核心观点

　　托卡马克是全球核聚变装置采取的主流技术路径。超导磁体是托卡马克价值量占比最高的环节，而超导带材又是超导磁体的核心成本构成。我们认为，超导带材及超导磁体环节具备高价值量、高壁垒、竞争格局优异的特征，值得重视。本篇报告讨论了超导及超导材料的定义、高低温超导材料各自的优劣势及进展、以及超导磁体的构成和壁垒，以及相关的上市公司。

　　高温超导材料的出现极大的提升了托卡马克的磁场，为核聚变商业化带来曙光。

　　超导材料是一种在一定条件下，能排斥磁力线且呈现出电阻为零的特性的新型材料。超导材料的应用能够大幅提升在一定电流强度下能够产生的磁场强度，大幅缩小托卡马克的体积，降低托卡马克的建造成本。根据临界温度（Tc）不同，超导材料可分为低温超导材料和高温超导材料。Tc<-233℃的超导材料被称为低温超导材料，Tc>-233℃（液氮的沸点）的超导材料被称为高温超导材料。

　　第二代高温超导带材是核聚变用超导带材的主要发展方向，未来增速较快。

　　高温超导材料可以在液氮环境（-196℃）下工作，制冷成本远低于低温超导；此外，高温超导材料能够实现的磁场也远高于低温超导。目前，第二代高温超导是高温超导材料的主流技术路径，也是未来核聚变用超导带材的主要发展方向。2023年，全球高温超导材料市场规模约8.5亿美元。预计到2028年，全球高温超导市场规模达21.5亿美元。2023年-2028年，高温超导市场CAGR超过20%。

　　第二代高温超导带材竞争格局优异，但还需解决制造工艺问题，提升产能。

　　第二代高温超导带材生产工艺还未成熟，生产商主要有美国的Superpower、日本Fujikura和SWCC、美国AMSC、德国的THEVA、上海超导（国内市场份额80%）和东部超导等。目前，上海超导为国际上唯二两家具备年产千公里级第二代高温超导带材生产能力的厂家之一，2025年6月29日，规划投资25亿元的上海超导带材及总部基地正式开工建设。2024年，东部超导（永鼎股份控股）也通过了年产5000公里带材扩产议案。

　　超导磁体由超导带材绕成线圈，并且经过绝缘、应力、传热、冷却等环节制备而成，核心难点在于材料性价比、导体技术、绕线工艺、失超保护等

　　材料性价比：材料性能有待提升，价格有待下降；2、导体技术：决定磁体能否长期稳定运行；3、绕线工艺：决定磁场强度；4、失超保护：若发生失超，重建成本极高。

　　相关公司

　　超导带材环节：西部超导（军工组，我国低温超导材料龙头）、上海超导（IPO进行中，我国高温超导带材龙头）、永鼎股份（通信组，旗下东部超导生产高温超导带材）、精达股份（电新组，上海超导第一大股东）；超导磁体环节：联创光电（参股联创超导，联创超导为高温超导磁体供应商）；超导设备环节：雪人股份和冰轮环境（氦气压缩机组）。

　　风险提示

　　高温超导技术突破不及预期、上海超导上市进展不及预期、托卡马克技术进展不及预期等。

　　正文部分

　　一、什么是超导，超导材料？

　　超导材料是一种在一定条件下，能排斥磁力线且呈现出电阻为零的特性的新型材料。托卡马克作为目前全球主流的核聚变装置，通过磁场对氘、氚等离子体进行约束，并使其燃烧碰撞。托卡马克的聚变功率和磁场强度的四次方成正比。超导材料的应用能够大幅提升在一定电流强度下能够产生的磁场强度，大幅缩小托卡马克的体积，降低托卡马克的建造成本。

　　1、超导材料的起源及发展

　　1908年，莱顿实验室成功制得液氦，获得-269℃的低温。1911年，荷兰物理学家昂纳斯发现当温度降到-269℃时，汞的电阻突然消失，昂纳斯命名这一现象为“超导性”。1933年，德国物理学家迈斯纳等人发现，当物体进入超导态后，其内部的磁感应强度为零。随后，科学家们一直在探索如何找到高超导临界转变温度（Tc）的新超导体。目前，已发现有46种元素和几千种合金、化合物可以成为超导材料。

　　

　　2.低温超导工艺成熟，但高温超导是未来核聚变用超导材料发展的方向

　　根据临界温度（Tc）不同，超导材料可分为低温超导材料和高温超导材料。Tc<-233℃的超导材料被称为低温超导材料，Tc>-233℃（液氮的沸点）的超导材料被称为高温超导材料。高温超导材料能够实现更高的磁场强度（性能较低温超导提升一倍），是未来核聚变用超导材料的发展方向。其核心问题在于解决技术难点，降低制造成本和提升产能。

