聚变新能公告许继电气成为其首套磁体电源项目供应商。

超级电容可集成在电源中，重要性逐步提升

核聚变装置脉冲式运行，需引入储能装置平抑供电系统波动：托卡马克装置存在运行大容量、波动 性冲击功率问题，且反应堆暂不具备稳态运行条件，其供电系统必须设计成能够支持脉冲运行，进 一步加剧了电源侧波动。我国的 HL-2A 和 HL-2M 采取脉冲供电系统进行供电，具体使用立式结构 飞轮发电机提供功率支撑。在脉冲电源的基础之上，核聚变装置需要运用储能技术将聚变堆间断性 的输出变为稳定的功率输出，以便于解决核聚变发电不稳定性和汽轮发电机组平稳运行的需求之间 的矛盾。

超级电容是电源的重要组成之一，已在核聚变项目中应用：超级电容放电速度快，适合核聚变工况。 超级电容的功率密度达 5-10kW/kg，是电池、飞轮储能功率密度的 10 倍以上，具备毫秒级别响应能 力。实际应用层面，HL-2M 的开关电源已经使用超级电容，海外 Helion 项目已使用超级电容。根据 王子新材披露，其子公司宁波新容于 2-3 年前开始与客户对接核聚变电容需求，且暂无其他供应商 供货。

电源集成超级电容具备难度：现有部分电源方案使用 SVG 进行无功补偿，搭配其他储能方式实现有 功补偿；迭代方案是将超级电容集成在电源中，则可以同时实现无功补偿、有功补偿。在新方案放 量的预期下，超级电容的应用规模具备提升空间。超级电容具备高灵活性，可以与单个子模块相连， 但由于级联子模块数目多，因此电路调制方法远比传统直流输电的触发控制更为复杂。电源需要提 升对超级电容均衡控制能力，并以此为基础实现各储能单元输出保持一致；在电源控制上，电源还 需要实现尽量低的开关频率，以降低开关损耗。因此电源通过将超级电容进行集成也提高了电源的 技术壁垒。

核聚变电源市场空间广阔，具备持续迭代订单空间

核聚变投资规模扩大、项目数量提升，核聚变电源具备广阔市场：聚变新能 BEST 装置投资规模由 85 亿元提升至 140 亿元以上，若按照电源价值量占比 10%测算，BEST 装置中电源系统整体价值量 已超过 14 亿元。短期看，我国核聚变重点项目呈现“大项目、小项目齐头并进”态势，大型重点项目 包括 BEST、星火一号、环流三号改造、先觉聚能项目等；小型项目包括洪荒 170、CTRFR-1 等。根 据我们统计，仅考虑 2030 年计划建成的核聚变装置投资额约 500 亿元人民币，假设电源价值量占比 10%，电源需求超过 50 亿元。假如后续更多项目落地，或现有规划项目投资规模提升，核聚变装置 以及核聚变电源的市场空间更为广阔。

电源存在持续迭代空间，核心供应商有望持续获得订单：核聚变电源系统通过控制电流最终起到控 制磁场的作用，通过优化核聚变电源设计可强化磁场控制能力，并提升核聚变主机不同工况下稳定 性。在聚变堆性能提升的过程中，电源输出电压、输出电流能力需要同步优化。我国科研工作者已 经针对磁体电源实现了全控型脉冲功率调制对晶闸管相控整流的迭代；在加热电源领域，则通过更 新核心零部件、使用全新高频 PSM 模块等方案优化电源运行表现。综上所述，电源存在持续的技术 提升空间，电源厂商可配合现有核聚变项目持续迭代，领先电源厂商具备卡位优势。

爱科赛博

深耕特种电源领域二十年，公司具备强技术能力

长期技术积淀支撑特种电源迭代：公司前身爱科电子于 1996 年在西安成立，至今具备接近 30 年发 展历史。公司创立之初以航保电源主营产品形成逆变/变频等交流电源变换及控制核心技术。以航保 电源技术为基础，2004 年公司进行上海光源大功率高精度加速器电源的研制工作，进入加速器电源 市场，形成特种电源产品线。2010 年以来，公司承担多项国家大科学装置电源及特种装备型号工程 电源项目，为核工业领域的电源关键组件批量配套，并拓展了轨道交通和新能源测试新应用领域。 2023 年公司于上交所上市，截至目前已经形成精密测试电源、特种电源和电能质量控制设备三大主 要产品。

公司股权结构稳定：公司实控人为白小青、王琳夫妇，截至 2024 年末，实控人直接持股比例约 22.24%。 与此同时，白小青为西安博智汇企业咨询服务有限合伙企业的执行事务合伙人，截至 2025 年一季度 末，白小青持有其 39.83%的份额。李辉、石涛、苏红梅等个人股东为公司核心管理人员，公司股权 结构稳定。

管理团队具备强技术背景，为公司研发属性打下坚实基础：公司高管团队具备深厚技术背景，从业 经验丰富。公司董事长、总经理白小青先生 1987 年本科毕业于北京航空航天大学电气技术专业，毕 业后进入原航空航天部 623 研究所（现中国飞机强度研究所）工作，后于 1992 年硕士毕业于西安交 通大学电气工程学院工业自动化专业，1996年创办爱科电子。公司核心管理人员均具备强研发背景。

