申银万国110728超导行业专题系列报告之二看好超导材料.pdf

本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。1 1 中小盘专题行业报告中小盘专题行业报告 2011 年 07 月 28 日2011 年 07 月 28 日 超导材料开启中国创造新篇章 超导材料开启中国创造新篇章 超导行业专题系列报告之二：看好超导材料 相关研究相关研究 超导行业专题系列报告之一：超 导行业概述篇2011/7/19 证券分析师证券分析师 王华王华 A0230511040065 研究支持 孟烨勇 联系人联系人 孟烨勇 (8621）23297818*7486 mengyy 地址：上海市南京东路 99 号 电话：(8621)23297818 上海申银万国证券研究所有限公司 核心观点：核心观点： 重温光纤历史,超导行业变革无法阻挡。重温光纤历史,超导行业变革无法阻挡。回顾光纤发展历史，光纤是在电话 通信传输线发展到一定瓶颈阶段，为了降低传输线使用成本和减少资源使用 量，而研发生产的新材料。光纤传输损耗由 1550dB/km 降至 0.2dB/km， 重 量由同轴管的 200kg/km 降为光纤的 27g/km，随着性能的不断改善，光纤在 通信领域得到了大面积的推广应用。与光纤类似，超导材料也正在经历类似 的替代过程。超导现象从 1911 年发现至今正好 100 年，在这百年历史中超 导材料的物质结构及性质逐渐清晰。随着超导材料载流能力和临界磁场强度 等性能不断改善，超导材料和应用产品也将大面积普及，将从根本上改变人 类的用电方式，给电力、能源、交通以及其他与电磁有关的科技业带来革命 性的发展。 超导材料按照转变温度不同可分为低温超导材料（超导材料按照转变温度不同可分为低温超导材料（NbTi、Nb3Sn）和高温超 导材料（ ）和高温超 导材料（YBCO、BSCCO）。前者转变温度低于 77K，在液氦条件下运行使 用，其维护使用费用较高；后者高于 77K，在液氮条件下运行使用，维护使 用成本相比低温材料低很多，有力，有力推动了高温超导材料的普及推广。 第二代高温超导材料优点突出。第二代高温超导材料优点突出。相比第一代铋系高温超导材料,第二代钇系 高温超导材料优点包括:高的转变温度（高于 77K）、较强的载流能力 （105-107A） 、 较高的抗磁场衰竭能力 （7T） 以及较低的理论价格， 铋系 BSCCO 的最低理论价格为 50 美元/千安米，而钇系 YBCO 可下降为 15 美元/千安米, 更具商业化前景。 超导材料是超导行业的核心，我们看好超导材料。超导材料是超导行业的核心，我们看好超导材料。首先，超导市场潜在规模 2000 亿，超导材料占比 30-40%，约 800 亿元左右；其次，目前国内超导材 料依赖进口，价格较高，占应用产品成本 50%左右。超导行业发展将对超导 材料产生大量需求，超导材料是超导行业的技术制高点。在未来中国制造走 向中国创造的产业转型中，研发出具有国际领先水平的超导材料，将成为中 国超导高科技领域快速发展的核心竞争力。 超导材料在超导产业链中盈利能力最强。超导材料在超导产业链中盈利能力最强。从整个产业链价值分析来讲，钇矿 资源占超导材料 30%左右的成本，超导材料占超导产品应用 40-50%的成本。 从盈利能力来讲，超导材料盈利能力最强，毛利率约 50%左右；超导限流器 的毛利率相对较低，约 30%左右。 我们看好超导材料的长期发展前景，首推正在研发第二代超导材料的永鼎股 份（600105），建议关注拥有第一代超导材料产能的汉缆股份（002498）。 永鼎股份： 我们看好超导材料的长期发展前景，首推正在研发第二代超导材料的永鼎股 份（600105），建议关注拥有第一代超导材料产能的汉缆股份（002498）。 永鼎股份：战略转型明确，专注于超导和线缆业务，剥离公路资产，外包医 院和海外总包业务；公司正在积极准备第二代超导材料的生产，我们预计 YBCO 超导材料产能将达到 2400km，预计 2012 年底投产。