高溫超導(dǎo)材料是我國能源技術(shù)的戰(zhàn)略需求。
《中國制造2025》將突破高溫超導(dǎo)材料的制造及應(yīng)用技術(shù),形成產(chǎn)業(yè)化能力作為電力裝備的戰(zhàn)略任務(wù)和重點(diǎn)之一?!吨袊圃?025》重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新綠皮書將10MW等級(jí)超導(dǎo)風(fēng)電機(jī)組納入發(fā)電裝備重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品;將高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)限流器納入輸變電裝備重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品。
根據(jù)工信部、科技部、自然資源部聯(lián)合發(fā)布的《十四五原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》來看,提出發(fā)展超導(dǎo)材料布局行動(dòng),強(qiáng)化應(yīng)用領(lǐng)域的支持和引導(dǎo),明確了超導(dǎo)材料在現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)中的定位。
超導(dǎo)全稱超導(dǎo)電性,是指在一定條件下電阻等于零,電流可在其間無損流動(dòng)的現(xiàn)象,具備這種特性的材料被稱為超導(dǎo)材料或超導(dǎo)體。超導(dǎo)材料是一項(xiàng)具有遠(yuǎn)大戰(zhàn)略意義的高新技術(shù),可以廣泛用于電子通信、醫(yī)療設(shè)備、交通運(yùn)輸、電力能源等領(lǐng)域,其中超導(dǎo)技術(shù)在MRI、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)電纜等產(chǎn)品開發(fā)中均已成功應(yīng)用。
產(chǎn)業(yè)研究院對其產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行剖析發(fā)現(xiàn):超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)鏈上游為礦資源,如釔、鋇、鉍、鍶、硼等金屬;中游是超導(dǎo)材料,如YBCO、BSCCO和MgB2等;下游是超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品,如超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)濾波、超導(dǎo)儲(chǔ)能以及超導(dǎo)發(fā)電機(jī)等。
目前,我國在第二代高溫超導(dǎo)線材的研究和應(yīng)用上持續(xù)投入大量時(shí)間和經(jīng)費(fèi),并將其作為下一代能源、交通和醫(yī)療等領(lǐng)域的關(guān)鍵支撐技術(shù),其重點(diǎn)應(yīng)用包括感應(yīng)加熱、磁約束可控核聚變、超導(dǎo)儲(chǔ)能、超導(dǎo)電纜、核磁共振成像、超導(dǎo)磁懸浮、超導(dǎo)電機(jī)、粒子加速器等。
當(dāng)前,超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)正處于發(fā)展的黃金時(shí)期。各地政府紛紛加大招商引資力度,通過舉辦招商引資推介會(huì)等方式,吸引更多的企業(yè)投資超導(dǎo)領(lǐng)域。這不僅為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展注入了新的活力,也為超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了更廣闊的市場空間。同時(shí),一些具有性的企業(yè)也開始積極布局超導(dǎo)市場,加大技術(shù)研發(fā)和投入力度,推動(dòng)超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用。
那么,當(dāng)下國內(nèi)主要超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)玩家的動(dòng)向如何?(注:排名不分先后)
綜上來看,我國在超導(dǎo)材料領(lǐng)域已擁有一大批代表性企業(yè),主要包括西部超導(dǎo)、上海超導(dǎo)、寶勝科技、海泰超導(dǎo)等。
業(yè)務(wù)競爭格局方面,各家公司涉足超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)域均不相同。與超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的領(lǐng)域包括NbTi錠棒和線材、Nb3Ti線材、超導(dǎo)磁體和超導(dǎo)設(shè)備。