股权激励进一步提升公司凝聚力：2024 年公司发布限制性股票激励计划，以公司 2024-2026 年营业 收入或净利润设置考核目标。2025 年股票激励触发值为营业收入 13 亿元或实现净利润 1.80 亿元； 2026 年股票激励触发值为实现营业收入 16 亿元或实现净利润 2.24 亿元。

高收入增速支撑高研发投入，利润规模维持增长

乘新能源东风，公司业务收入呈增长趋势：根据公司公告，2019-2024 年公司营业收入由 2.38 亿元 提升至 9.72 亿元，复合增速达 32.50%。精密测试电源销售规模快速提升，推动公司营业收入增长， 2024 年公司精密测试电源实现营业收入 6.63 亿元，同比增长 36.02%，占 2024 年总收入比例约 68.16%。 2024年公司实现营业收入9.72亿元，同比增长17.70%；实现归母净利润0.73亿元，同比降低47.26%。

公司坚持高毛利产品，新能源测试业务毛利率下降阶段性影响业绩：2019-2024 年，公司实现平均毛 利率 40.73%，高综合毛利对公司净利率形成有效支撑；2019-2024 年公司实现平均净利率 7.75%。 2024 年公司实现毛利率 35.08%，同比减少 10.15pct，净利率 7.43%，同比减少 8.80pct。我们认为， 2024 年公司毛利率、净利率下降的主要原因系测试电源价格竞争明显，2024 年公司新能源测试板块 实现毛利率 33.68%,同比减少 19.48pct，公司有望受益于新能源行业整体企稳回升。

研发投入稳步增长，三费用率持续下降：公司坚持高比例研发投入，2019-2024 年公司实现平均研发 费用率 11.37%，2024 年公司研发费用率提升至 14.60%。公司持续布局半导体电源、小功率测试电 源以及模块电源等新方向，导致研发费用规模提升。在管理、财务、销售费用方面，公司三费总体 稳中有降，2019-2024 年公司实现平均三费用率 19.61%，2024 年公司三费用率为 12.44%，同比减少 4.78pct。长期看，公司坚持业务模式转型升级，由“项目”型转向“产品+平台”型，持续完善支撑业务 持续发展的技术平台和产品平台，有望推动毛利率提升，以及摊薄费用支出。

新能源终端技术迭代，推动测试电源需求增长

测试电源需求稳步增长：2024 年精密测试电源业务销售收入达 6.63 亿元，同比增长 36.02%，占公 司营业收入的 68.16%。2019-2024 年，精密测试电源业务毛利率较为稳定，实现平均毛利率 45.17%。 公司精密测试电源客户主要覆盖光伏储能、新能源汽车两大领域。光伏储能方面，目前客户已涵盖 全球逆变器出货量前十的全部六家中国企业，在该领域已形成较强的知名度。在新能源汽车领域， 公司客户包括新能源汽车销量排名第一的整车生产商，以及国内新能源汽车头部部件厂商汇川技术。 在科研试验认证领域，公司客户包括国内检验认证领域具有较大影响力的上海电器科学研究所、进 出口产品检测认证机构南德认证，以及中国电力科学研究院等。随着光伏储能、动力电池技术迭代， 新能源测试电源需求不减。

测试电源集中度有望提升，通用型测试电源有望提升毛利率：测试电源广泛应用于科研试验、航空 航天、医疗设备、通信电子、消费电子、电子元器件等行业。在传统工业领域发展较早的欧美日以 及中国台湾地区，积累了一批具备较强先发优势的厂商，包括 AMETEK、EA、致茂电子等。在我 国新能源渗透率快速提升的背景下，以爱科赛博为代表的国内具备较好的技术基础和定制化能力的 电源厂商，通过研发大功率测试电源切入新能源领域，并逐步开发通用测试电源产品，形成对传统 测试电源厂商的差异化竞争。爱科赛博已经形成了较为完整的测试电源产品线，形成对外资及台资 品牌的替代趋势，长期看公司发展通用型测试电源有望摊薄制造成本并推动毛利率提升。

特种电源布局核聚变赛道，项目落地拉动需求增长

特种电源毛利率稳中有进，客户群辐射广泛：2024 年特种电源业务实现营业收入 1.20 亿元，同比减 少 19.93%，占公司营业收入的 12.38%。2024 年特种电源业务毛利率达 40.77%，同比增长 9.44pct。 公司特种电源覆盖航空保障、轨道交通、加速器、定制特种装备等领域。根据公司公告，2025 年特 种装备领域市场需求逐步释放，公司在手订单充裕，2025 年度业务将实现快速增长。

深入参与加速器与核聚变项目，具备远期订单想象空间：爱科赛博具备丰富的高能粒子加速器用特 种电源制备经验。根据公司公告，爱科赛博早在 2004 年已经为上海同步辐射光源（SSRF）提供大功 率静态和动态电源，并为全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）提供动态电源，并承担环流三号 （HL-2M）的 RMP 电源及控制系统研制任务。在励磁的电流源领域，爱科赛博的技术水平已经达到 国际先进，且具有一定的市场地位和相对稳定的订单。公司具备核聚变电源供货经验，随着后续大 小项目落地，有望获得批量订单。

编辑：火腿肠