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高温超导专题报告:颠覆性创新黑科技行业迎来规模商业化

时间:2024-03-24 来源:医用氧
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  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。

  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。 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非常明显而且性能显著 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。

  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。

  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 当前低温超导技术最主要的应用领域,MRI 磁共振成像仪是一种生物磁自旋成像技术, 它利用原子核自旋运动的特点,在外加磁场内,经射频脉冲激发后产生信号,经过计算 机处理转换后获得图像。相比于传统的 CT 成像等技术,MRI 不仅没有辐射,还可以实 现三维立体扫描、成像图像分辨率高、对肿瘤早期诊断有较高的临床价值,已经广泛运 用于全身各部位脏器的疾病诊断中。与永磁型 MRI 相比,超导 MRI 成像区磁场高, 所以可以获得更高的分辨率,通过闭环运行方式实现磁场空间和时间稳定性更高,一般 可达 10 年以上而不变化,这就决定了超导 MRI 具有永磁型 MRI 无可比拟的优势。

  低温超导磁体需要使用液氦冷却,受限于液氦资源稀缺等因素,目前低温超导技术 主要应用于医疗、大科学装置等成本相对不敏感高精尖领域,未能实现大规模商业化应 用。目前,低温超导材料主要应用于医疗、高能物理、能源、电力等强电领域方面。在 医疗方面,主要是核磁共振人体成像仪(MRI);在高能物理研究方面,是大型质子对撞 机(如 LHC);在能源方面,主要是受控核聚变(如 ITER)。

  低温超导能够产生的磁场强度有限,叠加需要使用昂贵的液氦制冷因此限制其应用 场景,而高温超导技术可突破低温超导磁场强度上限而且制冷成本大幅降低,打开超导 技术大规模商业化应用空间。低温超导带材需要在液氦温区下才能维持超导态,液氦资 源稀缺极难获得,而且通常低温超导磁体通常会在内部磁感应强度高于 25 特斯拉时停 止工作,这也限制了低温超导磁体的磁场强度。高温超导带材仅需在液氮温区下即可维 持超导态,而且能够产生的稳定磁场强度更高,赋予其更广的商业化应用前景。

  高温超导带材产业链加速成熟,推进超导技术产业化应用放量。REBCO 高温超导 带材主要由金属基带、缓冲层、超导层和保护层构成,其中在低温环境下导电的只有中 间的 REBCO 超导层,基带层、缓冲层和保护层的存在主要是为了让 REBCO 超导层具 备更强的机械性能和稳定性。高温超导技术早期受限于带材的价格过高以及带材质地较 脆难以加工等因素限制,规模化应用推进速度较慢,当前高温超导带材生产技艺经过近 十年的积淀已经成熟,良率大幅度提升,例如 2020 年上海超导带材成品率从不足 50% 提升至 90%左右。规模化逐步显现:2020 年上海超导的年产量终于从 3 年前的十几公 里增至 400 公里。随着技术进步及规模化效应,带材价格持续大幅下降,并且中下游的 超导磁体中带材绕制工艺不断进步,推动高温超导技术产业化应用进一步加速。

  金属挤压成型之前需要预热,传统方式是采用工频炉或者燃气炉进行预热,高温超 导感应加热设备凭借其节能、加热均匀性高等优势将对传统加热方式形成替代。设备可 应用于铝、镁、钛、高温合金、特种钢等金属的加工,以铝挤压产线为例,铝挤压型材 终端产品主要应用于建筑门窗、轨道交通、汽车等领域。

