摘要:政策方面,低空经济首次写进我国政府工作报告,上升为国家战略,目标推动低空经济形成万亿级市场规模,打造低空经济新增长引擎。2024年3月两会期间,国务院发布的《2024年政府工作报告》首次把低空经济写进最重要的中央文件中,打造低空经济等新增长引擎。根据工信部、科
一、低空经济顶层设计及产业链图谱
(一)低空经济顶层设计
政策方面,低空经济首次写进我国政府工作报告,上升为国家战略,目标推动低空经济形成万亿级市场规模,打造低空经济新增长引擎。2024年3月两会期间,国务院发布的《2024年政府工作报告》首次把低空经济写进最重要的中央文件中,打造低空经济等新增长引擎。根据工信部、科技部、财政部和中国民航局联合印发的《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030年)》,第一个目标,到2027年,以无人化、电动化、智能化为技术特征的新型通用航空装备在城市空运、物流配送、应急救援等领域实现商业应用;第二个目标,到2030年,推动低空经济形成万亿级市场规模。同时,据不完全统计,全国已有29个省(区、市)将低空经济有关内容写入政府工作报告。
产业方面,低空经济已具备一定的产业基础和技术储备,有望复现我国在新能源汽车的成功范例。我国通航产业发展远落后于运输航空,导致大量低空需求得不到满足,而在低空经济已具备一定的产业基础和技术储备的情况下,中国在新能源汽车的成功范例,有望在低空经济上复现。同时,在新能源汽车渗透率达到50%的过程中,上游供应商也需要新的产业下游来承接产能。
根据工信部赛迪研究院数据,2023年中国低空经济市场规模已超5000亿元,中国民用无人机产业规模达到1174.3亿元,实名登记的无人驾驶航空器126.7万架;同时,新能源汽车产业链已储备的高能量密度电池、高可靠电机、电控、自动驾使技术,都可以沿用到eVTOL的研发制造上,国产大飞机也给eVTOL产业研发提供了飞机工程设计、安全性和适航相关的技术和人才储备。而亿航智能获取三证也标志着中国进入“低空经济元年”。
(二)低空经济产业链图谱
1、低空经济产业链全景图
低空经济产业链包括低空基础设施、低空飞行器制造、低空运营服务和低空飞行保障四大板块,板块中又包含各类细分子板块。
低空经济产业链全景图
从产业链全景图看,低空经济辐射面广、带动性强,是未来万亿规模的支撑。
低空基础设施板块主要包括低空物理基础设施和低空信息基础设施,其中低空物理基础设施包括低空飞行起降场、航空器充换电、电池存储等物理基础设施。2023 年中国通用机场仅449 个,随着低空经济发展,eVTOL等新型航空器起量,物理基础设施率先显现不足,“低空基建”有望提前布局。低空信息基础设施主要包括低空通信/导航/监视/反制等飞行数字化服务平台。
低空飞行器制造板块主要包括飞行器整机制造和上游材料部件,其中低空飞行器主要包括无人机、eVTOL、直升机和传统通用飞机是低空经济的关键载体。2023 年中国民用无人机注册数量达127万架,持证无人机企业超1.4万家,民用无人机分为工业级和消费级两大方向,其中工业级无人机市场规模占比达到68.7%,主要应用领域包括测绘与地理信息/农林植保/安防监控/巡检/快递物流/应急,分别占比30%/26%/12%/11%/8%/5%左右;而eVTOL从无到有,是低空经济发展的核心。
低空运营服务板块主要包括低空场景运营和低空飞行服务,比如低空旅游、低空物流、低空维修培训等业务。
低空飞行保障板块主要包括地面空中服务保障、检测检验服务和适航审定,比如飞行计划的制定、航空器的调度、航空器适航审定等,保障环节确保飞行器的安全运行,避免空中交通发生冲突,保障了空域资源的高效利用和可持续发展。
2、eVTOL航空器制造产业链图谱
无人机、eVTOL(电动垂直起降航空器)、通用直升机等各类飞行器进行的飞行活动构成了低空经济的核心,若以飞行器制造来划分产业链上中下游环节,其上游主要由原材料、关键零部件和各系统所构成(价值约30%);中游聚焦整机制造(价值超40%以上);下游为应用场景与其他配套服务。
