2024年超导体行业分析

本文将对超导体行业定义及分类、产业链分析、政策分析、运行现状、细分市场、投融资、重点企业、发展趋势等概况进行梳理，以供参考。

定义及分类

超导体，又被称为超导材料，是一种新型材料。超导全称超导电性，指当温度降低到某一临界温度（一般为较低温度）时，电阻突然消失，电流可以无阻流动的现象，具备这种特性的材料即为超导体。超导体具有常规材料不具备的零电阻、完全抗磁性等宏观量子现象，是典型的量子材料。超导体分类方式较多，可以根据材料对于外磁场的响应、临界温度、材料类型、低温处理方法进行分类。

产业链分析

从超导体行业产业链来看，上游为金属原材料供应商，用于生产超导体的金属原材料包含铌、钛、钇、钡、铋、锶、硼等，目前全球超导市场以低温超导为主，所以其金属原材料中铌和钛的使用量最多。产业链中游为超导体生产商，低温超导体自1965年开始研究，目前低温超导材料NbTi与Nb3Sn已实现商业化。而高温超导材料自1986年进行研究，目前刚开始进行产业化。产业链下游主要为超导体应用领域，其中低温超导体主要应用于医疗、大科学装置领域等，高温超导体主要应用于电力、商业设备、环保领域等。

• 上游：国内钛资源冶炼技术难度较大，铌资源仍以进口为主

金属钛具有质量轻、密度小、机械强度高以及耐腐蚀等优异性能，在已知的元素超导体中，钛呈现出Tc26K以上的超导转变最高温度。这种超导转变温度的提升，为超导体的应用提供了更广阔的可能性。2023年，全球钛储量约为7.5亿吨，其中钛铁矿(低品质钛)储量为6.9亿吨，占全球钛矿的92%。从钛铁矿分布来看，我国在全球市场上占据了重要地位。2023年我国的钛铁矿储量为2.1亿吨，同比增长10.53%，占全球钛铁矿储量的比重高达30.43%。但国内钛资源品质情况与国外相比，钛铁矿占比大，贫矿多，富矿少，无单一钛矿，均为多金属共生矿，采选冶炼技术难度大。

在标准大气压力下，铌的超导临界转变温度为9.25K，是所有具有超电导性质的金属中最高的，同时其磁穿透深度也是所有元素中最高的，这使得其在超导体中被广泛应用。根据数据显示，全球铌资源主要集中在巴西、加拿大和美国等地区，2023年巴西铌资源储量为1600万吨，占全球比重的89.84%。由于我国铌矿物分散度大、成分复杂，铌资源作为伴生资源少量回收，国内铌资源仍以进口为主，大多从巴西、加拿大进口铌资源。2023年10月，中核集团在白云鄂博矿床研究发现新矿物铌包头矿，部分缓解我国铌资源稀缺问题。

• 中游：低温超导已经规模商业化，高温超导正逐步开始产业化

超导体根据临界温度分为低温超导体和高温超导体，其区别如下图。虽然已发现了上千种超导材料，但具有实用化前景的材料并不多。低温超导材料自1965年开始研究，目前低温超导材料NbTi与Nb3Sn已实现商业化。而高温超导材料自1986年进行研究目前刚开始进行产业化。

• 下游：超导体特性展现广泛应用价值

在超导体中，电流可以在没有电阻的情况下流动，不会损耗能量，同时具有抗磁性，这使得超导体在许多领域都具有重要的应用价值，包括电力能源、医疗设备、交通运输、军事应用、机械工程、高能物理、电子通信、核能等领域。

• 下游：MRI带动超导材料需求释放

MRI是医学领域最常用的成像技术之一，它可以非常真实地呈现人体内部的组织结构。MRI需要一个强磁场，而利用高温超导体制成的磁体，可以提供更强的磁场，从而提高磁共振成像的分辨率和灵敏度，为诊断和治疗提供更准确的信息。我国MRI设备起步较晚，但随着我国医疗事业的发展和部分医疗设备的更新换代，以及疫情以来人们对健康的重视，最近几年，我国MRI市场规模增速明显，预计2023年我国MRI市场规模同比增长10%至129.8亿元。