  高温超导感应加热设备由于其超导特性产生磁场无损耗,相较于传统加热方式具备 损耗低、透热性好等优点,未来有望大规模替代传统加热设备。感应加热是利用电磁感 应的方法使被加热的材料的内部产生电流,依靠这些涡流的能量来为金属加热。高温超 导加热方式相较于传统的加热方式存在多重优势: 1) 高能效,显著节省电费(节能):传统感应加热方式利用交变的磁场在静止坯料 中产生感应涡流,实现坯料加热。因为集肤效应,产生的涡流主要分布在锭料 表面,锭料的幅向加热效果的均匀性不佳,且铜圈自身会因为电阻产热,铜线%,拉低整体的能效。超导直流感应加热采用的接近零电阻的带材, 在超导直流感应加热技术中,超导线圈中功率损耗可忽略。 2) 高穿透、高均匀、高品质加热,明显提升工件良率(增效):高温超导设备可以 通过调整锭料的速度和增大磁场的强度,增大涡流效应的透入深度以实现更均 匀的幅向温度,相对于传统加热炉可以得到更深入、更均匀的轴向温度分布, 使得加热更有效率。高温超导设备可以通过改变磁场的密度来进行加热温度的 分布,进行梯度加热,实现不同部位的加热需求。

  综合国内超导感应加热设备市场需求看:一台高温超导感应加热设备可以替换 2 台 传统工频炉,以每台挤压机配套 1 台高温超导感应加热设备计算,国内高温超导感应加 热设备市场容量约为 4500 台,每年新增市场需求数量为 200 台。国内高温超导感应加 热设备市场空间超 400 亿元。

  高温超导感应加热设备已经通过节能认证,符合双碳发展趋势,有望加速设备替代 进程。公司高温超导设备成功通过“上海市节能减排产品”专家评审,后续全国各地企 业购买公司设备均可以依据地区政策和设备价格获取节能补贴,如广东省各地可给予设 备投资额 20%-30%不等的补贴,且部分省市县区的扶持政策可以叠加实施,实际补贴总 额最高地区可接近设备投资额的 40%。

  联创光电推出的全球首台兆瓦级高温超导感应加热设备顺利实现 0-1 市场拓展,即 将迎来规模化放量元年。目前国内仅有联创光电一家公司具备高温超导感应加热设备生 产能力,且构筑起全面专利壁垒,技术领先全球数年。同 2021 年末,公司首台大容量 超导感应加热器正式交付中铝东轻,2022 年投入生产,验收节能效果显著并于哈尔滨举 行产品验收仪式,验收仪式上公司进一步收获其他意向客户订单,标志着高温超导感应 加热设备顺利实现市场 0-1 突破。公司已经与广亚铝业、南平铝业等客户进一步签订合 作协议,对客户现有及未来新增铝挤压、锻压生产线进行全面节能技改,公司当前在手 订单超 60 台,预计于今年逐步开启批量化交付。

  基于高温超导材料的超导电缆导电能力是相同横截面铜线 倍,且输电损耗接 近于零。超导电缆,是指用超导体代替铜和铝等常规导体来输电的电缆。超导输电的原 理是在零下 196 摄氏度的液氮环境下,利用超导材料的导电特性,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。使用电阻接近 于零的超导线可以大幅降低送电时产生的电力损失。超导线的导电能力是相同横截面铜 线 倍。

  超导电缆相较于传统电缆具备多重优势: 1)输电损耗极低。超导线缆由于自身超 导特性,相较于传统的线 千伏超导电缆可替代 4 到 6 条相同电压等级的传统电缆。2)节省建设成本和占地面积。超导电缆无损耗,无需升压送电再在用户 端变压,因此可以低压传输电力,节省变压器等装置建设成本及占地面积。3)相较于传 统电缆节省 70%地下管廊空间。地下综合管廊是城市地下用于集中敷设电力、通信、广 播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线G 通信等技术的进一 步发展,地下综合管廊中线路铺设将愈发拥挤,超导线缆可以有效解决窄通道大容量输 电的难题,消除负荷热点地区的供电“卡脖子”现象。

  超导线缆已经在国内试点成功,正开启规模化应用。近两年,我国已经有两条超导 线缆分别在深圳和上海实现顺利铺设并且持续供电。2021 年 9 月,深圳试点 400 米长超 导电缆成功为标志性建筑平安大厦供电,标志着我国的超导电缆开始走入普通百姓的生 活中。同年 12 月,国家电网建设成功中国首条 35 千伏公里级高温超导电缆示范工程, 全长 1.2 公里,为上海徐家汇地区 4 万多户家庭和核心商业街供电,是目前世界上用户 数量最多的超导电缆。目前,国内奥盛正集结长三角超导产业链联盟,谋划推进 5 公里 级超导电缆输电工程。

