其他电子Ⅱ行业深度报告：国之重器风口已至，超导磁体多领域开花迈向千亿蓝海市场-20230903-东吴证券-41页_4mb

超导磁体行业深度报告总结

核心内容

超导磁体因其重量体积小、节能、场强高等核心优势，正成为多个下游应用领域的重要技术革新方向。其应用涵盖医疗、金属加工、光伏、半导体、可控核聚变等多个领域，市场规模预计达到千亿级。当前，超导磁体商业化进程加速，产业链上下游积极布局，技术逐步成熟。

主要观点

• 技术优势：超导磁体相比传统磁体具有更高的磁场强度、更低的能耗及更好的磁场均匀性和稳定性，尤其高温超导磁体在磁场强度、稳定性、成本控制等方面具有显著优势。
• 应用拓展：高温超导磁体在磁控光伏晶硅生长炉、高温超导感应加热设备、紧凑型可控核聚变装置等领域的应用正在快速推进，推动行业规模放量。
• 产业链发展：上游高温超导带材厂商加快产能扩张，中下游企业加速研发与产能扩张，行业进入加速成熟阶段。
• 投资机会：建议关注具备超导磁体生产能力的企业，如联创光电、永鼎股份、上海超导（未上市）和西部超导等。

关键信息

1. 超导磁体性能优势

• 节能增效：超导磁体运行时几乎无电能损耗，节能效果显著。
• 磁场强度高：高温超导磁体可产生高达45.5特斯拉的磁场，远超低温超导磁体。
• 体积小：高温超导磁体因磁场强度高，体积和重量较小，适合紧凑型设备应用。

2. 下游应用领域

• 医疗领域：低温超导磁体已广泛应用于MRI设备。
• 光伏领域：高温超导磁体用于磁控直拉单晶硅生长炉，可显著降低硅片含氧量，提升电池效率。
• 金属加工领域：高温超导感应加热设备在铝材、军工金属加工等领域具备显著节能优势。
• 半导体领域：高温超导磁体在12英寸硅片生产中应用广泛，有助于提升晶体质量与良率。
• 可控核聚变领域：高温超导磁体成为紧凑型托卡马克装置首选，推动核聚变商业化进程。

3. 技术壁垒与挑战

• 高温超导带材脆性大：其机械性能较差，绕制技术难度高。
• 接头电阻控制：高温超导磁体接头电阻需控制在极低水平，以避免失超风险。
• 失超检测与保护：超导磁体在运行中需配备完善的失超检测与保护系统，以确保安全与稳定性。

4. 产业链发展

• 上游：高温超导带材价格正逐步下降，技术成熟度提升。
• 中游：超导磁体企业加速研发与产能扩张，推动产品在多个领域应用。
• 下游：多个行业应用超导磁体，带动市场规模快速增长。

投资建议

• 重点推荐：联创光电，其在高温超导磁体技术领域处于领先地位，2024年将实现高温超导磁体的规模化交付。
• 关注企业：永鼎股份与上海超导（未上市）作为高温超导带材供应商，具备技术与市场潜力。
• 低温超导企业：西部超导在低温超导线材领域具备优势，市场前景广阔。

风险提示

• 产能扩张不及预期：高温超导带材厂商扩产速度若不及预期，将影响行业增长。
• 商业化拓展受阻：超导磁体在实际应用中可能面临技术与市场接受度的挑战。
• 技术研发进展缓慢：新技术研发若进展不及预期，可能影响行业进一步发展。

附表

图表目录

• 图1：锂电池与超导磁体行业对比
• 图2：高温超导磁体市场空间示意图
• 图3：超导磁体系统整体结构图
• 图4：超导磁体外加磁场装置简图
• 图5：高场超导磁体发展时间线
• 图6：超导磁体下游应用领域商业化进程加快
• 图7：超导感应加热设备优势显著
• 图8：联创光电高温超导铝感应加热设备商业化进程
• 图9：磁场可有效降低热对流，增加热均匀性
• 图10：光伏级超导磁控直拉单晶硅生长炉产品优势
• 图11：部分国内低温超导磁体以及高温超导磁体厂商布局情况
• 图12：CZ与MCZ法示意图
• 图13：磁控直拉单晶硅用超导磁体（MCZ）
• 图14：磁控拉单晶超导磁体及设备示意图
• 图15：部分半导体晶硅生长炉超导磁体厂商
• 图16：聚变三乘积公式
• 图17：磁约束可控核聚变装置示意图
• 图18：高温超导磁体强磁场大幅减小装置体积，提升聚变功率密度
• 图19：实用超导材料临界电流性能对比
• 图20：采用高温超导磁体的核聚变装置SPARC
• 图21：全球可控核聚变项目技术突破
• 图22：全球商业化可控核聚变企业数量高速增长
• 图23：近三十年成立的相关能源公司
• 图24：中国承担的ITER 18个采购包示意图
• 图25：中国可控核聚变项目
• 图26：紧凑型可控核聚变商业化进程
• 图27：各超导材料带材在不同磁场场强下的临界电流参数
• 图28：高温超导带材临界值曲面范围大大扩展
• 图29：典型失超波形
• 图30：超导磁体失超保护用加热器
• 图31：低温超导失超保护技术：浸渍绝缘
• 图32：无绝缘高温超导线圈在失超后0.3s开始恢复
• 图33：无绝缘高温超导磁体是“自稳”的，失超后可自主恢复
• 图34：高温超导临界电流与单轴应变的关系
• 图35：高温超导磁体大电流集束缆线示意图
• 图36：高接头电阻和损耗增大制冷负荷与潜在高电压事故
• 图37：等离子体所高温超导磁体接头电阻值远小于其他同类型装置中的超导接头
• 图38：上海超导先进低阻接头技术
• 图39：中国科学院合肥物质科学研究院分布式光纤传感设备示意图
• 图40：盟曦科技内封光纤CORC缆线示意图
• 图41：全球氦气资源分布
• 图42：全球高温超导带材厂商现有产能与扩产计划
• 图43：超导磁体国内产业链
• 图44：联创光电重点业务布局情况
• 图45：高温超导感应加热设备2023年成功投运
• 图46：联创光电高温超导合作客户与科研院所
• 图47：联创光电高温超导技术应用领域规划
• 图48：超导带材可替代传统铜材的应用产品
• 图49：西部超导产品概况
• 图50：西部超导超导线材营收及同比增速
• 图51：西部超导超导线材毛利率
• 图52：低温超导磁体与高温超导磁体各性能总结对比
• 图53：西部超导磁控拉单晶设备的整体结构示意图

表格目录

• 表1：永磁体、常导磁体与超导磁体性能对比
• 表2：超导磁体下游应用领域磁场场强要求
• 表3：超导感应加热与传统工频感应加热性能对比
• 表4：高温超导铝感应加热设备市场容量
• 表5：P型与N型电池片性能对比
• 表6：2021-2026年全球硅片类型市场份额预测
• 表7：氧浓度小于7ppm电池效率验证
• 表8：几种可控核聚变技术路径
• 表9：紧凑型托卡马克装置ARC性能优势
• 表10：实用化超导材料性能对比
• 表11：超导磁体冷却系统的主要类型及优缺点
• 表12：18T制冷机冷却的超导磁体系统与传统液冷却磁体运行费用对比
• 表13：高温超导与低温超导失超性能对比
• 表14：低温超导磁体与高温超导磁体各性能总结对比