![点击分享此内容可以赚币 分享](/master/images/share_but.png)
2024年中国中国超导体行业现状及发展趋势研究报告.pdf
《2024年中国中国超导体行业现状及发展趋势研究报告.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2024年中国中国超导体行业现状及发展趋势研究报告.pdf(55页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、服务热线:400-600-8596 010-中国超导体行业现状及发展趋势研究报告2 0 2 4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-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服务热线:400-600-8596 010-PART 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
2、的产业分析 可预见的行业趋势超导体,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
3、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。超导体的分类资料来源:公开资料、智研咨询整理超导
4、材料的探索主要经历了几个阶段:19111986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
5、贤把钇-钡-铜-氧的转变温度提 高 到 了 90K(-185.15)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 的非传统超导材料,突破了麦克米兰的极限温度2008年3月资料来源: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、
6、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资料来源:USGS、智研咨询整理金属钛具
7、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
8、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
9、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:%)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
10、超导低于25K(约-248C)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-248C)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-218C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、未来核聚变装置资料来源:智研咨询整理在超导体中,电流可以
11、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
12、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资料来源:智研咨询整理MRI是医学领域最常用的
13、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
14、中国MRI市场规模(单位:亿元)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
15、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
16、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(单位:亿千瓦小时)资料来源:智研咨询整理利用超导体在低温下可实现稳定零电阻超导态的特性,在金属热加工、热处理等领域展现出优良特性,广泛应用于包括铝、铜、钛等金属的加工成型领域(包括挤压、锻造、轧制等)。新型超导感应加热设备主要包括直流励磁电源、超导主磁体系统和机械旋转系统等。2023年4月20日,联创超导自主研制的世界首台兆瓦级高温
17、超导感应加热装置于黑龙江中铝集团东北轻合金公司投用,标志我国超导热加工技术在全球实现重大突破。该设备具有磁场强度高、透热深度大、能效转化率高等显著优势,并对超导磁体、旋转加热等核心关键技术的稳定性和可靠性进行了验证,在金属热加工行业实现了颠覆性替代应用。下游:高温超导感应加热技术产业化前景广阔 1.3 产业链智研咨询传统交流感应加热与超导感应加热性能对比性能参数高温超导感应加热传统交流感应加热高温超导设备优点加热频率/Hz4-12(240-720rpm)50加热质量高电流穿透深度5015轴向温度分布更深入、更均匀加热效率/%80-8540-45加热效率高,节能效果好能耗/(kWh/t)1402
18、80(含冷却)每年节省约800万度电,节能电费约450万元/年芯表温度/C520芯表温差小,不会因为内外受热不均而裂开加热工艺可双根加热可双根加热无功补偿不需要需要安装维护简单电力谐波污染无严重环境友好适合铝锭挤压场景36MN热挤压机36MN热挤压机服务热线:400-600-8596 010-PART 02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 可预见的行业趋势资料来源:政府官网、智研咨询整理中国政府对超导体行业非常重视,出台一系列支持政策,鼓励超导体市场发展和产业化。2023年7月,国家自然科学基金委员会发布试点优秀本科生资助 设立杰青基金延续资助项