  我国城市密集度加速提升,地下走廊空间有限,进一步开发新的电缆沟成本高企, 显著节省空间的超导线缆正逐步开启大规模应用。全球 AI 技术商业化加速推进、国内 数字经济政策加速落地多重催化下,对数据流量以及电能消耗将加速上升,作为数据流 量的管道光纤光缆以及输电通道的电缆建设将同步加速,挤压地下综合管廊空间。长三 角超导产业链联盟正积极申报上海中心城区和五个新城的 5 公里级超导电缆工程立项, 推动超导电缆规模化产业应用。我国 10 千伏及以上电力电缆的年需求量约为 10 万公 里,假设其总量的 1%使用高温超导电缆,则高温超导电缆在我国每年的需求总量将会 达到 1000 公里,市场空间可达千亿元。

  硅材料根据晶胞的排列方式不同,分为单晶硅和多晶硅,单晶硅光电转换效率优势 明显,光伏领域多采用单晶硅,半导体行业要求更高因此全部使用单晶硅。单晶硅按晶 体生长方法的不同,分为直拉法(CZ)、区熔法(FZ)两种。其中直拉法可实现大尺寸 单晶硅的生长,适合大规模集成电路和大面积太阳能电池的制备,大范围的应用于半导体集 成电路、二极管、外延片衬底。综合成本和性能的因素,直拉法是目前主要的单晶硅规 模化量产技术。MCZ 技术的物理基础是通过磁场对导电硅流体的热对流形成抑制作用, 抑制单晶硅生长过程中杂质和缺陷的产生,晶体完整性、均匀性得到极大改善,可实现 高质量大尺寸单晶硅快速生长。当前磁控单晶硅生长法(MCZ)产品占总产量的 70%- 80%。MCZ 是目前国际上生产 300mm 以上大尺寸半导体级单晶硅的最主要方法。

  超导磁体优势明显,目前国际上 12 英寸及以上单晶硅制备全部采用超导磁场直拉 单晶技术完成。对于 8 英寸以下单晶硅片制备设备,一般可采用永磁体或铜线圈导流产 生磁场。但是由于磁场强度低、功耗高,永磁体或铜线圈导流产生磁场无法用于 12 英 寸及以上大尺寸晶体生长设备。而超导磁体具有低功耗、高场强、重量轻、体积小等优 势特点(功率仅十几千瓦,磁场强度从几千到十几万高斯),使材料凝固液面更加稳定, 材料纯度更高,更能够保证大尺寸晶体生长品质。超导磁体和常规磁体相比,其体积和 运行成本大幅度减小,能够降低 300mm 单晶硅制造能耗 20%、提高成品率 30%。

  低温超导磁体实际应用受到液氦资源严重限制,高温超导磁体技术突破将逐步展开 在磁控晶硅生长炉中的应用。当前 12 寸以上晶硅生长炉使用的超导磁体均为低温超导 磁体,低温超导磁体需要浸泡在液氦中,而液氦资源紧张,供应链不稳定性极高。使用 高温超导材料制备的磁体体积更小且磁场强度更强,而且产品使用过程中仅需使用液氮或者制冷机制冷,替代优势高。当前高温超导带材价格正加速下降,随着国内联创光电 为首的高温超导设备厂商加速相关应用研发,预计几年后高温超导磁体将在超导磁控单 晶硅生长炉中开启规模化应用。

  12 寸晶圆自主化生产将是国内未来发力重点,将对国内磁控直拉晶硅生长设备提 出更大需求量,核心超导磁体自主化生产诉求强烈。当前半导体硅片产品结构已经过半 采用 12 寸硅片,而国内 12 寸硅片当前国产化率仅 13%。集微咨询预计中国大陆 2022 年-2026 年还将新增 25 座 12 英寸晶圆厂,截至 2026 年底,中国大陆 12 英寸晶圆厂的 总月产能将超过 276.3 万片。国内 12 寸晶圆厂的大规模扩产将强力带动对国产 MCZ 晶 硅生长炉的需求。当前 MCZ 设备的低温超导磁体主要从国外厂商采购,国内高温超导 磁体替代空间大。

