摘要：超导（Superconductivity，SC）是指某种材料在低于某一温度时，电阻突变为零的现象，该温度通常被称为超导临界温度Tc。超导体具有零电阻、完全抗磁性等基本特性。

1、高温超导材料优势显著，商业进展加速

超导（Superconductivity，SC）是指某种材料在低于某一温度时，电阻突变为零的现象，该温度通常被称为超导临界温度Tc。超导体具有零电阻、完全抗磁性等基本特性。

根据临界温度，可以将超导材料分为低温超导材料和高温超导材料。低温超导材料主要为铌基超导材料（NbTi和Nb3Sn），已成功应用于磁共振成像（MRI）、核磁共振波谱分析（NMR）等领域；高温超导材料主要包括铋系（BSCCO）、钇系（REBCO）等，对于工作环境要求较低，未来发展潜力巨大。

图表 1 高温超导材料和低温超导材料特性对比

低温超导在液氦环境下运行，氦是一种稀有气体，资源稀缺且不可再生，主要依赖进口，使用成本较高。高温超导在液氮环境下运行，氮资源丰富，可以从空气中提取，价格远低于液氦，因此在制冷成本上具有显著优势。

2020年以来，随着以REBCO为代表的二代高温超导带材的发展，部分技术领先公司大规模制备工艺逐步成熟，产品良率明显提升，成本快速下降，逐步在应用领域打开空间。二代高温超导带材在磁约束可控核聚变、电力超导电缆及电力应用、高温超导电磁感应加热等下游领域的商业化进程正在加速推进。

图表 2 高温超导重点应用领域商业化进展2024

高温超导材料的主要产品形式为带材，常见4mm、6mm、12mm宽度规格。根据赛迪数据，2024年全球高温超导带材市场规模为7.9亿元，同比增长77.3%，预计2030年将达到105.0亿元，2024至2030年间的复合增长率为53.9%。

图表 3 全球高温超导带材市场规模

目前行业整体也面临产能不足的问题，此前联创光电拟并购的联创超导公司在公告材料中披露“上游高温超导材料无法大批量稳定出货，致使下游快速释放的需求无法得到满足，产业堵点亟待疏通”。

根据赛迪数据，以12mm规格计算，2024年全球高温超导带材需求量为3,400km，产量为3,100km，存在300km的供需缺口，预计未来缺口还将继续扩大。因此，扩大高温超导材料产能成为行业发展的重要问题。

图表 4 全球高温超导带材（12mm规格）市场供需情况

2、全球高温超导带材主要厂商均制定了激进的扩产计划

全球主要高温超导带材厂商包括Faraday Factory Japan、上海超导、superOx、SuperPower（FURUKAWA）、SuNAM、THEVA等。

（1）日本Faraday Factory成立于2011年7月，专注于高温超导材料研发与制造，是全球高温超导带材的领军企业。其核心产品为第二代高温超导带材，主要用于核聚变反应堆的强电磁铁、电动机、风力发电机、MRI磁体及磁悬浮列车等高磁场场景。公司2024年高温超导带材产量为1,200km（12mm规格），未来将继续扩大产量，2028年将达到25,000km。

（2）上海超导成立于2011年，已成为全球高温超导领域标杆企业，自主建成国内首条公里级第二代REBCO高温超导带材生产线，填补了国内高端制造装备空白。公司2024年高温超导带材产量为1,100km（12mm规格），且拥有明确的扩产计划，2025年将扩大产量至2,500km，2026年达到3,600-4,000km，2028年达到约13,000km。

（3）俄罗斯superOx成立于2006年，致力于开发第二代高温超导带材，尤其是REBCO带材生产技术，产品在紧凑型核聚变磁体市场占据重要地位。公司参与了美国SPARC聚变计划、欧盟ASUMED航空电机项目等前沿项目，已成为全球超导产业的核心参与者。

（4）日本SuperPower成立于2000年，2011年被Furukawa集团收购，参与了ITER、ST80-HTS等国际项目。公司主要产品为第二代REBCO高温超导带材，2022年推出HM系列新产品，专为低温和超高磁场环境设计，应用于紧凑型聚变反应堆。公司计划2025年扩大产量至400km（12mm规格）。

（5）韩国SuNAM成立于2004年，从高温超导材料产业化起步，逐步拓展到超导磁体、输电电缆等应用领域。公司联合美国麻省理工学院（MIT），制造了世界上第一台仅使用第二代高温超导材料的超导磁体，应用于核磁共振、核聚变装置等领域。产量方面，公司计划2025年产量提升2.5倍。