eVTOL航空器制造产业链图谱
产业链上游主要包括原材料(复合材料、碳纤维等)、核心零部件(芯片、电池、电机和电控等)、核心系统(航电飞控系统等),其中三电、航电飞控系统等是上游最关键环节,是中游整机厂的核心竞争力;在原材料方面,主要采用碳纤维复材,eVTOL复材使用占比70%以上,主要用于结构件和推进系统,原材料及机身的发展方向主要以减重、环保、高强度为主要路径。
产业链中游主要包括低空飞行装备整机制造,整机制造端作为产业链核心环节,也是目前最热门的投融资赛道,占据全产业链价值40%以上,主要包括eVTOL、无人机和直升机,而eVTOL具有纯电驱动、噪声低、性价比高、低成本、易维护、更安全、更环保等优点,被视为低空经济的核心。
产业链下游主要包括低空飞行应用场景和配套服务,目前下游应用场景包括物流、文旅、载人、公共服务(救援、消防、医疗)和生产作业(农业、巡查、监查)等,其中物流和农业主要以无人机为主,技术已较成熟。
二、低空经济投资策略及关注细分赛道
(一)低空经济投资策略
主要从商业化落地快慢、高频次大规模量产及高价值环节等选择低空经济投资机会,整个产业链中受益环节主要包括整机制造商、飞控系统迭代带来的变革落地、零部件供应体系以及航空电池电机电驱等相关领域。建议以飞行器为核心,沿整机产业链向上布局,其中,飞控系统迭代和整机制造商最先受益于变革和落地,随后零部件供应体系也会跟进,而航空电池电机电驱则具有较大市场成长潜力。
产业链上游聚焦核心部件及核心系统高价值量的投资机会,建议重点关注三电系统、航电飞控系统和轻量化材料。
产业链中游主要关注适航取证进展较快的eVTOL整机制造企业,由于飞行器的取证流程漫长(一般3年以上),加上4-7年的研制周期,因此早研发、早取证的企业将具备先发优势。
产业链下游主要关注商业化较快落地和具有较大市场空间的应用场景,重点关注物流和旅游端商业化,低空物流领域即将进入快速增长期,建议关注在某个垂直领域拥有规模化运营能力的低空运营企业;同时,低空基础设施有望先行,带动一批地面设施的建设机会,建议关注布局。
(二)低空经济关注细分赛道
1、上游重点关注高价值环节的三电系统、航电飞控系统等
解构eVTOL整机BOM成本,三电系统(电池、电机和电控)占 eVTOL成本的50%左右,航电飞控系统占20%以上。根据eVTOL制造商Lilium发布的报告,其矢量推力型产品造价250万美元,从价值量拆分来看,能源系统、动力系统、航空电子设备&飞控系统、机体分别占整机成本比例为10%、40%、20%、25%。而亿航智能EH216-S是目前中国唯一成功取证并商业化的eVTOL企业,根据2024年最新标价为239万元,其成本结构中能源系统、动力系统、航电飞控系统占比都在20%左右。
(1)三电系统:性能要求高,看好技术持续突破的厂商
①航空级电池:三高一快是基本要求,包括高能量密度、高倍率、高安全和超级快充
eVTOL电池与新能源汽车电池区别主要系:1)能量密度要求高达400-500Wh/kg,2023 年10月,工信部等四部门印发 的《绿色航空制造业发展纲要(2023-2035年)》中对航空级电池产品参数提出目标要求:满足电动航空器使用需求和适航要求的 400Wh/kg 级航空锂电池产品投入量产,500Wh/kg级产品小规模验证。2)更高电压,电动汽车的国标电压范围在 200-750V之间,而 eVTOL在垂直起飞和悬停期间升力所需的推力需要电压为 800V 的电机提供更高的速度。3)更高倍率,起降的特殊场景要求eVTOL电池的瞬间充放电倍率须在5C 以上,而乘用车动力电池在倍率性方面仍处在从1.3-1.7C向1.7-2.5C的迈进阶段。目前,国内宁德时代、孚能科技、正力新能、国轩高科、中创新航、力神等锂电池企业已经开展了航空级电池的技术攻关,且部分企业已经推出了航空级电池产品,其中宁德时代凝聚态电池能量密度突破 500Wh/kg。
