中航证券:超导材料专题报告(二)-超导技术应用驶向星辰大海VIP专享VIP免费

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◼◼◼◼◼1◼◼◼◼arXiv国家科研院所或团队状态结果初步结果华中科技大学首次验证成功合成可半悬浮的LK-99晶体。样品电阻在387K处发生跳变,但是不会降为零,整体电阻仍然呈半导性,认为可能存在杂北京航空航天大学材料质影响。科学与工程学院初步结果样品没有观察到悬浮或抗磁性,表现出类似半导体的行为。东南大学物理学院初步结果成功合成样品,通过X-射线衍射检验确定,与韩国原团队制备的样品相似。在室温下未观测到零电阻与抗磁性。仅在110K下观测到零电中国阻,但不符合临界温度的典型跳变特征。此外,在约300K(26.85℃)至220K(-53.15℃)的温度区间内发现了电阻骤减的现象。北京大学、中国科学院大学等初步结果X射线衍射证实样品与韩国原团队制备的样品一致。在一些小碎片样品上观察到半磁悬浮现象。发现样品普遍包含微弱但明确的软铁磁组分,认为软铁磁特性以及小片段明显的形状各向异性足以解释在强垂直磁场中观察到的半悬浮。测量没有发现迈斯纳效应或零电阻的迹象,因此认为样品不具备超导性。中国科学院北京凝聚态得出结论研究了含有Cu2S的LK-99以及纯Cu2S的磁性和电性,在电阻率和磁化物理国家实验室和物理率中观察到明显的类超导转变和热滞效应,但是没有观察到零电阻研究所。认为LK-99中的所谓超导行为可能是由于Cu2S在温度约为385K时发生的一级结构相变导致的电阻降低,而非真正的超导行为。arXivbilibiliMatter国家科研院所或团队状态结果美国劳伦斯伯克利国家实验计算机模拟通过计算机模拟验证的方式,证明了LK-99(改性铅磷灰石晶体结印度室构)存在超导的可能,并给出了相应的相应的理论依据。Varda航天工业、南加初步结果似乎由于铁污染,导致合成出的样品有半悬浮现象。州大学重启实验半悬浮,似乎有磁通钉扎效应,具有复杂磁性,观测结果为非超导印度国家物理实验室初步结果体。俄罗斯列别捷夫物理研究所X射线衍射证实样品与韩国原团队制备的样品一致。合成了两个样品:一个按照预印本进行合成,另一个则修正了化学计量。按照预印本合成的样品含有大量绿色玻璃相,为了进一步实验,已将玻璃相去除。未观察到反磁性。使用四点探针方法未观察到零电阻,测得的电阻较高。随着温度降低,电阻增加。被采访的研究人员将该样品与用于绝缘子的陶瓷进行了比较。arXiv➢➢永磁型常导型超导型材料具有铁磁性的永磁材由金属导体组成的空芯导线由超导材料制成并至料,主要包括铝镍钴、电磁铁,线圈通常用铜于液氮中铁氧体和稀土永磁等磁线绕成性材料磁场强度<0.5T0.23T1.5T,3.0T永磁体采购和运行成本唱腔高,磁场均匀性和稳优点低,整机故障率低;磁-定性好,成像质量好场维护无需水电消耗成像质量低,永磁体对磁场均匀性与稳定性较采购与运行成本较高,需缺点温度变化敏感,磁场稳差,运行费用搞,目前要液氮保持超导环节,需定性差已基本退出市场要水电无间断运行➢➢7025006050200040301500201010000500日本美国希腊韩国德国意大利芬兰挪威奥地利西班牙中国百万人MRI设备保有量(台/百万人)020162017201820192020202120222015我国MRI进口数量(台)我国MRI出口数量(台)1207%14016%1001206%10014%80605%8012%4060204010%2004%2017020178%3%6%2%4%1%2%20182019202020210%20182019202020210%20222022全球MRI设备市场规模(亿美元)YOY国内MRI设备市场规模(亿元)YOY1%2%GE医疗18%西门子医疗飞利浦医疗31%联影医疗东软医疗19%其他29%7.3%67.2%12英寸25.5%8英寸6英寸及以下SEMISUMCOCPIA12050%1000.0130%140%100800.010345%600.0125%85880400.0120%6043%200.067.283