• 下游：加快突破核聚变核心技术，迈向绿色低碳未来

核能的利用分为核裂变能和核聚变能。相比核裂变能，核聚变能是具有清洁、安全、可持续等优点的终极能源。目前实现可控聚变约束有三种途径，包括引力(重力)约束、惯性约束和磁约束。在三类约束方式中，引力约束无法在地球上实现，惯性约束也难以实现持续的聚变功率输出，因此磁约束核聚变是实现聚变能开发的有效途径，而在各种类型的磁约束聚变装置中，托卡马克以其优异的等离子体约束品质而备受重视。

托卡马克，是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器。托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。目前，全球范围内的核电站普遍采用核裂变原理发电，在地球上实现可控的核聚变仍然面临诸多技术和工程上的挑战。随着低碳环保趋势的不断推进，可控核聚变技术已作为低碳前沿技术纳入《中共中央、国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，这将加速聚变堆核心关键技术攻关，2024年1-2月，中国核能发电量为691亿千瓦时，同比增长3.54%，占中国总发电量的4.65%。预计2035年，我国核能发电量在总发电量的占比将达到10%。这将意味着未来核聚变发电领域将不断被深挖，有效带动超导体市场规模不断攀升。

• 下游：高温超导感应加热技术产业化前景广阔

利用超导体在低温下可实现稳定零电阻超导态的特性，在金属热加工、热处理等领域展现出优良特性，广泛应用于包括铝、铜、钛等金属的加工成型领域(包括挤压、锻造、轧制等)。新型超导感应加热设备主要包括直流励磁电源、超导主磁体系统和机械旋转系统等。

2023年4月20日，联创超导自主研制的世界首台兆瓦级高温超导感应加热装置于黑龙江中铝集团东北轻合金公司投用，标志我国超导热加工技术在全球实现重大突破。该设备具有磁场强度高、透热深度大、能效转化率高等显著优势，并对超导磁体、旋转加热等核心关键技术的稳定性和可靠性进行了验证，在金属热加工行业实现了颠覆性替代应用。

政策分析

中国政府对超导体行业非常重视，出台一系列支持政策，鼓励超导体市场发展和产业化。2023年7月，国家自然科学基金委员会发布《试点优秀本科生资助 设立杰青基金延续资助项目自然科学基金将进一步构建基础研究人才长周期培养机制》，其中提出构建基础研究人才长周期培养机制，保持自主选题类项目基本稳定，夯实学科发展基础，促进产出铁基超导材料、多光子纠缠等一批前沿成果。这有助于培养更多的超导体领域的基础研究人才，为行业的长期发展提供人才保障。通过构建基础研究人才长周期培养机制，可以保持自主选题类项目的基本稳定，夯实学科发展基础，促进超导体领域的前沿成果产出。

运行现状

国内超导技术研究起步较早，清华大学超导实验室从20世纪90年代就开始进行超导技术研究，但是国内的超导行业产业化起步较晚，由于较高的技术壁垒，直到2011年国内才第一次实现超导产品产业化批量生产和销售。现阶段，我国在超导材料领域的研究进展基本与国际同步。伴随着技术不断进步以及政策的持续推进，中国超导体市场规模从2018年的237.1吨增长至2022年的1303.2吨。其中，低温超导材料、超导电子学应用以及超导电工学应用领域的研究已达到或接近国际先进水平。我国NbTi线材性能和性价比已优于发达国家，Nb3Sn线材综合水平与发达国家相当。