  可控核聚变产生的能量巨大,安全无污染,一旦技术成熟将彻底改写目前的能源版 图。核聚变指的是由质量小的 2 个原子(主要指氘和氚)在极高的温度和压力下,两个 原子核相互吸引、碰撞、聚合,使核外电子摆脱原子核的束缚,生成新的质量更重的原 子核氦的过程,聚变反应过程中由于中子不带电,能够在碰撞过程中逃离原子核的束缚 而被释放出来。大量的电子和中子摆脱束缚所表现出来的巨大能量释放,就是一种核的 聚变反应形式。理论上,1 千克铀 235 进行核裂变所释放的能量是燃烧 1 千克煤释放的 能量的 270 万倍;而 1 千克氘、氚混合物聚变所释放的能量比 1 千克铀 235 的裂变所释 放的能量还要多 4.14 倍。可控核聚变释放的能量巨大、原料储备丰富、开采成本低廉、 使用安全。

  磁约束核聚变是主流可控核聚变实现路径,主要通过托克马克装置实现,全球约一 半的可控核聚变装置采用的是磁约束方案。核聚变反应需要同时满足三个条件:足够高 的温度、一定的密度和一定的能量约束时间。原子核只有在极高温度(1 亿摄氏度以上) 下才具有足够的能量克服彼此间的库仑势垒② ,以启动和维持核聚变反应;保持一定 的密度(粒子浓度)才能提高原子核的碰撞效率,以获得足够的有效反应;高能量约束 时间意味着良好的隔热性能,以保持反应物高温。核聚变反应的实现需要可控核聚变通 常采用三种方式:一是重力场约束;二是惯性约束;三是磁约束。磁约束条件下,带电 的原子核与电子在垂直于磁场的方向上不再自由,受到磁场作用力的带电粒子只能沿着 磁场方向做螺旋运动,核聚变反应的可控性和持续性更优,因此受到更为广泛的采用。 目前全球 33 个可控核聚变装置中,有 15 个采用的是磁约束方案。

  高温超导技术成熟,高性能高温超导材料可助力获得更强磁场,推动可控核聚变装 置小型化,加速商业化核聚变系统开发。现在已有一些核聚变研究装置,但其体积庞大 且建造成本高昂,限制其商业化推广与应用。可控核聚变装置中,磁场越强等离子体与 普通物质隔离的越好,需要更少的空间保持等离子体,因此更强的磁体意味着更小、更 快、更便宜的可控核聚变装置。高温超导磁体相较于同体积下的低温超导产生的磁场更 强,突破低温超导材料磁体磁场上限,推动了可控核聚变装置小型化与成本降低,成本 的大幅降低点燃了市场对可控核聚变商业化的热情,越来越多的创业公司入局可控核聚 变领域。2015 年托卡马克能源公司就推出了世界首全高温超导磁体的托卡马克装 置 ST25,首次实现连续 29 小时输出等离子体,创下世界纪录。近几年新增的紧凑型、 小型化托卡马克可控核聚变装置均采用高温超导磁体。

  可控核聚变商业化进程加速,项目频出受到资本强烈追捧。据核聚变工业协会 (FIA) 统计,以 CFS 为代表的全球有超过 30 家公司正在致力于实现核聚变的商业化,目前这 些公司已共计获得了超过 50 亿美元的融资。其中,2022 年核聚变领域的私人投资额已 经接近 30 亿美元,一年的投资额超过了此前的投资总和。2022 年我国也有两个商业公 司先后布局商业化可控核聚变,获得国内知名机构红杉种子、蔚来资本、米哈游等投资, 分别获得数亿元投资。

