(報告出品方/作者:華鑫證券,毛正)
1、聯創光電:光電器件翹楚,聚焦主業打開業績成長曲線
1.1、公司概況:軍工基因深厚,光電器件行業領先企業
江西聯創光電科技股份有限公司成立于 1999 年 6 月,由江西省電子集團整合旗下部分 優質軍工資產成立,是“國家火炬計劃重點高新技術企業”、“國家技術創新示范企業”、 “國家 863 計劃成果產業化基地”,于 2001 年 3 月在上海證券交易所掛牌上市。公司主營 業務主要包括半導體激光系列及微電子元器件、高溫超導感應設備、智能控制、背光源、 光電通信與智能裝備線纜及金屬材料產品。近年來,公司逐漸進行業務轉型優化,剝離線 纜、背光源板塊中營利性較差的資產,重點聚焦智能控制器、激光、超導產品線。
公司股權結構穩定,經歷股份改制后由國資控股變為民營控股。公司的直接控股股東 為江西省電子集團有限公司,其持有公司 20.81%的股份。公司的實際控制人為公司現任總 裁伍銳先生,伍銳先生通過控股江西省電子集團間接實現對公司的實際控制。公司的第二 大股東為吉安市國資委的全資子公司吉安鑫石陽實業有限公司,持有公司 2.5%的股份,其 余股東還包括現任董事長曾智斌(0.93%)、香港中央結算公司(1.29%)、王建春等自然 人。
股權激勵核心人員,彰顯公司經營信心。2020 年 11 月 2 日,公司通過股權激勵計劃, 授予董事長、董事、總裁以及核心團隊員工共計 18 人授予 1200 萬股限制性股票,授予價 格為 11.26 元/股,并以較高的業績考核作為標準。此次股權激勵有利于公司穩定核心團隊, 并彰顯了公司對長期業績發展的信心。
1.2、財務情況:經營穩健,業務轉型有望助力騰飛
業務轉型升級,營收、凈利潤水平整體穩健發展。近年來,由于市場競爭激烈,公司 傳統業務毛利率受到影響,公司不斷優化調整收入結構,公司實施“進而有為,退而有序” 的主體戰略,于 2019 年起公司抓緊剝離部分盈利能力較差的資產業務,對商業承兌匯票等 壞賬準備計提,資產減值損失與信用減值失較上年同期增加。
業務結構方面,公司于 2019 年起逐步將傳統 LED、線纜等傳統產業進行轉型升級,并大力開拓激光、超導等新興產業的 發展。2017-2021,公司營收分別實現 30.09/34.46/43.55/38.27/35.86 億元,同比分別 +20.16%/14.50%/26.38%/-12.12%/-6.29%;實現歸母凈利潤 1.99/2.27/1.95/2.70/2.32 億 元,同比分別+26.56%/14.01%/-14.19%/38.58%/-14.22%。2020 年公司受疫情和發展戰略的 雙重影響,業績有一定的波動。近兩年,在公司“進而有為,退而有序”的戰略的指導下, 公司經營業績取得了一定的成果。2022H1,公司繼續優化產業結構,轉型升級新興產業,實現營收 22 億元,同比+12%;實現歸母凈利潤 1.8 億元,同比+18%,未來重點發展的激光 和超導產業也取得了標志性進展。
智能控制業務仍是公司的主要收入來源,激光、超導新興業務增長潛力巨大。公司主 營業務包括智能控制器產品、背光源及應用產品、光電通信與智能裝備線纜及金屬材料產 品以及半導體激光系列及航天微電子元器件產品,2022H1 各項業務占主營業務收入比例分 別為 47.48%、27.81%、18.57%、6.14%。智能控制業務是公司的主要收入來源,主要由下屬 控股子公司華聯電子運營,2020-2022H1 業務板塊營收占比分別為 40.30%/55.67%/46.62%。 背光源業務是公司的第二大占比業務,公司持續加強精細化管理,將車間產品直通率和人 工效率等指標保持在較好水平,2020-2022H1 板塊營收占比分別為 34.29%/31.85%/27.30%。