.788.940%0.047.025%4020186%35%95%96%100%202019202030%80%0438201725%60%20%16%15%22540%10%985%43.520%20170%2018201920200%20212021我国半导体单晶硅市场规模(亿元)YOY我国光伏单晶硅市场规模(亿元)YOY➢➢➢➢性能参数高温超导感应加热传统交流感应加热加热频率/Hz4~12(240~720rpm)大于50电流穿透深度/mm15加热效率/%5040~45能耗/(kWh/t)80~85芯表温差/℃280(含冷却)140±20加热工艺±5无功补偿可双根加热可双根加热电力谐波污染不需要需要适合铝锭挤压场景无严重大于36MN热挤压机大于36MN热挤压机➢成本项兆瓦级超导感应加热装置传统交流感应加热装置系统容量1.2MW1.25MW20.90.45效率0.9920.9设备维护率20年20年0.55元/度使用寿命0.55元/度5616小时电费单价5616小时1404万度年工作时间673万度0.033年耗电量0.06运行维护成本比例0.020.07投资风险贴现率0.06通货膨胀率0.07360万元(2×1.25MW)设备总成本906.2万元(1.2MW)57.4万元现场改造成本57.4万元11.8万元运行维护成本18.12万元806.9万元年运行费用450.1万元39,898万元总投资成本20,568万元23007%22006.47%6%22025%213821504%21002.99%3%1.54%20082%1.41%200019801%190019500%-1%180020172018201920202021-2%-2.36%-3%2022铝挤压型材产量(万吨)同比增速(右轴)输电方式比较项超高压高压直流直流电缆高温超导交流直流输电大功率传输容量√√×相对于超高压交流的成本优势×√√√×√交流多点互联能力×√地下直流电缆的隐蔽性和高可靠性×××√×√直流系统的系统控制特征×√√地下电缆的最小占地√√×√工程名称主办团队建设地验收/超导材料工程内容河南投入使用时间类别大电流高温超导直中科院电工所、深圳2013年4月BSCCO长度达360米、载流能力达10千安的高温超导直流输电电缆在我国研制成功,流电缆的关键技术河南中孚实业股上海并在河南中孚实业股份有限公司顺利投入工程示范运行。针对超导电缆低温杜研究与工程示范份有限公司苏州瓦管加工长度有限的问题,首次提出了“分段设计、插接集成”的思路和技术方案,通过采用标准化接口和双层夹套真空密封连接技术,可以实现任意长度超导电缆的连接,为长距离超导电缆研制奠定了基础。10千伏三相同轴高南方电网深圳供2021年9月一根10千伏三相同轴高温交流超导电缆,相当于一根常规110千伏电缆的电量温交流超导电缆示电局2021年12月输送能力,且其输电损耗几乎为零。系统性解决了三相同轴超导电缆总体设计范工程2023年6月YBCO、低温杜瓦管连续焊接成型、失超保护研制、电磁环网高可靠性运行方式等核心技术难题,实现了关键技术自主可控,填补了相关国内技术空白。超导电缆35千伏公里级超导上海超导科技有应用于实际电网中,有望“一揽子”解决电网建设用地难、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。电缆示范工程限公司工程建设35千伏超导电缆线路,替代原有4回共计12根35千伏常规电缆,联结10千伏庞东直流中国网苏州供电公YBCO两座220千伏变电站,总长1.2公里,额定电流2200安培,额定容量133兆伏心站高温超导直流司电缆工程安,采用全程排管敷设工艺,是目前世界上距离最长、输送容量最大的35千伏超导电缆输电工程,为上海地区约4.6万用户供电。该工程在国内率先应用正负极同轴的冷绝缘高温超导直流电缆,使用了苏州本YBCO地企业自主研发生产的钇钡铜氧(YBCO)第二代高温超导带材,实现了超导电缆系统核心材料的国产化替代,具有电流密度大、传输损耗小、占地少、环境友好等优点。