低温超导产业链相关的行业包括超导锭棒、超导线材、超导磁体和超导设备。低温超导线材的制备过程复杂、制备周期长、工序和质控点多，全套技术形成难度大。从全球来看，国外公司或专注某一领域，或横跨多个领域，但在低温超导领域几乎无技术积累。而西部超导是目前国内唯一低温超导线材商业化生产的企业，也是目前全球唯一的铌钛锭棒、超导线材、超导磁体的全流程生产企业。2022年，西部超导相继突破全套的大型超导磁体绕制、固化及低温杜瓦设计和制造技术，公司生产的1.5T-5T高场超导磁共振成像仪(MRI)用NbTi线材产品填补国内空白并全面进入国际市场，带动超导线材的销量大幅提升，全力带动中国超导体市场规模增幅扩大。

细分市场分析

• 低温超导体

低温超导体是指临界温度在液氮温区（4.2k）范围内的超导体。低温超导体根据成分分为金属低温超导体、合金低温超导体和化合物低温超导体。低温超导体原材料主要以钛、Nb（铌）、Sn（锡）等为主，通过运用原材料生产制造出超导锭棒、超导线材、超导磁等产品，广泛应用于医疗加速器磁体、核聚变工程用超导磁体、核磁共振（MRI和NMR）、通用超导磁体等。在低温超导体领域，我国西部超导是全球唯一一个贯穿铌钛锭棒、超导线材、超导磁体的全流程生产企业。

目前低温超导体已实现商业化的包括NbTi（铌钛，Tc=9.5K）和Nb;n（铌三锡，Tc=18K）。NbTi超导线材由于具有优异的中低磁场超导性能、良好的机械性能和加工性能、价格优势，在实践中获得了大规模应用；Nb,Sn是金属间化合物，属于脆性材料，加工性能差，制造成本高，但是其临界磁场高，主要用于10T以上的磁场。

• 高温超导体

高温超导体是指临界温度在液氮温区(77K)的超导体。在高温超导材料中，由于铜氧化物超导材料的临界温度相比其他材料较高制冷成本更低，因而具有更加广阔的应用前景。高温铜氧化物超导材料主要有Bi-Sr-Ca-Cu-0系、Y-Ba-Cu-0系、Hg-Ba-Ca-Cu-0系、T1-Ba-Ca-Cu-0系，但是Hg和T!元素有毒，因此Bi-Sr-Ca-Cu-0系和Y-Ba-Cu-0系在实用化上更具有优势。以Bi-Sr-Ca-Cu0为代表的第一代高温超导材料，和以Y-Ba-Cu-0为代表的第二代高温超导材料受到广泛关注。同时，MgB2(TC=40K)材料，铁基超导材料等应用价值也在不断开拓。

Bi系超导材料(第一代高温超导材料)主要的应用材料有Bi-2212线材、Bi-2212薄膜、Bi-2223带材。在制备Bi-2223带材的轧制工艺过程中，轧制压力的作用迫使Bi-2223晶粒发生转向，从而获得良好的超导电性，而在制备Bi-2212线材的挤压工艺中，也是通过挤压力的作用使Bi-2212晶粒发生转向，获得超导电性。目前常用于制备B-2212/B1-2223原料粉末的工艺方法主要有喷雾热分解法、共沉淀法、固相反应法。第二代高温超导带材生产工艺方面，一些发达国家先后突破了第二代高温超导带材的长线制备技术，公里级带材的生产工艺已日渐成熟。

投融资概况

• 超导体市场融资未及预期，室温超导技术突破将带领融资火热

超导体的研发与应用无疑是高科技领域的璀璨明珠，然而，这一领域也伴随着较高的技术门槛与风险。投资者在考虑投资超导体项目时，不得不面对较高的技术风险和市场风险，从而导致部分投资者对此类项目持谨慎态度。此外，尽管超导体的应用前景广阔，但当前其应用领域仍然相对有限，且需要与其他技术和产业进行深度融合，这无疑增加了市场推广的难度和成本。这些因素共同作用下，国内超导体市场的融资热度并未达到预期。然而，值得期待的是，随着科技的不断进步，特别是室温超导技术的突破，将极大地拓宽超导体的应用领域，降低其应用门槛，从而有效带动超导体融资市场的蓬勃发展，将有效带动超导体融资市场。