光電通信與智能裝備線纜及金屬材料產品業務板塊持續優化,剝離光纜、RF 纜代工、銅絲 加工等低毛利率業務,聚焦發展軍工、5G 通信、工業裝備、軌道交通、外貿等五大領域, 2020-2022H1 板塊營收占比分別為 4.81%/3.42%/6.03%。半導體激光業務板塊產品不斷優化 升 級 , 其 中 高 毛 利 率 的 激 光 業 務 占 比 提 升 , 2020-2022H1 板 塊 營 收 占 比 分 別 為 4.81%/3.42%/6.03%。目前公司營收主要來自于智能控制、背光源業務,并積極布局半導體 激光器與高溫超導業務,目前訂單增長數量較快,已進入新的商業化進程推廣階段。
公司業務結構不斷調優,盈利能力穩步提升。2021 年公司凈利率達 7.9%,毛利率達13.90%,同比增長了 0.25 個 pct。其中智能控制產品毛利率為 16.87%,同比下降 0.56 個 百分點,主要是整體行業原材料價格上漲,采購成本上升;背光源及應用產品毛利率為 5.64%,同比下降 5.80 個 pct,主要是國內外疫情影響及背光源行業競爭激烈,訂單量下降 明顯,訂單價格下降,導致毛利率下滑,故壓縮了手機端的業務規模;光電通信纜、智能 裝備纜及金屬材料產品毛利率為 16.48%,同比增長 11.20 個 pct;半導體激光系列及航天 微電子元器件是公司毛利率最高的產品,毛利率為 38.38%,同比增加了 11.62 個 pct,主 要是激光板塊產品趨于成熟,轉型成效顯著。
期間費率相對穩定,重視研發投入不斷提升研發費用率。期間費率相對穩定,研發費 用率不斷提升。2021 年,公司銷售費用率為 2.2%,同比增加 0.1pcts);管理費用率為 7.7%,同比增加 2.8pcts,主要因為分攤限制性股權激勵費用 7585 萬元;財務費用率為 1.1%,同比減少 0.8pcts,主要系公司降低融資金額所致;公司始終重視研發投入,2021 年公司研發費用達 1.7 億元,研發費用率達 4.7%,同比增加 0.9pcts,整體穩中有升。
2、傳統業務:調整優化,智能控制器業務煥發新生
2.1、剝離LED業務、線纜業務,結構化調整聚焦高壁壘產品
平板顯示產品主要分為液晶顯示面板(LCD)、有機自發光顯示面板(OLED)兩大類。 背光源是液晶顯示面板必備的關鍵配套組件,其性能優劣可以直接影響液晶顯示面板的質 量。在中游面板中,顯示面板可以直接應用到終端產品,并且可以增加觸控功能共同組成 顯示觸控模組供下游企業使用。公司的背光源產品主要處于行業中游環節,主要應用于手 機、平板、工控、車載、電腦等背光源顯示領域。 急流勇退,剝離成長性較弱的背光源板塊。LED 背光源行業競爭激烈,毛利率普遍并不 高。與同行業其他企業相比,公司的背光源產品在生產規模和技術水平無法形成較強的相 對優勢。2021 年產品訂單量、價格下降明顯,公司背光源板塊毛利率僅為 5.64%,較上年 毛利率 11.44%下降 5.80 個百分點。
為進一步優化資產結構,2022 年 11 月 22 日,公司 主營背光源業務的子公司聯創致光與深圳市賽戈瑪科技有限公司簽署《合作協議》,將背 光源非品牌業務相關資產及生產技術優勢與具有市場渠道優勢的賽戈瑪科技進行重組,重 組后的合資公司由賽戈瑪科技控股,公司不再對其并表,該合作模式實現了資源的優勢互 補,激活了該部分資產的業務活力,合資公司于 12 月下旬取得了營業執照,很快即可投入 實際運營。 同時,聯創致光將聚焦具有優勢地位的工控、車載、車載娛樂 VR 及品牌業務,并根據 背光源行業的發展趨勢和現狀,對現有管理和業務體系進行了深度變更,核心管理團隊均 簽訂了責任狀,聯創致光的發展路徑清晰穩健,未來可期。
