穹顶之光：太空光伏引领能源新纪元

一、太空光伏行业概述

空间太阳能电站（又称太空光伏）被定义为“在太空部署太阳能电池阵列，收集太阳能，通过微波或激光等无线能量传输方式，将能量传回地面，转化为电能供人类使用的巨型航天器系统”。国际宇航科学院（IAA）将其定义为“空间太阳能发电系统（SSPS）”，强调其作为基荷清洁能源的战略潜力。核心特征是空间能量采集与无线能量传输的结合。

太空光伏行业发展历程

资料来源：普华有策

二、太空光伏技术水平及特点

当前太空光伏整体处于关键技术攻关和地面验证阶段，技术成熟度（TRL）约3-5级。太阳能电池方面，空间级III-V族多结电池效率达30-40%，但大面积轻量化阵列技术尚待突破。无线能量传输方面，地面微波传输效率可达50-70%，但空间到地面的全链路效率仅10-20%，波束指向精度和大气传输损耗是关键挑战。

在轨组装技术仍处实验室阶段，需发展自主机器人、大型空间结构展开与控制技术。热管理是另一难题，空间电站需解决高功率密度下的散热问题。特点包括多学科高度交叉、系统复杂度极高、投资强度大、回报周期长，但具备颠覆性能源潜力。

三、太空光伏产业链总结及影响

太空光伏产业链可分为上游原材料与核心器件、中游系统集成与运营服务、下游应用市场。

上游主要包括空间级高效太阳能电池（III-V族多结电池）、微波功率器件（GaN MMIC）、轻质复合材料。当前上游技术壁垒高，高端器件依赖少数专业厂商，其性能和成本直接影响电站效率和建设规模。

中游涵盖系统设计、模块化制造、重型运载发射、在轨组装与维护。中游集成能力决定系统成败，商业航天（如可复用火箭）大幅降低发射成本，AI赋能自主组装机器人提升可行性。中游环节对上下游具有牵引作用，是产业链价值核心。

下游应用包括地面接收站建设、电力并网与销售，以及特殊场景需求。新场景如太空数据中心能源补给、月球基地供电、军事远征能源等将拉动前期市场。下游需求规模将倒逼上游技术突破和中游成本优化，形成产业闭环。

四、太空光伏行业竞争格局

全球竞争呈现美、中、日、欧领先格局，各国技术路线与验证进展各有侧重：

美国：以军方需求+高校科研双轮驱动。加州理工学院（Caltech）完成了世界首次空间在轨微波能量传输验证（SSPD-1/MAPLE实验），成功将能量从太空传输至地面接收器；
诺格（Northrop Grumman）等军工企业正参与大型系统集成。

中国：以国家战略主导，形成产学研协同体系。中国“逐日工程”团队（西安电子科技大学等）建成了世界首个全链路地面验证系统，实现了从聚光、光电转换、微波发射到整流接收的全流程导通；
重庆国家级实验基地提供持续验证平台。中国航天科技集团承担工程实施，商业航天公司逐步参与运力和配套服务。整体呈现“国家队主导、科研机构支撑、商业力量补充”的格局。

日本：以JAXA和Mitsubishi Electric为核心，无线输电技术积累深厚，长期致力于微波传输效率提升。

欧洲：通过ESA SOLARIS计划整合多国资源，注重国际合作与标准制定，探索可行性路线图。

五、太空光伏行业核心驱动因素

1. 能源安全与战略需求驱动

在“十五五”规划建议中，能源安全和绿色低碳被置于突出位置。太空光伏可提供不受地域限制的基荷电力，减少对化石能源依赖，符合国家长远战略。2025年中央经济工作会议强调打造商业航天等新质生产力，为行业发展注入政策动力。

2. 技术突破降低经济门槛

可复用火箭（如SpaceX Starship）将发射成本降低两个数量级，使大规模空间部署具备经济可行性。AI技术应用于波束指向优化、在轨故障预测和电网协同调度，提升系统效率。高效太阳能电池和微波器件持续进步，推动度电成本下降。

3. 新场景需求涌现

特殊应用场景产生刚性需求。军事领域需要远征能源保障；应急场景需要快速部署供电；太空经济兴起，太空数据中心、月球基地、深空探测等需要持续能源补给。这些场景为行业提供早期市场和验证平台。

