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电源深度:磁约束及惯性约束聚变装置电源拆解及成本构成
趋势无敌 / 05月30日 13:01 发布
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。
方正军工机械投资建议:
1)辅助加热电源:四创电子(PSM电源)、英杰电气(PSM电源)、旭光电子(大功率四极管)
2)磁体电源:许继电气(极向场电源)、爱科赛博(真空室线圈电源)、弘讯科技(校正场线圈电源)、王子新材(薄膜电容)
3)其他辅助装置:中国西电(电源工作组、中性束工作组的变压器)、久盛电气(特种电缆)、国力股份(氢闸流管)
4)惯性约束电源:许继电气(20KJ预放能源组件,20kV电光开关驱动源、LD电源等)