近年來行業規模增長速度放緩,行業產品結構性矛盾突出,特種電纜供不應求。電線 電纜是輸送電能、傳遞信息和制造各種電機、儀器、儀表,實現電磁能量轉換所不可缺少 的基礎性器材,可以廣泛應用于電力、軌道交通、新能源、建筑工程、海洋工程、通信、 石油、化工、汽車、船舶及航空航天等各個領域。根據國家統計局數據,受宏觀經濟及產 業去產能的影響,近年來我國電線電纜行業規模擴張有所放緩,產業進入整合轉型階段, 2018 年受到美國貿易戰疊加國民營企業的經營艱難的雙重影響,行業增速規模、增速跌入 谷底。
從競爭格局看,我國電線電纜行業產品結構化矛盾突出,普通電纜市場集中度較低、 同質化嚴重,而技術含量較高、使用條件嚴格、附加值高的特種電纜供不應求。特種電纜 包括船舶線纜、工業裝備線纜、核電線纜、海底線纜、軌道交通線纜、石油平臺線纜及新 能源線纜等,隨著我國科技的進步、傳統產業的轉型升級、戰略性新興產業和高端制造業 的大力發展,特種電纜有望迎來歷史性發展機遇。 剝離電力纜相關資產,聚焦特種電纜。公司的電線電纜業務主要由子公司江西聯創電 纜科技運營,2022 年上半年公司與非關聯第三方達成協議并完成交易,對發展空間有限的 電力纜相關資產進行了剝離,該板塊重點聚焦于發展軍工、5G 通信、工業裝備、軌道交通、 外貿等五大領域的業務。
2.2、聚焦智能控制器,積極布局高景氣市場
智能控制器是電子設備的“中樞控制”核心,通常是以微控制器(MCU)芯片或數字信號 處理器(DSP)芯片為核心,根據不同功能要求可以輔以外圍模擬及數字電子線路,并置入相 應的計算機軟件程序,經電子加工工藝制造而形成的電子部件。智能控制器是一種可以在 原有功能應用基礎上進行擴展的高附加值產品,處于整個產業鏈中游位置,廣泛應用于家 用電器、汽車電子、電動工具、智能建筑及家居領域。2020 年,前三大應用領域汽車電子 類、家用電器類、電動工具及工業設備裝置類分別占智能控制器市場規模 24%/16%/13%。
下游應用市場廣泛,產品智能化升級推動下游市場不斷增長。隨著智能化時代的到來, 終端產品朝著智能化、集中化、人性化發展,對于智能控制的需求也大幅增加。根據 Frost& Sullivan 數據,2024 年全球智能控制器行業市場規模預計將達到 1.96 萬億美元; 中國智能控制器行業市場規模將達 3.81 萬億元,2018-2024 年均復合增長率為 12.3%,遠 高于全球平均增速。
公司智能控制器積極布局高端市場,供貨國內外知名客戶。公司的智能控制器業務主 要由控股子公司華聯電子經營,正在籌劃由新三板轉板至北交所上市。華聯電子成立于 1984 年,是智能控制器行業領先企業,已于 2017 年 8 月在新三板掛牌,主營智能控制器、 智能顯示組件和紅外器件及其它電子元器件的研發、生產和銷售,下游領域涉及家居、商 用、汽車電子等市場,目前公司已經進入伊萊克斯、江森自控、艾歐史密斯、Arcelik A.S.、格力電器等眾多知名廠商的供應體系。
“一基兩翼”戰略轉型,智能控制器積極布局工業控制、新興電子領域。華聯電子在 家電控制器領域已經形成相對競爭優勢,但由于家電控制器業務毛利率較低,公司實施 “一基兩翼”的轉型升級發展戰略進行橫向拓展,在夯實智能控制家電業務產品線的基礎 上,正積極開拓新能源汽車電子、工業控制等應用領域,聚焦高端市場。 “一基”是在智能家電領域鞏固頭部優勢,并重點突出大健康;“兩翼”是大力拓展工業控制、汽車電子 等新市場領域。在工業控制方面,公司將發力工業互聯如控制面板、IOT 網關、集中控制器, 以及變頻控制和商用空調等領域;在智能汽車領域,公司介入了汽車電池管理、底盤和車 身等環節,提供充電器、繼電器驅動、踏板控制器、空調及汽車冷鏈控制等產品或解決方 案。
