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未来产业系列研究 | 低空经济产业链发展分析
来源: | 作者:AI小秘书 | 发布时间: 2024-12-06 | 620 次浏览 | 分享到:

11月18日,中国航空运输协会通航业务部、无人机工作委员会主任孙卫国在2024国际电动航空(昆山)论坛上透露,中央空管委即将在六个城市开展eVTOL试点。六个试点城市初步确定为合肥、杭州、深圳、苏州、成都、重庆。试点文件对航线和区域都有相关规划,对600米以下空域授权部分地方政府。预料首批试点城市发布不久后,第二批试点城市很快也将公布,国内低空空域利用率有望得到提升。


11月22日,北京市委副书记、市长殷勇围绕着力推动首都高质量发展到延庆区调研时强调,聚焦低空技术产业做好谋划布局,推动绿色高质量发展。


中关村产业研究院对低空经济产业链发展情况展开研究,以期对业界人士决策提供参考。


一、 低空经济产业链概况


低空经济的产业链结构以飞行器制造为核心,上游为基础设施和服务保障为低空飞行器保驾护航,中游包括飞行器材料及元器件的制造,整机制造(无人机、eVTOL、直升飞机等)和关键系统,下游为在低空飞行器在载人和载物等众多场景的运营和应用。


从低空经济产业链整体发展程度来看,无人机作为低空经济中飞行器的主力,始终活跃在创新前沿,发展程度相对成熟。然而整个低空经济产业的发展受制于基础设施和服务保障能力,飞行器的起降、低空交通网的管理才是更靠前的基础设施,这些前端问题涉猎到中国现行的智慧城市改造,与空域管理问题。在这个问题解决之前,飞行器只能发挥十分有限的能力。可以说,飞行器的成熟正在倒逼基础设施建设和服务保障的完善。因此,理应更加庞大的下游应用层,目前停留在一些比较小的领域和试点的层面。目前,在国家和地方政策频繁出台的强大推动之下,产业链各环节均呈现飞跃发展之势。2025年有望在领先城市出现扩大范围的试点应用。


二、产业链上游发展情况

(一)低空基础设施

在整个低空经济的产业链中,低空经济想要发挥威力最核心的部分就是地面基础设施的完善,包括城市起降平台,飞行器型号及联网,还有城市立体交通网的管理软件。这几部分当前分散于航空、通信和智慧城市等不同领域中独自发展,目前在低空经济试点和名义下进行统合。


1. 基础设施发展情况

物理基础设施建设逐步推进:2018—2023年,中国通用机场数量从202个增长到449个,许多城市对建设起降平台、通用机场等提出了明确的定量要求,如深圳规划到2025年布设600个以上低空飞行器起降平台,开通220条以上市内无人机航线;安徽省计划到2027年建设20个左右通用机场。未来五年通用机场设计与施工年均市场空间有望接近1380亿元,但目前该领域建设尚处于早期阶段,还需通过产业链补贴等方式进一步打开市场需求。


信息网络设施建设加速:我国信息网络设施发展迅速,移动终端连接数飞跃式发展,从2022年的34亿台,到2030年预计达到184亿台。上海市通信管理局提出分阶段、分区域逐步实现基于5G-A 网络的低空智联网覆盖,到2026年底初步建成低空飞行航线全域连续覆盖的低空通信网络。


2. 保障服务发展情况

法规标准体系不断完善:民航局着力强化顶层设计,建立健全低空飞行服务相关法规和标准体系,如进一步明确低空飞行的空域管理、飞行器适航标准、飞行人员资质要求等,为低空经济发展奠定坚实的法制基础。


监管服务平台建设加强:构建低空飞行国家综合监管服务平台,运用信息化、智能化手段实现对低空飞行活动的实时监管与服务。苏州市发布全国首个市域一体化低空经济安全监管服务平台,其融合多种静态数据,实现航路航线自动划设和空域拥堵预警等功能。无锡成立低空飞行监管服务平台建运维合作联盟,共同推进低空飞行监管服务平台及服务保障体系建设,以提升空域资源利用率等。


三、产业链中游发展情况

(一)飞行器材料及元器件

1. 飞行器材料

碳纤维复合材料:其因轻质高强的特性成为电动垂直起降飞行器(eVTOL)机身的理想材料,在eVTOL中的重量占比可能超过 70%,其中碳纤维的使用比例超过90%。随着eVTOL的发展,其大型化趋势拉升高性能碳纤维需求,不过目前国内航空航天级碳纤维国产化仍有较大提升空间。


电池材料:电动化为低空飞行器的主要动力路线,固态、氢燃料电池相关材料未来可期。液态电池向固态电池演变是技术趋势,硫化物和氧化物等路线的固态电解质材料、硅基负极材料、富锂锰基正极材料等受到关注。氢锂结合有望成为eVTOL理想动力源方案,我国氢燃料电池市场规模持续扩大,氢燃料电池系统成本不断下探,其中电堆成本占电池系统的 60%,催化剂低铂非铂、质子交换膜和气体扩散层国产化是降本关键。