不考虑超导业务， 我们预计公司 2011-2013 年 EPS 分别为 0.41 元、0.6 元和 0.91 元，目前股 价对应 PE 分别为 29/20/13 倍。 若考虑超导业务贡献， 乐观假设下 2013-2015 年业绩分别增加 0.43，0.77，1.12 元，公司业绩与估值弹性最大；汉缆股 份： 汉缆股 份：公司在高压、超高压电缆领域处于主导地位，市场占有率第一。公司持 英纳超导 51%股权，英纳超导具有国内最大的第一代超导材料产能 200 km， 超导业务将增厚公司业绩。不考虑超导业务，我们预计公司 2011 年-2013 年 EPS 分别为 1.15 元、1.45 元和 1.67 元，目前股价对应 PE 分别为 17/13/11 倍。目前相关个股股价尚未反应超导业务带来的新材料高溢价，请投资者关 注超导产业化进程、估值提升带来的投资机会。 目前相关个股股价尚未反应超导业务带来的新材料高溢价，请投资者关 注超导产业化进程、估值提升带来的投资机会。 本公司不持有或交易股票及其衍生品，在法律许可情况下可能为或争取为本报告提到的公司提供财务顾问服务；本公司关联机构在法律许可情况下可能持有 或交易本报告提到的上市公司所发行的证券或投资标的，持有比例可能超过已发行股份的 1%，还可能为或争取为这些公司提供投资银行服务。本公司在知晓 范围内履行披露义务。客户可通过 compliance 索取有关披露资料或登录 信息披露栏目查询。客户应全面理解本报告 结尾处的法律声明。 行业及产业行业及产业 行业研究行业研究/深度研究深度研究 证券研究报告 证券研究报告 本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。2 2 2011 年 07 月 深度研究2011 年 07 月 深度研究 请参阅最后一页的信息披露和法律声明 1 申万研究 拓展您的价值 目目 录录 1.重温光纤历史重温光纤历史,超导行业变革无法阻挡超导行业变革无法阻挡. 3 2.超导材料是超导行业的核心超导材料是超导行业的核心 . 4 2.1 超导材料分类.4 2.2 低温超导材料.5 2.2.1NbTi低温超导材料 .5 2.2.2Nb3Sn低温超导材料.6 2.3 高温超导材料.7 2.3.1 第一代铋系高温超导材料.8 2.3.2 第二代钇系高温超导材料.8 2.3.3 高温超导材料对比.9 2.4 超导材料商业化市场 .11 3.重点公司推荐重点公司推荐-永鼎股份、汉缆股份永鼎股份、汉缆股份. 12 3.1 永鼎股份（600105）未来超导材料龙头 .13 3.2 汉缆股份（002498）电缆行业龙头 .14 本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。3 3 2011 年 07 月 深度研究2011 年 07 月 深度研究 请参阅最后一页的信息披露和法律声明 2 申万研究 拓展您的价值 图表目录图表目录 图 1：光纤损耗的历史变革.3 图 2：NbTi/Cu多芯超导体的传统工艺流程图.5 图 3：Nb3Sn超导线材的制备方法.6 图 4：Bi系高温超导线材制造工艺流程.8 图 5：BSCCO材料样品 .10 图 6：YBCO材料样品 .10 图 7：第一代BSCCO超导材料价格走势. 11 图 8：第二代YBCO超导材料价格走势. 11 表 1：世界铺设光纤统计数 .4 表 2：光纤和超导材料性能的不断完善.4 表 3：NbTi超导线材加工工艺对比.6 表 4：Nb3Sn超导体制备方法对比.7 表 5：高温超导材料对比.10 表 6：目前国际主要超导材料产能. 11 表 7：涉足超导材料的国内上市公司.13 表 8：按 50%股权计算，2013 年公司产能投放情况对业绩增厚程度的敏感性分析 .13 表 9：按 50%股权计算，2015 年公司产能投放情况对业绩增厚程度的敏感性分析 .13 本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。4 4 2011 年 07 月 深度研究2011 年 07 月 深度研究 请参阅最后一页的信息披露和法律声明 3 申万研究 拓展您的价值 1.