高階光耦需求攀升,國產品牌競爭力薄弱。光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一 種電-光-電轉換器件,是開關電源電路中最常用的隔離器件,具備抗干擾能力強、輸出和 輸入之間絕緣、單向傳輸信號等優點,在數字電路上廣泛應用,主要應用于消費類電子、 工業自動化、汽車電子等領域。目前,國內光耦的需求主要集中在中低端的消費類、通用 類領域,隨著近年來光耦器件在工業、汽車電子等應用中的逐漸成熟,市場需求不斷攀升。
高階光耦的技術含量更高,產品單價偏高,利潤率也高于平均值。對安全性要求較高的新 能源、光伏、風電以及醫療設備、汽車等對于器件的安全性隔離將更加重視,然而目前高 階光耦國產品牌力薄弱、品質較不穩定。根據 QYResearch 預測,按產值算,2020 年全球光 耦合器市場規模達到 16.92 億美元,預計 2027 年將到 24.87 億美元,2021-2027 年間 CAGR 為 5.65%;按產量算,2016 年全球光耦合器總產量 262.42 億顆,2021 年為 384.55 億顆, 預測 2027 年達到 692.22 億顆,2021-2027 的年復合增長率為 10.29%。
子公司華聯電子是國內首家光耦合器廠家,高端高階光耦出貨量引領市場。華聯電子 是國內第一家光耦合器廠家,長期不斷完善光耦產品線,提升產品質量以保持優勢競爭地 位。1995 年至今,公司陸續通過 ISO9001、ISO14001、OHSAS18001 以及 IATF16949、兩化 融合、知識產權管理體系認證,且首創開發了晶閘管輸出型光耦、光 MOS 固態繼電器、可 控硅光耦、高速光耦等中高端光耦品類。例如在對光耦器件要求更高的新能源汽車領域, 華聯電子研發出一款“車規級超高壓光耦”——HSSR-61A0D-2,可以對標國際頂級光耦合 器,填補了國內空白,并可以廣泛應用于新能源汽車、光伏逆變器、儲能以及工業智控等 領域。
2021 年,華聯電子的光耦訂單突破 2 億元,在高端高階光耦領域出貨量已經位列全 國前列,已累計進入超 50 家相關應用行業的頭部企業客戶,在國內光耦品牌市場奠定了一 定的地位。擴建產業園提升產能,加速布局高景氣行業。2020 年,公司開始擴建翔安智能控制產 業園,園區占地 80 畝,總投資 6 億元,總建筑面積近 14 萬平方米。園區擁有車規級、工 業級建設的新能源汽車智能控制器、高效電機變頻驅動智能控制器和高端光耦合器生產線, 以及按 CNAS 認證標準建設的占地 5000 平方米的產品測試中心,將成為華聯電子轉型升級 的重要著力點與增長點。至 2022 年 9 月,翔安工業園項目正式竣工,規劃年產值 30 億元, 較之前提升 50%,提升的產能主要是布局新能源汽車電子和工業控制領域產品,提升高端 光耦產品生產能力。
3、激光業務:產研融合,打造軍用級激光器產品領先企業
3.1、激光器市場穩步提升,國產替代正當時
激光器是下游激光設備最核心的部件。激光器是利用受激輻射方法產生可見光或不可 見光的器件,激光器構造復雜、技術壁壘較高,是大量光學材料和元器件組成的綜合系統, 位于激光產業鏈的核心中樞位置,主要由光學系統、電源系統、控制系統和機械機構四大 部分組成,其中光學系統主要由泵浦源(激勵源)、增益介質(工作物質)和諧振腔等光 學器件材料組成。作為終端設備的核心光學系統,激光器的性能可以直接決定激光設備輸 出光束的質量和功率,是下游激光設備最核心的部件。