19、目自然科学基金将进一步构建基础研究人才长周期培养机制,其中提出构建基础研究人才长周期培养机制,保持自主选题类项目基本稳定,夯实学科发展基础,促进产出铁基超导材料、多光子纠缠等一批前沿成果。这有助于培养更多的超导体领域的基础研究人才,为行业的长期发展提供人才保障。通过构建基础研究人才长周期培养机制,可以保持自主选题类项目的基本稳定,夯实学科发展基础,促进超导体领域的前沿成果产出。2023-2024年4月中国超导体行业相关政策(一)助推超导体产业化进程,促进前沿成果涌现 2.1 政策分析智研咨询2023年7月国家自然科学基金委员会发布试点优秀本科生资助 设立杰青基金延续资助项目自然科学基金将进一步
20、构建基础研究人才长周期培养机制,其中提出构建基础研究人才长周期培养机制,保持自主选题类项目基本稳定,夯实学科发展基础,促进产出铁基超导材料、多光子纠缠等一批前沿成果。2023年8月工业和信息化部等七部门发布有色金属行业稳增长工作方案,其中提出鼓励科研院所加强基础研究和原始创新,支持开展超导材料、高熵合金、液态金属、增材制造材料等前沿材料研发及工程化。2023年4月中华人民共和国科学技术部发布第二代量子体系的构筑和操控重大研究计划2023年度项目指南,其中提出对探索性强、开拓新方向的申请以培育项目予以资助,拟资助培育项目14项,直接费用平均资助强度约为80万元/项,资助期限为3年,有望在第二代量
21、子体系的构筑和操控研究方面取得重要突破的申请将以重点支持项目和集成项目予以资助。资料来源:政府官网、智研咨询整理2023-2024年4月中国超导体行业相关政策(二)促进前沿成果涌现,助推超导体产业化进程 2.1 政策分析智研咨询2023年12月国家发改委发布产业结构调整指导目录(2024年本),其中鼓励类包括超导电机。工业和信息化部等七部门发布关于推动未来产业创新发展的实施意见,其中提出加快超导材料等前沿新材料创新应用。聚焦核能、核聚变等重点领域,打造“采集-存储-运输-应用”全链条的未来能源装备体系。2024年1月2024年1月中共中央、国务院发布关于表彰国家卓越工程师和国家卓越工程师团队的
22、决定,其中超导材料制备及应用技术创新团队为西部超导材料科技股份有限公司。国家药监局发布2023年度医疗器械注册工作报告,其中公布2023年我国已批准创新医疗器械产品中包括质子治疗系统,该产品由加速器子系统和治疗子系统组成,该产品是首台获批的采用超导回旋加速器技术和360度旋转机架的质子治疗系统。该产品可以实现多角度治疗,同时也保证患者治疗效果的前提下,能够有效缩短患者治疗时间。2024年2月资料来源:智研咨询整理在全球市场需求与相关技术的深度融合推动下,全球超导材料市场规模呈现出稳健的增长态势。2023年,全球超导体市场规模同比增长2.35%,达到了69.6亿欧元,这一显著增长主要归功于超导体
23、在电力、交通、医疗等领域的广泛应用。同时,随着超导体技术的持续突破与创新,超导技术在量子计算、可控核聚变等前沿领域的应用也取得了显著进展,这些前沿领域的不断拓展为超导技术的发展提供了广阔的空间。据此预计,到2024年,全球超导体市场规模将进一步达到71.3亿欧元,同比增长2.44%,呈现出持续稳健的增长趋势。全球:全球超导材料市场规模稳健增长,前沿领域应用持续突破 2.2 运行现状智研咨询606264666870722020年2021年2022年2023年2024年E2020-2024年全球超导体市场规模及预测(单位:亿欧元)资料来源:智研咨询整理国内超导技术研究起步较早,清华大学超导实验室从
24、20世纪90年代就开始进行超导技术研究,但是国内的超导行业产业化起步较晚,由于较高的技术壁垒,直到2011年国内才第一次实现超导产品产业化批量生产和销售。现阶段,我国在超导材料领域的研究进展基本与国际同步。伴随着技术不断进步以及政策的持续推进,中国超导体市场规模从2018年的237.1吨增长至2022年的1303.2吨。其中,低温超导材料、超导电子学应用以及超导电工学应用领域的研究已达到或接近国际先进水平。我国NbTi线材性能和性价比已优于发达国家,Nb3Sn线材综合水平与发达国家相当。中国:超导体市场规模增幅加大,部分关键领域达国际水平 2.2 运行现状智研咨询050010001500201
25、8年2019年2020年2021年2022年2018-2022年中国超导体行业规模(单位:吨)资料来源:智研咨询整理低温超导产业链相关的行业包括超导锭棒、超导线材、超导磁体和超导设备。低温超导线材的制备过程复杂、制备周期长、工序和质控点多,全套技术形成难度大。从全球来看,国外公司或专注某一领域,或横跨多个领域,但在低温超导领域几乎无技术积累。而西部超导是目前国内唯一低温超导线材商业化生产的企业,也是目前全球唯一的铌钛锭棒、超导线材、超导磁体的全流程生产企业。2022年,西部超导相继突破全套的大型超导磁体绕制、固化及低温杜瓦设计和制造技术,公司生产的1.5T-5T高场超导磁共振成像仪(MRI)用
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2024 年中 中国 超导体 行业 现状 发展趋势 研究 报告
![提示](https://www.zixin.com.cn/images/bang_tan.gif)
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【宇***】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【宇***】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。