产业深度01期：低空经济系列（一）：混动电推进技术

产业深度 产业研究中心 2024.05.20，01期 低空经济系列（一）：混动电推进技术 摘要： 一体化技术：实现智能汽车更高能效与产效的重要选择 2024.05.16 财阀经济和竞争格局的稳定性 2024.04.19 2024年春季策略会PPT-高度竞争时代已至技术创新与量产能力为王 2024.04.16 智能汽车：未来汽车最佳赛道 2024.04.12 智能座舱：车型换代带来六大板块加速发展机会——智能汽车产业研究系列 （六） 2024.04.11 低空经济潜在空间万亿，低空货运物流经济性显著，技术成熟，率先进入商业化常态化运营阶段。载人客运是eVTOL的核心发展方向，在技术成熟和政策完善前，eVTOL应用首先将在货运物流、城市服务、消防救灾等场景中启动。根据中通测算，“末端+支线”无人航空可为物流企业降低经营成本30%以上，提升运送效率50%以上，经济性显著。快递行业至少需要1200万架无人机来保障2％的市场，这是最低的基础网络要求（2023年中国无人机保有量约400万架），潜在市场空间巨大。顺丰是小型物流无人机商业化规模最大玩家，构建了“大型有人运输机+大型支线无人机+末端投送无人机”三段式航空运输网络。“丰鸟科技”承担支线大型无人机的战略布局，主要产品是业载150公斤~3吨级中大型无人机，“丰翼科技”承担末端小型无人机战略布局，推出两类无人机配送产品：“同城范围2小时达”、“跨城服务范围4小时达”，已开通多条航线，每天飞行近千架次， 运输快件超1.2万件。顺丰、京东、菜鸟、三通一达等物流企业纷纷布局。 动力推进系统是核心，占飞行器成本的40%。中国在低空飞行器的关键支撑技术领域已经展现出一定竞争优势，这些技术包括：动力电池、电机、自动驾驶系统、激光雷达、4D毫米波雷达、宽带通信数据链路以及5G-A/北斗和物联网、民用航空器设计和制造等。基于这些产业基础和优势，中国有望培育出具有竞争力的低空经济产业。高性能航空电池技术、电机、发动机技术、复合材料、全自动驾驶、轻量高效的电推进系统等，这些技术的发展对于提高飞行器的性能至关重要，是未来技术攻关的主要方向。 电推进技术是航空动力主要方向，纯电推进是目前绝大多数eVTOL机型采用的方案，混合电推进是最重要的创新方向，在多座级通勤及城际间物流领域，混动更具商业可行性。纯电推进无人机初步具备1.5h航时、200km航程的能力，有望于2025~2026年在城市空中交通和物流领域投入商业运营；航程400km以上，座级别6～19座的通勤类飞机及100-1000km支线载货飞机，全电动飞机商业化运营可能性很低，采用混合动力方式可以解决纯电推进飞机的里程和载荷焦虑问题，也是实现兆瓦级驱动最可行的方案。 国内外企业积极布局油电混合动力技术。由罗罗牵头，空客、赛峰和Daher联合研发的EcoPulse原型机于2023年12月5日成功进行了首飞测试。EcoPulse基于法国Daher隧道掘进机平台，配备六个集成的电动推进器或电子螺旋桨，推进系统集成了两种动力源：涡轮发电机，即由燃气轮机驱动的发电机（赛峰集团提供）和高能量密度电池组（空中客车公司提供）。ElroyAir是混合动力型eVTOL涡轮发电机开发的领导者，其混合动力货运无人机ChaparralC1完成首飞，并已经与美国军方、梅萨航空公司、Bristow公司、FedEx等建立合作，在手订单500架，超过10亿美金。国内由航发动力牵头，领先的民营企业有：鸿鹏航空（涡轮机+动力电池，活塞机+动力电池）、宗申航空（活塞机+动力电池），江苏点石航空航天、多弗航空等。 风险提示：技术进展不及预期；空域开放政策不及预期；商业化落地速度不及预期。 作者：肖群稀 电话：0755-23976830 邮箱：xiaoqunxi027589@gtjas.com 资格证书编号：S0880522120001 作者：鲍雁辛 电话：0755-23976830 邮箱：baoyanxin@gtjas.com 资格证书编号：S0880513070005 往期回顾 目录 1.