()Bing悬浮类型电磁悬浮电动悬浮超导钉扎悬浮悬浮原理车载磁体与铁磁轨道之车载磁体与“8”字线圈/非理想第二类超导体的抗间的相互吸引产生悬浮导电板之间相对运动产生磁特性产生悬浮力力悬浮力悬浮高度8~10mm80~150mm(超导电动悬10~30mm浮)、20~30mm(永磁电动悬浮)550km/h(德国TR09)、603km/h(JR东海L0)、最高试验速度430km/h(上海磁浮线505km/h(日本山梨试验线300km/hTR08)L0)最高应用速度需要闭环控制自稳定、无需控制自稳定、无需控制悬浮、导向控制有静态悬浮无静态悬浮有静态悬浮车载磁体电磁铁超导磁体/永磁体超导块材路轨铺设硅钢片“8”字线圈/金属导电板永磁导轨车辆重量重56.5t(德国TR09)轻25t(JR东海L0)轻12t(西南交通大学工程(单节车厢)化样车)研究进展商业运营准商业运营试验阶段型号L0悬浮方式电动悬浮5/7/12编组25mx2.9mx3.08m车辆尺寸(单节车厢)(长x宽x高)25t/辆603km/h重量505m/h设计最高速度运行速度项目名称主办团队项目事件时间项目内容描述建设地2021年1月高温超导高速磁浮工西南交通大学2021年7月这是由我国自主研发设计、自主制造的世界首台高温超导高速磁浮工程程化样车及试验线成都2023年3月化样车及试验线正式启用,设计时速620千米,标志着我国高温超导高速磁浮工程化研究实现从无到有的突破。时速600公里高速磁中国中车青岛2023年4月由中国中车承担研制、具有完全自主知识产权的我国时速600公里高浮交通系统速磁浮交通系统在青岛成功下线,标志我国掌握了高速磁浮成套技术和工程化能力。高温超导电动悬浮全中车长客长春要素试验系统由中车长客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,标志着我国在高温超导电动悬浮领域实现重要技高温超导磁悬浮列车中国科学院、-术突破。此次悬浮运行对超导磁体、直线同步牵引、感应供电及低温制四川大学冷等超导电动磁浮交通系统的关键核心技术进行了充分验证,为推动超导电动磁浮交通系统工程化应用奠定了坚实基础。中国科学院和四川大学联合研发的高温超导磁悬浮列车成功试运行,时速达到600千米。由于采用高温超导技术,该列车不需要大量消耗能源来维持磁悬浮运行,也不需要接触式导轨,提高了运行的效率和安全性。平均能耗相比传统动车组减少了三分之一以上,所以也更加节能环保。TokamaksLLNLTheKharkivTimes项目名称托卡马克主办方项目建成时间项目规划装置名称欧洲联合环JET英国等12个西欧国家1983年6月世界上最大的聚变反应堆。位于英国卡勒姆科学中心。为一个1982年12月镶嵌在直径15米、高约20米的容器内的环状反应堆。将0.1克冷美国托卡马克TFTR美国普林斯顿等离子1985年4月的氢燃料喷入反应堆,并用无线电波、电流和粒子束产生的冲聚变试验堆体物理实验室击波来加热,促进氢原子很快甩掉其电子,产生足以使原子核发生聚变的离子和电子的等离子体。JT-60托卡马JT-60日本原子能研究所克装置TFTR的物理目标是探索并理解聚变堆氘氚(D—T)等离子体芯部等离子体行为特性。就燃料密度、温度和聚变功率密度而言,芯部D—T等离子体性能和预测的D—T聚变堆等离子体性能接近,有助于研究与D—T聚变堆等离子体芯部相关的等离子体输运、磁流体(MHD)不稳定性和α粒子物理。JT-60是以实现临界等离子体条件(能量增益因子超过1.0)为目的的大型托卡马克实验装置,与TFTR,JET列为世界三大托卡马克装置。韩国超导托卡KSTAR韩国大田研究基地国2007年8月KSTAR是韩国大田研究基地国家聚变研究所的超导托卡马克核聚马克高级研究家聚变研究所变装置,被称为“韩国太阳”,是ITER项目的一部分,目标是在2025年之前,将核聚变反应的时间延长到300秒,这将为未来建造商业化的核聚变发电厂奠定坚实的基础。(ITER)CFETR项目名称托卡马克主办方项目开始(预计)建成超导材料项目规划装置名称时间1990年时间类别合肥超环HT-7中国科学院等离2000年9月1994年HT-7超导托卡马克装置由俄方赠与的T-7装置升级改造而来,用于研究等子体物理研究所离子体在稳态、高参数、高约束条件下稳定性、输运、壁的平衡等方面的2006年5月NbTi物理问题。