
高温超导磁体能产生稳定的强磁场,在能源等领域的应用潜力大。超导磁体是一种以超导线圈绕制的电磁体,能够产生稳定的强磁场,具有零电阻、完全导电性、完全抗磁性等特性。低温超导磁体的磁场强度上限通常为23T左右,而高温超导磁体在强磁场下依然能维持超导态传输电流,这使得其磁场强度可达到45T乃至更高。稳定强磁场的工作环境叠加制冷成本低等优势,使得高温超导技术在能源领域有较大的商业化应用潜力。
高温超导产业链由上至下分为原材料、超导带材、超导磁体、终端应用装备,下游应用等。上游原材料主要为钛、铌、锡、钇、钡等矿产资源;超导带材由金属基带、缓冲层、超导层和保护层构成,主要用于解决高温超导体晶界弱连接和机械加工难等问题;超导带材通过线圈绕制形成超导磁体进一步强化载流能力与稳定性。目前,高温超导应用已渗透能源、商业、医疗等多个领域。
我国高温超导带材厂商主要有上海超导、英纳超导和永鼎股份(苏州新材料研究所)等,超导磁体核心厂商包括联创光电、翌曦科技等。不同厂商侧重于不同的应用领域,如联创光电主要在商业领域,其高温超导感应加热设备已初步完成市场化,在手订单超60台;星环聚能、能量奇点主要在可控核聚变领域;辰光医疗、联影医疗等则主要在医疗领域。
高温超导带材产能释放有望推动高温超导商业化应用。性能方面,随着加厚超导层薄膜等技术迅速发展,超导材料在场载流性能得到数倍提升;产能方面,国内外多家高温超导带材厂家近两年陆续宣布扩产,未来高温超导带材成本有望呈下降趋势,加速下游应用迎来经济性拐点。
(1)超导感应加热:通过坯料旋转切割磁力线,在材料内部产生电流,并依靠涡流能量为金属进行加热。相较于传统工频炉加热,高温超导感应加热凭借零电阻、强磁场、极低频的特性,在节能减耗、加热效率、加热均匀性、温度可控性等方面表现优异,适用于生产高性能材料,同时降低了加热成本。我国部分铝型材企业加热工序能耗占总能耗的60%以上,而一台1MW加热炉在采用超导直流感应技术后年节电可达600万kWh。