其他材料:永磁同步电机、非晶电机适配eVTOL电机高功率、高效率及长适航要求,高性能钕铁硼永磁材料、非晶材料值得关注。高电压架构为电控系统技术趋势,碳化硅作为高耐压半导体材料迎来快速增长,目前6英寸导电碳化硅衬底占主流,8英寸有望推动产业链降本并成为市场主导。


2. 元器件

被动元器件:以风华高科为例,其生产的超小型被动元器件如01005超微型电感产品,尺寸小、重量轻,却能在无人机上起到信号增强和传输稳定的作用,随着无人机升级换代,对这类元器件的需求正逐步上升。


PCB(印制电路板):惠州的中京电子等企业生产的PCB已在无人机领域实现应用配套,为无人机供应控制板和高清摄像头模组等关键部件,并拟为飞行汽车提供能量控制解决方案。


电池:惠州的赛能电池、亿纬锂能等企业在无人机、eVTOL电池领域积极布局,赛能电池已成为国内无人机企业的重要供应商之一,其产品满足众多领域客户的差异化需求;亿纬锂能在 eVTOL电池领域布局较早,已交付A样产品,并协助客户获取相关认证。


(二)整机制造

1. 无人机

无人机是指由控制站管理(远程操纵或自主飞行)的航空器,主要特征含无人驾驶、远程操控、超视距飞行等。根据用途无人机可划分为军用和民用无人机。


中国民用无人机产业发展日趋成熟,产业规模持续扩大,民用无人机已经成为中国低空经济发展的主力机型。2023年,中国民用无人机产业规模达到1174.3亿元,同比增长32%。从区域分布来看,中国民用无人机主要集中在中南地区,占比高达75.4%。


从细分类别看,工业级无人机在应急保障、巡检、农林植保等领域应用不断加深,已占据民用无人机市场的主导地位(65.3%)。消费无人机,预计市场规模将从2023年的489亿增长至2026年624亿,年均复合增长率10%。


从区域分布看,广东、北京、江苏、陕西、天津、四川是我国无人机产业的主要集聚区域。北京、深圳和成都三个城市在国内工业无人机领域处于第一梯队。


深圳:深圳是我国低空经济发展高地,拥有完整的无人机产业链条,覆盖生产制造、技术研发、软件开发、商业应用、人才培育等诸多环节,聚集大疆、丰翼科技、道通智能、科卫泰、路飞智能、深圳大漠大智控、天鹰装备等一批行业头部企业。截至2023年底,深圳市无人机产业链企业数量超过1700家,年产值达到960亿元,同比增长28%。深圳市无人机企业数量和产值在全国占比超过六成,显示出深圳在无人机产业的领先地位‌。


北京:北京科技资源丰富,科技研发具备优势;产业链条完整,涵盖飞行平台、动力、材料、飞控方面,到相应的应用服务,以及无人机的载荷,空间机制落地明确,北京无人机的研发和高端制造主要在海淀和亦庄开发区较多,相应的产业、体验、教育、培训、试飞等方面,主要在延庆和平谷。


成都:目前成都的工业无人机产业已处于全国前茅,大型无人机位居全国第一。中航无人机、纵横股份、时代星光、民航二所、中移动成都研究院等一系列无人产业链上头部企业和一大批上下游企业齐聚。


2. eVTOL

eVTOL,即电动垂直起降飞行器,可以像直升机一样垂直起降,同时也具备固定翼飞行器巡航优势的空中载具。利用分布式电推进技术,实际上就是小型飞机的电动化升级变革。


eVTOL有多种类型,包括多旋翼、复合翼和倾转旋翼等。由于倾转旋翼型eVTOL有飞行距离更远和速度更快等特点,因此将会为市场带来更多可能性,也将是未来的主要机型。


相对于传统飞行器而言,eVTOL在环保性、高效性、安全性、低噪音、低成本和智能性等方面存在显著优势,可解决未来进一步地面交通压力的问题,实现人和物在城市、城际交通中的高效往来,被认为是未来城市空中交通(UAM)的主流方案。


2023年,受到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%。预计2024年eVTOL产业将迎来第一轮商业化爆发周期,规模将大幅度提升,随着多机型适航认证的加速推进,将保持较高态势,预计到2026年将达到95亿元。


区域分布来看,主要集中在中南和华东两地,华北、西南、东北、西北地区以相关整机试验及关键系统配套为主,四个区域总体产业规模在3亿元左右。


近几年,飞行汽车行业不断推出新品、确定量产时间、获取订单,产业化进程不断加快,从事飞行汽车研究和开发的公司总数激增。据不完全统计,2022年全球有600多家企业从事eVTOL研发,到2023年已有超过800家企业。