  可控核聚变实现 0-1 突破,有望加速商业化可控核聚变进程。2022 年 12 月 13 日, 美国加州国家实验室首次成功在核聚变反应中实现“净能量增益”,即聚变反应产生的 能量大于促发该反应的镭射能量,能量增益达到 153%,意味着可控核聚变在理论上具 备了落地的可行性,是一项“里程碑式的成就”。我国去年开始发力商业化紧凑型可控 核聚变装置建设,抢跑全球争取首个实现可控核聚变发电。2022 年底合肥聚变堆主机园 区工程建成交付使用,合肥先进光源、空地一体量子精密测量试验设施获批建设。在全 国首创以商业化方式建设紧凑型聚变能实验装置(BEST),争取 2027 年演示聚变发电。

  可控核聚变商业化项目建设加速,将强势带动高温超导磁体需求量。根据核聚变工 业协会 (FIA)统计,全球商业化可控核聚变项目在近两年呈现高速增长,截至 2022 年, 全球已有 33 家从事可控核聚变商业化研究的私人企业,其中近一半选择磁约束路径, 近两年,在第二代高温超导带材产业链逐步成熟驱动下,商业化可控核聚变项目多利用 磁场更强的高温超导磁体建设成本较低的紧凑型托卡马克装置,对上游高温超导磁体和 带材供应诉求强烈。对于相较之下重研发、成本与体积要求较低的国家与世界级可控核 聚变项目,多选择低温超导与高温超导磁体结合的方式,在磁场高的地方采用高温材料, 磁场低的地方用低温材料。以 CFS 公司的商业化可控核聚变 SPARC 项目为例,该项目百亿研发预算中,高温超导磁体的支出预计占比 50%。

  高温超导技术在磁悬浮领域展开示范应用。在环境温度降至零下 196 摄氏度后,样 车底部的超导体电阻消失,轨道是永磁体,电流在超导体中产生强大磁场,车体自然悬 浮起来。该磁悬浮技术具有 “钉扎”特性,使得悬浮和导向不需要主动控制、不需要车 载电源,系统相对简单,不仅能保证车辆运行安全,还能保持车体上下左右稳定,实现 其他任何交通工具都难以达到的平稳性。2023 年 1 月 13 日我国自主研发设计、自主制 造的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车及试验线 日,中国中车自 主研制的国内首套高温超导电动悬浮全要素试验系统完成首次悬浮运行。

  超导磁选是将超导技术应用到磁选领域的一种新的磁分离方法。超导磁选机采用超 导电材料作线圈,线圈通入电流后,可在较大的选分空间产生 2×10^7/47r 安/米(2 万奥斯特)以上的强磁场,且线圈不消耗电能,磁场长时间不衰减,其体积小、重量轻、单机 处理高,为磁选开辟了新的应用前景。 超导磁储能其原理是利用多组由超导带材绕制的超导线圈,以串并联相结合的方式 做成环形核心部件,当电流通过时会产生强度很高的磁场,由于超导零电阻高密度载流 特性,储能密度可以长时间无损耗储存,据研究表明,低温闭合超导线圈内电流衰减时 间可长达十万年之久,基本可认为能量实现了无损耗储存。

  技术加速迭代、带材成本下降及双碳政策三重因素驱动下,高温超导行业迎来向上 加速拐点。高温超导技术自身零电阻特性,使其相较于传统应用大幅节约能耗,“双碳 目标”下,我国各企业及科研院所均在加速对高温超导技术在产业化应用的研发,同时 上游的高温超导带材企业正处于加速扩产阶段,成本加速下降,多重因素共同驱动下游 高温超导应用迎来向上加速拐点。

  纵览超导行业,高温超导技术当前商业化应用场景更广,商业化程度更高,下游空 间近千亿元。超导行业产业链主要由三部分组成,上游的矿产资源钛矿、铌矿、锡矿、 钇钡矿等,中游的超导带材厂商,包括低温超导带材厂商和高温超导带材厂商,下游的 超导磁体以及终端设备制造商。当前高温超导技术由于制冷成本相对较低,目前商业化 程度相对较高,当前主要使用在是电网、高温超导感应加热设备,近两年紧凑型可控核聚 变装置的加速建设也对高温超导磁体提出更大需求量。