部分锂电池企业航空电池研究进展
提高电池能量密度和循环寿命是eVTOL电池降本关键。目前多采用液态高镍三元锂离子电池,中期有望向固态电池过渡。目前来看,当前高镍三元+硅负极的软包电池能量密度、放电倍率及可靠性能满足当下需求,但上限或在 400Wh/kg左右。固态电池技术被认为是下一代技术理论能量密度将可达1000Wh/kg。
eVTOL与新能源汽车电池指标对比
②电机电控:eVTOL对电机效率和转矩密度的要求较高,永磁同步电机的性能适用
电机是动力系统推进实现大推重比的关键,与新能源电机相比,eVTOL电机设计的核心要点在于高功率密度、高扭矩密度,其功率密度与高端汽车电驱接近,但是扭矩密度远超新能源汽车,平均2吨重飞行器需要配8只电机(从安全性角度需要冗余)、整体电推进质量可达到飞行器起飞质量的20%以上。永磁同步电机具有功率密度高、调速范围广、电磁转矩大等优势,并且其保持全扭矩的能力非常适合eVTOL在起飞和着陆阶段的动力要求,是电推进动力系统很具前景的方案。当前电动垂直起降飞行器,如Joby S4、Archer Midnight等均采用了永磁同步电机。
电动汽车和eVTOL一般都使用永磁同步电机。与电动汽车不同的是:1)数量更多。电动汽车通常配备 1-2 个电机,而 eVTOL 需要配置 8 个以上电机驱动,亿航 EH216-S 需要 16 个电机驱动;2)更高的安全性与更好的环境适应性。对于高低温、湿热、低温低气压、盐雾、臭氧、电磁兼容、振动等方面的要求较高,需要适应各类极端环境;3)更高功率密度。车用电机的额定干质量功率密度最高约为2kW/kg,航空推进电机通过使用具备更高耐温极限的绝缘材料、更高磁能密度的永磁材料和更轻的结构材料,已经可使电机本体的额定功率密度超过 5kW/kg。
电机电控动力系统行业呈现以下梯队情况:第一梯队公司有亿航智能、峰飞、罗罗(西门子)、赛峰等eVTOL整机制造商以及航空发动机厂商,该梯队企业自主研发动力系统,技术壁垒较高;第二梯队公司为卧龙电驱、天津松正、迈吉易威等公司,该梯队企业依靠电机、电控等多年技术积累开辟电动航空市场,相关技术较为领先并且产能满足市场需求;第三梯队有蓝海华腾等公司,该梯队公司依靠新能源汽车行业技术积累。整体海外电驱动技术更加成熟,国内卧龙电驱进度领先,已与中国商飞合作,共同研发全球领先的航空电动力系统。
(2)航电飞控系统:大国博弈重要领域,自主可控需求强烈
航电飞控系统是飞行器的中枢神经系统,主要分为人机交互系统、飞控计算机、飞机状态传感器系统、导航系统和外界传感器系统等,其主要功能包括飞行控制、通信、导航、监视、显示等,解决“在哪儿,去哪儿,怎么飞”三个问题。其中飞控计算机为飞控系统的核心组成部分,其实现了飞控系统70%-80%的功能,价值约占飞控系统的20%-30%,每套eVTOL飞控系统售价60万元左右。
随着eVTOL及无人机数量增长,飞控系统需求持续提升。据航空产业网数据,全球无人机市场飞控系统市场规模约为45亿美元,预计到2030年将达到130亿美元,复合增速达16.4%,其中中国无人机飞控系统市场规模约为40亿元,预计到2030年将达到60亿元以上。
全球飞控系统市场集中度较高,全球范围内满足适航要求的飞控供应商呈现出高度垄断状态,核心技术掌握在Honeywell,Collins,Garmin佳明,Thales和BAE等几家飞控巨头手中。国内飞控系统供应商主要包括传统老牌飞控系统供应商和一批新兴的飞控系统企业,传统老牌飞控供应商技术积累扎实,但产品价格较高,主要为中航工业618所等军工单位,以及北航、南航等高校科研院所;新兴民营飞控系统性价比高,包括狮尾智能、边界智控、创衡控制、翔仪飞控等。
2、中游重点关注适航取证进度较快和有效降本的eVTOL整机制造企业
适航取证构成重要先发优势和护城河,目前eVTOL主机厂取证进程有序开展,航空器从生产到商业化运营必须要有三类证件,即型号合格证TC、生产许可证PC和单机适航证AC。其中,TC是用以证明民用航空产品的设计符合相应适航规章的证件,也是“三证”中最难攻克的。
