2024-11-11 01:38:10 2
作者
車行運
2023年9月,總書記考察調研黑龍江時,提出新質生產力概念,是指創新起主導作用,擺脫傳統經濟增長方式、生產力發展路徑,具有高科技、高效能、高質量特徵,符合新發展理念的先進生產力質態。如今最具代表性的就是年初逐步走向臺前的“低空經濟”產業。
今年4月18日,工信部副部長單忠德,工業和資訊化部新聞發言人、總工程師趙志國,工業和資訊化部新聞發言人、執行監測協調局局長陶青,在國務院新聞辦公室舉行的新聞釋出會上確認了這一觀點,並進一步強調低空經濟“是培育發展新動能的重要方向,具有創新引領、綠色低碳、數實融合等特點。”
低空經濟這一概念,最早於在2021年被寫入《國家綜合立體交通網規劃綱要》,2023年被列為戰略性新興產業,2024年首次寫入政府工作報告,並納入新質生產力範疇,同年釋出政策且各地跟進推出落地細則,正式推出商用產品及服務,低空經濟在國內只用三年,就從概念成長為具備高成長性的新興產業,有望進一步助力經濟穩定增長。
通常情況下,低空經濟是依託1000米以下,部分特殊區域可延升至3000米以下空域,以各種有人駕駛和無人駕駛航空器的低空飛行活動為牽引,輻射帶動相關領域融合發展的綜合性經濟形態,既包含通航、警用和軍用等傳統領域,也包括使用電動垂直起降飛行器(eVTOL)為主的城市空中交通(UAM)等新興應用場景。
其中通用航空是低空經濟的主體產業,無人機產業將是未來低空經濟的主導產業,兩者結合的城市空中交通UAM是發展熱點,eVTOL則是UAM的主流形式,在當前背景下,這也是最為容易實現的產業形態。
在eVTOL領域,億航智慧EH216-S無人駕駛載人航空器,於3月份登上淘寶平臺正式開售,小鵬、吉利、廣汽等均在該領域有所佈局,僅在這一細分賽道,就需要汽車、航空、新能源三大領域的技術協同,以及基建裝置的更新,這也是低空經濟作為新質生產力典型代表的底氣。
時至今日,低空經濟概念已經深入人心,市場對低空經濟的認可度與日俱增,9月低點以來板塊漲幅超60%,板塊內3連板及以上企業7家,其中中化岩土10連板,25個交日易內漲幅超300%,股票漲幅超100%的公司17家。本文將著重闡述
01
低空經濟產業推動基礎裝置大換血
我國在2023年將低空經濟列為戰略性新興產業後,12月正式釋出了《國家空域基礎管理法》,各地方陸續出臺低空經濟支援政策,從規劃和補貼角度支援低空基礎設施建設,多地成立專項產業基金,規模10億元-200億元不等。
由於現階段低空經濟處於起步階段,基礎設施和飛行保障的發展潛力尚未充分顯現,但是隨著低空飛行活動的日益增多,低空基礎設施投資拉動成效的逐步顯現,有機構預計到2026年低空經濟有望達到10644.6億元,2030年我國低空經濟規模有望達到2萬億元,保守測算,預計2030年國內低空基建市場規模(保有量)將達5045億元。
基礎設施建設方面,最重要的就是先確定垂直起降場選址和完成土建工程,整個起降場一般包含起飛降落區、停車場與航站樓、機場信標臺、通訊導航、充電與維保等設施,和傳統通航飛機起降點相比,eVTOL不需要固定跑道,和直升機起降點相比,對面積、周圍環境、投資規模的要求大幅降低。
自2024年5月,起降點規範確立後,各地紛紛釋出基建規劃,單省份的總規劃接近500個,發達城市的規劃在200個,相比原先通航機場基本相差兩個數量級,在各地政府低空建設補貼推動下,未來三年有望快速普及。在規劃設計領域,得益於專業程度較高,且業內具備資質的企業較少,直接利好各地工程設計公司,有助於設計院結合自身優勢做產業鏈拓展開啟增長空間。