  高温超导带材行业相对较为成熟,下游应用场景持续扩张驱动上游带材厂商扩产加 速。当前全球高温超导带材行业发展较为成熟,国内外涌现出多家高温超导带材厂商, 全球高温超导带材厂商主要分为三个梯队,第一梯队厂商有 SuperPower(日本古河的子 公司)、SuperOx(美资俄罗斯企业)和中国的上海超导,第二梯队厂商由韩国 SuNAM、 俄罗斯 Theva 和老牌企业美国超导,第三梯队厂商每年在下游需求驱动下不断涌现出新 的企业。核心的高温超导带材厂商近两年也正加速扩产。超导产业链条中,高温超导材 料在设备中的成本占比仍处于较高水平,近两年国内高温超导带材生产技艺加速成熟、 产能稳健扩张,带材价格正迅速下降,推动高温超导技术商业化应用落地。

  高温超导下游应用还处于发展初期,市场正逐步打开,抢先布局企业将充分受益。 从整条超导产业链条来看,越往下游走产品研发需要的时间、资金和人才投入越多,技 术壁垒越高,抢先布局的企业可以构筑较高的专利壁垒保障自身的行业领先地位。当前 国内布局高温超导终端设备的企业主要是联创光电,公司的高温超导感应加热设备已经 在市场实现 0-1 突破,收到下游客户正向反馈,市场需求旺盛,目前公司在手订单超 60 台,今年开启规模化批量交付。

  下游应用的壁垒相对较高,高温超导磁体下游产品试错成本较高,存在较高的资金 和技术壁垒。以高温超导设备为例,公司设立专利障碍,加深技术护城河。高温超导加 热技术前景广阔,但是相应的进入难度同样很大。联创光电作为全球领先的高温超导感 应设备供应商,构建了较高的技术壁垒。已申请获批 43 项授权专利,其中发明专利 17 项,形成了全方位自主性的知识产权体系,并将已获权的中国专利通过 PCT 进入国际 专利,扩大保护地域范围。并且由于公司早在 10 年前就开始布局,进行技术团队、生 产团队的培养,以及研发过程、关键技术的摸索、试错过程以及研发投入,即使有后来 竞争者,也必须付出高额的资金和较长的时间。

  国内光电器件领军企业,聚焦三大主业推进产业优化升级。近年来,背光源和低端 线缆业务的市场收窄,业绩不佳,公司正逐步剥离相关资产,将业务中心放在智能控制 器、激光产品和高温超导三大业务板块。公司的智能控制器产品从高端家电智能控制器 拓展至新能源汽车、工业控制领域的智能控制器、高端光耦等。激光产品系列由公司与 我国中物院十所合作成立中久激光经营,公司将中物院十所的先进激光技术科研成果产 业化,现已具备国内功率最高的泵浦源和高质量光纤激光器生产能力,目前激光武器“光 刃Ⅰ”已通过验收,等待列装,“光刃Ⅱ”也已临近验收。公司是全球唯一的高温超导感 应设备供应商,在该领域构建了极高的技术壁垒,产品目前主要使用在于铝、铜等非磁金 属热加工领域,未来将向金属熔炼,晶硅生长炉等领域拓展业务。

  公司具备全球唯一的兆瓦级感应加热设备生产能力,产品技术遥遥领先。目前全球 仅有德国和韩国各有一台工业级超导感应加热装置,分别为 720kW 和 300kW。这些设 备的工业生产效率远落后于公司的产品。公司的设备功率是其他产品的 1.5 倍以上;可加热铝锭的最大直径是韩国设备 1.9 倍,是德国设备的 2.5 倍;可加热锭坯的长度为韩 国设备的 2.14 倍,为德国设备的 2.17 倍;产能是韩国设备的 3.9 倍,是德国设备的 2.6 倍。工业生产效率上的巨大差异,保障了公司产品的竞争优势。

