太空光伏远期空间巨大,太空数据中心有望推动需求
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2026-03-08 16:23:48
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商业航天景气上行,政策红利驱动太空光伏需求释放

全球商业航天进入高速发展期,中美引领格局

近年来,随着航天发射技术迭代、产业链成本下降及下游应用场景拓展,全球商业航天行业驶入发展快车道,在轨航天器数量、发射任务频次等核心指标持续攀升,中美两国凭借技术积累与产业布局,共同主导全球商业航天发展格局。从在轨航天器规模来看,全球航天器组网进程明显提速。截至2024年末,全球在轨航天器数量已突破万颗大关,达到 11,605 颗,形成以低轨通信星座为核心的航天器集群。其中,美国凭借先发优势,在轨航天器数量达 8,813 颗,占全球总数的76%;中国在轨航天器数量1,094颗,占比9.4%,位列全球第二,且在遥感、导航、通信等多领域实现规模化部署。

从发射任务频次与载荷能力来看,全球航天发射活跃度再创新高。根据BryceTech 统计数据,2024 年全球运载火箭共计完成 259 次入轨发射,同比增长 17%,发射载荷总质量实现同步攀升。分国家来看,中美两国贡献了全球绝大多数发射任务:美国全年发射 154 次,发射载荷 1,890 吨,占全球发射载荷总质量的 87%,星链星座的持续组网成为其发射频次与载荷量的核心驱动力;中国全年发射 68 次,发射载荷 182 吨,占全球发射载荷总质量的 8%,在商业火箭回收、一箭多星等技术领域实现突破,发射效率与载荷能力稳步提升。

2025上半年,全球商业航天高景气度延续,发射频次与卫星入轨量同比增幅显著。期间全球累计完成航天发射153次(含5次亚轨道发射、3次星舰测试),其中中国发射 35 次,占比 23%;全球发射入轨卫星数量达 2,090 颗,同比增长58%,低轨星座组网进程进一步加速;中国发射入轨卫星 152 颗,同比增幅高达 92%,增速远超全球平均水平,彰显其商业航天产业的强劲发展动能。

中国内地政策加码,商业航天纳入新质生产力核心赛道

从政策导向来看,商业航天的战略地位持续提升。中央政府已将商业航天纳入“新质生产力”范畴。2024-25 年,商业航天连续两年被写入《政府工作报告》,明确提出 “推动商业航天、低空经济等新兴产业安全健康发展” 的目标,标志着商业航天已从 “鼓励探索” 阶段迈入 “规范化、规模化发展” 阶段。这一举措不仅为市场注入了强劲信心,更从国家层面明确了商业航天在培育经济增长新动能中的核心作用。

从专项政策落地来看,行业发展路径进一步清晰。2025 年 11 月,国家航天局印发《国家航天局推进商业航天高质量安全发展行动计划 (2025—2027年)》,提出到 2027 年的五大核心发展目标:一是产业生态高效协同,形成“研发 - 制造 - 发射 - 应用” 的全链条产业体系;二是科研生产安全有序,建立健全商业航天安全监管机制;三是产业规模显著壮大,培育一批具有全球竞争力的龙头企业;四是创新创造活力显著增强,突破一批 “卡脖子” 关键技术;五是资源能力统筹高效,实现航天资源的集约化利用。

太空光伏相比地面优势明显

太空环境极为特殊,往往面临着极端的温度变化、压力和强辐射,因此对于航天电源有很高的要求。从产品类别来看,航天电源系统包括一次性电源、核电源、燃料电池、太阳能热动力系统、光伏电池阵-蓄电池组电源系统等。凭借其无需燃料、长寿命、高可靠性和安全性,光伏电池阵-蓄电池组电源系统是目前航天活动中性价比最高的电源解决方案,也是绝大多数在轨航天器使用的电源系统类型。

太空光伏相比地面光伏优势明显,主要包括:

光照显著增强: 地面光伏接收的是经过大气层过滤的阳光(AM1.5 光谱),大气中的臭氧、水蒸气、二氧化碳以及气溶胶(尘埃、云层)会对太阳辐射产生吸收和散射作用,紫外波段和特定红外波段被严重吸收,即使在天气晴朗的正午,光照强度通常仅为 1000 W/m² 左右。太空环境提供的则是全光谱(AM0),包含更丰富的短波高能光子,光照强度高达 1360 W/m²,比地面高36%。这意味着地面标称 1W 的光伏电池在太空的实际功率将增至约 1.3W。

从间歇性能源变为稳定能源:这是太空光伏相对于地面光伏最核心的优势,解决了可再生能源的“间歇性”痛点。地面光伏受制于昼夜交替,且极度依赖天气状况(阴雨天发电效率骤降),年平均容量因子仅 10%-25%,利用小时约 900-2000 小时。而部署在晨昏轨道的太空光伏,可 24 小时持续稳定发电,容量因子和利用小时高达 100%和 8760 小时,是地面的 4-10 倍。综合考虑实际功率和利用小时增加,同一块光伏电池在太空中的年发电量是地面的 5-12 倍(即使是普通低地球轨道(LEO),年利用小时也高达 5000-6000 小时,发电量仍远超地面)。

这同时意味着光伏由间歇性能源变为稳定能源,基本无需像地面光伏那样必须配套昂贵的储能系统来调节电网波动,也不存在消纳问题,并具备替代火电、核电成为基荷电源的能力。随着新能源发电量占比不断提升导致其所需的储能配比和时长不断增加,该优势会不断扩大。