在NbTi錠棒領(lǐng)域,國內(nèi)僅有西部超導(dǎo)掌握相關(guān)技術(shù),西部超導(dǎo)NbTi合金鑄錠、棒材的工程化制備相關(guān)技術(shù)獲授權(quán)專利6項(xiàng),相關(guān)技術(shù)成果獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng),產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了批量化生產(chǎn)且成功應(yīng)用于ITER項(xiàng)目及MRI超導(dǎo)線材制備任務(wù)。
在超導(dǎo)線材領(lǐng)域,西部超導(dǎo)采用青銅法和內(nèi)錫法兩種方法生產(chǎn)Nb3Sn線材,其他公司目前還未進(jìn)行布局。
在超導(dǎo)磁體領(lǐng)域,有多家企業(yè)擁有制備能力,國內(nèi)主要有寧波健信、西部超導(dǎo)和濰坊新力,成都奧泰擁有自由的超導(dǎo)磁體工廠,但所生產(chǎn)產(chǎn)品不對外出售。
在超導(dǎo)設(shè)備領(lǐng)域,目前高端超導(dǎo)MRI市場被GE、PHILIPS、SIEMENS三家國外公司壟斷,主流產(chǎn)品以3.0T為主,而SIEMENS已經(jīng)開始量產(chǎn)7T產(chǎn)品。國內(nèi)成都奧泰、蘇州安科等多家企業(yè)目前已實(shí)現(xiàn)1.5T、3T超導(dǎo)MRI的商業(yè)化生產(chǎn)。其中,西部超導(dǎo)作為產(chǎn)業(yè)上游原材料供應(yīng)商。
西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司
西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司2003年成立于西安經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。公司主要從事高端鈦合金材料、高性能高溫合金材料、超導(dǎo)材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,是我國航空用鈦合金棒絲材的主要研發(fā)生產(chǎn)基地,是目前國內(nèi)唯一實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)線材商業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè),也是國際上唯一的鈮鈦鑄錠、棒材、超導(dǎo)線材生產(chǎn)及超導(dǎo)磁體制造全流程企業(yè)。
西部超導(dǎo)于2019年7月22日在上海證交所科創(chuàng)板上市,先后建成了國際先進(jìn)水平的航空用高端鈦合金棒絲材專業(yè)化生產(chǎn)線,以及國際一流、國內(nèi)唯一的NbTi和Nb3Sn超導(dǎo)線材生產(chǎn)線。公司擁有年產(chǎn)高性能鈦合金鑄錠10000噸、絲棒材8000噸、高性能高溫合金棒材2000噸、NbTi、Nb3Sn超導(dǎo)線材750噸的生產(chǎn)能力。
西部超導(dǎo)主要產(chǎn)品包括鈦合金棒材、絲材、異型材、高溫合金棒材;鈮鈦(NbTi)超導(dǎo)線材、鈮三錫(Nb3Sn)超導(dǎo)線材等先進(jìn)材料;以及超導(dǎo)磁體、熱工裝備、特種醫(yī)療器械等高端裝備。
2024年4月30日,西部超導(dǎo)發(fā)布2024年一季度業(yè)績報(bào)告。
從營收和利潤方面看,公司本報(bào)告期實(shí)現(xiàn)營業(yè)總收入7.94億元,同比下降13.96%,凈利潤1.10億元,同比下降46.95%,基本每股收益為0.17元。
從資產(chǎn)方面看,公司報(bào)告期內(nèi),期末資產(chǎn)總計(jì)為124.21億元,應(yīng)收賬款為22.72億元;現(xiàn)金流量方面,經(jīng)營活動(dòng)產(chǎn)生的現(xiàn)金流量凈額為1.45億元,銷售商品、提供勞務(wù)收到的現(xiàn)金為9.26億元。
技術(shù)來源國分布
目前,全球超導(dǎo)第一大技術(shù)來源國為中國,中國超導(dǎo)專利申請量占全球超導(dǎo)專利總申請量的82.83%;其次是美國,美國超導(dǎo)專利申請量占全球超導(dǎo)專利總申請量的6.65%。日本和歐洲雖然排名第三和第四,但是與排名第一的專利申請量差距較大。
統(tǒng)計(jì)說明:①按每件申請顯示一個(gè)公開文本的去重規(guī)則進(jìn)行統(tǒng)計(jì),并選擇公開日最新的文本計(jì)算。②按照專利優(yōu)先權(quán)國家進(jìn)行統(tǒng)計(jì),若無優(yōu)先權(quán),則按照受理局國家計(jì)算。如果有多個(gè)優(yōu)先權(quán)國家,則按照最早優(yōu)先權(quán)國家計(jì)算。