重温光纤历史重温光纤历史,超导行业变革无法阻挡超导行业变革无法阻挡 从 1876 年电话发明到上世纪的六十年代末期，在这近百年的时间内电话通信的 传输线是铜制导线。它经历了从架空明线、对称电缆到同轴电缆的过程，甚至到上世 纪七十年代世界上干线通信仍使用标准同轴管，每管重量达 200kg/km，例如我国采 用的 8 管同轴电缆加上金属保护套重达 4000kg/km，有的国家采用 20 多管的同轴电 缆， 那更是庞然大物； 有色金属和其他材料的消耗实在太大， 每话路公里的成本甚高。 其实，人们早就在寻求和研究比同轴管更好的传输线，这就是金属波导。人们希 望能在厘米波段实现 H01波的频率越高损耗越小的传输。正当人们为金属波导制造工 艺极其严格苛刻的要求束手无策的时候，第一个每公里损耗 20dB 的单模光纤研制成 功了，人们看到了光线通信的曙光，引起了国际上众多发达国家的关注，并投入了大 量人力物力对光纤的生产制造进行研究。到 80 年代初期，光线的传输损耗由 1960 年的 1550dB/km 已降至 0.2dB/km，随着传输损耗的不断降低，光纤通信得到大规模 应用，揭开了人类通信史上新的一页。 图 1：光纤损耗的历史变革 图 1：光纤损耗的历史变革 资料来源：申万研究 这是电子通信到光子通信的一个飞跃。这是电子通信到光子通信的一个飞跃。电子通信的载频最高只有 1011Hz，而光 的载频却是 1014Hz， 提高了 3 个数量级， 也就是说光纤信号的通信容量可达上亿数字 话路。不仅如此，作为传输媒体的 SiO2系列光纤每公里重量才 27 克，这与前面所提 到的同轴管相比重量减轻了数千倍。 光纤不需要消耗有色金属， 重量轻， 传输损耗小， 不受外界电磁干扰，保密性强，所以从上世纪 80 年代中期开始全世界都掀起了光纤 通信研究的热潮，尤其是克林顿总统在上世纪 90 年代初期提出了建设国家信息基础 设施计划后，在全世界掀起了建设光纤通信网信息化高速公路的高潮。 技术进步，推动材料大规模普及。技术进步，推动材料大规模普及。随着光线传输损耗的不断降低，光线在电话传 输线路中得到大面积推广使用。从表 1，我们可以看到在 1993 年以前全球铺设的光 本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。5 5 2011 年 07 月 深度研究2011 年 07 月 深度研究 请参阅最后一页的信息披露和法律声明 4 申万研究 拓展您的价值 纤总长度为 5470 万公里，而 1994 年增加到 7600 万公里，1997 年世界光纤总铺设量 已经达到 17400 万公里，到 2000 年底全世界铺设的光纤总数为 30040 万公里。 表表 1：世界铺设光纤统计数世界铺设光纤统计数 年份 1994.11994.21995.121996.12 1997 19982000年份 1994.11994.21995.121996.12 1997 19982000 总长度（万公里） 54707600990013100 17400 2270030040 当年铺设光纤的公里数（万公里） 1230210023003200 4300 53007340 资料来源：光纤通信的发展进程和对策，申万研究 重温光纤历史，超导行业正在经历上世纪七十年代光纤通信的转折点。重温光纤历史，超导行业正在经历上世纪七十年代光纤通信的转折点。当时人 类用了整整 100 年时间，从贝尔发明“光电话”到商业化生产光纤通信设备，但是从 光纤通信技术获得突破性进展并得以大规模的应用却不到 10 年时间。超导现象的出 现到超导材料批量化生产也刚好 100 年， 也许未来 10 年或者不用 10 年超导材料合成 技术获得突破性进展并得以大规模应用也将成为可能。 可以预见正如半导体带来了资 讯时代、光纤带来了传讯时代，超导材料将从根本上改变人类的用电方式，给电力、 能源、交通以及其他与电磁有关的科技业带来革命性的发展。 