超导材料专题(五)-高温超导材料产业链下游及展望

· 产业链,行业科普

前两期,我们分别介绍了高温超导材料的上游和中游,本期我们介绍下游应用及未来产业展望。

基于超导材料具有的三个特性,超导带材下游应用非常广泛,覆盖电力领域、交通领域、能源领域、医疗领域和高能物理领域,具体包括:

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在电力技术应用领域,代表企业有:

1.中天科技:成立于1996年,总部位于江苏南通,2002年在上交所主板上市(股票代码:600522)。旗下子公司中天超导已建成国内先进的超导电力技术研发基地,可提供高温超导限流器、高温超导电缆、超导变压器、超导电机等的研制、测试及低温制冷系统成套解决方案,先后参与了国内重大超导电力应用示范工程项目,包括深圳超导电缆示范项目、云南电网超导电缆项目等,积累了丰富的超导电力应用技术和工程经验。

2.特变电工:成立于1993年,总部位于新疆昌吉,1997年在上交所主板上市(股票代码:600089),是一家专业从事高压及超高压输变电装备制造的公司。2003年,特变电工与中国科学院电工研究所、河北大学合作完成26kVA/400V高温超导变压器的研制。

3.中国船舶重工712所:成立于1963年,总部位于湖北武汉,主要承担船舶电力推进系统及化学电源的研究设计、制造、试验及总装总调任务。2012年成功研制我国首台兆瓦级高温超导电机,2018年成功研制了2MW级高温超导风力发电机。

4.永鼎股份:成立于1994年,总部位于江苏苏州,1997年在上海证券交易所主板上市(股票代码:600105),是中国光缆行业首家民营上市公司。业务范围涵盖光纤光缆、电线电缆、特种光电缆、光器件、通信器件及设备、通信大数据及工程服务、系统集成方案提供等通信全产业链。2023年11月20日,永鼎承担建设的我国首条高温超导低压直流电缆,在江苏苏州并网投运,填补了我国在超导电缆低压直流系统的应用空白,使用的YBCO带材是旗下东部超导制造并提供。

在磁体技术应用领域,代表企业有:

1.联创超导:成立于2019年,总部位于江西南昌,由江西省电子集团有限公司和江西联创光电科技股份有限公司(股票代码:600363)共同投资组建。公司已研制成功了YBCO制冷机直接冷却超导磁体,已完成20K温区3T以上超导磁体的应用,目前正在研发20K温区6T以上YBCO制冷机直接冷却超导磁体。

2.翌曦科技:成立于2022年6月,总部位于上海,核心成员脱胎于上海交通大学高温超导团队。公司研究领域覆盖从高温超导材料到工程应用全产业链,已完成了二代高温超导材料的产业化,为高温超导技术的迅猛发展奠定了重要基础。翌曦科技致力于成为世界最强的高温超导磁体公司,主攻聚变强场磁体、高速磁悬浮列车超导磁体等将给未来能源、交通带来重大变革的核心技术。

3.曦合超导:成立于2022年6月,总部位于安徽合肥,为合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室)技术孵化公司,依托中科院等离子体所研究基础,完备技术与装备基础及高水平人才队伍,致力于实验室、工业应用及特殊场合应用的超导、低温设备的研发、制造和销售的高科技企业。主要面向聚变磁体等应用。

在微波及单光子检测应用领域,代表企业有:

1.STI:全称Superconductor Technologies Inc. ,成立于1987年,总部位于美国德克萨斯,是高温超导材料领域的全球领导者。该公司目前正在利用其关键性能技术,包括射频滤波、高温超导材料和低温技术,为现有和新兴的电力应用开发节能、具有成本效益和高性能的第二代(2G)高温导管线材,开发先进的射频无线解决方案和创新自适应滤波的应用。2020年,STI的HTS业务被High Temperature Superconductors Inc.收购。

2.特信超导:成立于2016年,总部位于广东清远。公司基于超导微电子技术,已研制多款GSM-R超导射频前端高温超导滤波器。

在器件应用领域,代表企业有:

1.CTF MEG:技术最早可追溯到1970年,其超导量子干涉仪(SQUID)技术前期被用于地球物理勘探和无损材料测试的应用中。之后CTF陆续将应用拓展到机载潜艇探测仪器和脑磁图(MEG)医疗设备领域。1995年,CTF建成第一台77K高温超导SQUID,2009 年,CTF收购了4D Neuroimaging。

2.Elliot Scientific:成立于1990年,总部位于英国哈彭登,产品主要包括光机械、激光器和 LED、温度仪器、光谱学和显微镜设备,其高温(HTS) SQUID传感器产品能够实现在液氮温度下运行。

 中国高温超导带材未来展望

技术层面:

近年来,中国在超导材料的研究方面取得了显著进展,不断有新的超导材料和制备技术被开发出来。例如,中国科学院等离子体物理研究所在高温超导材料的研究上取得了重要成果,新型铁基超导材料的发现也为行业带来了新的发展方向。此外,中国科学家在国际合作项目如ITER计划中也扮演了重要角色,通过这些国际合作平台,中国的超导体研究得到了进一步的推动和发展。未来,国内超导体行业的技术创新将继续聚焦于提高超导材料的临界温度和降低制备成本。通过材料科学的深入研究,探索新型超导材料,尤其是寻求室温超导材料的突破,这将极大地扩展超导技术的应用范围,并可能引发一场新的能源革命。同时,通过改进制备工艺和提高生产效率,降低超导材料的成本,使其更加经济实用,从而推动高温超导技术的商业化进程。

政策层面:

中国政府高度重视新材料产业的发展,超导材料作为前沿颠覆性新材料之一,已经得到了国家层面的大力支持。从 “中国制造2025”到“十四五”规划,超导材料都被列为重点发展领域,政府出台了一系列政策来鼓励超导体行业的发展,包括研发资金支持、税收优惠、人才培养等。未来,随着政策的持续推动和市场需求的不断扩大,中国高温超导体行业将迎来更多的发展机遇。政府将继续发挥引导和推动作用,通过政策激励和市场机制,促进高温超导行业的技术创新和产业升级。同时,随着高温超导技术在各个应用领域的不断成熟,市场需求将逐步释放,为行业的发展提供强大的内生动力。在政策和市场的双重驱动下,中国高温超导体行业有望实现从跟跑到并跑,甚至领跑的历史性跨越。

应用层面:

超导材料因其独特的物理性质,在能源传输、医疗设备、交通运输、国防科技等多个领域都有着广泛的应用前景。目前,中国已经在一些领域实现了超导技术的初步应用,如超导电缆、MRI设备、粒子加速器等。未来,随着超导材料性能的提高和成本的降低,超导技术的应用领域将进一步拓宽。例如,在能源领域,超导电缆可以实现更高效、更远距离的电能传输,有助于构建更加稳定和智能的电网系统;在医疗领域,超导磁共振成像(MRI)设备将提供更高清晰度的成像效果,提高疾病诊断的准确性;在交通领域,超导磁悬浮列车有望实现商业化运营,带来更快捷、更环保的交通方式。此外,超导技术在国防和科研领域的应用也将得到进一步的开发和利用。短期来看,高温超导材料在输电电缆制作、磁悬浮列车、可控核聚变等领域率先实现突破。