半導體激光器是光纖激光器、固體激光器等多種光泵浦激光器的核心泵浦源,多項性 能優越。根據增益介質的不同,激光器可以分為氣體激光器、液體激光器、固態激光器 (含固體、半導體、光纖、混合)等。半導體激光器屬于固態激光器的一種,是以半導體 材料作為激光介質,以電流注入二極管有源區為泵浦方式的激光二極管(以電子受激輻射 產生光)。
在各類激光器中,半導體激光器擁有最佳的能量轉化效率,(直接應用的高功 率半導體激光元器件的電光轉換效率最高可達到 60-70%),可以作為光纖激光器、固體激 光器等多種光泵浦激光器的核心泵浦源使用,并推動光纖激光及固體激光技術的迅速發展。 此外,憑借體積小、重量輕(常用產品體積僅僅為立方厘米量級)、效率高、壽命長、可 靠性高(單片狀,具有牢固的機械結構;高功率亦可實現上萬小時)、工業化程度高、成 本低(同一片半導體晶圓上實現大量激光二極管芯片的集成)等優勢,半導體激光器被廣 泛直接應用于材料加工、醫療、光通信、傳感、國防等領域。
半導體激光器市場規模穩步提升,科研及軍事類應用市場規模未來增長潛力較大。據 Laser Focus World 的數據,全球半導體激光器市場規模在 2021 年達到 79.46 億美元公司 主要聚焦于高功率半導體激光器市場,根據 Strategies Unlimited 預測,2019 年高功率半 導體激光器市場規模為 16.4 億美元,2025 年市場規模將快速增長到 28.21 億美元。隨著高功率半導體激光器的不斷發展,其作為直接光源應用的光束質量得到提升,在軍事領域應 用廣泛。高功率半導體激光器既可用作高能激光武器泵浦光源,又能作為直接光源應用在 激光探測、對抗、無線傳能、衛星發射、太空碎片清理和激光點火等領域。
高功率尤其萬瓦級光纖激光器國產化率較低,核心元器件進口替代正當時。光纖激光 器憑借其優異的性能與低維護成本等特性逐漸成為市場上的主流激光器,發展潛力較大。 我國激光器市場近年來不斷發展,國產光纖激光器正逐步實現從依賴進口向自主研發、替 代進口到出口的轉變。隨著國內光纖激光器企業綜合實力的增強,國產光纖激光器功率和 性能逐步提高,根據《2022 中國激光產業發展報告》數據顯示,我國光纖激光器市場從 2015 年的 40.7 億元增長至 2021 年的 124.8 億元,預計 2022 年我國光纖激光器市場將會繼 續保持增長達到 138 億元。
從細分市場結構看,其中國產低功率光纖激光器技術成熟、成 本較低,國產 100W 及以下低功率光纖激光器出貨量從 2013 年的 1.3 萬臺增長至 2019 年的 12 萬臺,國產化率 99.01%,已經基本實現國產替代。國產中功率光纖激光器自 2014 年問世后憑借價格優勢快速搶占市場,國產化率迅速提高,2018 年國產化率達到 56.74%。在中 高功率光纖激光器市場,得益于光纖激光器性能和效率的不斷提高,近兩年國產主流中高 功率光纖激光器出貨量顯著提高,3kW 和 3.3kW 合計出貨量超 3000 臺的,6kW 國產光纖激 光器已有超 700 臺的市場投放量。從整體看,高功率尤其萬瓦級激光器國產化率仍較低, 未來亟需提高。
3.2、聯手九院十所,光刃系列產品領銜行業
與九院十所合作設立中久激光,珠聯璧合助力激光技術成果軍用領域產業化。公司的 半導體激光系列產品為光纖耦合輸出泵浦源模塊、光纖激光器、光刃系列裝備、LED 芯片 等,廣泛應用于國內軍工單位配套的星、箭、彈、船、機等軍用裝備領域,LED 芯片同時 也應用于民品紅外接收器、燈具等領域。根據合作協議,雙方聯合成立一家研究院和一 家合資公司,其中中久光電產業研究院主要專注于光電產品和激光應用技術領域,涵蓋光 電產品、激光應用系統研發,集成果孵化、對接、轉化等技術服務于一體的協同創新平臺。 2019 年 11 月,合資公司江西中久激光技術有限公司成立,聯創光電作為投資方占股 55%, 九院十所作為技術方則將知識產權、科技成果等作價入股,其中九院十所占股 25.01%、技 術團隊占股 19.99%。2020 年 3 月,中久激光產業項目正式啟動。