（6）德国THEVA成立于1996年，专注于高温超导材料研发与生产，2015年推出专利产品THEVA Pro-Line高温超导材料，标志着从实验室迈向工业化生产。公司更专注于细分领域的技术突破，尤其在风力发电领域表现突出。产量方面，公司计划到2027年提高产量25倍，并降低单位成本75%。

3、REBCO主导二代高温超导材料

高温超导材料主要包括铋系（BSCCO）、钇系（REBCO）等。第一代BSCCO高温超导材料在磁场下临界电流衰减很快，且原材料成本较高，使得其应用推广范围相对较窄。而第二代REBCO高温超导带材具有高载流能力、高不可逆场、高机械强度和原材料成本低等优势，因此是应用推广的主流高温超导材料。

图表 5 第二代高温超导带材REBCO基本结构

REBCO制备有多种工艺路线，就超导层的制备环节，主要有以下四种工艺模式：

图表 6 超导层制备技术

目前二代高温超导带材产品最主流的生产工艺为PLD技术路线，有一致性高、生产效率高、高磁场下载流性能衰减低等多种优势。

图表 7 各厂商技术路线选择情况

4、高温超导磁体类应用渗透加深

第二代高温超导材料已经具备十分广阔的应用前景，多个下游领域正处于工程示范阶段，其中高温超导磁体类应用商业化进展最快。

图表 8 2024年超导材料应用领域市场份额

相比于常规磁体，超导磁体重量体积小，可以在不损耗焦耳热的情况下，产生很高的运行电流，进而在大空间内产生高场强、高稳定性、高均匀性的磁场。

图表 9 各类磁体性能对比

低温超导磁体技术发展时间较早，技术成熟，目前主要应用在MRI和NMR等高磁场领域。高温超导磁体由于材料特性，磁体磁场强度可以做到更高，已经开始向多种低温超导不能达到的高磁场应用渗透，并且可以更好地满足可控核聚变等高场磁体的设计需求。

1、可控核聚变投资力度加强，产业集群初步形成

可控核聚变本质是模拟太阳内部发生的氢核聚变反应，相比核裂变在安全、绿色、能量密度等方面更有优势。可控核聚变意味着人们可以控制核聚变的开启和停止，核聚变的反应速度和规模可以随时被调控，相当于可控的人造太阳，被视为未来能源的唯一方向。

可控核聚变装置中，更强的磁体意味着更小、更快、更便宜的装置规模。高温超导磁体是装置运行的核心部件，超导磁体占总投资成本约40%-50%，相较于同体积下的低温超导产生的磁场更强，突破低温超导材料磁体的磁场上限，推动了可控核聚变装置的小型化与成本降低。

依托高温超导磁体的小体积、高场强，可实现紧凑型托卡马克装置（Tokamak）和仿星器（Stellarator）的设计。紧凑型托卡马克装置具有结构简单、造价低、小型化等优势，是目前全球各国投入最大、最接近核聚变商业化运行的技术路线。根据核聚变工业协会（FIA）的统计，截至2024年，全球已有45家从事可控核聚变商业化研究的私人企业，吸引了71亿美元的投资；其中2024年资金总额为9亿美元，公共资金4.26亿美元。

Commonwealth Fusion Systems（CFS）是全球范围内首家投资额超过20亿美元的公司。CFS研发的SPARC项目是全球首批采用高温超导材料REBCO带材做超导磁体的紧凑型托卡马克核聚变装置。SPARC项目首个高温超导磁体的成功，明确了REBCO作为未来磁约束可控核聚变超导磁体重要材料的地位，带动了国内外一大批机构加大对REBCO超导磁体的研制力度。

全球商业化可控核聚变项目在近两年呈现高速增长。FIA针对全球37家可控核聚变公司的调研结果显示，约56.8%的公司认为，2031-2035年间将出现首个具备商业可行性的核聚变电站。

图表 10 第一座向电网输送电力的核聚变电站什么时候出现？（FIA）

根据赛迪数据，2024年全球磁约束可控核聚变工程使用的高温超导材料市场规模为3.0亿元。随着商业化推进，预计对高温超导材料的使用规模将持续增加，2030年将达到49.0亿元，2024至2030年间的复合增长率为59.3%。

图表 11 全球磁约束可控核聚变用高温超导材料市场规模（亿元）

2024年国内可控核聚变进展频频：全球首台全高温超导托卡马克装置，能量奇点旗下项目洪荒70于6月成功实现等离子体放电，12月中心场强首次超过1T；9月，星环聚能宣布在球形托卡马克运行与控制、等离子体性能提升、高温超导磁体研发和聚变衍生技术产业化等方面都取得了重要进展；11月，我国首台准环对称仿星器测试平台（CFQS-T）取得重大进展；截至12月，“夸父”（CRAFT）主体工程进度完成83%，到2025年底将全部完成建设；同样在12月，国际最大超导磁体动态测试设施在合肥建成。

