第一章 行业概况
1.1 产业生态圈与产业链内循环发展
超导材料,是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料,目前已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体 。
全球超导市场以低温超导为主,低温超导行业产业链主要包括上游原材料、超导线材、超导磁体、超导设备四个环节 。
目前低温超导材料的绝大部分应用都是基于超导磁体产生的强磁场,主要应用领域包括MRI、MCZ、NMR、ITER、加速器、科研用特种磁体等 。
图 超导材料产业示意图
信息来源:千际投行、资产信息网、iFinD
经过研究,超导体不仅在一定温度之下具有零电阻特性,而且在一定的条件下具有高密度载流能力、完全抗磁性(迈斯纳效应)、约瑟夫森效应等常规导体完全不具备的电磁特性,因而在电气与电子工程领域具有广泛的应用价值,从而首次打开了超导体市场应用 。
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1.1.1 事件驱动及重点关注
2021年10月8日,由南方电网深圳供电局研制的10千伏三相同轴高温交流超导电缆日前在深圳正式投入使用,为深圳第一高楼――深圳平安金融中心供电,有望“一揽子”解决大城市电网建设用地难、电网负荷需求持续增长、城市输配电走廊趋于饱和等诸多问题和挑战 。
高温超导输电,是指在相对于绝对零度而言的接近零下200摄氏度的液氮环境下,利用超导材料的超导特性,使电力传输介质接近于零电阻,电能传输损耗接近于零,从而实现低电压等级的大容量输电 。电缆直径17.5厘米,长400米,输电容量高达43兆伏安,输电能力是常规10千伏电缆的五倍,输电损耗仅是常规电缆的1/4到1/5,非常适用于高负荷密度区域供电 。
表 超导技术的已知应用领域
信息来源:千际投行、资产信息网、iFinD
随着全球超导技术的不断研发,以及超导在各个领域的应用规模不断扩大,全球超导行业已然进入火热年代 。其中,超导材料是超导应用的基础,所以是最先产业化的部分,也是未来最具确定性的领域 。全球超导材料的市场规模近年来保持平稳增长,2018年全球超导材料市场规模为61.51亿欧元,同比增长6.1%,2019年全球超导材料市场规模为64亿欧元 。
超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起,就向人类展示了诱人的应用前景 。但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约,这首先是它的临界参量,其次还有材料制作的工艺等问题 。
超导材料的应用主要有:
① 利用材料的超导电性可制作磁体,应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等;可制作电力电缆,用于大容量输电(功率可达10000MVA);可制作通信电缆和天线,其性能优于常规材料 。
② 利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承 。
③ 利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等 。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件,其运算速度比高性能集成电路的快10~20倍,功耗只有四分之一 。
图 超导材料综合新闻指数走势图
信息来源:千际投行、资产信息网、iFinD
超导材料同时有着较为突出的市场需求,超导材料是国家科技创新规划中新材料领域重点发展的前沿材料之一,在能源、医疗、交通、国防工业等领域都有广阔的应用前景,但因为其使用条件苛刻、成本高,技术难度大,因此商业化应用速度较慢 。
目前全球超导市场以低温超导材料为主 。除ITER项目外,超导技术在民用领域应用较为广泛,主要包括MRI(核磁共振)、MCZ(用于半导体单晶硅)、大科学工程(CFETR、重离子加速器)等领域 。
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