高能激光反制裝備是信息化高技術戰爭的主戰兵器,公司光刃系列產品位于行業技術 前沿。高能激光反制裝備主要應用在政府首腦機關、機場、油庫、核電站、邊境、重要軍 事項目以及大型集會活動等要地的低空防衛領域。該類裝備具有光束作戰的迅速反應能力 和外科手術式的精確打擊能力,是信息化高技術戰爭的新一代主戰兵器。它依靠激光束來 攻擊目標,能夠在光電對抗、防空、戰略防御中發揮重要作用。其中,光刃-I 型固定式激 光攔截裝備能夠廣泛兼容多類防衛體系,可在雷達偵測數據的定位引導下,快速對復雜環 境中的“低慢小”飛行目標實時精準光學攻擊。光刃-Ⅱ型機動式激光反制裝備能夠集成整 套高能激光低空防衛體系,在機動狀態下自主高精度完成捕獲、跟蹤、瞄準與攻擊防衛任務的特點。同時,通過對先進探測技術的整合,形成了顯著成本優勢。
公司激光業務技術持續取得新突破,業績有望快速放量。2020 年,激光產業板塊成功 完成 140W 軍品級泵浦源產品定型與量產,實現了小批量試產與 2000 套軍品泵浦源訂單任 務交付,并成功自主研發了 300W 泵浦源模塊產品。2021 年,激光產業實現了 400W 大功率 泵浦源、1500W 窄線寬光纖激光器產業化關鍵技術突破與交付,第一代新型激光反制裝備 順利完成研制,成功攔截預定目標并受邀參加軍方高級別裝備展,現已配置激光反制裝備 Ⅰ型的生產線。
2022 年,公司在研制 600 瓦功率的“泵浦源”,持續鞏固公司在泵浦源產 品領域的絕對領先地位,進一步拉開與同行業的差距。2022 年下半年,公司已完成“光刃 Ⅰ”和“光刃Ⅱ”等 2 種型號的研制,其中“光刃Ⅰ”系列已通過驗收評審,“光刃Ⅱ” 臨近驗收。2022 年上半年,公司激光系列產品訂單數量高速增長,目前 3.5 億元產能已處 于滿負荷生產狀態,其中,約 2 億元訂單已完成產品交付。
4、超導業務:高溫超導已經實現從0到1的突破,公司技術領銜行業
4.1、高溫超導直流感應加熱興起,市場空間有望達千億級
高溫超導材料所需溫度臨界值較高,第二代高溫超導帶材目前已成為行業重點發展方 向。超導材料,是指具有在一定的低溫條件下呈現出電阻等于零以及排斥磁力線的性質的 材料,分為低溫超導材料和高溫超導材料。其中低溫超導是指在-269℃(4K)的液氦環境 中,超導所具有的特性。但由于需要液氦極低溫度條件下才能使用,極大地限制了低溫超 導材料的應用,科學家始終對于在進行對高溫超導體的探索;高溫超導所需的溫度相對低 溫超導所需的超低溫高許多,通常至少要在-194℃(20~77 K)左右的超導材料。
1986 年, 高溫超導體的發現,使得鉍鍶鈣銅氧(BSCCO)超導材料得到了深入的研究,并在多個超導 樣機與示范線中得以應用,但 BSCCO 材料本身的特性及原料成本限制了其大規模應用。 2000 年以后,我國科研人員在第 2 代的高溫超導材料的研發取得重大進展,研發出由稀土 (Rare Earth,Re)、鋇(Ba)、銅(Cu)、氧(O)元素組成的第 2 代的高溫超導材料, 統寫為 ReBCO。不同于第一代高溫超導線材的粉末套管法給予超導材料必要的強度和結晶度, 第二代高溫超導帶材在薄的金屬基帶上使用涂層技術外延生長超導薄膜,可以在較高的溫 度與磁場下使用,在性能上具有明顯優勢,同時隨著工藝的成熟以及第二代高溫超導帶材 所需銀材料非常少,成本也有望低于 BSCCO,因而成為新的研究重點。