表 2：光纤和超导材料性能的不断完善 表 2：光纤和超导材料性能的不断完善 名称 性能 重量 名称 性能 重量 光纤 传输损耗由 1550dB/km 降至 0.2dB/km 每公里重量是同轴管的万分之一 超导材料 较高临界电流、临界磁场和转变温度 铜材料的三分之一 资料来源：申万研究 2.超导材料是超导行业的核心超导材料是超导行业的核心 超导材料是超导行业的核心。超导材料是超导行业的核心。超导材料具有在较高磁场下有较大临界电流密度、 高的临界磁场以及磁损耗较小等特性。目前，技术最成熟、应用最广泛、商业化程度 最高的超导材料是 BSCCO 高温超导材料，各国研发和生产重点超导材料是 YBCO 高温 超导材料，YBCO 第二代超导材料是未来超导材料发展的方向。而国内超导材料主要 是依赖于美国和日本进口，价格昂贵，占应用产品的 50%左右成本。超导行业发展必 将产生对超导材料大量的需求，因此，超导行业要发展壮大，超导材料必须国产化。 2.1 超导材料分类超导材料分类 超导材料根据组成和转变温度的不同可分为低温超导材料和高温超导材料。超导材料根据组成和转变温度的不同可分为低温超导材料和高温超导材料。低 温超导材料主要有NbTi和Nb3Sn材料； 高温超导材料主要有Bi-Sr-Ca-Cu-O （BSCCO） 和 Y-Ba-Cu-O（YBCO）材料。 本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。6 6 2011 年 07 月 深度研究2011 年 07 月 深度研究 请参阅最后一页的信息披露和法律声明 5 申万研究 拓展您的价值 2.2 低温超导材料低温超导材料 低温超导材料主要有两类：一类是低温超导材料主要有两类：一类是 Nb46.5%Ti（其中（其中 46.5 是质量含量）超导体， 另一类是 是质量含量）超导体， 另一类是 Nb3Sn 超导体。超导体。 在所有超导材料中，NbTi 和 Nb3Sn 超导体的临界场(Hc2)和临界温度(Tc)是较低 的。NbTi 超导体的临界磁场为 12T，而 Nb3Sn 超导体临界磁场达到 27T。与其他众 多高温超导材料相比，NbTi 和 Nb3Sn 超导体的临界温度很低，约为 9K-18K，一般在 4K 液氦条件下运行，由于液氦目前 200 元/升，故材料维护使用成本非常高。 2.2.1NbTi低温超导材料低温超导材料 NbTi 超导体的制备方法分为两类：传统工艺和人工钉扎中心工艺。超导体的制备方法分为两类：传统工艺和人工钉扎中心工艺。 图图 2：NbTi/Cu 多芯超导体的传统工艺流程图：NbTi/Cu 多芯超导体的传统工艺流程图 资料来源：磁体用 NbTi 超导体的研究进展，申万研究 与传统工艺相比，人工钉扎中心工艺有以下几点不同：与传统工艺相比，人工钉扎中心工艺有以下几点不同：（1）挤压次数：传统工 艺要进行 1-2 次挤压，人工钉扎中心工艺要进行 3-4 次挤压；（2）时效热处理过程： 传统工艺在时效热处理过程中从 NbTi 基体中析出 -Ti，并在随后的减径过程中形成 芯丝，其芯径达到约 5um，并且使时效过程中析出的 -Ti 的形貌变为条带状，厚度 达到 14nm、间距为 510nm，而人工钉扎中心工艺不需要此过程。 在相同的临界温度和临界磁场下在相同的临界温度和临界磁场下(4.2K，5T)，传统工艺和人工钉扎中心工艺合成 的 ，传统工艺和人工钉扎中心工艺合成 的 NbTi 超导线材的临界电流密度分别为超导线材的临界电流密度分别为 3500 和和 5300A/mm2。可见仅临界电流密度 而言，传统工艺合成 NbTi 超导线材性能不及人工钉扎中心工艺，但是在 NbTi 超导 线材的商业化生产中仍然使用传统工艺，原因是传统工艺合成 NbTi 超导线材虽然其 本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。7 7 2011 年 07 月 深度研究2011 年 07 月 深度研究 请参阅最后一页的信息披露和法律声明 6 申万研究 拓展您的价值 临界电流密度较低，却拥有简单而稳定的操作工艺，并且挤压次数少，复合体中 Cu 和 Nb46.5%Ti 合金成分均匀，塑性优良，所加工的线材断芯率低，不会由于加工过程 中断线和断芯而使生产的成品率下降。 