一、特种电源发展与应用现状

特种电源指在特殊应用环境下实现电能以特殊形式耦合至负载产生特定效应的一种能量变换技术。特殊应用环境包含强电磁脉冲或射线辐射、高低温、冲击振动等，特殊形式指特种电源的开关、储能等主要器部件往往运行在极端参数条件下，特定效应指远超出工业或普通科研应用范围的输出功率、高功率密度、高能量密度、高重复频率、高稳定性、高输出精度、极高的可靠性要求，以及驱动负载产生强辐射场、瞬态电磁脉冲效应、等离子体、冲击波效应等。因此，高可靠、固态化特种电源技术在国家大科学装置、高新装备、高端医疗设备、航空航天、工业等领域均存在强烈需求，是国防、科研和先进制造等领域的重要基础性支撑技术，对支撑国家国防安全、能源安全、产业安全具有重要意义。

为了更好地满足实际应用需求，目前特种电源朝着固态化、高可靠性以及长使用寿命等方向发展。开关作为其中的核心器件，已经从传统的气体开关、真空开关、伪火花开关向晶闸管、可关断晶闸管等半导体开关发展。此外，加速器、闪光X光机、电磁加载等应用对高功率特种电源系统可靠性设计提出了更高挑战，其研究内容涉及器件载流子物理机理及失效机理、电磁兼容特性、电源与负载耦合特性等。针对电磁驱动聚变大科学装置用特种电源，集成模块化、紧凑化是其未来的发展趋势。相比传统电容器直接并联放电的技术路线，由模块组成的能库电源系统具有以下优点：①模块化设计，每个模块具有独立放电功能；②根据实际需求，通过放电模块投入数量、放电时序等组合调节，灵活实现输出波形调控；③将大能库储能化整体为分散，大大降低系统风险。

特种电源市场整体容量较大，但单一领域市场规模相对较小，对研制单位的技术实力、产品定制能力要求较高。高端特种电源领域，国外仍占据主导地位。但随着相关技术需求的快速发展，特种电源产业将逐步由小规模、定制化研发生产模式向大规模产业化发展。例如：伴随着我国航天事业的跨越式发展，航天器所使用轨道越来越多，太空环境也越来越复杂，对电源的可靠性、稳定性提出了新的要求，并且对寿命要求也越来越长。中国航天在未来20年内将进行大载荷火箭、深空探测、星座组网等项目，可以预见未来火箭、卫星对供电系统的性能需求将不断提升。为满足我国星座组网、重型火箭、深空探测等项目的需求，航空航天电源向着高效率、高功率密度、高可靠、固态化和长寿命的方向发展。