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超導，全稱超導電性，是指某些材料在滿足臨界條件時（臨界溫度Tc、臨界磁場Hc、臨界電流Ic），電阻突然變為零的現象。具備這種特性的材料被稱為超導體或者超導材料。超導材料具有零電阻、完全抗磁性、量子隧穿效應三大基本特性，可以實現大電流輸運、產生強磁場等先進技術，是具有戰略意義的前沿新材料，在可控核聚變、超導電力、大科學裝置、高端制造、醫療裝備及交通運輸等方面應用廣泛。

可控核聚變裝置是超導材料的重要應用方向。

實現核聚變反應，需要同時滿足足夠高的溫度、一定的等離子體密度和一定的能量約束時間，三者的乘積為聚變三重積。只有大于一定值，才能產生有效的聚變功率輸出。磁約束利用磁場約束等離子體運動，防止外泄，目前被認為是最有可能實現可控核聚變的途徑，也是我國主要采用的技術路線。磁約束核聚變裝置主要有托卡馬克、仿星器等。

托卡馬克主要由環形真空室、磁體和其他輔助設施組成，具有結構簡單、造價低，生產周期短，裝置迭代快，以及加熱成本低等優勢，是目前各國投入最大、最接近可控核聚變條件、技術發展最成熟的途徑，約占全球核聚變裝置的50%。其中，超導材料用于制造超導磁體，超導磁體成本約占裝置總成本的30%-40%。不同類型的超導材料占比存在差異，低溫超導磁體在裝置中的成本占比低于高溫超導。參考FIRE項目，ITER反應堆采用低溫超導，其超導磁體的價值量占比在28%左右。

根據臨界溫度的不同，可以將超導材料分為低溫超導材料和高溫超導材料。臨界溫度低于-248C的超導體為低溫超導體，高于-248C的為高溫超導體。

低溫超導材料目前已實現產業化的主要為鈮合金超導材料，即NbTi和Nb3Sn，技術較為成熟，已成功應用于磁共振成像、核磁共振波譜分析等領域。但低溫超導材料臨界溫度較低，需要在液氦環境(4.2K，即-269C)下工作。由于氦氣是一種稀有資源，我國氦氣資源貧乏，目前主要依賴進口，因此使用成本較高。此外，低溫超導材料在高場環境下電流密度衰減速度快，目前主要應用于15T以下場景。高溫超導材料對于工作環境要求較低，如第二代高溫超導帶材可在液氮環境(77K，即-196C)下工作，而液氮資源豐富，制備技術成熟，價格遠低于液氦，在制冷成本及制冷能耗上具有明顯優勢。此外，高溫超導材料能夠提供更高場強的穩定磁場，進一步打開了下游高場應用領域，產業化前景更加廣泛。但由于高溫超導材料發展起步較晚，制備技術較為復雜，規模化生產未能充分顯現，使得產品價格較低溫超導材料更高。

在可控核聚變應用領域，低溫和高溫超導磁體也有不同的性能表現，低溫超導磁體穩定運行最高磁場強度在15T左右，高溫超導磁體可達到45.5T。更強的磁場可以延長等離子體約束時間，減少能量損失。同時，磁場越強，允許的等離子體密度越高，從而提升聚變反應率。隨著高溫超導技術的不斷成熟，帶材價格在不斷下降。根據全球高溫超導材料龍頭FFJ官網，近五年來，高溫超導線材的價格已經下降了一半，未來高溫超導磁體有望成為可控核聚變裝置的未來發展趨勢。

目前國內外新建的(在建/規劃設計階段)可控核聚變裝置中，除了1TER采用低溫超導，中科院 BEST、CFETR等項目采用低溫超導+高溫超導外，其余國內外托卡馬克裝置多計劃選用高溫超導路線。尤其是在2024年6月，上海能量奇點建造的首臺全高溫超導托卡馬克裝置-洪荒70 成功實現等離子體放電，標志著我國在全球范圍內率先完成了高溫超導托卡馬克的工程可行性驗證。

高溫超導材料行業處于產業鏈的中游，是未來能源電力、高端制造等國民經濟支柱行業實現產業升級的重要支撐。

高溫超導材料行業上游為礦產資源，包括稀土礦、銀礦、銅礦、鎳礦等。下游應用主要集中在兩個方向:一方面，在強電方向，其可用于增強載流量，減輕電工裝備的重量、減小體積、減少占地面積以及提升能效等，主要用于電力領域，如超導電纜、超導限流器、超導電機(調相機)、超導儲能系統等;另一方面，在高場方向，利用其大電流產生的大磁場，可廣泛服務于可控核聚變、大科學裝置、高端制造、醫療裝備等領域。