• 融资轮次处于早期阶段，主要关注技术和产品的研发生产

目前，大部分超导体企业的融资轮次仍然处于早期阶段。这些早期的融资轮次主要关注于超导材料、超导细分领域等方面。通过这些融资，企业能够获取必要的资金支持，推动产品的研发和市场推广，为后续的融资和发展打下基础。

• 项目助力产业突破与升级，未来前景广阔

近年来，在国家政策的大力扶持下，超导体行业项目如火如荼地展开，呈现出蓬勃的发展态势。其中，西部超导泾河新城研发生产基地项目总投资高达20亿元，其建设范围广泛，涵盖超导线材和高性能特种超导磁体的研发、中试和生产等多个环节。这大规模的投资不仅彰显了国家对超导产业的高度重视，更将有力推动超导技术的突破和产业化进程的加速。该项目的建成将有效解决磁共振成像仪系统、磁控直拉单晶硅技术等领域中超导线材及磁体的关键问题，为相关产业的快速发展提供有力支撑这不仅是超导领域的一次重大突破，更是国家科技创新和产业升级的重要里程碑。展望未来，随着技术的不断突破，更多超导体行业项目将得到开工和建设，其产业将迎来更加广阔的发展空间和更加辉煌的未来。

重点企业概况

• 西部超导

成立于2003年2月，由西北有色院和超导国际共同出资设立。公司成立初衷为代表我国执行ITER项目低温超导线材研制与交付任务，2012年开始公司正式向ITER计划批量供货。公司在ITER计划合金制备技术基础上，开展新型战机用高性能钛合金的研制，目前已成功为若干新型号战机提供钛合金材料。2014年，公司股票正式在股转系统挂牌，并开启高性能高温合金的工程化研究。西 部 超 导是我国重要的实用化超导材料与磁体技术研发与产业化基地，是目前国内唯一低温超导线材商业化生产企业，也是目前全球唯一的铌钛锭棒、超导线材、超导磁体的全流程生产企业。2023年，西部超导超导产品营业收入为9.85亿元，同比增长57.94%;超导产品毛利率为34.39%，同比增加3.95个百分点。低温超导线材是多芯复合线材，公司通过自主研发，掌握了导体设计、高均匀合金熔炼、大变形塑性加工、磁通钉扎调控、热处理等全套核心技术。目前除公司外，国内其他企业无技术积累，且低温超导材料制备技术属敏感技术，无法从国外获得。在高温超导材料方面，公司侧重MgB2和Bi-2223的研发和产业化目前已掌握上述材料核心制备技术，未来将突破并引领上述材料在智能电网中输电电缆、无液氦磁体装备等领域的运用。已经开始为我国研发的世界首台10MJ/5MW高温超导储能装置提供MgB2线材。

• 中天科技

成立于1992年，以光纤通信起步，现已发展成为一家在多个领域具有显著影响力的科技型企业。中天科技通过其控股子公司中天超导，积极参与超导电力技术的研发和应用。中天超导建成了国内先进的超导电力技术研发基地，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。中天超导参与了国内多个重大超导电力应用示范工程项目，如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。公司主营业务以光通信产业和电力传输产业为主。光通信方面，主要产品有棒纤缆(各类光纤光缆)、光芯片/光器件/光模块(阵列波导光栅和滤波片两大类的从芯片到器件到模块的全系列波分产品、激光器芯片等)。电力传输方面，主要产品有电线电缆(射频电缆、泄漏电缆、工业控制缆等)、汽车竖线(车身总成线束、仪表板线束、门控系统线束等)、超导产品(第二代高温超导带材及其应用设备)