超導直流感應加熱成為近年來的新興加熱技術。以預加熱鋁棒為例,作為鋁型材生產 中的關鍵工序,常用的鋁棒加熱方法包括電磁感應加熱、電阻爐加熱、燃氣加熱等方法。 燃氣加熱方式主要應用于民用鋁型材制造中,適用于小于 30MN 的中小擠壓機生產線,缺點 是很難控制溫度梯度,不能控制鋁擠壓時的溫度均勻性;而在大于 36MN 的擠壓生產線上, 高質量的工業型材以及航空軍工材、結構材上,更多采用電磁感應加熱。
電磁感應加熱是 通過把電能轉化為磁能,使被加熱鋼體感應到磁能而發熱的一種加熱方式,原理是感應加 熱電源產生的交變電流通過感應器(即線圈)產生交變磁場,導磁性物體置于其中切割交 變磁力線,從而在物體內部產生交變的電流(即渦流),渦流使物體內部的原子高速無規 則運動,原子互相碰撞、摩擦而產生熱能,從而起到加熱物品的效果,可以從根本上解決 了電熱片,電熱圈等電阻式通過熱傳導方式加熱的效率低下問題。超導直流感應加熱是近 年來為鋁擠壓工藝開發的新型感應加熱技術,通常是采用如釔鋇銅氧(YBCO)等高溫超導 帶材繞制的超導磁體在鐵芯中產生背景磁場,由機械傳動系統帶動如鋁棒等金屬工件在磁 場中旋轉,工件切割磁力線形成渦流并產生焦耳熱,實現對工件的熱處理。
高溫超導直流感應在加熱效率、透熱深度等指標上具備明顯優勢。通過傳統交流感應 加熱的方式,大量的熱能消耗在產生磁場的銅線圈上,并沒有注入工件體內,因此加熱效 率只有 40%-45%。通過超導感應加熱,由于其零電阻特性,產生強磁場只消耗些低溫制冷損 耗,加上機械傳動損耗在內,總損耗低于 20%,因此可以將加熱能效大幅提升到 80%以上。此外,超導感應加熱具備更高的透熱深度,感應爐的加熱功率正比于磁場和頻率的乘積, 由于超導爐的磁場是傳統工頻爐的 100 倍以上,使得超導爐可以實現 5Hz 左右的極低頻的 加熱,透熱深度從 7mm 增加到 200mm,提升加熱均勻度,大幅降低工件軸向徑向溫差,提高 所加熱工件綜合力學性能。
高溫超導加熱應用領域廣泛,市場空間未來有望達到千億級。對于質量要求較高的航 空軍工材料,多采用電磁感應加熱。相對于傳統感應加熱,直流超導加熱效率更高,加熱 更均勻,更加適用于大型金屬工件。高溫超導感應設備市場空間潛力較大,主要集中于銅 鋁型材擠壓機配套、鈦及鈦合金等高端非磁性金屬加熱、鎂合金(鎂鋁合金)加熱、晶硅 生長爐、金屬熔煉及半導體熔融、超導磁選機等應用領域。
1)全球的鋁材擠壓機數量較多的國家有中國、美國、日本、德國、韓國、俄羅斯,其 中中國的擠壓機約占全球總數的 65%。高溫超導加熱設備優異的加熱性價比,在擠壓鋁棒直 徑為 160mm~480mm 大、中型擠壓機市場中具有顯著優勢。以每臺擠壓機配套 1 臺高溫超導 感應加熱設備計算,國內高溫超導感應加熱設備市場容量約為 4500 臺,每年新增市場需求 數量為 200 臺。若將現有 40%大中型鋁型材擠壓機的加熱爐改造配備為兆瓦級高溫超導感應 加熱設備,則大型、中型鋁擠壓設備市場需求約為 2000 臺,僅此一項市場容量就約 200 億 元規模。
2)以晶硅生長爐和金屬熔煉及半導體熔融為例,國內直拉單晶硅設備已達數十萬臺, 其中 8 英寸-12 英寸的設備需求數量每年有數萬臺;金屬熔煉及半導體熔融市場每五年周 期性更換 50-60%,有望實現每年 200-300 億元的市場替換規模。除了可為高溫超導感應 加熱器進行配套外,還可用于高溫超導污水磁分離、磁選礦、可控核聚變、海軍掃雷、磁 懸浮等軍用、民用領域,市場應用空間廣闊。
4.2、首創全球首臺兆瓦級高溫超導感應加熱裝置,節能提效性能優越
公司首創全球首臺兆瓦級高溫超導感應加熱裝置。公司的超導業務由參股公司江西聯 創光電超導應用有限公司主要運營,聯創超導成立于 2019 年 6 月份,由公司與江西省電子 集團共同投資組建,公司目前持有聯創超導 40%的股權,江西省電子集團持股 41%,超導公 司科學家及核心技術人員合計持股 15.5%,外部戰略投資人合計持股 3.5%。聯創超導專注于大容量高溫超導強磁場低頻感應加熱設備、基于高溫超導磁體系統的高端電工裝備等研 發、設計及生產制造。