TC/PC/AC三证申请周期
国内目前已有2款eVTOL取得TC证,分别是亿航智能EH216-S(载人eVTOL)和峰飞航空V2000CG凯瑞鸥(载物eVTOL)。其中,亿航智能EH216-S 于2024年4月月已获得中国民航局颁发的TC、PC和AC证,是全球首家取得“三证齐全”的eVTOL飞行器企业;峰飞航空 V2000CG 无人驾驶货运eVTOL于2024年3月获得由中国民航华东局颁发的全球首款吨级以上eVTOL型号合格证,可广泛用于物流、紧急物资运输和应急救援等领域。其余头部企业载人产品如时的科技E20、沃兰特航空VE25-100、沃飞长空VE25-100、峰飞航空V2000EM均已在中国民航局完成TC受理,预计将于2026-2027年完成取证。
中国eVTOL企业取证进度
eVTOL产业发展的核心问题除了“漫长”取证路还有构型的路线之争和商业化路径探寻。目前 eVTOL 整个行业参与者梯队分为三类,一类是巴航、空客、波音为代表的航空厂商;第二类是大众、丰田、小鹏、吉利等车企;第三类为创业公司,如美国的Joby、德国的Lilium、中国的亿航智能、峰飞航空等公司。国内厂商目前青睐复合翼,倾转旋翼构成远期方向,多旋翼型在亿航EH216-S等机型上能看到较快落地应用,复合翼型有望成为过渡阶段的优选方案,未来随着长距离运输需求增长,倾转旋翼/涵道将成为远期方向。
eVTOL主要构型情况对比表
市场规模方面,参考赛迪顾问,2023 年由于低空经济政策驱动以及eVTOL商业化进程的提速影响,中国eVTOL产业规模达到9.8亿元,同比增长77.3%。赛迪顾问预计 2024 年eVTOL 产业将迎来第一轮商业化爆发周期,规模将大幅提升随着多机型适航认证的加速推进,将保持较高增长态势,预计到2026年将达到 95.0 亿元。而eVTOL的远期市场空间可以参考新能源汽车行业发展情况,预计未来会出现eVTOL中的特斯拉、比亚迪。
3、下游重点关注商业化较快市场空间大的应用场景,如低空物流
低空应用场景的渗透路径遵循“先物后人、先郊后城”,在此基础上,作业类场景(农业、巡检监视、货运物流)将会率先受益,其场景普遍存在于郊区、场景作业内容固定、运输物敏感程度低,主要为无人机+应用场景;安全类场景(消防、医疗、救援等)作为创新类场景将会在安全领域作为辅助;出行类场景将会在短途固定线路进行试点,但受到空域、低空基础设施、飞行累计经验等因素,在短期内无法快速进入更贴近民用的大规模市场。按经济效益程度排序,预计载人出行和文旅活动最终将释放出巨大的市场价值,按风险可控程度排序,风险隐患较小的场景是生产作业(非载人、非城市复杂环境),其次是货运物流(非载人),风险隐患较大的场景是文旅活动(涉及载人)、载人出行(涉及载人和城市复杂环境)等。
eVTOL的商业化之路或将经历三个发展阶段:1)第一阶段:当前 eVTOL产品的航时、航程较短,飞行速度较慢,适用于低空物流或以景区观光、空中游览等场景为主的短途载客飞行。与此同时,国内低空飞行器适航所需的低空空管系统、低空态势感知系统、临时起降点/机场等开始建设;2)第二阶段:eVTOL所需的电池技术取得一定突破, 电池能量密度和安全性得到提升,飞行器的续航能力显著增强。此阶段民众对eVTOL的可接受程度逐步提升、低空基础设施建设日臻完善,eVTOL应用将向应急救援、医疗转运、警用安防等工业领域迈进;3)第三阶段:eVTOL全自动飞行技术、紧急避障、降噪等关键技术更加成熟,飞行可靠性持续提升;同时低空基础设施建设走向成熟,低空空管系统和飞行保障系统高度智能化、网格化、自动化,伴随飞行器的批产成本的降低,“空中的士”时代或将到来,呈现出城市立体分层交通格局。
长三角G60激光联盟陈长军转载
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来源:江苏激光联盟