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?
华尔街见闻·2026-01-11 12:21

文章核心观点 - 太空光伏正从为卫星供电的“配套件”,演变为支撑下一代“太空算力/轨道数据中心”的能源底座,其需求将受卫星数量井喷、单星功耗跃升及太空算力经济性优势三重力量驱动,市场空间有望达到千亿量级 [1][3][33][35] - 太空算力的核心商业逻辑在于重构成本结构:将数据中心最大的长期成本项(电力与冷却)从持续支出变为一次性投入,并利用太空环境实现近乎免费的能源与散热,测算显示一个40MW数据中心在太空10年总成本约820万美元,远低于地面的约1.67亿美元 [3][16][17] - 技术路线将因规模、成本与工程需求,从当前主流的砷化镓(GaAs)逐步向更具规模化潜力的硅基/HJT及未来叠层技术演进,选择标准从“每瓦成本”转向“每瓦重量成本”,以适应大规模部署和轻量化需求 [22][26][29][36] 太空光伏需求驱动:从“生命线”到“指数级”增长 - 刚性前置需求:卫星电源系统占整星制造成本约20%–30%,其中作为“能量心脏”的太阳翼在电源系统内价值占比达60%–80%,是决定卫星重量、寿命与任务能力的前置刚性需求 [4][8] - 卫星数量井喷: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年同比增速仍在50%+,进入“堆量时代” [4] - 轨道资源竞赛:根据“先登先占”规则,全球申报的低轨卫星计划总数超10万颗(美国约4.5万颗,其中SpaceX规划4.2万颗;中国约5.3万颗),推动卫星进入“申报—锁定—发射”的快速部署节奏 [7] - 单星功耗跃升:以星链为例,太阳翼面积从v1.5的22.68㎡演进到v3的256.94㎡,实现了数量级增长,表明单星功耗正大幅抬升 [9][34] 市场空间测算:两条增长曲线 - 曲线A:低轨星座驱动的“规模市场”:假设单星功率35kW,在年发射0.1万颗至1万颗的不同情景下,对应卫星总功率从0.035GW增至0.35GW;预计太阳翼单价从1200元/W下降至622元/W;对应的市场空间从420亿元增长至2177亿元,若年发射达1万颗,市场空间有望接近2000亿量级 [10][11][12] - 曲线B:太空算力驱动的“功率市场”:太空算力旨在将模块化服务器部署于卫星平台形成“轨道数据中心”,其能源系统成本占比高达22%,成为决定卫星整体经济性的第一大约束,这将推动对高性能、轻量化、可规模化太阳翼的迫切需求 [13][14][15] 太空算力的经济性与物理优势 - 能源成本优势:地面数据中心40MW十年能耗费用约1.4亿美元,而太空一次性部署太阳能电池阵列成本约200万美元,长期能源成本近似为0 [18] - 散热与用水优势:地面数据中心40MW十年冷却费用约700万美元,且耗水约170万吨(按0.5L/kWh计算);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 [18] - 轨道选择约束:太阳同步轨道(SSO,600–800km)全年日照超8300小时,是最优轨道,但资源有限;报告测算SSO区域在保持安全间距下,仍可再容纳约3662至9616个新增卫星或集群 [20] - 工程路线选择:为应对轨道约束,可能发展“大型化母舰平台”集中算力模块,或采用“多星集群”编队提高算力密度,两种路线均强调能源系统的单位重量功率比是关键竞争力 [21][24] 技术路线演进:从砷化镓到硅基/HJT - 砷化镓(GaAs)的现状与局限:作为当前主流,柔性砷化镓太阳翼成本约1200+元/W,其中电池片成本占约50%;其高效率(>30%)、强抗辐射性完美匹配高端长寿命任务,但高昂成本、复杂工艺及有限产能难以支撑数万颗卫星的大规模需求 [22][23][25] - 发射成本对技术选择的影响:SpaceX发射成本约1,400–1,800美元/公斤,中国商业火箭主力约6,000–10,000美元/公斤;运力成本差异导致技术路线分化,发射便宜方可选低成本晶硅(通过增大面积弥补效率),发射成本高方则倾向高能质比的砷化镓 [26][27] - 硅基/HJT的崛起优势:HJT(异质结)电池因低温工艺、可制备超薄硅片(如60μm/80–110μm)而具备柔性兼容与减重优势,更适配轻量化、卷展式太阳翼结构;已有工程化进展,如德国NexWafe的70μm超薄HJT电池获250MW太空合同,美国Solestial已实现60μm HJT连续化生产并可叠层钙钛矿实现30%+效率 [29][31] - 技术路线展望:短中期看轻量化、可靠性与规模化能力;中长期路线可能从“砷化镓性能最优”转向“硅基/HJT的系统最优”,并为钙钛矿等叠层技术升级留下空间 [36] 行业共振与关键问题 - 系统共振:太空光伏爆发是“能源—运力—轨道—算力”系统的共振,卫星数量井喷、单星功耗抬升及太空算力重写成本结构三股力量共同推动 [33][34][35] - 关键问题:行业当前核心在于谁能把太阳翼做得更轻、更可靠、更可规模化,以接近下一轮需求中心 [36]