(1)可控核聚變裝置

全球可控核聚變的"科技競賽"加劇。根據核聚變工業協會，截至4M24,全球已有45家商業化核聚變公司，吸引了 71億美元的投資，其中美國投入最多。國外公司主要包括CFS、TE等。我國對于核聚變的投入從2022年開始加速，2023-2024年每年支出保持在10億美元左右，追趕態勢明顯。目前我國商業化核聚變公司主要包括能量奇點、星環聚能等。目前全球大約70%的商業化核聚變公司表示預計在2035年之前能做出第一臺商業化的示范堆并完成核聚變發電并網。

可控核聚變技術的持續發展推動行業產業化進程，特別是商業化核聚變公司較多采用的緊湊型托卡馬克路徑，單臺裝置對高溫超導材料的需求在數千公里至數萬公里不等，隨著核聚變產業化提速，將有效拉動高溫超導材料需求上行。根據賽迪數據，2024 年全球可控核聚變裝置使用的高溫超導材料市場規模為3.0億元，預計2030年將達到49.0億元，2024-2030年CAGR為59.3%。

(2)超導電纜

利用第二代高溫超導帶材制成的超導電纜，可以通過低電壓大電流實現大容量、低損耗的電力傳輸，相較于傳統電纜具備輸電容量高、節省建設成本和占地面積、輸送損耗低，節能環保等優勢。上述優勢能夠擴展新的電力輸送場景，比如密集城市地區配電網的大容量局部增容、峽谷等輸電走廊受限區域的電力輸送等。

全球各國較為重視超導電纜技術研究，將其列為電力網絡未來發展的關鍵技術之一。例如，2020年歐洲提出了SuperLink項目，著力攻關15km長度級別的超導電纜工程建設技術。我國也高度重視超導電纜產業發展，2021年南方電網在深圳試點400米長超導電纜成功為平安大廈供電;同年12月，國家電網建設成功全球首條35千伏公里級超導電纜示范項目，全長1.2公里，為上海徐家匯地區4萬多戶家庭和核心商業街供電，是目前全球用戶數量最多的超導電纜。從全球范圍來看，超導電纜項目的安全性和穩定性正逐步得到驗證。

(3)超導磁控單晶爐

傳統的單晶硅生產采用直拉法，生長速度較快，目前是生長單晶硅的主流技術。但隨著對單晶硅質量要求(高純度、低缺陷密度和高均勻性)的不斷提高，傳統的熱場控制方法逐漸面臨瓶頸。超導磁控技術通過在單晶爐中引入磁場，可以抑制熱對流、降低氧含量，使材料凝固液面更穩定，緩解同心圓和黑芯片問題，提高材料純度，增加產品產能，未來有望實現規?；瘧?。

目前超導磁控單晶爐主要采用低溫超導技術路線，而高溫超導具有一定替代優勢。高溫超導磁控單晶爐溫區更寬，較低溫超導磁控單晶爐失超的風險更小。目前，聯創超導的高溫超導磁控單晶爐已經進入應用推廣階段，整個市場將進入設備換代期。根據賽迪數據，2024年全球用于超導磁控單晶爐的高溫超導材料規模為0.6億元，預計2030年將增長至9.7億元，2024-2030年CAGR為60.2%。

(4)超導感應加熱裝置

超導感應加熱是指通過高溫超導材料繞制的超導磁體在鐵芯氣隙中產生強磁場，由機械傳動系統帶動金屬工件在磁場中旋轉，工件切割磁力線形成渦流并產生焦耳熱，實現對工件的熱處理。相比傳統的加熱方式，超導感應加熱具有加熱均勻性高、能量轉換效率高、工件尺寸適應性好等優勢，能夠將電磁感應加熱裝置 40%左右的電熱轉換效率提高到80%以上，為高耗能領域帶來切實的節能降本、降低碳排放的效果?？梢詮V泛用于鋁、銅、鎂、鈦、特種鋼材、高溫合金等金屬加工熱成型(包括擠壓、鍛造、軋制等)、金屬熔煉及半導體熔融等領域。

除了在核聚變裝置、超導電纜、超導磁控單晶爐、超導感應加熱裝置等場景之外，高溫超導材料在超導電機、粒子加速器、磁共振成像、超導磁懸浮等場景也存在應用前景。目前國內外主流企業與科研單位正在進行相關應用的研發工作，拉動上游高溫超導材料市場需求不斷擴張。