表 3：NbTi 超导线材加工工艺对比 表 3：NbTi 超导线材加工工艺对比 加工工艺 挤压次数尺寸(芯径）性能（临界电流密度） 时效热处理加工工艺 挤压次数尺寸(芯径）性能（临界电流密度） 时效热处理 传统工艺 12 5um 3500A/mm 2(4.2K,5T) 需要 人工钉扎中心工艺 34 5um 5300A/mm 2(4.2K,5T) 不需要 资料来源：NbTi 超导线材的研究与发展，申万研究 2.2.2Nb3Sn低温超导材料低温超导材料 Nb3Sn 超导线材的制备方法，主要的区别在于超导线材的制备方法，主要的区别在于 Sn 的来源不同。的来源不同。根据 Sn 的不同 来源主要分：青铜法、内锡法、MJR 法、粉末装管法。 图 3：Nb图 3：Nb3 3Sn 超导线材的制备方法 Sn 超导线材的制备方法 资料来源：磁体用 Nb3Sn 超导体研究发展，申万研究 青铜法发展至今已有 20 多年的历史。由于其制备方法简单，易于重复生产，可 靠性较高， 成本相对较低， 近年来市场上大规模应用于磁体制备的 Nb3Sn 超导线材仍 然是由青铜法制备。锡青铜中 Sn 固溶度较低(13.5wt%)，造成最终的 Nb3Sn 超导线材 中 Sn 含量较低，影响了其超导性能。而且，锡青铜的加工硬化较快，在加工过程中 需要多次退火，如不很好地控制退火温度，有可能在加工期间形成 Nb3Sn。 本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。8 8 2011 年 07 月 深度研究2011 年 07 月 深度研究 请参阅最后一页的信息披露和法律声明 7 申万研究 拓展您的价值 内锡法克服了青铜法中 Sn 含量不足的缺点，提高了临界电流密度，也不需要中 间退火，但在最终热处理过程中，由于芯丝搭接使磁滞损耗升高。MJR 法是由美国 Teledyne WahChang 公司提出的一种内锡法的改进， 它虽然提高了非铜区的 Nb 含量， 但也同样会遇到芯丝搭接的问题。粉末装管法可以提供足够的 Sn 源，由于内部粉末 反应没有强度或强度很小，使材料的预压应力较其他方法小得多，此方法避免了芯丝 的搭接，同时使热处理时间缩短到 50h。但该工艺成本较高，且制备复杂，不适于大 规模应用。 表 4：Nb表 4：Nb3 3Sn 超导体制备方法对比 Sn 超导体制备方法对比 方法 缺点 优点 方法 缺点 优点 青铜法 Sn 含量较低，加工硬化较快，如不很好地控制退火温度， 有可能在加工期间形成 Nb3Sn 制备方法简单，易于重复生产， 可靠性较高，成本相对较低 内锡法 芯丝搭接使磁滞损耗升高 Sn 含量高，不需要退火 MJR 法 芯丝搭接使磁滞损耗升高 内锡法的改进，Sn 含量更高 粉末装管法 该工艺成本较高，且制备复杂 Sn 含量最高，避免了芯丝的搭接， 热处理时间缩短到 50h 资料来源：磁体用 Nb3Sn 超导体研究发展，申万研究 低温超导材料不仅具有高的临界电流密度，而且还有较好的可塑性。低温超导材料不仅具有高的临界电流密度，而且还有较好的可塑性。前者可以 保证材料非常低的磁滞损耗，后者能保持材料很好的可加工性。但由于材料必须在 4K 温度下运行，必须在液氦条件中维护使用，费用较高，因此低温超导材料最大的 商业应用仍只在核磁（NMR）和量子干涉仪等磁体领域，这块领域仅局限于科研， 大大局限了低温超导材料商业化应用。 2.3 高温超导材料高温超导材料 高温超导材料研究新时代开启。高温超导材料研究新时代开启。从 1986 年 12 月 15 日，美国休斯敦大学朱经武 教授等人，在一定压力下 La-Ba-Cu-O 系统在 40.5K 时发生超导转变，开创了高温超 导研究的新时代。随着 20 多年的进步，临界温度的最高纪录不断被刷新，HgBCCO 超导材料的 135K 是目前已知最高的临界温度。 目前，已经发现的高温超导材料有如下几类：钇系目前，已经发现的高温超导材料有如下几类：钇系(92K)、铋系、铋系(110K)、铊系、铊系 (125K)、汞系、汞系(135K)和和 2001 年年 1 月发现的新型超导体二硼化镁月发现的新型超导体二硼化镁(39K)以及以及 2008 年发 现的铁基超导体。 