摘要:可控核聚变被誉为“人类终极能源”。在全球核聚变的发展进程中,高温超导带材的供应能力正成为关键因素,上海超导科技股份有限公司(简称“上海超导”)这一企业的发展轨迹因此受到全球关注。
可控核聚变被誉为“人类终极能源”。在全球核聚变的发展进程中,高温超导带材的供应能力正成为关键因素,上海超导科技股份有限公司(简称“上海超导”)这一企业的发展轨迹因此受到全球关注。
作为我国高温超导材料的技术引领者,上海超导自研和制造了生产线,是世界上唯一一家能够实现批量年产千公里级以上(12mm宽)第二代高温超导带材且产能快速扩张的企业。世界首个利用高温超导技术的核聚变装置发出的第一度电,将会与上海超导密切相关。
上海超导是上海国投公司旗下上海科创集团十年参股并扶持的重要“独角兽”企业。十年磨一剑,上海超导的成长轨迹证明着国有资本坚定探索践行“长期资本”“耐心资本”“战略资本”的决心与成绩。
01
从大学实验室走出来的公司
一根超导电缆可替代九根相同电压等级的传统电缆,所有与电力相关的行业都有可能因材料变化而发生变革;另一方面,大电流伴生的高强磁场,又催生出可控核聚变的研发热潮,世界各国政府和商业机构纷纷加大投入,超导材料已成为未来产业的典型代表。
本世纪初,上海曾尝试通过“引进、消化吸收再创新”的方式发展超导电缆产业,但欧美日等超导领军企业或是拒绝,或是开出天价,这让上海决心自主研发。2011年,上海交通大学制备出我国首根百米级超导带材。同年,上海超导——这家从上海交大实验室走出来的公司成立。
彼时,中国尚没有高温超导产品的制备能力,瞄准作为高场磁体制备核心材料的第二代高温超导材料,一批年轻人立志攻下这一“卡脖子”问题。
然而公司的工业量产之路走得并不顺利。成立三年,公司生产的超导带材良率仅有30%,流过的电流分布像心电图一样上下波动,根本无法销售,技术路线被反复怀疑、推翻和重建。
高温超导材料原材料供应、产线设备制造、工艺优化等环节需要大量资金投入,基于企业技术路线不同,每条产线的资金投入在数千万元至上亿元左右。当时公司账面上的资金已所剩无几,上海超导一度走到了生死关头。
2014年,上海科创集团投资入股上海超导,持有8%股份,成为公司重要战略股东。
这笔钱带来的不仅是公司当时最需要的现金,也给处于最艰难阶段的研发团队注入一针强心剂。获得投资后,研发团队很快将实验室里的工艺及装备推倒重来,重新制定了生产流程和各类标准体系,公司发展迎来了转机。
2019年上海超导完成了首次批量交货,交货长度100公里。之后,尽管公司产能缓慢爬坡,但仍然带有鲜明的实验室色彩,并未进入工业量产阶段。
2020年,从事期权投资的马韬开始接触上海超导团队。在接触团队的过程中,马韬注意到,可控核聚变被誉为“人类终极能源”,全球可控核聚变正因“高温超导”而备受关注。
超导材料有高低温之分,零下233摄氏度以下为低温超导,零下233摄氏度以上则为高温超导。欧洲建设中的国际热核聚变实验堆(ITER,俗称“人造太阳”)使用低温超导带材,体型巨大,高30米,直径28米;而若采用高温超导材质,有望将其尺寸和造价降低数十倍,极大推动可控核聚变进程。
这让马韬看到了上海超导的潜力与发展前景。2021年,在上海科创集团的居中协调下,马韬引入投资人团体带来了超过4.3亿元的净现金,并于2022年3月出任上海超导董事长,随后新股东筹划并完成了上海超导的并购重组,公司进入了新的发展阶段。
至今,上海超导的股权结构主要由三方构成:铜陵精达特种电磁线股份有限公司持股18.29%,为第一大股东;公司董事长马韬实控的共青城超达投资合伙企业(有限合伙)持股11%;上海科创集团持有持股7.98%。
在各方股东的加持下,上海超导带材产量不断提升,2016年达10公里,2017年达17公里,2018年达43公里,2020年跃升至200公里,当时百公里以上的供货能力已居全球前列。
02
投入全部精力“死磕”一件事
马韬说,上海超导十多年投入全部精力,就是“死磕”一件事——把材料做好。
高温超导材料的使用场景极其广泛,可有效缓解城市电网架空线入地策略所面临的地下廊道不足困难,还可应用于各类超导电力装备上,包括超导限流器、超导储能、超导变压器、超导电机等。超导材料大载流的特性,使得其绕成线圈能产生大磁场,可以应用于高场磁体、可控核聚变、粒子加速器、感应加热、磁悬浮等场景。
上世纪80年代,科学家发现了第二代高温超导材料钇钡铜氧,它可在液氮温度77K(-196℃)实现超导。由于零电阻,只需很少材料就能实现大电流。
在科学家的计划中,高温超导电缆是高温超导材料率先应用于产业的场景之一,令人没想到的是,可控核聚变提前爆发了。2019年,美国麻省理工CFS(联邦聚变系统)公司成功研制了全球首个可用于核聚变的20特斯拉高温超导磁体,在建造能量增益Q值≥10的小型化高温超导托卡马克装置上迈出关键一步。
2022年3月,英国TE公司的ST-40球形托卡马克反应堆突破1亿摄氏度,成为该公司商业化核聚变研究中的里程碑。
今年初,上海核聚变能源商业公司“能量奇点”自主研制的大孔径强场磁体“经天磁体”成功产生了高达21.7特斯拉的磁场,创下大孔径高温超导D形磁体最高磁场纪录,反超美国麻省理工CFS公司此前保持的20特斯拉纪录。