垂直起降場土建施工完畢後,就需要硬體裝置進場,包括通訊、導航、監視、氣象、算力等組成部分,可以透過對低空空域和飛行器資訊數字化,實現對低空所有飛行器的精細化監測、識別、定位和報送。
由於適航空域較之前不同,因此原有通訊網路無法適配低空基建,需解決空域連續覆蓋、時延等問題,5G-A效能和經濟性大幅度提升,通感一體契合無人機網路架構需求,有望成為低空通訊主流方式。
因為是在低空空域飛行,低空經濟對及時定位跟蹤飛行器的需求更為迫切,目前監視技術可分為一次監視雷達、場面監視雷達、二次監視雷達、廣播式自動相關監視(ADS-B)、基於衛星的廣播式自動相關監視(星基ADS-B)等,其中ADS-B監視範圍廣、監視精度高、價效比高,有望在低空領域廣泛應用,星基ADS-B拓展全球無盲區監視,有望成為後續發展方向。
除監視領域外,低空經濟也對導航領域提出新的要求,這一點國產北斗導航系統足以應對,在氣象領域,低空氣象條件苛刻,而我國此前將高效相控陣雷達的價格“打下來”了,因此高效相控陣雷達也有望搭著低空經濟的東風普及應用。
最後就是軟體方面,空中交通管制系統是應對所有航空器的核心軟體,可以防止航空器相撞,防止航空器與地面障礙物相撞,低空飛行密度大、環境複雜、自主性高,構建新型空管系統十分急迫,國內目前已經有萊斯資訊、四川九洲、新晨科技等企業陸續佈局該領域。
除空管軟體外,空域數字化(空域建模)、基礎設施數字孿生(對現實模擬模擬)、數字低空規劃、管理與運營關鍵技術(空域空間規劃)、北斗網格碼計算效率大幅提升,拓展時間維度等技術,有望為低空提供時空網格框架,為最終打造“一站式”低空飛行綜合監管服務平臺打下基礎。
02
eVTOL是新能源行業集大成之作
為低空經濟配套的基礎裝置準備好後,最容易落地的產品就是電動垂直起降飛行器(eVTOL)。
eVTOL其實是整車製造、航空、新能源三大技術的集大成產品,我國有機會憑藉在新能源領域的技術積累,在eVTOL領域實現純國產化。
eVTOL技術遷移自傳統飛機及新能源三電供應鏈,主要構型包括多旋翼、複合翼和傾轉旋翼三類。eVTOL等中、大型無人機的銷售需要先取得型號合格證(TC)、生產許可證(PC)和適航證(AC)。
國內廠商多采用研發週期較短的多旋翼及複合翼構型,其中億航智慧多旋翼型載人EH216-S取證進度全球領先,分別於2023年10月/2023年12月/2024年4月取得TC/AC/PC,峰飛航空複合翼型載物V2000CG於2024年3月取得TC,其餘頭部企業載人產品如時的科技E20、沃蘭特航空VE25-100、沃飛長空VE25-100、峰飛航空V2000EM等均已在中國民航局完成TC受理,據國海證券估算,預計將於2026-2027年完成取證。
圖注:億航智慧多旋翼型載人EH216-S
從技術角度來看,多旋翼eVTOL研發週期最短,但是複合翼和傾轉翼效能更好。具體而言,多旋翼型eVTOL採用分散式旋翼設計,因其結構輕便、設計相對簡單,是發展最早、目前技術最為成熟的eVTOL,代表產品包括億航EH216-S、小鵬X2、Volocopter VoloCity等;但具備巡航速度慢、航程和載重小的缺點,是旅遊觀光和消防救援的主要選擇。
複合翼eVTOL在多旋翼的基礎上配備了機翼和水平推進螺旋槳,有效提升巡航效率和航程,且規避傾轉過渡過程,大幅提高安全性,可用於通勤和物流等。代表產品包括峰飛V2000CG、Wisk Cora、Bata Alia-250r等。
傾轉翼型eVTOL以一套動力系統執行垂直起降、懸停和平飛,實現最優能效,可實現的航程與速度最大,但具有動力冗餘不足的特徵;由於構型複雜,目前大部分機型仍處於驗證階段。代表產品包括時的E20、Lilium Jet等。
