电子行业跟踪：高温超导特性优异，行业应用前景广阔

超导凭借其独特性质，可用于电力传输、磁悬浮、量子计算等领域，目前超 低温仍是超导实现商业化的主流途径，超导是指在一定条件下电阻等于零，电流可在超导体内无损耗流动的现象。日前超导现象需要在超低温或超高压环境下才能产生，3月7日，罗切斯特大学发现的“室温超导”技术引发热议，但该现象 需要在一万个大气压条件下产生，目前“室温超导”暂不具备商业化可行性，超 低温仍是目前超导应用于商业化场景的唯一方法。超导体存在零电阻、完全抗磁性和量子能穿效应三大特殊性质，有誉独特的应用场量：1）基于超导材料的零 电阻性质和完全抗磁性，在超导材料中加载大电流，可以实现大电流输运、强磁场、磁感浮等顺覆性技术；2）基于量子隧穿效应，超导能够应用于量子计单和 实现磁场探测。因此超导材料被广泛应用在电力传输、医疗器械、电子通信、国防军事、科学研究等多领域 高温超导成本低、性能优，发展前景广阔。高温超导体是指Tc（临界温度）≥25K的超导材料，低温超导材料临界温度均小于25K，需要在造价高昂的液氢 （4.2K）环境下工作，而高温超导体可在较为廉价的液鼠环境下工作，大大节约制冷成本，此外，高超导应用限制更少，商业化前量广周：1）高温超导感应加 热效率高、加热质量高，自前联创光电已量产高温超导加热护并成功交付收 2）高温超导电力传输可以在液氮环境中，利用超导特性使得电能传输损耗趋近于零，2021年上海投建全球首条35干伏公里级超导电绩，可节省70%的地下 管应空间，3）磁约束可控核聚变道过产生强磁场约束带电粒子运动，可以加热粒子至数亿度高温，从而产生热核反应，相比低温超导材料，高温超导材料可以在较强磁场强度下稳定工作，从而帮助减小可控核聚变装置体积，节约成本。 高温超导相关公司梳理，联创光电高温超导感应加热技术国际领先，公司设计的国际首台兆瓦级超导感应加热装盟工业样机被运往中钼集团正式投入生产，首批产品于22年3月验收，永鼎股份子公司东部超导主要从事超导电缆、超导 磁体、超导限流器等产品的研发生产，子公司苏州新材料研究所有限公司主业为新型高温超导带材的研究开发。西部超导是我国超导材料的龙头企业，业务广泛。 在高温超导材料领域专注Bi-2223和MgB2的研发和产业化。百利电气子公司北京英纳超导主要从事能系高温超导线材的研发生产。 风险提示：1）高温超导技术研发进度不及预期。2）高温超导产业化进程不 及预期。 重点公司盈利预测、估值与评级 本公司具备证务投资咨询业务资格，请务必良读量后一员免责声明 1超导技术应用范围广，产业化已较为成熟1.1超导是指材料电阻消失的特殊现象 1.2超导已实现成熟的产业化应用 2高温超导成本低、性能优，发展前景广阔2.1高温超导性能优异 2.2高温超导产业化应用前景广阔3高温超导相关公司梳理3.1联创光电 .8 .8 3.2永鼎股份3.3西部超导3.4百利电气 .8 .8 4风险提示插图目录表格目录 本公司具备证务投资咨询业务资格，请务必良读量后一员免责明 15超导技术应用范围广，产业化已较为成熟 1.1超导是指材料电阻消失的特殊现象 超导，全称超导电性，是指在一定条件下电阻等于零，电流可在其间无损群流动的现象，具备这种特性的材料被称为超导材料或超导体。超导的实现路径目前全球有两个技术方向：1）超低温；2）超高压。但由于以现在的技术水平难以创造大范围的极端高压环境，利用超低温实现超导是目前超导现象商业化的唯一手段，目前利用超低温实现超导的方式又可以分为低温超导和高温超导两种类型。 “室温超导”技术引发热议，但目前仍不只备商业化可行性，3月7日，罗切 斯特大学和UnearthlyMaterials的RaganP.Dias团队在1GPa(10kbar) 的压力下，在20“C（294K）的氨掺杂氢，化销中实现了常温下的超导性，此项技术引发了大量关注，但目前来看该发现主要意义为物理学研究，由于大规模创造一万个大气压的极高压强环境实现难度较大，目前室温超导商业化难度极大。 表1：超导实现路径分类 表2：超导材料的特殊性质 MIKSHENG SECURITIES 超导的产业链包括上游的矿物资源原材料，中游的超导线材和超导磁体，以及下游的超导设备。目前低温超导领域以锯基超导材料（NbTi和Nb3Sn）为主，高温超导主要包括铋系（BSCCO)、亿系（YBCO)、二硼化镁（MgB2）等材料。 表3：超导产业链 表4：超导终端需求应用场景及优点 目前超导应用最广泛的场景包括核磁共振成像和磁控直拉单晶硅技术： 1）磁共振成像（MRI)：磁共振成像是日前最精确、应用最广泛的医疗影像仪之一，但当前国人均MRI拥有量与发达国家存在较大差距：载至2022年，我国核磁共振设备人均拥有量为8台/百万人，日本为55台/百万人，美国为39台/百万人。需求缺口大的同时，国内MRI市场又基本被国外公司（GE、PHILIPS、 SIEMENS）举新，因此国家将磁共振成像设备列为当前优先发展的高技术产业化重点领域之一，我国MRI产业发展潜力大。 2）磁控直拉单品硅技术（MCZ)：磁控直拉单晶硅技术通过磁场对导电硅流体的热对流形成抑制作用，大幅改善品体完整性、均匀性减少晶体的杂质和缺陷，实现大尺寸高质量单品硅的快速生长。