超導-行業深度解析

超導材料是一種新型材料，在一定低溫條件下,能排斥磁力線且呈現出電阻為零的特性。目前，已發現有46種元素和幾千種合金和化合物可以成為超導材料。據我們統計，具有超導電性的元素在元素周期表中主要分為兩類：一類是在常壓下具有超導電性的元素，目前發現的共有32種(青色);第二類是在高壓或制成薄膜狀時具有超導電性的元素，目前發現的共有14種(綠色)，而具有超導電性的合金、化合物，根據不同的化合物組成數目成千上萬種。目錄1超導行業定義與分類1.1(一)超導行業定義1.2(二)超導行業主要產品分類2超導行業發展環境分析3超導行業發展狀況分析4國際超導行業領先企業5中國超導行業領先企業超導行業定義與分類(一)超導行業定義超導材料是一種新型材料，在一定低溫條件下,能排斥磁力線且呈現出電阻為零的特性。目前，已發現有46種元素和幾千種合金和化合物可以成為超導材料。據我們統計，具有超導電性的元素在元素周期表中主要分為兩類：一類是在常壓下具有超導電性的元素，目前發現的共有32種(青色);第二類是在高壓或制成薄膜狀時具有超導電性的元素，目前發現的共有14種(綠色)，而具有超導電性的合金、化合物，根據不同的化合物組成數目成千上萬種。隨著科研的不斷深入，超導材料的特性也不斷發展。目前，已經發現的超導材料特性包括:(1)零電阻效應：在一定的轉變溫度以下，超導體的電阻突然變為零，通常把電阻變為零的溫度稱為超導轉變溫度或臨界溫度，用Tc表示。不同超導體臨界溫度各不相同。例如，汞的臨界溫度為4.15K(K為絕對溫度，0K相當于零下273℃)，而高溫超導體YBCO的臨界溫度為94K;(2)完全抗磁性：當把超導體置于外加磁場時，磁通不能穿透超導體，而使體內的磁感應強度始終保持為零(B=0);(3)同位素效應：同位素原子量越小，Tc越高;(4)量子隧道效道效應：超導體中的電子對能夠穿過絕緣層，在勢壘兩邊電壓為零的情況下，將產生直流超導電流，而在勢壘兩邊有一定電壓時，還會產生特定頻率(2eV/h)的交流超導電流js=jcsinw0。利用超導材料的特性，將超導材料加工生產成不同設備，應用于不同的領域，如電機、高能粒子加速器、磁懸浮運輸、受控熱核反應、儲能、電力電纜、天線、無摩擦陀螺儀、軸承、精密測量儀表、輻射探測器、微波發生器和邏輯元件等。超導行業是由研發、生產和銷售超導材料及超導產品的企業所組成。(二)超導行業主要產品分類現在對于超導體的分類并沒有統一的標準，通常的分類方法有以下幾種：·通過材料對于磁場的相應可以把它們分為第一類超導體和第二類超導體：對于第一類超導體只存在一個單一的臨界磁場，超過臨界磁場的時候，超導性消失;對于第二類超導體，他們有兩個臨界磁場值，在兩個臨界值之間，材料允許部分磁場穿透材料。·通過解釋的理論不同可以把它們分為：傳統超導體(如果它們可以用BCS理論或其推論解釋)和非傳統超導體(如果它們不能用上述理論解釋)。·通過材料達到超導的臨界溫度可以把它們分為高溫超導體和低溫超導體：高溫超導體通常指它們的轉變溫度達到液氮溫度(大于77K);低溫超導體通常指它們需要其他特殊的技術才可以達到它們的轉變溫度。·通過材料可以將它們分為化學材料超導體比如：鉛和水銀;合金超導體比如：鈮鈦合金;氧化物超導體,比如釔鋇銅氧化物;有機超導體,比如：碳納米管。超導行業發展環境分析2012年一月，工業和信息化部發布了《新材料產業“十二五”發展規劃》，作為新材料產業主攻方向之一的超導材料迎來了新的發展機遇。超導行業發展狀況分析我國在“十五”期間，國家“863”計劃設立“超導材料與技術專項”，加強了對超導應用技術的研究，在電力應用、強磁體應用以及弱電應用等方面全面開展研發。與世界先進水平之間的差距正日益縮小。目前我國在超導電力設備方面的主要應用研究項目還包括超導限流器、超導變壓器和超導儲能系統。由國產超導線材制造的我國第1組、世界上第3組并網試運行的超導電纜于2004年4月19日在昆明普吉變電站投入運行，該組三相交流33.5m35kV/2kA超導電纜系統運行狀態良好，其部分性能指標優于目前已經_并網運行的美國和丹麥的超導電纜。該組超導電纜系統由超導電纜本體、終端、制冷及其監控系統、超導電纜監控與保護系統等4部分組成。二相超導電纜本體在變電站場地上平行布置，以轉角90度敷設，B相轉彎半徑5m。終端是連接超導電纜、高壓母線、液氮制冷系統三者的接口，每根電纜兩端各有一套。制冷及其監控系統安裝于電纜附近的熱工房內，通過真空液氮輸送管連接到終端上，對電纜和終端進行冷卻。超導電纜監控與保護系統安裝于主控室內，可實現對超導電纜系統的遠程監控與保護。隨著世界經濟的快速發展，能源供應越來越緊張。而在另一方面電能又大量浪費在傳輸過程中。如果使用超導設備，不僅可以減少電力損失，而且可以節約大量的金屬材料，這也意味著減少了冶煉金屬附帶的污染。超導電力設備不但可以滿足不斷增長的電力需求，而且可以增強大容量電網的安全性和穩定性，最終減少電力運行成本。圖2為未來城市超導輸電系統設想結構。我國目前是僅次于美國的世界第2個電力大國，電力建設從2003年起已進入了歷史上發展最快的時期。我國電力工業市場的存量和增量都十分龐大，給電力設備提供了巨大的發展空間，有望成為世界上超導電力設備的最大市場。為了在米來的超導電力設備市場占據一個做為世界主要設備制造同應有的地位，我國應大力加強超導電力技術的發展，開發出性能先進、市場競爭力強、有自主知識產權的超導電力設備。超導電力技術是一項先進的高新技術，但同時義依賴于許多傳統工業技術，是超導材料、機械制造、低溫制冷、真空絕熱、電氣工程、自動控制等多學科的集成。我國發展超導電力技術目前在制冷設備制造及電氣絕緣材料方面還需要一個較大的技術提升。國際超導行業領先企業