电子行业深度报告：颠覆性创新黑科技-高温超导：行业迎来规模商业化

电子行业深度报告 证券研究报告·行业深度报告·电子 颠覆性创新黑科技-高温超导：行业迎来规模商业化 增持（维持） 关键词：#新需求、新政策#新产品、新技术、新客户投资要点 颠覆性创新黑科技-高温超导，迎来规模化商业化：超导指的是在特定的低温条件下呈现出电阻等于零的特性以及具备完全抗磁性的材料，一直被称为“当代科学的明珠”。低温超导体（-269℃，液氦温区下工作的材料）早在1980年代已经商业化，但由于液氦的稀缺性和高成本，仅 在医疗磁共振MRI设备中展开规模的商业化应用。高温超导体（-196℃， 2023年04月09日 证券分析师马天翼 执业证书：S0600522090001 maty@dwzq.com.cn 证券分析师唐权喜 执业证书：S0600522070005 tangqx@dwzq.com.cn 研究助理�润芝 执业证书：S0600122080026 wangrz@dwzq.com.cn 行业走势 液氮温区下工作的材料）近几年在材料大规模制备方面逐步成熟，成本电子沪深300 下降和良率提升都明显加速。高温超导技术在超导线缆（电网）、可控核聚变、高温超导感应加热设备等下游领域展开了规模化商业应用，并且呈现加速放量趋势。随着材料的成熟和下游应用领域的不断开展，高温超导行业已经迎来了规模商业化。 高温超导技术突破磁场上限，多领域开花打开市场空间：相较于传统的低温超导产品运行时需要用液氦保持低温，高温超导产品只需要用液氮即可实现，大幅降低了运转成本，叠加上游高温超导带材生产技术成熟，高温超导技术在多个领域商业化应用落地。1）电网领域：上海、深圳两 地超导线缆示范工程于2021年试点成功，并规划进一步规模化铺设。 2）能源领域：多个基于高温超导磁体的商业化可控核聚变项目于2022年获得数亿元融资，并于今年开始逐步落地。3）商业设备领域：联创光电生产的高温超导感应加热设备于2020年交付首台，并于今年进入规 模化批量交付阶段。同时高温超导技术在熔炼炉、磁控晶硅生长炉、磁储能、磁悬浮等领域的应用研发也正加速推进，将进一步打开高温超导技术的应用空间，整体高温超导应用市场规模数百亿元。 技术迭代、带材成本降低、政策驱动三重因素共振，驱动高温超导行业迎来向上加速拐点：高温超导技术一直未大规模商业化应用主要是受限于高温超导带材产品不成熟且成本较高，因此多停留在实验室和市场拓 展阶段，当前在带材成本下降、技术成熟且迭代加速以及政策驱动三重利好下，高温超导行业迎来向上加速拐点。1）技术成熟：2020年上海超导带材良率已经达到90%左右且产品性能大幅提升；2）成本降低：国内外高温超导带材厂商均在加速扩产，随着规模化和良率的提升，超导带材的价格已经下降到百元/米。3）政策驱动：高温超导零电阻特性 使得下游产品应用更节省能耗，符合“双碳”目标，政策驱动下，超导 电缆正从示范工程走向规模化铺设，高温超导感应加热设备迎来规模化放量，2023年成为高温超导应用规模化放量元年。 投资建议：超导技术目前在电网、能源和商业设备等领域正加速实现应用拓展与规模化放量，行业迎来加速向上拐点。首先建议关注设备和带材公司，未来随着高温超导技术在各个应用领域带来的颠覆，逐步需要关注下游应用领域。重点推荐国内首个实现高温超导商业化设备规模化 放量的龙头公司联创光电，建议关注高温超导带材供应商永鼎股份和上海超导（未上市）以及布局低温超导业务的西部超导。 