不占用土地资源:地面光伏特别是集中式电站,需要占用大量土地,可能涉及耕地红线或生态敏感区问题,装机规模受限,太空光伏则不存在该问题。

商业航天景气度向上,太空光伏需求刚性凸显

从需求端看,两大核心场景正驱动太空光伏需求加速释放:

低轨大型星座:以星链、GW 星座为代表的星座计划,单星座卫星数量动辄超千颗,单星功耗从千瓦级向十千瓦级跃升,对太空光伏的需求呈现量级增长;

太空数据中心:云计算厂商布局太空算力的趋势渐显,AI 数据中心功率巨大,太空光伏的刚需属性凸显。

中国内地政策层面,《国家航天局推进商业航天高质量安全发展行动计划(2025—2027 年)》明确提出 “突破空间能源、在轨维护等关键技术”,进一步为太空光伏的技术研发和商业化落地提供政策支撑。可以判断,商业航天的高景气周期,将与太空光伏的需求爆发形成共振,推动该赛道从 “技术验证” 阶段迈入 “规模化应用” 阶段。

低轨大型星座成太空光伏短期需求引擎,高功耗趋

势驱动需求量级增长

按轨道高度划分,卫星轨道主要分为:1)低地球轨道(LEO,160-2000 公里);2)中地球轨道(MEO,2000-35786 公里)和 3)地球同步轨道(GEO,35786公里赤道上空)。不同轨道的技术特性决定了其能源需求与光伏适配性的差异,其中低轨卫星凭借低延迟、发射成本低、适配高功耗载荷等核心优势,成为商业航天的绝对主流,我们预计其占全球商业航天卫星总量的比例将超95%,是卫星互联网、太空数据中心等核心场景的主要载体,也因此成为太空光伏的核心需求场景。

太空数据中心将成为太空光伏长期核心增长点

随着 AI 算力需求爆发式增长,我们预计太空数据中心将成为太空光伏长期核心增长点。除发射成本外,太空数据中心相比地面数据中心优势明显:

1) 无限且清洁的太阳能:地面太阳能受昼夜交替、天气(阴雨云层)和季节影响,具有间歇性,数据中心必须依赖电网(通常包含化石能源)或昂贵的储能设备来维持 24/7 运行。而在特定的太空轨道中,卫星可以几乎全天候接收阳光照射,可完全依赖太阳能,实现真正的零碳排放。太空光照时长是地面的数倍,且没有大气层的遮挡和散射,光照强度也远超地面,同一块光伏电池在太空中的年发电量可达地面的 5-12 倍。

2) 可利用极寒真空散热:AI 芯片(GPU/TPU)运行时会产生巨大的热量,散热是地面数据中心最大的运营成本之一。地面数据中心通常需要庞大的空调系统和冷却塔,这不仅消耗大量电力(约占总能耗的 40%),还消耗大量淡水资源(用于蒸发冷却)。

太空背景温度接近绝对零度(约-270°C)。虽然太空中没有空气无法进行风冷(对流),但可以通过辐射散热技术,将热量直接以红外辐射的形式排向深空,不消耗任何水资源,解决了地面数据中心大量耗水的环保问题。理论上,太空数据中心的 PUE(能效比)可以接近 1.0(即所有能源都用于计算,而非冷却),而地面优秀的数据中心通常在 1.2-1.5 之间。

3) 土地资源与部署灵活性:建设大型数据中心需要占用大量土地,且往往面临居民对噪音和热污染的投诉,选址困难(通常需建在偏远地区,增加网络铺设成本)。太空数据中心不占用地球任何土地资源,且可以像搭积木一样,通过发射新的服务器模块与原有模块对接,灵活扩展算力,不受地理空间限制。

4) 物理安全与数据主权:地面数据中心容易受到自然灾害(如地震、洪水)、人为破坏、断电以及地缘不确定性的影响。太空数据中心位于数百公里高的轨道,极难被人为物理入侵或破坏。此外,虽然目前太空法仍适用发射国法律,但未来公海性质的太空数据中心可能成为“数据避风港”,在处理敏感数据时受到的地缘相关干扰可能较少。

5) 数据处理快:随着卫星互联网和地球观测技术的发展,太空产生的数据量激增。传统模式下,遥感卫星拍摄的数据必须先通过有限的带宽下传到地面站,再由地面数据中心处理,这导致了巨大的传输延迟和带宽瓶颈。在轨边缘计算则直接在太空中处理数据,仅将关键信息发送回地球。对于军事侦察、灾害预警、自动驾驶(通过星链)等场景,在轨处理能实现毫秒级的决策响应。此外,太空数据中心可以作为卫星互联网(如 Starlink)的节点,利用激光通信在真空中传输数据,其速度比光纤在玻璃中传输快约30%-40%。

太空光伏电池技术路线比较

太空光伏电池的主要选型指标:以轨道环境适配为核心,兼顾效率与商业化规模化需求

区别于地面光伏仅以转换效率、成本为核心,太空光伏电池选型需以各轨道极端环境适配性为底层前提,同时结合低轨大型星座规模化组网的需求,平衡光电效率、结构可靠性与制造成本,选型指标与太空轨道威胁高度绑定,指标优先级随近地轨道/中地球轨道/地球静止轨道(LEO/MEO/GEO)轨道场景差异动态调整;而太空各轨道的独特环境威胁,更是直接决定了光伏电池的性能设计底线与工艺改良方向。

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