衛(wèi)星電源是衛(wèi)星維持生存和正常工作的物質(zhì)基礎(chǔ),其技術(shù)水平和穩(wěn)定性對衛(wèi)星的運行質(zhì)量、壽命和使用效果有著至關(guān)重要的影響。
衛(wèi)星電源系統(tǒng)通過利用太陽能、儲能系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)等,將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,并穩(wěn)定地供應(yīng)給衛(wèi)星各個子系統(tǒng)的電路,以滿足其需求。
衛(wèi)星部件的模塊化接口設(shè)計可以實現(xiàn)衛(wèi)星的規(guī)?;圃?,并且不同供應(yīng)商提供的衛(wèi)星部件之間能夠兼 容。隨著成熟的 3D 打印技術(shù)被應(yīng)用于衛(wèi)星制造領(lǐng)域,商業(yè)衛(wèi)星公司將不斷推進(jìn)衛(wèi)星的模塊化設(shè)計、輕型化、 規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化和 3D 打印生產(chǎn),從而不斷降低衛(wèi)星研制成本和迭代周期。同時,輕型復(fù)合材料技術(shù)、微電子技 術(shù)、微光電技術(shù)、微型計算機(jī)和微型機(jī)械以及高精密加工等高新技術(shù)的不斷發(fā)展和集成應(yīng)用為衛(wèi)星的輕型化 提供了技術(shù)支持。
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)成為國家戰(zhàn)略。國內(nèi)方面,我國“十四五規(guī)劃”明確指出要加快布局衛(wèi)星通信網(wǎng) 絡(luò),推動衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。隨著中國星網(wǎng)組建成立,我國星座建設(shè)逐步走向協(xié)調(diào)統(tǒng)一,由國家統(tǒng)籌頻段軌道 資源,發(fā)揮舉國體制優(yōu)勢;且國內(nèi)長三角 G60 星鏈項目一期工程正在逐步落地,將對衛(wèi)星制造端、應(yīng)用端 帶來明顯的促進(jìn)作用。海外方面,今年歐洲議會議員投票通過新型衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),將部署歐盟自主寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò) 用于軍事、政府與公眾用途,成為歐盟第三個主要的衛(wèi)星計劃。SIA 預(yù)計中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng) 2025 年市場規(guī)模將 達(dá)到 447 億元,2021-2025 年復(fù)合增長率達(dá)到 11%。
全球范圍內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)需要衛(wèi)星作為傳輸載體,隨著對通信服務(wù)需求的不斷增加,尤其是高通信能力的衛(wèi)星的普及,將需要更多的通信衛(wèi)星上天。這將直接拉動衛(wèi)星電源市場需求的增長。2024年中國航天全年預(yù)計實施100次左右發(fā)射任務(wù),有望創(chuàng)造新的紀(jì)錄,我國首個商業(yè)航天發(fā)射場將迎來首次發(fā)射任務(wù),多個衛(wèi)星星座將加速組網(wǎng)建設(shè)。
根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年中國衛(wèi)星電源行業(yè)市場調(diào)查分析及發(fā)展前景展望報告》顯示:
航天器電源是航天器最重要的分系統(tǒng)之一,它的功能是為航天器有效載荷和各服務(wù)系統(tǒng)提供、配送各種穩(wěn)定電壓的直流、交流電能,按其功能劃分,主要可分為能源生成、能源儲存、能源管理和能源分配四大功能模塊,其中:能源轉(zhuǎn)換/生成部分包括太陽電池陣、燃料電池、發(fā)電機(jī)、核反應(yīng)堆等;能源存儲部分包括蓄電池、儲能飛輪等;能源管理部分包括分流調(diào)節(jié)器、BCR/BDR、狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、指令設(shè)備;能源分配部分包括配電器、火工品管理器、DC/DC變換器、電纜網(wǎng)[1]。航天器上所有重要的分系統(tǒng)(生命保障、推進(jìn)、導(dǎo)航、姿軌控、熱控、測控通信和科學(xué)探測設(shè)備等),都需要有持續(xù)可靠的電能供給才能正常工作[2]。航天器電源能否保證整個飛行任務(wù)期間可靠、充裕的能源供給,直接決定航天器運行期間各設(shè)備的正常工作和飛行任務(wù)的順利完成。根據(jù)美國宇航局(NASA)統(tǒng)計,國外航天器電源的質(zhì)量占航天器總質(zhì)量的20%~30%,其中,能源轉(zhuǎn)換/生成部分約占33%,能源存儲部分約占34%,能源分配管理部分約占33%[3]。減少航天器電源的在軌故障,提高其可靠性和效率,提升其功率密度,降低電源的質(zhì)量,一直是國內(nèi)外宇航機(jī)構(gòu)追求的目標(biāo)
由于中國特有的體制因素,國家衛(wèi)星訂單預(yù)計不會成為目前商業(yè)火箭主要的收 入來源。制造液體燃料、大推力和可回收能力的火箭(以降低發(fā)射成本)將成為未來商業(yè)火箭制造和發(fā)射企 業(yè)的重點發(fā)展方向。在商業(yè)航天不斷發(fā)展的過程中,動力系統(tǒng)將成為火箭制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié),國內(nèi)的藍(lán)箭航天 應(yīng)用液氧甲烷的技術(shù)路線,不斷在火箭動力環(huán)節(jié)進(jìn)行突破,并且成功實現(xiàn)了整箭的研發(fā)生產(chǎn)制造,隨著商業(yè) 航天的入場,我們認(rèn)為 2024 年將是商業(yè)航天發(fā)射元年,銀河航天、天兵科技、東方空間將不斷發(fā)射商業(yè)火 箭,將極大的減少火箭運輸成本。目前中國單顆衛(wèi)星的制造成本超 Starlink 4 倍以上,隨著商業(yè)衛(wèi)星公司的進(jìn) 入,有待進(jìn)一步提高成本效益。隨著國內(nèi)技術(shù)創(chuàng)新、自動化生產(chǎn)和規(guī)模化運營手段的應(yīng)用,在衛(wèi)星制造端和 發(fā)射端都存在極大降本增效的潛力,有望推動中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)邁向更加可持續(xù)和具有更強勁競爭力的未來。
未來,衛(wèi)星電源行業(yè)市場需求將呈現(xiàn)穩(wěn)步增長的態(tài)勢,主要得益于衛(wèi)星通信、地球觀測、火箭發(fā)射等領(lǐng)域的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新的推動。面對未來市場需求的增長,衛(wèi)星電源行業(yè)企業(yè)需要加強研發(fā)創(chuàng)新、提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能、降低成本、拓展市場份額等方面的努力,以抓住市場機(jī)遇并實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展。
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