其为建成的大型非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置EAST探索可先进的运行模式和物理基础,也培养造就一批具有超导托卡马克稳态运行能力的磁约束聚变的年轻队伍。东方超环EAST中国科学院等离2007年3月三大科学目标是在未来15年内实现1兆安电流、1000秒放电、1亿度高参数等子体物理研究所离子体的稳定运行,为国际热核实验聚变试验堆ITER和中国未来独立设计建NbTi设运行聚变堆奠定坚实的科学和技术基础。2021年12月30日,EAST再次创造新的世界纪录,实现电子温度近7000万摄氏度的长脉冲高参数等离子体运行1056秒,这是目前世界上托卡马克装置高温等离子体运行的最长时间。国际热核聚变ITER欧盟、中国、韩预计2025年完工NbTi、作为聚变能实验堆,ITER要把上亿度、由氘氚组成的高温等离子体约束在体实验堆计划国、俄罗斯、日Nb3Sn积达837立方米的"磁笼"中,产生50万千瓦的聚变功率,持续时间达500秒。本、印度、美国50万千瓦热功率已经相当于一个小型热电站的水平。若ITER能点火成功,这将是人类第一次在地球上获得持续的、有大量核聚变反应的高温等离子体,产生接近电站规模的受控聚变能。中国聚变工程CFETR中国科学技术大2017年12月预计2035年建成NbTi、CFETR计划分三步走,完成“中国聚变梦”。第一阶段到2021年,CFETR开始试验堆学、中国科学院聚变工程实验堆Nb5Sn、立项建设;第二阶段到2035年,计划建成聚变工程实验堆,开始大规模科学等离子体物理研BSCCO实验;第三阶段到2050年,聚变工程实验堆实验成功,建设聚变商业示范究所堆,完成人类终极能源。CFETR按照太阳内部热核聚变的原理,设计建造可控的“人造太阳”,带来源源不断的清洁能源解决人类能源危机。HT-7HT7EAST➢CCTV➢ITER➢FIA年份公司所属国家融资轮次融资金额2020TAE(TriAlphaEnergy)美国战略投资1.3亿美元2020B轮6700万英镑2021TokamakEnergy英国B轮18亿美元2021E轮1.3亿美元2021CFS(CommonwealthFusionSystems)美国E轮2021B轮5亿美元2022GeneralFusion美国/加拿大C轮2750万美元20224500万美元2022HelionEnergy美国种子轮1.3亿日元2022B轮1860万美元2022ZapEnergy美国1580万美元2022战略投资4亿元人民币FirstLightFusion英国天使轮数亿元人民币天使轮EX-FusionInc日本KyotoFusioneering日本HB11Energy澳大利亚能量奇点中国星环聚能中国➢➢产业链环节证券代码证券名称收盘价总市值PE(TTM)PEG归母净利润(百万元)PEPB(亿元)(2023)(2023)2024E(MRQ)47.42023E2024E2025E2023E20.82025E6.027.320.516.07.82688122西部超导5.5307.838.36.371,1261,4781,92925.516.52.09600105永鼎股份34.184.736.60.55-2.50超导材料600468百利电气87.359.649.90.00332413513-26.3-3.53600363联创光电42.8155.448.70.5335.040.821.68.93超导技术688776国光电气116.094.6103.514.89---54.99.331.89.23应用300316晶盛机电559.612.60.1911.838.27.99.02688271联影医疗956.052.52.1744459172047.430.91722322974,7545,9887,1182,0172,5023,091WindWind➢➢➢➢

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