年发 现的铁基超导体。其中最有实用价值的是铋系（BSCCO 第一代超导材料）和钇系 (YBCO 第二代超导材料)。氧化物高温超导材料是以铜氧化物为组分的具有钙钛矿层 结构的复杂物质，在常态下它们都是不良导体。同低温超导材料相比，高温超导材料 具有明显的各向异性，在垂直和平行于铜氧结构层方向上的物理性质差别很大。高温 超导材料比低温超导材料具有更高的临界磁场和临界温度， 因此是更接近于实用的超 导材料。 本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。9 9 2011 年 07 月 深度研究2011 年 07 月 深度研究 请参阅最后一页的信息披露和法律声明 8 申万研究 拓展您的价值 2.3.1 第一代铋系高温超导材料第一代铋系高温超导材料 第一代高温超导材料是指用粉末管法生产的第一代高温超导材料是指用粉末管法生产的 Bi 系带材，其工艺流程如下：系带材，其工艺流程如下：将适 当配比的前区粉填充到金属套管内，拉拔至一定尺寸之后截成多股芯线，再次装入银 套管内拉拔至直径为 12mm，然后轧制成宽 35mm，厚 0.200.30mm 的带材，再进 行热处理或多次反复的形变处理，使晶粒沿 a-b 面择优取向，形成所谓的形变结构， 得到最终成品带材，典型的工艺流程如图 4 所示。 图图 4：Bi 系高温超导线材制造工艺流程：Bi 系高温超导线材制造工艺流程 资料来源：超导材料的研究进展及其应用，申万研究 Bi-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO)属超导体晶粒的层状化结构，人们能够利用机械变形和 热处理获得具有较好晶体取向的 Bi 系线带材。经过十几年的发展，利用粉末管法已 经开发出长度为千米级的铋系多芯超导线材。美国、日本、德国、中国等国已具备生 产几百米到上千米的批量能力。可以说，铋系高温超导带材的临界电流密度、临界磁 场和长度已经基本上达到了电力应用的要求，而其昂贵的价格（理论极限价格在 50 美元/千安米，铜目前价格是 5 美元/千安米以下）限制了材料在超导储能、超导电缆、 超导变压器和超导限流器等方面的应用。 2.3.2 第二代钇系高温超导材料第二代钇系高温超导材料 由于第一代铋系超导材料的高成本以及它在一定磁场下临界电流急剧衰减等问 题，使得基于它的超导技术在工业上的大规模应用前景变得渺茫。超导领域不得不将 研究重点转移到开发基于钇系的第二代高温超导材料 YBCO 上来。 本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。1010 2011 年 07 月 深度研究2011 年 07 月 深度研究 请参阅最后一页的信息披露和法律声明 9 申万研究 拓展您的价值 与一代材料相比，与一代材料相比，YBCO 具有如下特性：具有如下特性：（1）优异的磁场性能，是真正的液氮 温区下强电应用的超导材料；（2）各向异性比较弱，在较高磁场下有较大临界电流 密度；（3）由于晶粒间结合较弱，难以采用装管法制备。 采用沉积、喷涂等镀膜方法制备钇系超导材料是当前高温超导强电应用材料研 究的重点。 采用沉积、喷涂等镀膜方法制备钇系超导材料是当前高温超导强电应用材料研 究的重点。近年来，采用 IBAD/PLD(离子束辅助淀积/脉冲激光沉积系统)和 RABiTS/PLD(MOCVD 或 MOD 化学气相沉积)复合技术制备涂层带材已取得重大进 展。 日本 ISTEC 公司已制备出长 212m， 临界电流达 245A 的第二代 YBCO 超导带材。 美国、德国等也已制备出百米量级的 YBCO 带材。 YBa2Cu3O7- 反应历程：反应历程： YBa2Cu3O7-一般是用碳酸盐和氧化物作为原料，采用熔融和固相反应生成。在 固相反应过程中，一个是升温过程，另一个是等温过程，其反应过程不同，生成的相 也不同。 