太空光伏与“轨道数据中心”:为什么下一代能源与算力的战场,会在800km的高空?

研报之外
太空光伏不再只是“卫星上的电池板”,而是通往下一代算力形态(太空算力/轨道数据中心)的必经之路。随着全球低轨卫星申报量突破10万颗、星链V3功率需求暴涨,以及太空数据中心相比地面成本低出两个数量级,能源与散热的物理边界被彻底改写。太空光伏不再是“卫星的电池板”,而是支撑太空算力与轨道数据中心的关键底座。卫星“堆数量”、算力“堆功率”,共同把太阳翼从高端定制推向规模化、轻量化与技术路线重塑的必经之路。

太空光伏不再只是“卫星上的电池板”,而是通往下一代算力形态(太空算力/轨道数据中心)的必经之路。

上海证券报10日报道,中国2025年12月向国际电信联盟(ITU)申请了超20万颗卫星的频轨资源,其中19万颗来自刚成立的“国家队”无线电创新院;据华尔街见闻此前文章,美国联邦通信委员会批准SpaceX再部署7500颗第二代星链卫星,使其获批总数达1.5万颗。

这些密集的轨道资源申请与卫星部署计划,正在重塑太空产业的供需格局。

想象一个反常识的场景:同样是一座 40MW 级别的数据中心,地面要为电力、冷却、用水、备用电源付出十年上亿美元的账单;而把“数据中心”拆成模块送上轨道,十年总成本反而被测算到约820万美元,和地面的约1.67亿美元拉开了两个数量级的差距。

驱动差异的不是服务器变便宜了,而是能源与散热的物理边界被重写:轨道上“发电几乎免费、散热几乎天然”。

这也是近期东吴证券两份报告共同指向的核心:太空光伏不再只是“卫星上的电池板”,而是通往下一代算力形态(太空算力/轨道数据中心)的必经之路。报告回答了投资者最关心的三个问题:1)太空光伏的“刚需”从哪里来?2)为什么太空算力会把需求推到“指数级”?3)技术路线为什么可能从砷化镓走向硅基/HJT,再走向叠层?

太空光伏的第一性原理:卫星越多、越重、越耗电,“太阳翼”就越像一条不可替代的生命线

在航天器上,光伏不是“可选项”,而是能长期稳定供能的核心形式。报告直接点出:卫星电源系统在整星制造成本中约20%–30%,其中太阳翼是“能量心脏”;在电源系统里,太阳翼通常价值占比达到60%–80%。

更重要的是,过去十年卫星数量正在进入“堆量时代”:近10年全球航天器发射数从2016年的237颗增长到2025年的4300+颗,复合增速约34%,且2025年同比还在50%+。

当“发射数量”变成趋势,太阳翼市场就不再是“高端小众”,而会被迫走向“可量产、可扩产、可降本”。

1)“先登先占”的轨道规则,把卫星星座推向“申报—锁定—发射”的竞赛节奏

报告写得很直白:向 ITU 申报的星座计划总规模已经极为庞大,全球申报低轨卫星总数超10万颗;其中美国约4.5万颗(SpaceX 规划 4.2万颗),中国约5.3万颗。

一旦进入这种“先占坑位”的竞赛,太阳翼需求就会表现出两个特点:

  • 刚性:只要卫星要长期工作,就必须供电;
  • 前置:卫星上什么都能外包,唯独能源系统一旦定型,就决定了整星的重量、寿命与任务能力。

2)功耗升级,让太阳翼从“够用”走向“越大越强”

报告给了一个非常直观的例子:星链太阳翼面积从 v1.5 的 22.68㎡演进到 v3 的 256.94㎡,实现数量级增长。

太阳翼面积的爆发,背后其实是卫星任务正在从“通信/遥感单一载荷”走向“多载荷+更高带宽+更强处理”,而每一项升级都会把供电推高。

市场空间的两条曲线:低轨星座“堆数量”,太空算力“堆功率”

曲线A:低轨通信/遥感星座,把太阳翼带进“规模市场”

报告给出了一组可直接引用的测算:假设单星功率 35kW,在年发射 0.1/0.3/0.5/0.8/1 万颗的情况下,对应卫星总功率 0.035–0.35GW;预计太阳翼单价从 1200 元/W 下降到 622 元/W;市场空间从 420亿元到 2177亿元。

同一份报告还强调:如果年发射达到 1 万颗,太阳翼市场空间有望接近 2000亿量级。

这条曲线的本质是“数量驱动”:卫星越多,太阳翼越多;价格会下降,但总量可能跑得更快。

曲线B:太空算力/轨道数据中心,把太阳翼带进“功率市场”

如果说星座是“把卫星变成消费品”,那太空算力的野心是“把卫星变成电站+机房”。报告定义太空算力为:把具备训练/推理能力的模块化服务器节点部署于低/中轨卫星平台,形成“轨道数据中心”。

并且,国内外已经出现明确的示范与规划:例如“三体计算星座”首批发射12颗,单星最高算力 744 TOPS、整体具备 5 POPS 在轨计算能力与 30TB 存储;远期目标到 1000P 量级基础设施。

更关键的是:一旦变成“数据中心”,能源系统不再是配角,而会成为“第一大约束”。报告明确写到:能源系统成本占比高达22%,决定卫星整体经济性。

这句话其实等价于:谁能把太阳翼做得更轻、更便宜、更可规模化,谁就更接近太空算力的可行边界。

太空算力为什么成立:不是“太空很酷”,而是地面能源与散热被卡住了

报告把“为什么把数据中心送上天”说透了(以40MW、10年周期对比):

