2024年中国中国超导体行业现状及发展趋势研究报告

服务热线：400-600- 8596 010-60343812www.chyxx.com中国超导体行业现状及发展趋势研究报告2024智研咨询编制：精品行研报告 专项定制 月度专题 可研报告 商业计划书 产业规划 目录服务热线：400-600- 8596 010-60343812www.chyxx.com中国超导体行业相关概述01精品行研报告 专项定制 月度专题 可研报告 商业计划书 产业规划中国超导体行业发展现状分析02中国超导体行业细分市场03中国超导体行业投融资04中国超导体行业重点企业分析05中国超导体行业风险分析06中国超导体行业发展趋势分析07 www.chyxx.com服务热线：400-600- 8596 010-60343812www.chyxx.comPART 01精品行研报告 专项定制 月度专题 可研报告 商业计划书 产业规划最全面的产业分析 可预见的行业趋势 www.chyxx.com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。资料来源：公开资料、智研咨询整理超导体1.1 定义及分类智研咨询分类方式分类描述材料对于外磁场的响应第一类超导体一个临界磁场：在常温下具有良好导电性的纯金属，如Al、Zn 、Ga 、Sn 、In 等。第二类超导体两个临界磁场：下临界场HC1 和上临界场HC2。纯金属元素V和Nb 外，第二类超导体主要包括金属化合物及其合金，以及陶瓷超导体。临界温度低温超导体临界温度在液氮温区(4.2K)。高温超导体临界温度在液氮温区(77K)。材料类型元素超导体由单一元素构成的超导体。合金或化合物超导体由两种或多种元素组成的合金或化合物形成的超导体。氧化物超导体由氧化物构成的超导体。低温处理方法液氦温区超导体在4.2K以下的温度中表现出超导性质。液氢温区超导体在20K以下的温度中表现出超导性质。液氮温区超导体在77K以下的温度中表现出超导性质。常温超导体在接近或略高于室温的温度下表现出超导性质。超导体的分类 www.chyxx.com资料来源：公开资料、智研咨询整理超导材料的探索主要经历了几个阶段：1911∼1986年，是低温超导材料发展阶段，中国科学家研制出中国首个强磁场超导磁体，中国超导领域发展初具规模。在1987 年到1999年期间，中国科学家发现了打破液氮77K温度限制的高温超导体材料，中国超导体行业取得突破性进展。2000年至今，中国跻身少数掌握超导线材产业化的国家行列，并持续对“室温超导”的进行深挖探索，不断突破温度极限。 深挖探索“室温超导”，不断突破温度极限1.2 发展历程智研咨询中国超导体行业发展历程340米长铋系高温超导线在清华大学研制成功2001年4月管惟炎的课题组成功制得中国首个强磁场超导磁体1965年美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤把钇-钡-铜-氧的转变温度提高到了90K（- 185. 15°C）1987年北京有色金属研究院研制的百米长铋系高温超导带材问世，该材料主要用于输电电缆、变压器、核磁共振成像等2000年11月钱三强等人提议建设中国低温物理研究所，为后来中国超导研究创造了必要条件1951年中国科技大学陈晓辉研究组和中国物理所研究组发现了转变温度为零下 233. 15°C 的非传统超导材料，突破了麦克米兰的极限温度2008年3月 www.chyxx.com资料来源：公开资料、智研咨询整理产业链：低温超导应用场景拓展，高温超导产业化蓄势待发1.3 产业链智研咨询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。上游原材料低温超导原材料：钛、铌、锡高温超导原材料：铋、锶、钇、钡、磞、镁、La、RE中游超导体制造低温超导体高温超导体下游应用领域医疗领域大科学装置领域电力商业设备环保领域 www.chyxx.com资料来源：USGS、智研咨询整理金属钛具有质量轻、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。上游：国内钛资源冶炼技术难度较大，铌资源仍以进口为主1.3 产业链智研咨询00.511.522.52015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年2022年2023年2015-2023年中国钛铁矿储量（单位：亿吨）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。巴西89.84%加拿大8.98%美国1.18%2023年全球铌资源储量占比情况（单位：%） www.chyxx.com资料来源：智研咨询整理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。 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1.3 产业链智研咨询低温超导和高温超导的比较分析超导类型临界温度常用超导材料冷却方式优势劣势下游应用低温超导低于25K（约- 248° C）NbTi 和Nb3Sn材料等液氦批量化加工、使用稳定性优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，应用长期得不到大规模发展输电、制造大型磁体高温超导高于25k（约-248° C）第一代高温超导材料BSCCO第二代高温超导材料YBCO液氦使用成本低、应用限制少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、电磁探测设备可达- 218° C铁基超导材料超导储能系统(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 www.chyxx.com资料来源：智研咨询整理在超导体中，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：超导体特性展现广泛应用价值1.3 产业链智研咨询超导技术主要应用研究方向电工学应用电子学应用超导电力技术超导磁体技术微波与单光子探测结型器件超导电力电缆超导限流器超导储能系统超导变压器超导电动机超导发电机强磁场磁体磁悬浮技术滤波器、谐振器、延迟线单光子探测器量子干涉仪超导芯片超导Qubit高频电磁波应用领域高效大容量电力输送输电网的安全稳定性电力质量调节和电网稳定性高效大容量电力变压器船舶电力推进大型发电机和同步调相机粒子物理和核物理类的大科学工程、核磁共振、磁分离技术、磁性扫雷技术、高性能的材料制备、作物育种等磁悬浮列车和磁悬浮推进、飞轮、轴承和高精度陀螺仪等微波通信精密测量用于微弱信号检测，如脑磁、心磁、大地探测、无损检测等低能耗超级计算机超导量子计算机THz 高频电磁波的发射与接收应用行业电力及公用事业实验室/医药/ 国防军工/基础化工/农林牧渔交通运输/机械通信医药/国防军工医药/ 建筑/ 机械电子/ 计算机通信/国防军工说明基于零电阻、高密度载流特性、正常态-超导态转变特性及完全抗磁性的电工学应用基于零电阻特性的电子学应用基于约瑟夫效应的电子学应用 www.chyxx.com资料来源：智研咨询整理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：MRI带动超导材料需求释放1.3 产业链智研咨询0204060801001201402015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年2022年2023年E2015-2023年中国MRI市场规模（单位：亿元） www.chyxx.com资料来源：国家统计局、智研咨询整理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：加快突破核聚变核心技术，迈向绿色低碳未来1.3 产业链智研咨询0100020003000400050002010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年2022年2023年2024年1-2月2010-2024年2月中国核能发电量（单