升温反应 (750一 950)： (1)BaCO3+ CuO BaCuO2+CO2 BaCuO2+Y2O3 Y2BaCuO5 Y2BaCuO5+3BaCuO2+2CuO+1/2O2 2YBa2Cu3O7 在等温反应历程(950)，混合存在着两个反应过程，即是(1) 及： (2)BaCO3+Y2O3 Y2BaO4+CO2 Y2BaO4+CuO Y2BaCuO5 Y2BaCuO5+2CuO+1/2O2 2YBa2Cu3O7 2.3.3 高温超导材料对比高温超导材料对比 与第一代超导材料相比与第一代超导材料相比,第二代超导材料优点包括第二代超导材料优点包括:高的转变温度高的转变温度,高的临界电流 和临界磁场以及较低的理论价格。 高的临界电流 和临界磁场以及较低的理论价格。 第一代铋系单根带材在 77K 液氮温度自然磁场条件下，最高临界电流达到了 170A， 批量化生产的带材也已经达到了 120A。 但是由于铋系带材的各向异性， 在 77K 下，其不可逆场只有 0.2T，而且其临界电流也很容易受磁场的影响，再者铋系材料 的理论价格由于合成原材料铝占比较高很难再降低，限制了铋系材料的应用和商业 化。 本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。1111 2011 年 07 月 深度研究2011 年 07 月 深度研究 请参阅最后一页的信息披露和法律声明 10 申万研究拓展您的价 第二代 YBCO 高温超导材料由于钇系带材也有各向异性，在液氮 77K 温度下， 具有相对高的不可逆场 7T。同时，该类材料具备 105-107A 载流能力和低的交流损耗 特性，并且具有高磁悬浮力和高捕获磁通性能。目前，YBCO 材料可大批量制备尺寸 在直径 20-30 毫米左右，但制备大尺寸 YBCO 材料仍有一定的困难。 表 5：高温超导材料对比 表 5：高温超导材料对比 第一代高温超导材料 第二代高温超导材料 第一代高温超导材料 第二代高温超导材料 典型材料 Bi2Sr2Ca2Cu3O10或 Bi2Sr2Ca1Cu2O10 YBa2Cu3O7- 生产工艺 固态烧结工艺（粉末管法） 离子束辅助淀积/脉冲激光沉积系统和化学气相沉积 转变温度 K 77 90 以上 载流密度 A 170 10 5-107 不可逆场 T 0.2 7 现在单价 USD/kA.m 100-200 250-350 理论最低单价 USD/kA.m 50 15 是否量产 是 是 产品尺寸 米级别 米级别 主要应用 线材（绕纽，电缆芯线） 线材、超导薄膜（滤波器）、高强磁体 资料来源：钇钡铜氧超导薄膜及其微细图形化新方法研究，Y 系高温超导材料的制备与表征性能，申万研究 图 5：BSCCO 材料样品图 5：BSCCO 材料样品 图 6：YBCO 材料样品图 6：YBCO 材料样品 资料来源： 超导材料及其应用 ，申万研究 值 本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。1212 2011 年 07 月 深度研究2011 年 07 月 深度研究 请参阅最后一页的信息披露和法律声明 11 申万研究拓展您的价 值 2.4 超导材料商业化市场超导材料商业化市场 从上世纪九十年代中后期以来，美国超导公司、日本住友电气公司和北京英钠超 导技术公司已能进行一定批量 BSCCO 生产。 全球一代超导材料生产厂商目前主要沿着改善性能， 降低成本的目标前进。全球一代超导材料生产厂商目前主要沿着改善性能， 降低成本的目标前进。 1987 年成立的美国超导公司是当前全球最大的超导材料供应商， 已能按需求提供多种规格 的导线，诸如高电流密度线、高强度线、高密封线、高承压线和低热导导线等，年生 产 BSCCO 的能力达 1400 公里。随着研发与产业化的进程，经济性能也在不断改善。 例如， 1998 年 BSCCO 超导材料售价约每千安米 1000 美元，2000 年降至 300400 美元，2011 年降至 100 美元，但离理论价格每千安米 50 美元的价格相差甚远，这也 使产业界产生了能否大规模应用的疑虑。