超導(dǎo)技術(shù)發(fā)展路徑與支撐體系
從技術(shù)路線發(fā)展來看,低溫超導(dǎo)能夠產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度有限,疊加需要使用昂貴的液氦制冷因此限制其應(yīng)用場景,而高溫超導(dǎo)技術(shù)可突破低溫超導(dǎo)磁場強(qiáng)度上限而且制冷成本大幅降低,打開超導(dǎo)技術(shù)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用空間。
從技術(shù)支撐體系來看,中國超導(dǎo)創(chuàng)新單元主要包括超導(dǎo)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海大學(xué)高溫超導(dǎo)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、南京大學(xué)超導(dǎo)物理與材料研究中心等實(shí)驗(yàn)室和研究中心;昆山瀚漾投資、高合資本等產(chǎn)業(yè)投資基金;GB/T 25080-2022《超導(dǎo)用鈮-鈦(Nb-Ti)合金棒坯和棒材規(guī)范》、GB/T 22586-2018《電子學(xué)特性測量 超導(dǎo)體在微波頻率下的表面電阻》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
超導(dǎo)材料以及超導(dǎo)電力應(yīng)用成為投資布局熱點(diǎn)
綜合來看,高溫超導(dǎo)材料當(dāng)前技術(shù)成熟度低于低溫超導(dǎo)材料,正處在產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展階段,未來具有廣泛的應(yīng)用潛力。超導(dǎo)技術(shù)在電力及能源的主要應(yīng)用集中在超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)變壓器等產(chǎn)的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用,當(dāng)前在超導(dǎo)材料、低溫工程等各方面均得到較大的突破??稍偕茉吹娘w速發(fā)展無疑對未來電網(wǎng)的遠(yuǎn)距離輸送容量、安全穩(wěn)定性、電力質(zhì)量、綜合效率等提出了更高的和更為迫切的需求,而基于超導(dǎo)體的獨(dú)有特性而發(fā)展起來的超導(dǎo)電力技術(shù)在提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定性和電能質(zhì)量、提高大容量遠(yuǎn)距離輸電能力、降低電網(wǎng)的損耗和減少電力設(shè)備用地等方面具有顯著優(yōu)勢,因而超導(dǎo)技術(shù)在電力及能源領(lǐng)域的應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展前景。
注:評(píng)估星級(jí)自一星至三星,星級(jí)越高,代表從該指標(biāo)來看,技術(shù)投資潛力越大,☆代表半星。
行業(yè)專家/大咖觀點(diǎn)
我國超導(dǎo)行業(yè)經(jīng)歷了打破國外壟斷、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)爆發(fā)和新型產(chǎn)業(yè)部署三個(gè)階段。產(chǎn)業(yè)研究院指出,隨著我國發(fā)展云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)的熱情越來越高漲,我國超導(dǎo)支出額以及市場規(guī)模總額都已增長到較大規(guī)模,預(yù)計(jì)未來隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)、新基建等戰(zhàn)略實(shí)施,我國超導(dǎo)市場規(guī)模將繼續(xù)增長。
中國科學(xué)院院士陳仙輝認(rèn)為,如果能夠在常壓室溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)狀態(tài),就可以擺脫冷卻系統(tǒng)的限制,真正大規(guī)模應(yīng)用超導(dǎo)技術(shù)。他設(shè)想道:如果實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo),將帶來天翻地覆的變化。屆時(shí),人們可以乘坐懸浮的超導(dǎo)車出行,甚至手機(jī)、手提電腦只需充電一次就能使用好幾個(gè)月。陳仙輝進(jìn)一步設(shè)想:人類文明可以用材料來界定,室溫超導(dǎo)材料可以成為劃分人類社會(huì)文明時(shí)期的標(biāo)志性材料。
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