觀察丨低空賽道會否成為能源產(chǎn)業(yè)新風(fēng)口？
來源：中國能源觀察 時間：2024-11-12 17:38
2024年可謂低空經(jīng)濟發(fā)展元年。
今年初，低空經(jīng)濟首次寫入全國兩會政府工作報告；7月，黨的二十屆三中全會審議通過《中共中央關(guān)于進一步全面深化改革 推進中國式現(xiàn)代化的決定》再次明確發(fā)展、系統(tǒng)部署。一頭緊牽制造業(yè)，一頭密接數(shù)字化智能化，科技含量高、創(chuàng)新要素集中，以無人機為代表的低空經(jīng)濟這一新興經(jīng)濟形態(tài)不僅適用于社會生活中的各行各業(yè)，更成為我國能源領(lǐng)域轉(zhuǎn)型發(fā)展的新引擎。工信部下屬賽迪研究院發(fā)布的《中國低空經(jīng)濟發(fā)展研究報告（2024）》測算，2026年，我國低空經(jīng)濟規(guī)模有望突破萬億元大關(guān)。
當(dāng)下低空經(jīng)濟正迎來前所未有的發(fā)展機遇。風(fēng)口之上，我國能源領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)業(yè)能否把握契機，借助低空跑道“飛”得更遠(yuǎn)？
需求刺激下新能源汽車賽道迎新局面
《中國低空經(jīng)濟發(fā)展研究報告（2024）》顯示，2023年中國民用無人機產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到1174.3億元，同比增長32%。毫無疑問，無人機已成為當(dāng)前技術(shù)創(chuàng)新與經(jīng)濟發(fā)展的熱點，而我國恰好在無人機和新能源汽車領(lǐng)域，都具有技術(shù)與產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。
中國低空經(jīng)濟聯(lián)盟執(zhí)行理事長、全球低空經(jīng)濟論壇秘書長羅軍表示，全國各地都在齊心協(xié)力推動低空經(jīng)濟發(fā)展，各方面資源都在朝低空經(jīng)濟領(lǐng)域特別是無人機產(chǎn)業(yè)匯聚。他判斷，在未來的低空經(jīng)濟市場，只有大中型、功能型無人機才能遠(yuǎn)距離飛行，無人機未來將朝著續(xù)航能力更強、載重量更大、功能性更加突出的方向發(fā)展。
無人機高續(xù)航、大載重能力的突破離不開動力電池行業(yè)的支撐，這也意味著新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展將迎來新機遇。
“在上游礦產(chǎn)資源環(huán)節(jié)，低空飛行器與新能源汽車相似，都需使用鋰、鎳、鈷等金屬元素，而上游礦業(yè)公司經(jīng)多年高速發(fā)展，已建立了完善的供應(yīng)體系，各細(xì)分領(lǐng)域分工明確，產(chǎn)能充足?！睒I(yè)內(nèi)專家分析指出，“在中游原材料及零部件環(huán)節(jié)，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)具備全球領(lǐng)先的電池和電機、電控技術(shù)，可規(guī)?；w移至低空飛行器產(chǎn)業(yè)鏈，以動力電池為例，2023年中國企業(yè)動力電池裝車量全球占比超60%，全球動力電池裝車量十強廠商中中國企業(yè)占6席?！?/p>
廣東，地理位置優(yōu)越，富集了包括動力電池、新能源汽車上下游生產(chǎn)制造，以及相關(guān)技術(shù)專業(yè)研究在內(nèi)的一大批產(chǎn)學(xué)研用企業(yè)院校，為無人飛行器及動力電池技術(shù)創(chuàng)新孵化提供了絕佳的土壤。
今年初，一款名為“盛世龍”的電動垂直起降飛行器eVTOL于廣東深圳蛇口郵輪母港起降平臺試飛。伴隨全球電動汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，新能源動力、車身材料等技術(shù)逐步外溢，為eVTOL研發(fā)制造積累了豐富經(jīng)驗。相對于可載人和垂直起降，電動化是eVTOL設(shè)備最大的亮點。eVTOL以電為主要動力來源，在“三電”（動力電池+驅(qū)動電機+電控系統(tǒng)）方面很大程度上同新能源汽車在供應(yīng)鏈上重合，不難看出，國內(nèi)發(fā)展eVTOL產(chǎn)業(yè)將依靠并刺激新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢不斷放大。
記者了解到，早在去年底，深圳就開始布局eVTOL賽道，為當(dāng)?shù)仄髽I(yè)營造良好發(fā)展環(huán)境，制定并印發(fā)《深圳市支持低空經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的若干措施》，圍繞eVTOL及飛行汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展、核心零部件研發(fā)、新型航空器適航取證、eVTOL商業(yè)航線開通與運營、新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、組建產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)基金等方面給予支持。