其中采用超导磁体提供5000Gs稳定磁场的MCZ技术足目前国内外生产300mm以上大尺寸半导体级单品硅的最主要方 法。而随者半导体产业的发展，中国已成为全球增长速度最快的单品硅生产和消费国家，其中MCZ产品占总产量的70%-80%.当前使用超导材料制作的300mm 以上大尺寸单品硅片成为国际主流，能够大大降低运行成本与能耗，从而带动下游超导线材和超导磁体的发展。 图1：磁共振成像示意图 图2：磁控直拉单品硅炉示意圈 2高温超导成本低、性能优，发展前景广阔 2.1高温超导性能优异 高温超导体是指Tc（临界温度）≥25K的超导材料。人类最初发现的高温超要体是1986年瑞士科学家贝德诺兹和米勒制备的Tc为35K的银一锁一铜一氧材科。此后各国科学家不断探索，不断提升已知高温超导体的最高临界温度。 相较传统的低温超导，高温超导具有使用成本低、应用限制少两大优势。随着 目前高温超导材料的逐步成熟，未来高温超导有望在一些领域替代传统低温超导方案，并拓展新的应用领域，发展前景广阔。 1）低温超导材料临界温度均小于25K，需要在造价高昂的液氨（4.2K）环境下工作，而高温超导体可在较为廉价的液氮环境下工作，大大节约制冷成本。 2）超导材料只有在电流密度<临界电流密度JC、环境温度<临界温度TC、外 加磁场强度<临界磁场强度Hc时才能进入超导状态。相比于丰流低温超导材料NbTi，目前应用较广的高温超导材料YBCO超导区域有了显苦的拓展，应用场景更为广泛。 图3：超导体Tc提高的历史简图 图4：高温及低温超导体超导区域对比 交流感应加热，高温超导感应加热具有效率高、加热质量高、可加热金属种类多、安装维护简单便捷四大优势。目前国内超导感应加热厂商主要为联创光电，产品已进入量产阶段。 2）高温超导电力传输：高温超导电力传输系统包括电缆本体、冷却系统、监控系统等，其中冷却系统使用液氮，相比维持低温超导所需的液氮大大降低成本。 2021年12月22日，国网上海市电力公司率头完成的世界首条35干伏于米级超导电缆示范工程投入运行。该电缆全商业化运行，全长1.2千米，设计电流1.2安培，全球输送容量最大、长度最长，至今已稳定运行一年有余， 图5：超导感应加热与传统交流感应加热对比图 图6：上海干米级超导电缆铺设走向图 高温超导材料用于可控核聚变的可行性已得到证实。磁约束可控核聚变通过产生强磁场约束带电粒子运动，可以加热粒子至数亿度高温，从而产生热核反应。 目前，托卡马克装置已成为实现可控核聚变的主要途径，其体积与磁场强度呈负相关关系。相比低温超导材料，高温超导材料可以在较强磁场强度下稳定工作，从而帮助减小托卡马克装置体积，节约成本。2021年9月，MIT使用YBCO材料制成的高温超导磁体成功产生了高达20特斯拉的磁场，计划于2025年制成首个实现能量增益的磁约束聚变装置。 图7：托卡马克装置尺寸与磁场强度呈负相关 3高温超导相关公司梳理 3.1联创光电 联创光电高温超导感应加热技术国际领先，积极推动产品市场化进程。2021 年1月，公司设计的国际首台兆瓦级超导感应加热装置工业样机被运往中钼集团正式投入生产，首批产品于22年3月验收，各项性能指标完美符合要求。此外公司于2022年11月4日和广亚错业达成合作，将利用高温超导感应加热技术带 助广亚业进行节能技改，加速公司高温超导感应加热设备的市场化进程。目前联创光电正在计划拓展产能，且高温超导加热下游需求较大，公司可利用技术优势不 断拓展客户群体，推广产品。 3.2永鼎股份 公司下属全资子公司东部超导科技（苏州）有限公司专注第二代高温超导（2G HTS）带材，主要从事超导电缆、超导磁体、超导限流器、超导电机的产业化发展以及超导变压器、全超导电力系统集成的研发推广。永鼎股份下属的苏州新材料研究所有限公司主营研发新型高温超导（HTS）干米长带材的研究开发。 3.3西部超导 西部超导是我国超导材料的龙头企业，业务广泛。在超导领域主要从事超导材料的研发、生产和销售，是目前国内唯一实现超导线材商业化生产的企业。在高温超导材料方面：专注Bi-2223和MgB2的研发和产业化，已掌握核心制备技术， 重点发展20T以上全超导磁体、高性能核链共振MRI/NMR用超导线材、低成 本干米级高温超导涂层导体织构化基带及功能层沉积技术、高性能Bi系和铁基超导线材制备技术；参与研制出国际首台0.6TMgB2核磁共振成像仪。 3.4百利电气 百利电气下赢控股子公司北京英纳超导技术有限公司是国内较早成立的专业研发高温超导材料的企业，主要从事钩系高温超导线材的研发生产，获得多项高温 超导线材制备及高温超导应用领域的核心技术授权专利。 本公司具备证势投资咨询业务资格，请务必案读最后一员免责声明 4风险提示 1）高温超导技术研发进度不及预期。相当一部分高温超导材料仍处于实验室阶段，具有制备困难、有害环境、不易保存、临界条件苛刻等多种问题，如果高温超导材料研发进展不及预期，则可能影响产业应用进展。 2）高温超导产业化进程不及预期。日前我国实用化超导材料，尤其是高温超导的批量化制备技术尚显薄弱，科研成果商业化转化衔接不足，目前行业仍处于产 响。 本公司具备证穿投资咨询业务资格，请务必良读最后一员免责声明 MINSHENG SBCURITIES