　　相较于低温超导材料，高温超导材料具备以下优势和劣势：

　　优势：低温超导材料需要在液氦环境下工作，用液氦做致冷剂实现低温。由于氦原子间的相互作用力和原子质量都很小、难液化、及氦资源缺乏等因素，液氦价格昂贵。高温超导材料可以在液氮环境（-196℃）下工作。液氮资源丰富，因此高温超导材料的制冷成本远低于低温超导。

　　劣势：高温超导材料本质上是一种氧化物陶瓷材料，机械性能很差，导致这种带材的制造工艺非常复杂，材料和制造成本较高，还处于产业化的早期阶段。低温超导材料是金属或者合金，机械性能好，制造工艺成熟，性能更加稳定，应用也更加广泛。

　　

　　低温超导生产工艺成熟，竞争主要在于成本优化和供应链的稳定。

　　NbTi和 Nb3Sn是目前应用最为广泛的两种低温超导材料。Nbti线可用一般难熔金属的熔炼方法加工成合金，再用多芯复合加工法加工成以铜（或铝）为基体的多芯复合超导线，最后用时效热处理及冷加工工艺使其最终合金由β单相转变为具有强钉扎中心的两相合金（α+β）。Nb3Sn材料因其脆性不能按照和Nbti线同样的工艺制备，历史上尝试过气相沉积法、青铜法、扩散法、内锡法以及粉末装管法等。虽然各有优缺点，但青铜法一直是各种商品化 Nb3Sn实用材料的主要制造工艺。

　　

　　高温超导带材可分为第一代高温超导和第二代高温超导。第二代高温超导带材较第一代有两个优势：1、带材所需银材料非常少，从而使得降低成本成为可能，有利于带材的商业化应用；2、能够使用REBCO材料，这种材料在液氮温度的上临界磁场高达7T，而且临界电流密度高达1~10MA/Cm2，具有更高的载流能力。因此，高温超导主要技术路线为第二代高温超导，而第二代高温超导带材仍需优化工艺和提升产能。

　　第一代高温超导带材：首先发展起来的是BSCCO-2223和BSCCO-2212，因此铋基线材被称为第一代高温超导线材。目前最常用的铋基线材类型是Bi2223线材。这种高温超导带材使用粉末套管法给予超导材料必要的强度和结晶度，即把原材料粉末填充进银管内，使之变形成线材，经过退火而成为多晶的超导体。

　　

　　第二代高温超导带材：第二代高温超导带材主要分为铜氧化物（REBCO，如YBCO）、二硼化镁系、铁基系几种类别，其中，REBCO为当前主流。第二代高温超导带材的制备需要在薄的金属基带上使用涂层技术外延生长超导薄膜。高温超导带材包括金属基带、缓冲层、超导层和银保护层。其中，超导层以REBCO为主要材料。超导层的几种主流镀膜方式包括脉冲激光沉积（PLD）、金属有机化学气相沉积（MOCVD）、金属有机盐沉积（MOD）以及反应共蒸发（RCE）技术等。缓冲层镀膜技术主要包括离子束辅助沉积（IBAD）和倾斜衬底沉积（ISD）两种。

　　

　　3、低温超导材料市场规模更大，但高温超导材料规模增速更快

　　低温超导材料当前的市场规模更大。2023年，全球低温超导材料市场规模约9.3亿美元，高温超导材料市场规模约8.5亿美元。预计到2028年，全球低温超导市场规模达12.7亿美元，高温超导市场规模达21.5亿美元。

　　高温超导材料市场规模增速更快。2019-2023年，低/高温超导市场CAGR分别为8.1%/27.7%；预计2023年-2028年，低/高温超导市场CAGR分别为6.4%/20.4%。对于高温超导带材，核聚变与强磁场/下一代科技基础设施等场景是贡献其未来增速的核心驱动力。在核聚变领域，一个托卡马克需要3万公里长度的高温超导带材。

　　低温超导的竞争格局更加稳定。低温超导主要玩家包括美国牛津超导公司、瑞士Bruker公司、欧洲先进超导公司（EAS）、日本古河公司、英国Luvata公司以及中国的西部超导公司等。高温超导方面，第一代高温超导玩家主要有美国超导体、日本住友、北京英纳公司。第二代高温超导玩家主要有美国的Superpower、日本Fujikura和SWCC、美国AMSC、德国的THEVA、上海超导（国内市场份额80%）和东部超导等。