但是多旋翼構型受限於載荷和航程,所面對的應用場景相對固定。複合翼型和傾轉翼型為未來UAM應用的主力軍,二者在效能上限方面沒有明顯差異;但在相同能量密度下,傾轉旋翼的航程和速度表現明顯優於複合翼型。
現階段,國內廠商除億航智慧釋出產品採用多旋翼構型外,多數採用複合型構型,億航智慧EH216-S採用多旋翼構型,產品設計及推進較快,但續航里程有限,多用於遊覽、應急救援等短途通行領域;峰飛航空等國內廠商多采用複合翼構型,定位區域客運的目標市場;海外廠商使用傾轉翼構型居多。
值得注意的是,EH216-S續航短也不完全是構型問題,飛行器搭載的電池需要更高的能量密度,以提供足夠的動力支援飛行。根據高工鋰電資料,新能源車三元鋰電池的能量密度(電池單位重量提供的能量)為200Wh/kg,面向城市空中交通的eVTOL至少需要達到400Wh/kg;而目前成熟的eVTOL電池能量密度僅有285Wh/kg。
除電池能量密度低外,eVTOL在起降時對瞬時峰值功率、迴圈充放電、快充以及特殊情況下的安全性要求,也比新能源車應用場景要求更高,因此,短期來看提升電池能量密度,是提高eVTOL普及率的關鍵。
目前動力電池主流的產品是液態鋰離子電池,理論密度峰值是300Wh/kg,各家電池製造企業已經嘗試了改良電極材料、拓寬SOC區間等方式極力提升動力電池密度,但依舊無法達到eVTOL應用場景的需求,故此理論能量密度可以達到500Wh/kg的固態電池終將成為主流。目前國產動力電池廠中,寧德時代已經具備一定技術積累,公司預計2027年將小批次生產固態電池,並加速研發8噸級電動飛機。
縱觀整個產業鏈,高功率密度航空電機也是限制eVTOL發展的重要零部件,目前該產品還依賴進口,國產替代空間較大。
一般情況下,工業無人機及1-2座eVTOL的功率密度要求為2kW-30kW,4座eVTOL要求為50kW-175kW,十幾座到幾十座的支線飛機要求為200kW-1MW以上。國外電機龍頭賽峰集團的ENGINeUS可提供幾瓦-500kW的輸出功率;國內航空電驅動領先企業臥龍電驅於2023年中旬推出70kW動力系統產品,已經可以滿足eVTOL的使用下限。
再次背景,我國今年3月釋出的《通用航空裝備創新應用實施方案(2024-2030年)》,特別提及推進250kW及以下航空電機的規模化量產,以及500kW級產品應用驗證工作,在產業鏈協同下,500kw級產品有望快速商用。
雖然目前eVTOL產品仍有部分發展瓶頸,無法做到家用車般的價格,但在公共交通領域價效比優勢明顯。在50-400km內,eVTOL巡航速度優勢明顯,綜合用時短於汽車,eVTOL有可能對汽車、地鐵等傳統交通方式形成替代效應。而對於100-300公里左右的城際交通運輸需求,eVTOL將主要與城際大巴、汽車、高鐵等形成競爭。
圖注:小鵬匯天飛行汽車
至於家用領域,當前階段eVTOL產品確實單價較高,不適合大多數家庭消費,且有條件起降eVTOL的家庭也極為有限,但伴隨相關產業鏈愈發完整,eVTOL單價降至普通家庭可消費的範圍也未可知,畢竟曾經價格“高高在上”的BBA們,如今在國產廠商的“價效比”攻勢下,部分產品已經開始跌破20萬元大關。同時伴隨eVTOL的普及,未來能提供eVTOL起降條件的社羣也會越來越多。
假以時日,今天看起來還具有一絲科幻概念的低空經濟產業,勢必會成為推動我國經濟穩定增長的新動能,且這一天不會太遠。
© THE END
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