  • 总成本:太空 ≈ 820万美元;地面 ≈ 1.67亿美元。
  • 差异核心来自能源:地面10年能耗费用约1.4亿美元;太空一次性部署太阳能电池阵列约200万美元,长期能源成本近似为0。
  • 冷却与用水:地面冷却费用约700万美元,且40MW十年耗水约170万吨(0.5L/kWh);太空可利用背阳面接近 -270℃的极低温辐射散热,几乎免去冷却塔与用水成本。

换句话说,太空算力最核心的商业逻辑是:

把数据中心最大的长期成本项(电+冷)从“持续支出”变成“一次性投入”,并且把“热”这个物理问题换到更有利的环境中解决。

如果这个逻辑成立,太空光伏就不再是“卫星市场的增量”,而会成为“算力基础设施的底座”。

轨道不是无限的:最优轨道SSO的稀缺性,会把竞争推向“大平台母舰”或“多星集群”

太空算力要跑起来,轨道选择是硬约束。报告指出:太阳同步轨道(SSO,600–800km)全年日照时长超过8300小时,是高功耗数据中心的最优轨道。

但SSO资源并不“无限”。报告进一步测算:在该区域已有约780颗卫星运行;若按30km的卫星间距(接近25km黄色预警限)进行部署,整个SSO带仍可再容纳约 9616 个新增卫星或集群(50km间距下约3662)。

这会自然导向两种工程路线(报告也在投资要点里点到):

  • 大型化母舰平台:把算力模块集中挂载在一个超大光伏载体上,节省轨道“间隔成本”;
  • 多星集群:用编队提高单位轨道的算力密度。

无论走哪条路,结论一致:能源系统的单位重量功率比,会越来越成为“平台级竞争力”。

技术路线为什么会从砷化镓走向硅基/HJT:不是谁效率高,而是谁“能量/重量/成本”三角最合算

1)砷化镓:性能王者,但“贵+供给+工艺”决定它更像过渡期主流

报告给了非常具体的成本锚:以柔性砷化镓太阳翼为例,测算 1kW 卫星所需太阳翼面积约 2.37㎡,BOM+制造成本约125万元,对应单瓦成本 1200+元/W,其中电池片成本占比约50%。

这意味着:当卫星数量或功率上台阶时,砷化镓的成本会迅速成为系统性约束。

2)运力成本,会直接改变技术最优解:SpaceX能用晶硅,中国更偏砷化镓

附件把差异讲得很直白:SpaceX 发射成本约 1,400–1,800 美元/公斤,而中国商业火箭主力约 6,000–10,000 美元/公斤;因此运力成本高低会影响技术路线选择:发射更便宜的一方可以选择低成本晶硅,通过增大面积弥补效率;发射更贵的一方倾向更高能质比但昂贵的砷化镓。

这句话背后的逻辑是:

当“上天按公斤计价”,电池的选择就不是“每瓦多少钱”,而是“每瓦需要多少公斤”。

3)为什么报告在硅基里更看好HJT:它解决的是“卷展式+柔性+减重”

太空算力时代,能源系统不仅要“多”,还要“轻、可展开、适配异形结构”。报告指出:卷展式结构因轻量化、高功率质量比,正逐步取代传统Z型结构,但卷展式阵列仅适配柔性化、薄片化电池;在硅基里,HJT因低温工艺、柔性兼容与减重优势更适配。

更“落地”的证据也给得很具体:

  • HJT可制备为 60μm/80–110μm等超薄硅片,显著降低重量并实现柔性设计;
  • 德国 NexWafe 的 70μm 超薄 HJT 电池已获得 250MW太空相关合同;
  • 美国 Solestial 已实现 60μm HJT连续化生产,并可进一步叠层钙钛矿实现 30%+效率。

这段信息非常关键:它说明“硅基上天”不再只是概念,而是已经出现了可量产的工程化路径与订单信号。

把所有要点串成一句话:太空光伏的爆发,不是一个行业故事,而是一套“能源—运力—轨道—算力”系统的共振

如果只看卫星市场,太空光伏像是一个随发射数量增长的“配套件”;

但把太空算力纳入视野后,它更像是下一代算力基础设施的电源底座——而且这个底座会被三股力量同时推着变大:

1)卫星数量井喷:十年增长曲线已经跑出来。

2)单星功耗抬升:太阳翼面积出现数量级跃迁的现实例子。

3)太空算力重写成本结构:40MW 十年 820万美元 vs 1.67亿美元的对比,把“上天”从科幻拉回了财务模型。

于是行业的关键问题也变得清晰:

在短中期,“谁能把太阳翼做得更轻、更可靠、更可规模化”,谁就更接近下一轮需求中心;

在中长期,路线可能从“砷化镓性能最优”逐步转向“硅基/HJT的系统最优”,并为未来叠层留下升级空间。

风险与不确定性(同样只基于附件逻辑)

最后也必须承认:这条路径仍处于从“验证”走向“规模化”的早期阶段。主要不确定性集中在三类:

工程与可靠性:太空环境对耐辐照、温差适应提出极高要求,任何规模化都要穿越长期在轨验证;

轨道资源与部署节奏:SSO虽然最优,但空间并非无限,且部署密度受安全间距约束。

技术路线的再分配:运力成本与单位重量定价,会持续改变“最优电池”的答案。

风险提示及免责条款
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