　　二、超导磁体的构成、壁垒和应用

　　超导磁体是托卡马克主要的成本构成，占托卡马克成本的比例约为30%，而超导带材又是超导磁体的主要成本构成，占超导磁体成本的比例约为30%。

　　1、超导磁体技术壁垒主要在于材料、导体等

　　超导磁体由制冷机、低温恒温器、圆筒骨架、超导线图、失超保护模块、超导开关、磁屏蔽铁轭等构成。超导磁体的制备需要将超导带材绕成线圈，并且控制绝缘、应力、传热、冷却，做成磁体。

　　超导磁体的核心技术包括绕制技术、接头技术、导体技术、外加预应力技术等。

　　绕制技术：绕制方式主要分为饼绕和层绕，都是通过增加线圈匝数来提高磁场。饼绕指的是从最内层开始，沿螺旋方向逐渐向外绕制；层绕指的是沿着轴线方向螺旋绕制完一层后，再继续绕制下一层；

　　接头技术：将多根带材连接起来，由短变长；

　　外加预应力技术：在绕制和装配过程中施加初始预应力，以抵消部分热应力和电磁应力；

　　导体技术：通过堆叠、扭绞、换位等方式对高温超导材料进行组合，以提升载流能力和机械特性。

　　

　　超导磁体的核心难点包括材料、导体技术、绕线工艺、失超保护等。

　　材料性价比：材料性能有待提升，价格有待下降。REBCO带材弯曲半径＜30mm时性能劣化，量产价格$80-120/m（4mm宽），是铜线的1000倍；

　　导体技术：决定磁体能否长期稳定运行。如，堆叠型导体存在复杂瞬变工况下由交流损耗导致的热失稳问题、实际故障工况下由于局部应变导致的性能衰减问题；

　　绕线工艺：决定磁场强度。绕制张力的大小会影响线圈性能，小的张力会使得线圈预紧力不够，线圈松散性能下降；张力过大则会导致带材损伤，载流能力下降；

　　失超保护：

　　存在检测延迟的问题。传统电压/温度传感器响应时间＞5ms，而失超传播速度达100m/s。

　　

　　2、高温超导磁体的五大应用场景

　　高温超导磁体的应用场景非常广泛，包括能量存储、感应加热、航空、风力发电、医疗诊断与研究等，增长空间广阔。

　　能量存储：  超导磁能装置（  SMES  ）利用超导材料线圈中直流电流产生的磁场存储能量。线圈充电后，只要保持冷却状态，能量就可以限期存储起来，而且几乎不会衰减。

　　感应加热器：加热铝锭、锻造有色金属和熔炼高端合金的工业流程需要消耗大量能源。高温超导感应加热器有望将能耗和温室气体排放量减半。

　　航空：高温超导材料体积小、重量轻，具有高功率密度和高效率，还能减轻飞行控制、通信和电力电子设备等其他电气系统的重量。

　　其他：包括风力发电和磁共振成像等。

　　

　　三、超导各个环节公司梳理

　　超导带材环节：主要公司包括西部超导（我国低温超导材料龙头）、上海超导（IPO进行中，我国高温超导带材龙头）、永鼎股份（旗下东部超导生产高温超导带材）、精达股份（上海超导第一大股东）；

　　超导磁体环节：主要公司为联创光电（参股联创超导，联创超导为高温超导磁体供应商）；

　　超导设备环节：主要公司为雪人股份和冰轮环境，均可提供氦气压缩机组，用于低温超导的超低温制冷。

　　1、西部超导

　　西部超导是我国低温超导材料龙头，也是ITER低温超导线材在我国唯一的供应商。2010-2011年，公司的NbTi和Nb3Sn超导线材通过ITER组织的综合评价，2012-2019年实现向ITER批量供货（200吨，价值7亿）；公司超导产品公司突破了CRAFT项目用Nb3Sn超导线材批产稳定性控制技术；开发新一代高性能电流密度Nb3Sn线材并实现量产，为核聚变新项目BEST提供高指标的产品。

　　

　　2、上海超导（拟IPO）

　　上海超导上市进行中。2025年6月17日，上海超导正式提交科创板IPO申请。2025年6月18日，其IPO申请获上海证券交易所受理。2025年7月11日，其上市进程变动为IPO申报已问询。

　　公司为我国第二代高温超导带材龙头。根据上海市新材料协会2025年2月出具的证明，上海超导第二代高温超导带材国内市占率超过80%，2022-2024年连续3年排名第一。公司也是全球唯二两家已经实现批量年产千公里级以上第二代高温超导带材生产商之一。2022-2024年，公司第二代高温超导带材产能分别为256.67公里、438.67公里、1333.67公里。此次公司拟IPO募资12亿人民币用于新增年产6000公里产能。2025年6月29日，规划投资25亿元的上海超导带材及总部基地正式开工建设。