4. 政策与资本持续加持

国家航天局、科技部等通过“十四五”民用航天专项持续支持关键技术。中央经济工作会议明确发展新质生产力，吸引社会资本关注。国际频率轨道资源争夺加剧，倒逼各国加快布局，形成政策与资本良性循环。

六、太空光伏行业发展趋势

1. 技术路径多元化与融合

微波传输与激光传输并行发展，前者适合大规模远距离传输，后者适用于点对点精确供能。高效太阳能电池从III-V族向钙钛矿/叠层方向发展，轻质薄膜材料降低结构重量。多技术融合提升系统整体效率。

2. AI深度融入全产业链

AI将应用于在轨自主组装机器人、智能波束控制、能量管理优化、故障预测与健康管理。结合数字孪生技术，实现地面与空间电站的协同仿真与远程运维，提升系统可靠性和自动化水平。

3. 商业航天推动成本革命

可复用火箭、大规模星座制造技术、商业化在轨服务将大幅降低空间电站建设和维护成本。商业资本参与将加速技术转化和商业模式创新，推动从政府主导向公私合营过渡。

4. 应用场景多元化拓展

从补充电网向服务太空经济延伸。为太空数据中心提供持续绿电，为月球基地提供能源站，为高空平台（HAPS）提供无线供电。新场景将催生新的产业生态和商业模式。

5. 国际标准与规则博弈加剧

频率轨道资源、微波传输安全标准、空间环境保护等国际规则制定将成为竞争焦点。各国通过双边/多边合作争夺话语权，中国需积极参与国际规则制定，维护发展权益。

北京普华有策信息咨询有限公司《“十五五”太空光伏行业深度研究及趋势前景预测专项报告》全面剖析了太空光伏（空间太阳能电站）行业。首先界定了其定义与核心原理，回顾了从概念萌芽到当前在轨验证的发展历程。运用PEST模型分析了宏观环境，并系统梳理了“十四五”以来国内外关键政策与规划，重点解读了2025年中央经济工作会议及“十五五”规划建议对该产业的指引。报告深入探讨了核心技术体系、产业链结构（上游材料/器件、中游集成、下游应用），揭示了上游高端元器件依赖与下游特殊场景需求（太空数据中心、月球基地）的机遇。通过波特五力模型和SWOT分析，评估了全球及中国竞争格局，对加州理工、中国航天科技等核心玩家进行了深度剖析。最后，基于驱动因素（政策、技术、需求）与风险，提出了投资策略，并展望了AI赋能、商业航天降本等趋势，为理解这一未来能源赛道提供了全景式参考。

