中金公司 _ 太空光伏深度报告——冉冉升起的卫星能源市场
2026-02-04 10:33

报告行业投资评级 - 报告未明确给出具体的行业投资评级(如“增持”、“中性”等)[1][2][3] 报告的核心观点 - 商业航天蓬勃发展背景下,太空光伏作为卫星电源系统升级的核心方向,正迈向技术路线升级与产业化交付的新阶段 [3] - 随着中国低轨星座进入密集部署期、单星功率持续上行及太空算力等新场景探索,建议把握太空光伏带来的全产业链变革,关注制造产业端落地密集催化 [3] - 卫星数量增长与单星功耗扩容共同推动空间太阳电池阵(太阳翼)降本增效的新需求 [3] - 太空光伏技术路线正从早期的晶硅、砷化镓向高效HJT等晶硅方案和钙钛矿或晶硅-钙钛矿叠层方案演进,多种技术百花齐放 [3] - 2025-2030年太空光伏需求重心为服务传统应用的低轨卫星,市场规模或达千亿元;2030年后若太空算力进入乐观部署阶段,需求有望台阶式放大 [3] - 建议把握太空光伏电池技术迭代带来的全产业链利润扩容与先进产能先发优势,短期关注企业实际上星验证窗口,长期跟踪星座项目交付订单放量 [3] 商业航天行业概览与驱动因素 - 商业航天是以市场为主导,覆盖火箭与卫星研发制造、发射服务、测运控及下游应用的全产业链活动,核心价值在于通过技术创新与商业竞争实现降本增效 [8] - 商业航天的商业化闭环取决于卫星体系的规模化部署与持续运营,增长主线由卫星应用牵引并反哺上游扩产与技术迭代 [8] - 卫星应用传统领域包括通信、导航与遥感,分别基于不同轨道(LEO, MEO, GEO)提供服务 [9][10][11][12] - AI大模型增长引发全球算力与电力需求上升,地面算力面临能耗瓶颈,促使算力需求转向太空,太空算力成为卫星应用新拓展 [14][15][16][17] - 太空算力在能源获取、热管理与全生命周期成本方面存在显著优势,其增长带动上游对重型运力及高性能能源系统的需求 [17][18] - 海外科技企业(如SpaceX, Google, NVIDIA, Amazon, Microsoft)已在太空算力领域进行相关布局与规划 [19][20] 全球卫星制造与发射竞争态势 - 全球卫星制造与发射进入高速发展阶段,2025年全球卫星发射数量达4524颗,预计到2030年全球在轨卫星数量有望突破10万颗 [21][23] - 低地球轨道(LEO)并非无限资源,500-600km高度区间最为拥挤且价值高,截至2026年初全球活跃卫星总数达1.43万颗,其中SpaceX部署约9400颗 [24][28] - 无线电频谱是卫星通信重要稀缺资源,Ku波段(12-18 GHz)布局成熟但拥挤,Ka波段(27-40 GHz)是当前主流扩容方向,Q/V/E波段(37-86 GHz)是未来潜力赛道 [26][27][28] - 全球频轨资源使用受国际电信联盟(ITU)“先到先得”原则与严格时限约束,运营商需在申报后7年内启用频段,并在启用后第2、5、7年分别完成申报总量10%、50%、100%的部署 [30][31][32] - 针对已部署星座,WRC-23新增后里程碑维护规则,要求超大型星座(N > 4,950颗)必须时刻维持95%以上在轨规模 [32] 海外商业航天进展(以美国为例) - 海外商业航天正由政策驱动向市场驱动转型,美国凭借先发优势占据主导地位,头部商业公司成为行业创新核心引擎 [33][37] - SpaceX已确立领先地位,构建高频发射与存量占有双重壁垒:2020-2025年发射次数从25次提升至165次,2024年其发射次数占全美总量95%以上;截至2025年底,Starlink在轨活跃卫星超9300颗,全球用户超900万 [34][35][36][37] - SpaceX通过可复用火箭大幅降低发射成本,单位发射成本已进入3000美元/kg区间,并计划通过星舰(Starship)将成本降至每磅100美元以下 [39][40] - 2026-2027年,SpaceX计划发射第三代星链卫星(Starlink V3),单星设计下行带宽约1Tbps(V2 Mini约96Gbps),并计划用星舰批量部署,单次发射可带来约60Tbps下行容量增量 [40] 中国商业航天进展 - 国内商业航天发展模式转变为国资平台牵引、央国企筑基、民营协同创新的规模化组网模式 [41][43] - 政策层面,商业航天连续被写入《政府工作报告》,定位升级为新质生产力代表性抓手,《推进商业航天高质量安全发展行动计划(2025—2027年)》明确了行业路径 [43] - 组织架构与审批程序优化:国家航天局设立商业航天司,发射审批周期从约3个月压缩至约15天 [43] - 牌照发放与基础设施加速:中国卫星网络集团(星网)成立,整合GW星座(计划1.3万颗);上海G60千帆星座(计划1.5万颗)获批准;海南商业航天发射场计划2025年常态化运营,2027年达高密度发射能力 [43] - 火箭技术处于从固体小运力向液体可复用跨越的关键迭代期,蓝箭航天朱雀二号(液氧甲烷)已入轨,天兵科技天龙三号致力于将运力提升至十余吨级 [45][46][47] - 卫星制造产业化加速:格思航天G60卫星数字工厂最快1天1星,年产约300颗;武汉国家航天产业基地具备年产240颗能力;中科院微小卫星创新研究院形成年产约300颗量级能力 [47] - 卫星构型向平板堆叠式演进,供应链国产化与标准化推动单星制造成本压缩至百万人民币级别 [47] - 2025年中国商业航天完成发射50次,占全年宇航发射总数54%;卫星总入轨371颗,低于美国3719颗,仍处早期发展阶段;未来规划低轨卫星超5.13万颗,其中国网计划2035年完成约1.3万颗部署,G60星座规划约1.5万颗 [48][49][50][51] 太空光伏(太阳翼)的核心地位与演进 - 光伏是空间环境首选能源,太阳能电池阵(太阳翼)决定卫星供电能力及功率,是卫星电源分系统的核心 [3][54][57] - 在卫星成本结构中,电源分系统(以太阳翼为核心)重量占整星20%-30%,成本占比同样达20%-30%;太阳翼价值量占卫星能源系统60-80%,其中电池片单瓦成本约占太阳翼整体50% [59][61][62] - 单星高功率趋势推动太阳翼向大面积、柔性化发展,形态从刚性、半刚性向柔性演进,柔性太阳翼比功率大于100W/kg,收纳比高 [63][64][65][66] - 为适应一箭多星堆叠发射,太阳翼需优化收纳体积,柔性技术(如折叠式、卷展式、伞形式)更适配需求 [67][68][72] - 以Starlink为例,太阳翼面积从V0.9的22.68㎡增至V2.0的256.94㎡,未来V3.0有望突破400㎡,推动其转向柔性太阳翼路线 [74][75][76] - 中国空间站天和核心舱柔性太阳翼单对展开面积约67㎡,问天实验舱单翼超138㎡;银河航天已研制全球首款大规模卷式全柔性太阳翼,展开尺寸约20㎡ [76] 太空光伏电池技术路线迭代 - 太空光伏技术早期以硅电池为主,后转向三结/多结砷化镓(GaAs)为主流,目前正向高效HJT晶硅方案和钙钛矿或晶硅-钙钛矿叠层方案演进 [3][77][79] - 路线一:三结/多结砷化镓电池 - 是目前空间单体太阳电池主流方案,采用GaInP/GaInAs/Ge三结结构,理论极限效率可达51%,地面实验室效率纪录小面积达39.46% [79][82][88][89] - 具备高效率、强抗辐射、轻质(比功率超0.35W/g)、寿命长(15–20年)等优势 [88][89] - 制造工艺复杂(外延生长可达30层),原材料锗、镓稀缺,成本高(约60-70美元/瓦),全球年产能仅100-150MW,多用于高价值任务 [86] - 路线二:P型薄片HJT等高效晶硅电池 - 更适配太空场景对高比功率、高收纳比及柔性的需求,易于超薄硅片制造(厚度可达50-70μm) [90][92][94][97] - 相较于地面主流TOPCon,HJT路线在结构轻量化、工艺低温化、适配柔性阵列方面更具优势 [94] - 国内已进入订单与验证兑现的工程化爬坡阶段,供应链涉及超薄硅片、HJT整线装备及电池制造 [97] - 路线三:钙钛矿(含叠层)电池 - 具备更高光电转换效率潜力、更优能质比、更强辐照耐受性潜力及更低长期单位成本潜力 [98][101] - 钙钛矿-晶硅叠层可将理论效率极限抬升至约44%,结构上可分为2T(两端)与4T(四端)等路径 [101][106][107] - 短期与现有电池联合供电是主流发展方向,长期有望向独立太空供电场景转化;已有在轨测试案例(如上海港湾于2024年11月搭载测试) [106] 太空光伏市场需求测算 - 2025-2030年,太空光伏的需求重心为服务传统应用领域(通信、导航、遥感)的低轨卫星,市场规模或达千亿元 [3] - 2030年后,若太空算力进入乐观部署阶段,太空光伏需求有望迎来台阶式放大 [3]

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