风险提示：高温超导带材厂商扩产速度不及预期；高温超导技术商业化应用拓展不及预期；高温超导新应用技术研发进展不及预期： 19% 16% 13% 10% 7% 4% 1% -2% -5% -8% -11% -14% 2022/4/112022/8/92022/12/72023/4/6 相关研究 《联创光电(600363)：2022年业绩快报点评：22年全年业绩符合预期，激光+超导驱动长期成长》 2023-03-30 《联创光电(600363)：传统光电龙头转型蓄力，激光+超导开启成长第二曲线》 2022-12-13 1/34 （亿元）（元） 2021A 2022E 2023E 2021A 2022E 2023E 600363联创光电 159.5635.05 0.52 0.62 1.05 67.40 56.53 33.38 买入 表1：重点公司估值代码公司 总市值 收盘价 EPSPE 投资评级 东吴证券研究所 数据来源：东吴证券研究所 2/34 东吴证券研究所 内容目录 1.超导技术迎来规模商业化6 2.高温超导技术突破磁场上限，开启规模化产业应用11 2.1.高温超导感应加热设备开启放量元年12 2.2.超导电缆多个示范工程正式投运，批量化铺设指日可待15 3.高温超导多领域开花，静待市场爆发18 3.1.超导磁体在磁控直拉晶硅生长炉中优势明显18 3.2.高温超导技术突破，可控核聚变商业化成为可能20 3.3.高温超导技术在磁储能、磁选矿等下游领域的应用正持续打开24 4.高温超导下游应用壁垒较高，抢先布局企业将充分受益26 5.投资建议29 5.1.联创光电：国内光电器件领军企业，高温超导技术领跑全球29 5.2.永鼎股份：深耕光电领域数十年，高温超导发展加速31 5.3.西部超导：高端钛合金行业龙头，低温超导线材商业化生产企业32 6.风险提示33 3/34 东吴证券研究所 图表目录 图1：超导技术产业化历程6 图2：超导现象三种特性7 图3：MRI磁共振成像仪8 图4：更高磁场强度扫描更快、更稳定、成像效果更好8 图5：低温超导技术应用产业链9 图6：低温超导技术和高温超导技术对比9 图7：第二代REBCO高温超导带材结构示意图11 图8：高温超导带材产业链正加速成熟11 图9：高温超导技术产业化应用路径图11 图10：铝型材挤压工艺流程12 图11：传统燃气炉12 图12：高温超导感应加热设备12 图13：超导加热与传统加热示意图13 图14：高温超导感应加热设备国内市场空间14 图15：我国铝材产量前十省份14 图16：铝材产量前�省份节能技术补贴政策14 图17：设备在中铝集团东北轻合金产业化应用15 图18：联创光电下游客户15 图19：超导电缆结构示意图15 图20：具有同等载流能力的超导带材（扁带）及铜电缆（多股圆形电缆）的比较15 图21：超导线缆技术优势16 图22：超导电缆项目运转示意图16 图23：上海高温超导电缆示范工程成功投运16 图24：直拉单晶硅生长炉原理图18 图25：磁控直拉单晶硅生长炉18 图26：超导磁体相较于传统磁体在磁控晶硅生长炉中的优势19 图27：2020年全球半导体硅片产品结构19 图28：中国大陆12寸晶圆厂增量预测（单位：座）19 图29：磁约束可控核聚变装置示意图20 图30：可控核聚变原理20 图31：可控核聚变的优点20 图32：几种可控核聚变技术路径21 图33：我国正在推进以及即将推进的可控核聚变项目22 图34：2020年以来部分可控核聚变项目获得融资情况23 图35：全球商业化可控核聚变企业数量高速增长24 图36：采用高温超导磁体的核聚变装置SPARC24 图37：高温超导电动悬浮试验系统24 图38：悬浮技术对比24 图39：磁储能示意图25 图40：高温超导磁选示意图25 图41：高温超导行业迎来向上加速拐点25 图42：超导行业产业链26 4/34 东吴证券研究所 图43：高温超导带材国内外厂商梯队及部分厂商扩产规划27 图44：超导产业国内布局公司28 表1：超导材料的类型和应用8 表2：高温超导设备的进入壁垒28 5/34 东吴证券研究所 话题引爆：2023年3月8日，在美国物理学年度会议上，罗彻斯特大学RangaDias教授宣布团队在1GPa（约等于1万个大气压）压强下实现了约零上21℃的室温超导，自此引发了学术界以及金融界对超导行业的关注，但从后续国内外科研团队的实验结果来看，室温超导现象的可重复性和可验证性依旧存疑；而且室温超导是在近常压环境下实现，即使室温超导技术真的实现突破，其大规模产业化应用的可能性也极低。 