低空经济：进入1到10的产业发展阶段3 1.1.2030年低空经济目标2万亿，2024~2030年CAGR=32%3 1.2.城市空中交通：积极探索期，26年逐渐进入商业化运营阶段.4 1.3.低空物流：已率先进入商业化、常态化运营阶段6 1.3.1.“低空+物流“已经开始进入商业化常态化运营阶段6 1.3.2.快递行业无人机物流潜在市场空间6 1.3.3.顺丰：小型物流无人机商业化规模最大玩家7 1.4.“末端+支线”无人机物流：经济性显著8 1.4.1.末端无人机配送运营成本测算9 1.4.2.“末端+支线”无人航空的成本测算10 2.低空产业链技术成熟，飞行器动力系统是关键10 2.1.低空经济产业链成熟且可控，产业链核心是飞行器10 2.2.动力系统：影响飞行器的关键技术，成本占40%11 3.低空飞行器动力系统：重视混合电推进的产业机会12 3.1.航空动力未来方向：电动推进技术12 3.2.电推进技术重要创新方向：混合电推进技术13 3.2.1.全电推进技术：目前绝大多数eVTOL机型采用的方案13 3.2.2.混合电推进技术：电推进技术的创新方向14 3.2.3.涡轮电动推进技术：航空领域应用较少17 3.3.混合电推进&纯电推进技术互为补充17 4.国内外混合动力技术商业化进展18 4.1.海外：空客&罗罗、波音&GE，ElroyAir引领行业19 4.2.中国：航发动力领头，鸿鹏、宗申等民营企业积极布局22 5.风险提示25 1.低空经济：进入1到10的产业发展阶段 1.1.2030年低空经济目标2万亿，2024~2030年CAGR=32% “低空”是指垂直范围原则为真高1000米以下，可根据不同地区特点和实际需要 具体划设高度范围的空域。低空经济是指以民用有人和无人驾驶航空器的低空飞行活动为牵引，辐射带动航空器研发、生产、销售以及低空飞行活动相关的基础设施建设运营、飞行保障、衍生综合服务等领域产业融合发展的综合经济形态。2023年12月21日，民航局发布《国家空域基础分类方法》（下称《分类方法》）将空域划分为管制空域（A、B、C、D、E类）和非管制空域（G、W类）两大类。管理空域方式在进一步向国际靠拢。G、W空域是传统通航飞机、新能源航空器、小型无人机飞行空域，也是低空经济发展的空间。 表1:空域划分 空域划设范围 A准气压高度6000米至20000米 B在民用运输机场上空 管制 C在建有塔台的通用航空机场上空 空域 D标准气压高度高于20000米 E在A、B、C、G类空域以外，根据运行需求和安全要求选择划设的空域指B、C类空域以外真高300米以下的空域，以及平均海平面高度低于 G 非管制 空域 W 6000米，对民航公共运输飞行无影响的空域 指G类空域内真高120米以下的空域，真高即是以飞机正下方地点为基准平面的高度 数据来源：《国家空域基础分类方法》，国泰君安证券研究 2030年低空经济规模发展目标2万亿元，2024~2030年CAGR=32%。2022年低空经济对国民经济的综合贡献值约为4000亿元，同比增长29.03%。2023年我国低空经济规模超5000亿元，《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030年）》提出，2030年低空经济发展规模目标2万亿元，2024~2030年复合增速32%。 图1：我国低空经济市场规模及测算图2：我国全行业无人机注册数量及增速 数据来源：《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030年）》数据来源：《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030年）》 低空物流和低空交通将是规模最大的两个应用场景，低空经济+物流有望率先进入商业化常态化运营阶段。