聯創超導自 2013 年開始高溫超導感應加熱技術、高溫超導磁體技術 研發及產業化應用,歷經近 8 年的研發,成功研制全球首臺兆瓦級高溫超導感應加熱設備。 兆瓦級高溫超導磁體感應加熱裝置是利用超導體(YBCO)在高溫下(液氮溫區,相對于更 低溫的低溫超導而言)可實現穩定的零電阻超導態產生強磁場的特性,制備用于大型鋁型 材、鈦合金等非磁性有色金屬型材加熱的高端裝備。兆瓦級超導磁體感應加熱裝置有兩個 主要突出技術優勢:一是加熱大型鋁、銅型材,較傳統感應加熱工頻爐,加熱效率高,高 效節能省電(節電率約 60%);二是具有加熱均勻、熱穿透深等優勢,用于加工航空和軍用 飛機、軍工裝備等高端領域用鈦及鈦合金、鎂鋁合金等高端非磁性金屬材料,可提升材料 可塑性,優化機械性能,提升材料品質。
兆瓦級高溫超導感應加熱裝置每年可節約 600 萬度電。兆瓦級高溫超導感應加熱設備 是全球金屬熱處理領域唯一可以對大口徑工件(直徑大于 400mm)進行內外通體均勻加熱的 設備,加熱能效可達 85%,并展現超高的直接透熱深度(200mm 以上)。一臺兆瓦級高溫超 導感應加熱裝置可替代 2.5MW 的傳統工頻爐,一年運行可節省約 600 萬度電,實現碳排放 減半。設備獨有的技術優勢在航空用 5 系鋁合金材料上成功得到驗證,為解決“卡脖子” 的國產化高端金屬材料加工技術邁出了堅實的一大步。
訂單需求無虞,客戶合作持續取得突破。中國中鋁集團航空鋁鍛壓用兆瓦級高溫超導 感應加熱設備于 2021 年 12 月 14 日起運前往中鋁集團東北輕合金有限責任公司,完成設備 安裝及調試,進入到客戶的實際生產作業中,并于 2022 年 3 月 18 日完成產品驗收,各項 性能指標、節能指標合格。同時新增數臺設備在生產,其中,上海交通大學輕合金精密成 型國家工程中心研究超導強磁場下材料熱加工技術的專用設備已開工生產,該設備是首次 開發的多功能超導強磁場科研設備,上海交通大學材料科學與工程學院成立超導熱加工研 究中心并購買使用該套設備。2022 年 9 月 26 日,聯創超導、中鋁東輕于哈爾濱聯合舉辦 “世界首臺 MW 級高溫超導感應加熱裝置投產儀式”。
2022 年 11 月 4 日,聯創超導與廣亞 鋁業有限公司簽訂合作協議,逐步推進超導感應加熱設備在廣亞鋁業現有的和未來新增鋁 擠壓、鍛壓生產線上應用,實現加熱技術水平的提升和降低能耗、提升效率的效果。此次 合作協議的達成,是繼公司高溫超導感應加熱設備在東輕公司等大型國有鋁制品加工企業 取得示范效應后,在廣東省首個大型工業鋁加工企業的批量產品合作,預期在 2023 年一季 度初交付首臺,并有望加速推動公司高溫超導感應加熱設備的市場化進程,為非磁金屬熱 處理行業大幅降低能耗及生產成本,提升產品品質做出新的示范效應。隨著廣亞批量化訂 單合作協議的簽訂,聯創超導累計訂單已超過 50 臺,并且仍在加大市場推廣,目前公司正 和多家企業進行商談。
產品矩陣豐富,產能持續擴張。目前公司超導感應加熱裝置產品矩陣豐富,已經研發 出單工位超導感應加熱裝置、雙工位超導感應加熱裝置、四工位中規格超導感應加熱裝置、 八工位小規格超導感應加熱裝置。目前,聯創超導聯創超導感應加熱設備產能已達到年產 50 臺左右,隨著規劃中的超導產業基地建成后,未來 2 年產能將逐步達到 200 臺的水平, 成為國內高溫超導直流感應加熱領域唯一且規模最大的應用企業。
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