  产品矩阵加速完善,提前布局产能扩张蓄力长期成长,布局新领域应用研发打开长 期成长空间。公司规划布局单工位、双工位、四工位、八工位的超导加热装置。每台设 备的使用寿命在 25 年左右,公司目前销售产品以单工位产品为主,正重点打磨多工位 产品,提升公司盈利能力。公司目前超导设备产能在 50 台左右。后期公司计划在铝产 业集中的区域附近布局超导产业园,预计在年内完成选址明年开工投建,最终计划在 2025 年实现年产能 200 台的目标。应用领域方面,目前主要使用在于铝、铜等非磁金属热 加工领域,积累行业经验后将逐步拓展至铝铜型材挤压机配套、金属熔炼、晶硅生长炉、 钛及钛合金等高端非磁性金属加热、镁合金(镁铝合金)加热等领域。

  国内老牌光通信重点企业,业务拓展聚焦光电产业。公司历经数十年发展,产业链 不断拓展,目前已形成“光电交融、协同发展”的战略布局。1)光通信产业:聚焦“新 基建”,提供 5G/固网宽带“双千兆”网络、DCI(数据中心互联)综合解决方案,以及数 据收集与信息服务解决方案,未来将持续加大对“光模块、光器件和光芯片”的研发投 入,顺应“双千兆”提速与数据中心扩容的发展的新趋势。2)电力传输产业:聚焦“新能 源”,重点发展汽车高压线束、海底电缆与超导电力等新能源相关业务,并保持海外工程 稳中有进、可持续发展。

  高温超导发展进入加速期,关键应用领域取得重要进展,公司发展有望再上新台阶。 公司积极布局高温超导市场,以业内独有的磁通钉扎技术,不断研制应用于高强磁场工 况下的高载流超导带材,积极推进高温超导材料在超导感应加热和可控核聚变堆的应用, 产业化发展进入加速期。超导金属感应加热设备方面,已完成大批量特种高场高温超导 带材的供货工作;可控核聚变反应堆应用方面,顺利通过前期测试评估工作,获得高温 超导带材合同,首批超导带材已完成交货;超导电力方面,与国网合作落地实施的“高 温超导直流电缆示范工程”,已完成试验工作。目前公司已和众多科研院所如中科院电 工所、702 所、核工业 585 所,以及众多企业如联创光电建立联系,随着产业化应用逐 渐落地,公司发展有望再上新台阶。

  高端钛合金行业龙头,产品谱系全面。公司主要从事高端钛合金材料、高性能高温 合金材料和超导材料及其应用的研发、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,也是国际上唯一的铌钛铸锭、棒材、超导线材生产及超导磁体制造全流 程企业。其中高端钛合金材料包括棒材、丝材等,超导材料包括铌钛锭棒、铌钛超导线 材、铌三锡超导线材和超导磁体等,高性能高温合金材料,包括变形高温合金和高温合 金母合金等。公司产品以“国际先进、国内空白、解决急需”为定位,始终服务国家战 略,补上了我国新型战机、大飞机、直升机、航空发动机、舰船制造所需关键材料的“短 板”。

  低温超导线材商业化生产企业,研究成果丰富,构筑核心竞争力。公司自主开发全 套低温超导产品的生产技术,业务涉及 NbTi 锭棒和线Sn 线材(包括“青铜法” 和“内锡法”)和超导磁体的生产,是全球唯一的铌钛(NbTi)锭棒、超导线材、超导磁体的全流程生产企业。在高温超导材料方面,专注 Bi 系和 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、高性能核磁共振 MRI/NMR 用超 导线材、低成本千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。公司的超导线材目前主要使用在于磁约束核聚变、人体核磁共 振成像仪(MRI)、核磁共振谱仪(NMR)、磁控直拉单晶硅(MCZ)磁体等领域,未来 有望拓展至核聚变工程堆、大科学工程、半导体、高速磁悬浮列车、新概念武器装备等 领域,发展前途广阔。

  (本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)


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