真实场景：室温超导引爆超导话题，引发大家对超导行业的关注，其实，超导技术早已在20世纪末就已经从实验室走向了小规模产业化应用，今年将是高温超导技术规模化产业应用放量的元年，借助此次“室温超导”事件让超导行业真正进入公众视野，我们将在此篇报告中对超导行业当前的发展情况以及相关的投资标的进行梳理： 1.超导技术迎来规模商业化 超导技术早已从实验室走向规模化商业应用。超导指的是在特定的低温条件下呈现出电阻等于零的特性以及具备完全抗磁性的材料，一直被称为“当代科学的明珠”。低温超导体（-269℃，液氦，以上温度工作的材料）早在1980年代实现商业化，但由于液氦的稀缺性和高成本，仅在医疗磁共振MRI设备中展开规模的商业化应用。高温超导体 （-196℃，液氮，以上温度工作的材料）近几年在材料大规模制备方面逐步成熟，成本下降和良率提升都呈现明显加速。高温超导技术在超导线缆（电网）、可控核聚变、高温超导感应加热设备等下游领域展开了规模化商业应用，并且呈现加速放量。随着材料的成熟和下游应用领域的不断开展，高温超导行业已经迎来了规模商业化。 图1：超导技术产业化历程 数据来源：新材料在线，器械之家，东吴证券研究所整理 6/34 超导现象是指超导材料在低于某一极低温度时表现出的零电阻、完全抗磁性。超导 现象是指材料在低于某一温度（这一温度称为超导转变温度Tc）时电阻变为零的现象，这种状态下，材料进入超导态，材料电阻突降为零，同时所有外磁场磁力线被排出材料 外，材料同时出现零电阻态和完全抗磁性。 图2：超导现象三种特性 超导材料零电阻及完全抗磁性特性，让相应设备不仅仅节能效果显著而且性能显著提升。零电阻特性不仅仅可以有效降低长距离输电带来的电损耗，由于超导材料还具备完全抗磁性和宏观量子效应等常规导体所不具备的特性，这些性质使超导体能够实现大 电流传输、获得强磁场、实现磁悬浮、检测微弱磁场信号等还可以多种应用，使其除了满足最基本的导电需求外，还可以被广泛应用在电子通信、电力能源、交通运输、国防军事、医疗器械等诸多领域。由于超导材料和技术涉及领域之广，发达国家不惜投入巨资开展前期研究和产业化应用实验。高温超导产业目前国内正在迎来规模商业化。 东吴证券研究所 数据来源：西部超导，东吴证券研究所 按照超导体的临界温度，可以将超导体分为低温超导体和高温超导体。临界温度低于25K~30K（-248℃至-243℃）超导体为低温超导体，临界温度高于25K~30K（-248℃ 至-243℃）为高温超导体。低温超导材料一般都需在昂贵的液氦环境下工作，液氦制冷的方法昂贵且不方便，故低温超导体的应用长期得不到大规模的发展，更多应用于核聚变工程、核磁共振等领域。高温超导材料因为临界温度的提高，可以在液氮环境中工作，工业液氮制冷已经非常成熟，一吨液氮的价格稳定在1千元以下，适用范围广且价格低廉，在2000年YBCO第二代高温超导带材问世之后，高温超导得到了实质性发展。 7/34 表1：超导材料的类型和应用 超导类型临界温度典型超导材料冷却方式下游应用 低温超导 低于25k (约-248℃) NbTi、Nb3Sn、Nb3Al液氦 加速器磁体、核聚变工程用超导磁体、核 高于25k (约-248℃) 第一代高温超导材料 BSCCO 第二代高温超导材料 YBCO 超导电缆、超导变压、超导感应加热、可 控核聚变、超导磁悬浮、电磁探测设备 高温超导 液氮 可达-218℃ 铁基超导体 超导储能系统（SMES）、核磁共振谱仪 （NMR）、下一代高能物理加速器、未来核聚变装置 磁共振（MRI和NMR）磁体、通用超导磁体 东吴证券研究所 数据来源：《超导材料及其应用现状与发展前景》肖立业，东吴证券研究所 低温超导技术实验室发现以及起步较早，已在医疗等特殊领域开启应用。MRI是当前低