目录

第一章 绪论：太空光伏——人类的终极能源解决方案

1.1 研究背景与意义

1.1.1 全球能源转型的迫切需求与“双碳”目标的实现路径

1.1.2 从化石能源到宇宙能源：跨越“第一宇宙速度”的能源构想

1.2 太空光伏的定义、分类与核心原理

1.2.1 定义：空间太阳能电站（SSPS）的概念厘清

1.2.2 分类：按轨道高度（GEO/LEO/MEO）及能量传输方式（微波/激光）的分类

1.2.3 核心原理：从光子捕获到微波发射再到地面接收的能源链路

1.3 研究范畴界定与数据来源

1.3.1 产业链边界：涵盖空间段、传输段、地面段的完整生态

1.3.2 数据说明：主要引用机构及数据统计口径

1.4 报告框架结构与研究逻辑导图

第二章 行业发展概况：全球图景与中国节奏

2.1 全球太空光伏行业发展综述

2.1.1 发展历程

2.1.2 全球市场规模测算与历史回顾（2021-2025）

2.1.3 全球区域发展现状

2.1.3.1 美国：军方主导、高校引领的多元模式

2.1.3.2 欧洲与日本：长期深耕、技术领先的稳健路径

2.1.3.3 其他国家（俄罗斯、韩国、印度）的初步探索

2.2 中国太空光伏行业发展现状

2.2.1 中国发展历程：从跟踪研究到独立规划

2.2.2 当前发展阶段：关键技术攻关与地面验证阶段

2.2.3 行业基本特征：高投入、长周期、强国家主导

第三章 宏观环境分析（PEST）

3.1 政治环境（Politics）

3.1.1 全球太空治理与频率轨道资源争夺

3.1.2 中国国家战略支持：航天强国、能源安全与新质生产力

3.1.3 国际竞合关系：从技术封锁到潜在的合作可能

3.2 经济环境（Economy）

3.2.1 宏观经济增长与能源基建投资规模

3.2.2 发射成本下降曲线：可复用火箭带来的经济性革命

3.2.3 度电成本（LCOE）远景预测与传统能源的平价临界点

3.3 社会环境（Society）

3.3.1 公众对清洁能源的接受度

3.3.2 太空探索文化对青少年的吸引力与科普价值

3.3.3 潜在的邻避效应：地面接收站选址的公众沟通

3.4 技术环境（Technology）

3.4.1 多学科交叉突破的临界点：材料、机器人、电力电子

3.4.2 人工智能在系统优化与在轨运维中的应用前景

3.4.3 地面无线充电技术的溢出效应

第四章 产业政策与规划导向

4.1 全球主要国家太空政策与能源规划

4.1.1 美国《国家太空战略》与军方“远征能源”项目

4.1.2 欧洲空间局“SOLARIS”计划

4.1.3 日本《宇宙基本计划》中的能源路线图

4.2 中国国家顶层设计与中长期规划

4.2.1 《“十四五”国家战略性新兴产业发展规划》中的航天与能源交汇点

4.2.2 《2021中国的航天》白皮书与未来太空基建构想

4.2.3 对接“十五五”规划的预研方向与重大项目建议

4.3 关键会议精神解读

4.3.1 结合2025年中央经济工作会议精神：发展新质生产力，打造商业航天等战略性新兴产业

4.3.2 结合国民经济“十五五”规划建议：能源安全、绿色低碳与未来产业布局

第五章 核心技术体系与产业链分析

5.1 技术总览与技术成熟度（TRL）评估

5.1.1 三大核心技术群：收集、传输、接收

5.1.2 关键支撑技术：在轨组装与重型运载

5.2 上游：原材料与核心部件

5.2.1 空间级太阳能电池（III-V族化合物、钙钛矿）

5.2.2 微波功率器件（GaN、MMIC）

5.2.3 空间大型结构材料（碳纤维复合材料、薄膜材料）

5.3 中游：系统集成与运营服务

5.3.1 卫星平台与能源模块集成

5.3.2 地面段：整流天线阵（Rectenna）的设计与制造

5.3.3 在轨组装机器人及人工智能运维系统

5.4 下游：应用市场与需求场景

5.4.1 传统电网市场：基荷电力的接入与调度

5.4.2 特殊应用场景：偏远地区、灾害应急、孤岛供电

5.4.3 前沿性新场景：太空数据中心能源补给、空中平台（飞艇/高空无人机）持续留空

5.4.4 拓展场景：月球基地、深空探测任务的能源站

第六章 市场供需与规模预测

6.1 全球及中国市场需求分析

6.1.1 全球清洁电力需求缺口与替代空间

6.1.2 中国“西电东送”格局下的补充与分布式能源需求

6.1.3 军事及特殊场景下的刚性需求规模测算

6.2 市场供给分析

6.2.1 当前供给能力：主要由政府科研项目驱动的试验性供给

6.2.2 未来供给预测：基于发射能力与在轨组装进度的商业化供给曲线

6.3 市场规模预测（2026-2030）

6.3.1 投资规模预测（累计投资额、年度投资额）

6.3.2 装机容量预测（GW级电站的落地时间表）

6.3.3 产值规模与潜在经济价值测算

第七章 细分市场与区域结构

7.1 按产品/技术细分

7.1.1 微波输能型太空光伏

7.1.2 激光输能型太空光伏

7.1.3 空间段与地面段设备市场结构

7.2 按区域结构分析

7.2.1 全球主要市场：北美、亚太（中日）、欧洲