我国英纳超导公司具备了年产 200 公里 BSCCO 的生产能力。虽然各厂家有着迅速扩大生产规模的可能，但铋系超导材料的 发展主要还是沿着改进性能，降低价格的方向前进。 与一代超导材料相比，第二代超导材料具有较低的理论价格。与一代超导材料相比，第二代超导材料具有较低的理论价格。在实用高温超导 材料方面， 美、 中、 欧和日等国主要科技力量已集中于第二代超导材料 YBCO。 例如， 美国超导公司材料方面的工作已集中于 YBCO 第二代导体，2006 年 3 月达到年产 10 公里产能，材料宽 4 厘米，长 100 米；2007 年末达到年产 300 公里的产能，材料宽 4 厘米，长 1 公里；2009 年末达到宽 10 厘米，长 1 公里，年产数千公里的能力。YBCO 超导材料售价也从开始每千安米 1200 美元，2009 年降至 400 美元，目前价格为每千 安米 300 美元，其理论价格最低为每千安米 15 美元。当第二代超导材料真正实现大 规模产业化，超导应用产品特别是强电方面应用的新时代即将到来。 表 6：目前国际主要超导材料产能 表 6：目前国际主要超导材料产能 国家 公司 主要产品 产能（KM/年） 计划扩张至（KM/年）国家 公司 主要产品 产能（KM/年） 计划扩张至（KM/年） 美国 SuperPower BSCCO 和 YBCO 2500 3600 日本 住友 BSCCO 铋基超导1000 中国 英纳超导 BSCCO 铋基超导200 资料来源：申万研究 图 7：第一代 BSCCO 超导材料价格走势图 7：第一代 BSCCO 超导材料价格走势 图 8：第二代 YBCO 超导材料价格走势图 8：第二代 YBCO 超导材料价格走势 本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。本研究报告仅通过邮件提供给 海通证券股份有限公司 海通证券股份有限公司(jyzb) 使用。1313 2011 年 07 月 深度研究2011 年 07 月 深度研究 请参阅最后一页的信息披露和法律声明 12 申万研究拓展您的价 资料来源：申万研究 3.重点公司推荐重点公司推荐-永鼎股份、汉缆股份永鼎股份、汉缆股份 超导行业产业链由三部分组成：超导行业产业链由三部分组成：上游矿资源，如钇、钡、铋、锶等金属；中游是 超导材料如 YBCO 和 BSCCO 等；下游是超导应用产品，如超导电缆、超导限流器、 超导滤波器、超导储能、超导发电机和超导变压器等。 我们看好超导材料主要为四点逻辑：我们看好超导材料主要为四点逻辑： （1）巨大的市场容量。巨大的市场容量。超导市场潜在规模 2000 亿，而超导材料占比 30-40%， 由此，预计超导材料潜在市场规模 800 亿左右。 （2）超导材料是超导行业的核心。超导材料是超导行业的核心。从整个产业链价值分析来讲，超导材料占超 导设备 40-50%的成本。从盈利能力来讲，超导材料盈利能力最强，毛利率约 50%左 右。 （3）超导材料有望国产化。超导材料有望国产化。目前国内超导材料主要是依赖于美国和日本进口， 价格昂贵，占超导应用产品的 50%左右成本。超导行业发展必将引发对超导材料大量 的需求，因此，超导行业要发展壮大，超导材料必须要实现国产化。 （4）YBCO 是超导材料的未来发展方向。YBCO 是超导材料的未来发展方向。目前，技术最成熟、应用最广泛、商业 化程度最高的超导材料是 BSCCO 高温超导材料。 由于第二代超导材料具有较强的载流 能力、抗磁场衰竭能力以及较低的理论价格，各国纷纷将研发和生产重点放在 YBCO 高温超导材料上，YBCO 将是未来超导材料发展的主要方向。 我们认为，随着超导行业整个板块的启动，涉及超导材料领域符合以上逻辑的 相关上市公司在未来竞争过程中将真正受益，结合目前的估值以及未来发展空间， 上市公司中我们推荐正在研发第二代超导材料的永鼎股份（ 我们认为，随着超导行业整个板块的启动，涉及超导材料领域符合以上逻辑的 相关上市公司在未来竞争过程中将真正受益，结合目前的估值以及未来发展空间， 上市公司中我们推荐正在研发第二代超导材料的永鼎股份（600