EASA认为，载人客运是eVTOL的核心发展方向，在市场成熟前，eVTOL应用首先将在货运物流、城市服务、消防救灾等场景中启动运营，待各项技术成熟、政策完善和市场接受度提高后，大规模进入载客运营。目前，已 经进行商业化探索的应用场景有物流、旅游、农业、消防、巡检等。 图3：“低空经济+”商业模式 数据来源：前瞻研究院、国泰君安证券研究 1.2.城市空中交通：积极探索期，26年逐渐进入商业化运营阶段 城市空中交通正逐步落地，未来具备广阔前景。《通用航空装备创新应用实施方案 （2024-2030年）》（2024年3月）提出：“加速城市空中交通示范应用。适应未来城市空中交通需要，支持依托长三角、粤港澳等重点区域，以eVTOL为重点开展应用示范，支持举办相关赛事活动。支持一批SAM装备加快市场应用，鼓励探索构建立体交通低空航线网络，着力培育商务出行、空中摆渡、私人包机等载人空中交通新业态。”RolandBerger预测，到2025年全球UAM中投入使用的载客无人机数量有望达到3000架，2050年这一数值有望增至16万架，总飞行里程达 到188亿公里（每公里销售额4.787美元）。 图4：UAM运营收入预测 数据来源：罗兰贝格 头部eVTOL企业的机型将在2025-2026年大量完成取证，投入市场化运营。2023年10月，中国民航局为亿航智能EH216-S型号载人无人驾驶eVTOL颁发型号合格证。2023年12月，EH216-S获得民航局颁发的标准适航证，成为全球首个获得适航证的eVTOL航空器。亿航在广州、深圳、合肥等地举行了EH216-S型号eVTOL的商业载人演示。2023年12月，民航局受理沃飞长空的AE200-100型号合格证申请，并发布《沃飞AE200-100型电动垂直起降航空器专用条件征求意见稿》，成为民航局推出的首个面向5-6座乘客的有人驾驶eVTOL项目专用条件。2024年2月27日，峰飞成功完成了全球首条eVTOL跨海跨城空中航线（深圳-珠海）首飞。 表2:在审定的eVTOL航空器进展 机型 TC申请 局方受理申请 颁发专用条件 批准CP 试飞验证完成 颁证 亿航EH216 2020.12 2121.01 2022.02 2022.09 2023.08 2023.1 峰飞航空V2000CG 2022.09 2022.09 2023.05 2023.05 2024.02 2024.03 沃飞长空AE200 2022.11 2022.11 2023.12 时的科技E20 2023.1 御风未来M1 2023.11 2024.01(M1B) 沃兰特VE25 2023.09 数据来源：《2024年中国eVTOL产业发展报告》，国泰君安证券研究 从飞行体验、文旅观光逐渐过度到城市空中交通。以亿航为首的eVTOL企业积极在景区体验等场景试点。亿航智能将从体验飞行、旅游观光开始，逐步开展商业运营，最终过渡到城市交通领域。亿航智能已在广州、深圳、贺州等18座国内城市 开展低空旅游场景的试运行，累计完成超过9300架次安全运行试飞。这将是未来无人驾驶航空器优先考虑的商业化运营点。亿航与新疆上市公司西域旅游设立合资公司西域青鸟，计划在天山天池等西北地区景区开展低空旅游和飞行服务；与深圳市宝安区交投集团合作打造全球首个城市空中交通（UAM）运营示范中心“湾区之翼”。 表3:亿航智能开展的eVTOL+旅游的合作情况 时间合作方合作内容 双方将共同探索围绕载人观光，智能投送等应用场景的“无人驾驶eVTOL航空器+文旅消费”的低 2024年1月26日 深圳市罗湖区文化广电旅游体育局 空经济新业态，依托罗湖区优质文旅资源，推动打造一批服务文旅观光和公共交通的城市空中交通运营中心，推出集景区观光，科技体验两大核心功能于一体的 空中旅游观光体验产品。 签署合作备忘录，亿航智能将依托宝安区的优质资源，在深圳的地标商圈欢乐港湾打造首个城市空 2023年7月13日深圳市宝安区政府 2023年3月17日ST西域 2020年5月9日岭南控股 中交通运营示范中心，推出EH216-S自动驾驶飞行器的空中旅游观光体验服