同时，可控核聚变的政府投资项目与民间投资项目共同繁荣，初步形成国家项目和多家商业公司并举的格局，共同推动可控核聚变技术的发展和产业化进程。6月，聚变新能（安徽）完成A轮融资，注册资本达到145亿；11月，上海未来聚变能源科技有限公司正式成立，注册资本10.26亿元。

此前2024年3月，上海市印发《上海核电产业高质量发展行动方案（2024-2027年）》，提出攻关核聚变关键技术，开展可控核聚变技术突破工程。目前已有多家可控核聚变企业和项目落户上海，上海已经初步形成核聚变超导产业集群。

利用超导材料的零电阻特性，可以设计制造出损耗极微、电流密度高、能承载大电流的超导电缆，从而实现大容量、低损耗的电流传输。若采用超导电缆替代现有输电线缆，将大大降低输电损耗，有效解决窄通道大容量输电难题，帮助消除负荷热点地区的供电“卡脖子”现象。

2024年9月17日，上海的世界首条35千伏公里级超导电缆示范工程安全运行满1000天，累计实现连续无故障运行2.4万小时；10月，德国“Super Link”高温超导电缆项目的电力电缆测试系统已成功通电运行。从全球范围来看，高温超导电缆项目的安全性和稳定性已得到验证。

此外，在9月工信部印发的《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2024年版）》中，超导电缆作为“新型数智电缆”成功入选，这将促进超导电缆的创新发展和推广应用，加强产业、财政、金融、科技等国家支持政策的协同，形成产业发展合力，未来更多的超导电缆示范项目将陆续启动。

根据赛迪数据，2024年全球超导电缆示范项目使用的高温超导材料市场规模不足1亿元，随着示范项目数量的增加和工程的启动，未来用于超导电缆的高温超导材料规模还将继续扩大，预计2030年将达到19.9亿元，2024至2030年间的复合增长率为67.5%。

图表 12 全球超导电缆用高温超导材料市场规模（亿元）

3、光伏电池技术推动下，磁控直拉单晶炉设备换代在即

光伏电池领域，P型电池接近效率极限，更高转化率的N型电池技术成为未来发展的主流方向。磁控直拉单晶炉中采用超导磁体，其产生的强磁场可以有效抑制热对流、降低氧含量，使材料凝固液面更稳定，缓解同心圆和黑芯片问题，提高材料纯度，增加产品产能，提升电池片转换效率。同时，引入超导磁体能够提高拉晶良率和成晶率，提升单产率以及延长石英坩埚寿命。

单晶炉的发展和升级较为频繁，在水冷增强、拉速提升、智能化程度等方面不断进行迭代升级。晶盛机电的磁拉单晶炉及联创超导磁拉单晶用高温超导磁体已经进入小批量供货阶段，2025年将完成设备的大规模交付，市场整体将进入设备换代期。根据赛迪数据，2024年全球用于磁控直拉单晶炉的高温超材料规模为0.6亿元，预计2030年将增长至9.7亿元，2024至2030年间的复合增长率为60.2%。

图表 13 全球磁控直拉单晶炉用高温超导材料市场规模（亿元）

4、超导感应加热设备将逐步进入应用推广阶段

高温超导感应加热设备由于其超导特性，具备加热效率高、电流穿透程度深、能耗低等优势，综合运营成本低，长期经济性突出。高温超导感应加热设备可广泛用于铝、铜、镁、钛、特种钢材、高温合金等非磁金属加工热成型领域（包括挤压、锻造、轧制等）以及金属熔炼及半导体熔融等领域。

2024年6月，联创超导中标的上海交大轻合金精密成型国家工程中心超导强磁场材料热加工技术专用设备已交付验收；10月，超导加热装备领域首个国家标准《电热和电磁处理装置基本技术条件 第37部分：超导直流感应透热装置》正式发布，超导感应加热设备将逐步进入应用推广阶段。

目前超导感应加热设备的应用规模有限。根据赛迪数据，2024年全球用于超导感应加热设备的高温超导材料规模仅为0.02亿元。随着相关设备的交付和运营，以及汽车轻量化、航空和民用高科技工业的加速发展，钛材市场对超导感应加热设备的需求逐年增长，在轻合金加工材料（如铝镁合金等）市场领域存在良好的替代需求，这一规模将于2030年增长至3.0亿元。

图表 14 全球超导感应加热设备用高温超导材料市场规模（亿元）

来源：甲子光年