7.2.2 中国区域布局：西部能源走廊与东部技术高地的分工

第八章 行业竞争格局分析

8.1 全球竞争格局

8.1.1 市场集中度分析：当前由国家科研机构主导，CRN指数

8.1.2 国家间竞争态势：技术专利布局与标准争夺

8.2 中国国内竞争格局

8.2.1 国家队主导：航天科技、航天科工集团的角色

8.2.2 商业航天力量的渗透与机会

8.2.3 产学研用协同创新网络

8.3 波特五力模型分析

8.3.1 供应商议价能力：高端元器件依赖少数供应商

8.3.2 购买者议价能力：初期主要为政府，议价能力弱

8.3.3 新进入者的威胁：商业航天公司的崛起

8.3.4 替代品的威胁：地面新能源、小型模块化核反应堆

8.3.5 行业内部竞争：国家主导下的差异化定位

第九章 重点企业及研究机构深度剖析

9.1 国际核心参与者

9.1.1 美国加州理工学院（Caltech）太空太阳能项目

9.1.1.1 企业概述：依托高校的科研团队

9.1.1.2 核心竞争力：SSPD-1在轨验证、MAPLE实验突破

9.1.1.3 最新动态与未来规划

9.1.2 诺斯罗普·格鲁曼（Northrop Grumman）

9.1.2.1 企业概述：美国军工复合体中的航天巨头

9.1.2.2 核心竞争力：大型空间结构集成、军事能源系统

9.1.2.3 企业经营情况分析（相关业务板块）

9.1.3 日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）与三菱电机

9.1.3.1 机构/企业概述

9.1.3.2 核心竞争力：无线能量传输地面实验世界纪录

9.1.3.3 技术路线与合作模式

9.2 中国核心参与者

9.2.1 中国航天科技集团有限公司

9.2.1.1 企业概述：中国航天的主导力量

9.2.1.2 核心竞争力：系统工程能力、重型火箭研发、空间站技术积累

9.2.1.3 相关项目进展：“逐日工程”及相关研究院所布局

9.2.2 西安电子科技大学（空间太阳能电站系统项目）

9.2.2.1 单位概述：国内SSPS理论研究与技术突破的重镇

9.2.2.2 核心竞争力：逐日工程地面验证系统、欧米伽（OMEGA）创新方案

9.2.2.3 产学研转化与合作

9.2.3 重庆无线能量传输及环境科学工程研究中心

9.2.3.1 单位概述：国家级实验基地

9.2.3.2 核心竞争力：大型地面验证设施、并网技术探索

9.2.3.3 未来规划与定位

9.2.4 其他

第十章 SWOT分析与战略选择

10.1 优势（Strengths）

10.1.1 能量密度高、连续稳定

10.1.2 零碳排放、环境友好

10.2 劣势（Weaknesses）

10.2.1 初始投资巨大，建设周期漫长

10.2.2 关键技术仍有待突破（如高效率微波器件）

10.3 机会（Opportunities）

10.3.1 AI赋能：人工智能优化波束指向与电网调度

10.3.2 商业航天发展：大幅降低运输成本

10.3.3 新兴应用场景：太空计算中心、月球开发

10.4 威胁（Threats）

10.4.1 空间碎片与轨道安全

10.4.2 国际法争议与能量武器化风险

10.4.3 其他清洁能源技术的竞争

第十一章 投资机遇、策略与风险

11.1 核心驱动因素分析

11.1.1 政策驱动：国家战略安全与能源独立

11.1.2 技术驱动：火箭回收、AI、新材料

11.1.3 需求驱动：高耗能产业绿色转型

11.2 主要投资机遇识别

11.2.1 上游：空间级元器件、高效率太阳能电池（钙钛矿/III-V族）

11.2.2 中游：重型运载服务、在轨组装与维护机器人

11.2.3 下游：地面接收站建设、电力运营与衍生服务

11.2.4 前沿性布局：空间能源互联网、太空-地面一体化能源网络

11.3 投资策略建议

11.3.1 短期策略：聚焦关键技术验证阶段的科研投资与配套

11.3.2 中期策略：布局商业发射与在轨服务

11.3.3 长期策略：参与地面端基建与能源运营牌照

11.4 主要壁垒构成与风险提示

11.4.1 技术壁垒：复杂的系统集成与极端环境适应性

11.4.2 资金壁垒：超大规模资本投入

11.4.3 市场风险：传统能源价格波动与政策替代

11.4.4 政策与法律风险：频谱分配、太空环境保护

第十二章 研究结论与建议

12.1 报告主要研究结论

12.1.1 关于技术可行性

12.1.2 关于经济可行性

12.1.3 关于战略必要性

12.2 对政策制定者的建议

12.2.1 加强顶层设计，纳入“十五五”规划预研

12.2.2 设立国家级重大专项，鼓励产学研用协同

12.2.3 参与国际规则制定，争取频谱与轨道资源

12.3 对企业的建议

12.3.1 积极参与国家项目，积累技术储备

12.3.2 关注商业航天与AI技术融合带来的降本机会

12.4 对投资机构的建议

12.4.1 长期关注，耐心资本

12.4.2 沿产业链寻找技术外溢与早期介入机会