“没有这些又细又薄的超导带材,是无法做出超20特斯拉的高场磁体的。”马韬说,目前全世界只有中国和日本的两家企业能够提供超千公里的第二代高温超导带材,上海超导是其中唯一实现产能快速扩张的企业,也是公认性价比最高的。
马韬说,这条赛道上的企业寥寥,是因为研发难度太高。几十微米厚的带材由氧化铈、镧锰氧、氧化镁、氧化钇、氧化铝、哈斯合金(Hastelloy)基带等10多层材料组成,每种材料如何做得更好、层与层之间如何衔接、研发技术装备如何突破,有数不清的难题等待攻克。“上海超导十多年就做了一件事,就是把材料做好,我们一直坚持科技自立自强,现在公司已拥有全套知识产权制备工艺和全套装备自制能力。正是因为这份不变的初心,让我们今天能够被全世界看到。”
03
超导“超跑”产能狂飙
2014年,上海超导迁入张江,在一座3000平方米的厂房里,开始了生产试点。2022年,上海超导开始筹划工业级量产,迁入位于张江科学城的更大产业空间。2022年至今,上海超导发展明显加速,已成为全球唯一一家在第二代高温超导领域成功实现快速扩产的企业。2022年到2024年,公司生产的高温超导带材交付产能翻了10倍,达2000公里。按照计划,随着公司第二期扩产完成,预计今年底产能将达4000公里。
上海超导这辆快速行驶中的“超跑”还在不断提升产能规模。近日,规划投资25亿元的上海超导带材及总部基地在浦东正式开工建设,这也是目前全球范围内超导领域规划最大的项目。该项目计划建设全球首个大工业化级别的第二代高温超导带材生产研发基地。
马韬说,希望能在两到三年内,把不低于1.5万公里的产能真正投产运营。按照当前的价格,年销售额将超过50亿元人民币。
即将爆发的下游产业推动着上海超导火箭般的扩产速度。目前,上海超导产品进入了美国MIT-CFS、英国TE等全球可控核聚变龙头企业的产业链,是国内众多核聚变商业主体、科研院所及上海、深圳超导电缆示范项目的核心批量供应商。公司已为全球100多家单位提供产品或服务,应用领域涵盖超导电力、可控核聚变、高场磁体、高端医疗、高能物理、工业节能、高速交通等。
今年2月,上海市新材料协会发布的数据显示,上海超导第二代高温超导带材国内市场占有率超过80%,2022—2024年连续3年排名第一。
市场需求激增,倒逼上海超导成为24小时工厂,工人需要“三班制轮岗”才能满足每年数千公里的交付需求。
“高温超导的下游市场还未成熟,仅一个高强磁场就可能衍生出上百个产业,如核磁共振、磁悬浮列车,未来我们一定会看到新的应用冒出来,这是一个万亿级的大市场。”对于商业应用,马韬信心满满。
04
“五证连发”开启绿色通道
2024年11月28日,上海超导申请上海证监局上市辅导备案,计划在A股市场首次公开发行股票并上市,2025年6月18日,上海证券交易所官网显示,上海超导科创板IPO申请获受理,拟募资12亿元。
上海超导的发展离不开国资扶持。上海超导“十年磨剑”历程中的两个关键节点,都与上海科创集团有关。凭借超前战略视野投资,上海科创集团帮助上海超导走出了2014年的“低谷期”,又在2022年助力按下了“加速键”,
“2021—2022年这一轮的股东重组极为关键,如果没有上海科创集团居中协调,公司就不可能抓住未来三年发展窗口期,顺利进入快速发展轨道。对于我们而言,上海科创集团是有事召之即来,无事从不打搅,有难题挺身而上。”马韬说。
2011年以来,上海市经信委和市科委等部门始终通过重大项目为上海超导提供支持,14年来给予的专项研发经费补贴可观。马韬表示,将争取用10倍税收覆盖政府各类补贴,为上海超导产业发展夯实材料基础。
近期,相关政府部门为上海超导打开了绿色通道。前述在浦东开工的上海超导带材及总部基地项目,在土地交付当日同步取得了用地规划许可证、设计方案批复、审图证、施工许可证、土地不动产权证,达成“五证连发”。
随着全球超导应用需求激增,上海超导扩建项目早一步开工,就能早一步投产,更加巩固在细分领域的全球领先优势。为助力高新技术企业抢占发展先机,实现项目“早开工、早建设、早投产”,在多部门协同合作下,“上海超导带材及总部基地”成为张江第一个同时实现“拿地即开工”“交地即交证”的项目,为企业开展资金筹措等工作提供便利。
2025年7月22日,中核集团直属中国聚变能源有限公司在上海挂牌成立,作为推进我国聚变工程化、商业化的创新主体,中国聚变公司将重点布局总体设计、技术验证、数字化研发等业务,并建设技术研发平台和资本运作平台。这无疑为上海超导提供了更加便利和广阔的发展空间。
上海市政府表示,聚变能源作为前沿颠覆性技术之一,目前已成为各国竞相布局的新赛道。上海将聚变能源作为前沿科技与未来产业培育的重点方向,先导布局高温超导等关键核心技术攻关,引育高水平创新主体和优秀人才团队。上海将持续深化与各方的合作,支持组建聚变能源创新联盟,促进产业链上下游协同发展。同时,优化聚变能源创新生态,持续提升重点区域创新密度与产业集聚度,共建具有全球影响力的聚变能源创新高地。
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来源:企业观察报一点号