目前布局飞行汽车赛道的主要有四类企业,包括飞机制造商、汽车制造商、科技公司、专业飞行汽车制造商及创业公司。飞机制造商包括波音成立子公司极光飞行科学Aurora Flight Sciences,空客推出新一代Citybus全自动飞行器,德事隆收购Pipistrel飞机公司并推进其货运eVTOL飞机项目,并设立电航子公司推出客运eVTOL。汽车制造商中,国外车企通过设立飞行汽车子公司或事业部,或投资参股初创公司以及合作生产等方式,大众、丰田、本田、现代、通用、戴姆勒、奥迪、铃木等均在布局。国内车企吉利汽车与戴姆勒集团共同投资德国Volocopter,在国内设立沃飞长空公司。2020年小鹏汽车控股了汇天科技,即现在的小鹏汇天。广汽集团研发的飞行汽车GOVE于2023年6月首发亮相。科技公司如腾讯、谷歌、英特尔均通过投资控股或者合作的方式入局飞行汽车。


1. 直升飞机

直升机是20世纪航空技术中极具特色和重要性的创造之一,拥有垂直起降、空中悬停、灵活性高等优势,在紧急救援、交通监管、城市旅游等场景中有广泛的应用。


中国直升机市场稳步增长。根据航空工业数据,2022年中国民用直升机飞行时间约20万小时,机队规模为1,037架;预计到2032年,在中国全面实现低空空域开放的预期下,中国民用直升机规模有望超过2,000架,飞行时间有望达到近50万小时。


直升机产业包括军用直升机和民用直升机,其中民用直升机是关系国家经济发展和科技发展的高科技战略产业,对工业作业、农林业、旅游业、抢险救灾等公共事业都能起到极大的推动作用,是国家综合实力的重要标志之一。


中国民用直升机各应用领域中,石油服务业务量最大,市场份额占比22.5%;其次在空中巡查、航空喷洒、航空护林领域的市场份额分别在12.5%、12,5%、11.5%;医疗救护、航空搜救等业务量较小,不足2.5%。


目前我国民用直升机产品以国外型号为主。罗宾逊、空客、贝尔、西科斯基、莱奥纳多等国际巨头企业凭借成熟的技术和产品、完善的服务网络占据了国内市场份额的95%,国产民用直升机供应商(以中航工业为代表)市占率仅5%左右,未来国产替代空间巨大。


四、 产业链下游发展情况

(一)低空物流

低空物流借助航空器运输货物,涵盖城市末端配送等多种形式。低空物流处于发展早期,应用逐渐走向成熟,美团、顺丰、京东等企业均对无人机物流进行了布局。借助无人机和低空智联网,传统的地面物流配送可转型升级为空中物流网络,通过信息统筹、调度优化等方式高效替代人工,缩短运输耗时,大幅提高运营效率的同时降低综合成本。在技术进步与政策支持下,低空物流市场规模有望增长,关键技术创新将提升飞行器性能与物流效率,实现智能化管理,与智慧仓储融合推动快递智能化,在长三角等集聚区协同发展,构建产业链。


(二)低空巡检

低空巡检利用航空器在低空空域进行飞行,巡查能源、交通等设施,保障运行与生产,具有响应快、不受地形限制、成本低的优势。无人机在农林植保、遥感监测等方面的应用日益广泛,催生多种新业态。无人机用于电力巡检、城市规划数据获取等,未来将向智慧城市渗透。随着整体低空经济市场的扩大,低空巡检将获得更多发展机遇。技术进步提升航空器飞行性能与检测精度,使得应用更深入、更多元,与物联网等技术融合提供更优服务。


(三)低空旅游

低空旅游借助低空飞行器为游客提供空中观光游览服务,路线设置灵活,能满足游客个性化的需求。“低空+文旅”正在逐渐兴起,发展出多种创新应用场景,如空中观光、特色表演和景区配送服务等。此外,飞行培训、私人飞行、公务航空等特色飞行活动也成为当前低空消费新场景。eVTOL噪声小、环保性能优越,能提供安静舒适的飞行环境。随着消费水平的提高和对游客旅游体验需求的增加,低空旅游市场规模有望持续扩大。


(四)低空应急

低空应急是指在面对自然灾害等突发事件时,利用低空飞行器及设备开展救援,快速响应、灵活作业,减少灾害损失。其中,直升机可做到垂直起降、空中悬停,可转运重伤员并空中救治,在汶川地震中已展现出重要作用;无人机体积小巧,操作灵活,可适应不同的应急救援任务需求,部分具备自主飞行和智能避障功能,有助于提高任务执行的安全性和可靠性。应急体系的完善与技术进步将推动低空应急市场持续增长,通信技术发展助力空地指挥体系的进一步建立。低空应急的应用场景也将不断拓展,与其他救援力量和技术融合,各方协同完善救援体系。