　　超导材料需求的增长，以及公司产能的增加，带动公司业绩快速增长。2024年，公司实现收入2.4亿元，同比+187%；实现归母净利润0.73亿元，同比+1966%。

　　公司毛利率及净利率显著提升，各项费用率显著下降。公司实施有效成本优化控制，在产品价格下降趋势大前提下毛利率仍大幅度提升，成本下降幅度更大。2024年，公司毛利率、净利率分别为60.7%、30.1%。管理费用率以及销售费用率大幅减少主要原因为超导材料需求上升，而费用并未显著提高。

　　

　　公司为全球180多家单位提供产品和服务。公司主要客户包括中科院、联创超导、能量奇点、南方电网、VEIR公司、CFS、TE等。分地区来看，2024年，公司境内/境外收入占比分别为87.5%/12.5%。

　　3、永鼎股份

　　全资子公司东部超导是全市场唯一一家同时具备超导材料制备、超导应用研制、国家认可超导检测能力三项资格的公司。东部超导自2011年以来自主研制超导生产设备、二代高温超导带材及超导应用产品。公司在第二代高温超导带材上采用了国内独有的IBAD+MOCVD的技术路线，研发出多种稀土替代和掺杂技术。

　　公司主要客户为江西联创光电、核工业西南物理研究院、中科院电工所、等离子体所、中航712所、能量奇点、新奥科技、上海国际超导等企业和科研院所。

　　2024年，东部超导实现营收4.11亿元，实现净利润-0.35亿元。同年，永鼎股份审议通过《关于东部超导带材扩产至年产5000公里项目的议案》。

　　

　　4、精达股份

　　2021年，上海超导的并购重组完成，引入了包括精达股份及主流投资机构为主的投资人团体。目前，精达股份为上海超导第一大股东，持股比例18.15%。

　　5、联创光电

　　联创光电传统业务为光电通信系统设备及光电元器件，产品包括继电器、微电脑控制器等。2019年起，公司积极开拓超导业务，子公司联创超导研制出全球首个兆瓦级高温超导感应加热装置，能效转化率提升一倍，节能50%。此后，公司专注于高温超导强磁场相关设备的研发、设计和生产，超导磁体及应用端装备集成的技术已达到全球领先水平，已有高温超导感应加热装备、高温超导磁控硅单晶生长炉及其磁体、紧凑型核聚变用高温超导磁体系统，

　　2023年11月12日，公司子公司联创超导与隶属中核集团的中核聚变设计研究院签订战略合作协议。著名的“环流二号”（HL-2M）及“环流三号”（HL-3M）装置均为中核集团的项目。2023年8月，联创超导首根百米级高载流高温超导集束缆线下线； 2024年4月，联创超导完成首个基于高温超导集束缆线的D型超导线圈研制与低温实验；2024年12月，联创超导中标中核二三系统事业部超导线圈研制与测试服务分包项目，金额4180万元。2025年1月，联创超导自主设计的基于高温超导集束缆线的D型磁体成功完成20K温度下低温测试，线圈高度超过1.0m，在20K冷却条件下实现了最大稳态运行电流超过1.5kA。 2025年2月，联创超导中标中国科学院合肥物质科学研究院D型高温超导磁体系统项目，金额615万元。2025年3月，星火一号高温超导混合堆项目在成都顺利通过了项目需求（PR文件）的全面评审。联创超导的超导磁体技术，叠加中核集团丰富的磁约束聚变实验经验，有望达成1+1>2的效果。

　　6、雪人股份

　　雪人股份是国内冷库行业的龙头企业，传统产品包括制冰设备等。2010年，公司通过收购瑞典公司SRM，聚焦制冷压缩机领域，成功将海外技术经验融入到国内科研项目研发中。2015年，雪人股份与中科院理化所合作成立了氦气压缩联合实验室，推动氦气压缩机研发、关键零部件生产装配的完全国产化。目前，公司的“兆瓦级”大型氦气压缩机设备能够模拟接近绝对零度的低温环境（约-271摄氏度）。2021年4月，公司向中科院合肥物质科学研究院提供的氦气螺杆压缩机组成功应用于全超导托克马克核聚变实验装置当中，整体设备实现了-269摄氏度的超低温制冷。

　　

　　7、冰轮环境

　　2016年，冰轮环境研发成功极低温用氦气压缩机，供货中科院“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统”国家实验室，该系统可以构建自然界绝对零度（-273.15℃）的极低温环境。此后，公司陆续为多家科研院所供应氦气压缩机。

　　四、风险提示

　　1）  高温超导技术突破不及预期；

　　2） 上海超导IPO进展不及预期；

　　3） 托卡马克技术进展不及预期。