• 永鼎股份

成立于1994年，公司做强做专传统业务，持续布局光芯片、光器件、光模块、新能源汽车线束、高温超导等产业，进步优化业务结构。同时，公司不断加强数字化创新，深入推进两化融合，推动工厂智能化、数字化升级，提升运营效率，全面提高智能制造水平和市场综合竞争力。公司电力传输产业包含电力工程总承包、汽车线束、超导、电缆、特缆等，经过多年的统筹布局，形成了“海外电力工程一汽车线束一超导-电线电缆”协同发展的产业格局，并不断推动新能源、新材料的创新发展及转型升级。目前，公司超导产业主营产品是第二代高温超导带材及其应用设备，以及超导(通用)电气产品。二代高温超导带材可广泛应用于风电、核电、电网、交通、医疗、军事、重大科学工程等领域。电力方面，超导带材代替传统的铜材的应用产品有超导风机、超导电缆、可控核聚变堆、超导故障电流限流器、超导发电机等。2023年前三季度，公司研发费用为1.52亿元，同比增长33.95%。公司积极开拓工业部门、电网系统和科研单位三个市场。产品已在超导感应加热设备、可控核聚变、超导电缆等下游应用中广泛应用。

• 联创光电

成立于1999年，于2001年3月上市。公司是国家火炬计划重点高新技术企业、国家863计划成果产业化基地、国家技术创新示范企业、工信部智能制造试点示范企业、国家知识产权优势企业。建立了一个国家级企业技术中心、两个省级研发平台，两个博士后科研工作站。公司主营业务为激光系列及传统 LED 芯片产品、智能控制系列产品、背光源及应用产品、光电通信与智能装备线缆及金属材料产品的研发、生产和销售。联创光电公司技术创新和研发的重点倾向于企业优化升级，并持续加大了激光、超导等战略新兴产业的创新研发力度，依托技术中心、工程中心、博士后科研工作站、产业研究院，通过自主研发、技术合作、技术引进和联合开发全方位夯实公司技术优势。2023年前三季度，公司研发费用达到1.12亿元，同比增长0.19%。2023年上半年，公司超导感应加热设备市场化进程取得较为显著的突破，联创超导设备订单快速增长，目前在手订单已超过60台。未来，根据联创超导业务发展战略规划，公司将不断加深技术研发，开拓高温超导新的应用场景，并与硅单晶生长炉设备厂商合作，将高温超导磁体技术应用于新型光伏级（N型电池）及半导体级磁控硅单晶生长炉领域。

• 百利电气

始建于1999年，是一家专注于电器及电气传动设备制造的公司，其产品与服务涵盖接线端子排、开关、重载连接器。隔离器、变送器、开关电源、继电器等。公司拥有众多在业内领先的拳头产品。在电磁线产品线，公司产品广泛应用于白鹤滩、乌东德等大型发电项目，为东方电气(600875)成功研制我国首台13MW及10MW海上直驱风力发电机配套线圈，代表了我国应用于发电机组的高端电磁线、线圈产品水平。在电联接产品线，RCT系列、NEK系列、RIT系列等额定电压1500V以下的产品，技术处于国内领先水平，产品广泛应用于国内输配电领域及工业自动化领域。在电力电子产品线，产品覆盖高、中、低压各等级，生产的SVG、SVC产品在国内外市场拥有逾5000套的业绩。然而，近年来，国内外经济环境复杂多变，大宗商品价格上涨、市场需求减弱，百利电气业绩承压2023年前三季度，公司营业收入为15.32亿元，同比下降12.45%;归母净利润为0.97亿元，同比下降1.56%。

发展趋势分析

• 技术创新与研究突破
  

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，中国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，从而推动超导技术的商业化进程。

• 应用领域的拓展

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。

• 产业链完善与协同发展

随着超导材料研究的深入和技术的进步，超导体产业链逐渐向下游应用领域延伸，形成了从原材料供应、超导材料生产到终端应用的完整产业链。在这个过程中，上中下游企业之间的合作将更加紧密，协同效应将更加明显。未来，中国超导体行业将进一步优化产业链结构，加强上下游企业的合作与交流，推动产业链各环节的协同发展。通过建立产业联盟、技术创新平台等合作机制，促进资源共享和技术交流，提高整个产业链的竞争力。

• 政策支持与市场驱动

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，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，促进超导体行业的技术创新和产业升级。同时，随着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，为超导体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。

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