新能源汽車上下游企業(yè)聞風(fēng)而動，爭相搶占eVTOL乃至整個無人飛行市場的供應(yīng)鏈制高點。據(jù)悉，比亞迪的第二代刀片電池即將推出，能量密度將達到190瓦時/千克，這將為eVTOL提供重要的動力支持。另外，比亞迪還發(fā)布了全新純電e平臺3.0 Evo，并計劃在多地成立產(chǎn)業(yè)基金，搶抓低空經(jīng)濟先機。
談及電池路線的選擇，中國工程院院士陳立泉認(rèn)為，考慮成本和技術(shù)成熟度等情況，目前儲能產(chǎn)業(yè)和低空經(jīng)濟的關(guān)鍵是固態(tài)電池，特別是固態(tài)鋰電池和固態(tài)鈉電池。
2023年9月，億航智能宣布完成對鋰金屬固態(tài)電池公司欣視界的戰(zhàn)略投資，二者將合作開展適用于億航智能自動駕駛飛行器產(chǎn)品的固態(tài)鋰電池研發(fā)與生產(chǎn)。目前，寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、贛鋒鋰業(yè)、孚能科技和蜂巢能源等公司在固態(tài)電池上均有所布局，為固態(tài)電池的研發(fā)應(yīng)用提供了實踐平臺。
抓“先機”尋求動力電池技術(shù)新突破
產(chǎn)業(yè)發(fā)展，技術(shù)先行。
低空飛行器使用航空級鋰電池，其性能要求高于電動汽車。首先，目前電動汽車用鋰電池能量密度可達255瓦時/千克，但根據(jù)《通用航空裝備創(chuàng)新應(yīng)用實施方案（2024—2030年）》標(biāo)準(zhǔn)，航空級鋰電池能量密度需達400—500瓦時/千克；其次，低空飛行器涉及垂直起降等極端場景，對瞬間充放電倍率要求更高；此外，低空飛行器工作環(huán)境較電動汽車更為極端，對鋰電池耐受性要求更為苛刻。
更為深入來看，據(jù)業(yè)內(nèi)計算，電池及動力系統(tǒng)作為低空飛行器核心部件，占一臺低空飛行器成本近50%。隨著在能量密度、倍率、安全性等方面性能更優(yōu)的航空級動力電池逐步研發(fā)應(yīng)用，電池所需成本將相應(yīng)提升，降低造價成為必然。這些因素都對電池技術(shù)創(chuàng)新提出了更高要求。
與此同時，新能源電池行業(yè)內(nèi)卷已司空見慣，市場拓展和技術(shù)進步一直缺乏突破口。此時的航空級鋰電池市場猶如一針“強心劑”，為動力電池技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展注入強勁動力。
此前，面對產(chǎn)能已經(jīng)“嚴(yán)重過?！钡臒o端質(zhì)疑，寧德時代董事長曾毓群就曾表示：“新能源電池的應(yīng)用范圍很廣闊，包括天上飛的、水里游的、地上跑的和不跑的，市場空間很大?！?/p>
機遇稍縱即逝，多家鋰電企業(yè)已開始抓緊布局。記者了解到，目前寧德時代、孚能科技、國軒高科等鋰電企業(yè)已積極開展航空級鋰電池研究規(guī)劃，憑借動力電池技術(shù)基礎(chǔ)切入低空經(jīng)濟領(lǐng)域，部分企業(yè)已取得技術(shù)進展。
2023年4月，寧德時代發(fā)布了一款凝聚態(tài)電池，其能量密度可達到500瓦時/千克，不僅比目前在電動汽車動力電池領(lǐng)域250瓦時/千克的水平提升了兩倍，而且滿足了支線客機的能量密度要求，對于600—1200千米航程的航空用途來說，電動化成為可能。
值得注意的是，隨著城市空中交通、物流運輸和無人機應(yīng)用多樣化應(yīng)用場景需求愈發(fā)迫切，新能源電池技術(shù)革新也朝著多個細(xì)分領(lǐng)域演進。
美國國家發(fā)明家科學(xué)院院士王朝陽表示，飛行汽車對電池的快充能力和循環(huán)壽命具有極高的要求，任何關(guān)于電池比能量的提升都不能以犧牲電池快充能力和壽命為代價。因此，提高快充能力和循環(huán)壽命是這些新體系電池能夠真正在電動飛行汽車中應(yīng)用的前提。
此外，因電池的封裝體系存在差異，其技術(shù)發(fā)展方向也各有不同。就電池的封裝方式而言，鋰電池技術(shù)路線主要可分為圓柱、方形和軟包，三種封裝形式的電池各具優(yōu)點，每種封裝方式的選擇通常取決于特定應(yīng)用的需求，包括對能量密度、重量、成本、安全性和生產(chǎn)效率等因素的考量。
記者梳理相關(guān)公開信息發(fā)現(xiàn)，在電動航空領(lǐng)域，已有能元科技、蔚藍鋰芯、CustomCells、孚能科技等企業(yè)布局圓柱電池、軟包電池路線。
從材料分類來看，動力電池的選料也頗為講究。記者向業(yè)內(nèi)人士了解到，當(dāng)前動力電池材料體系分為正極材料和硅碳負(fù)極材料。根據(jù)正極材料的不同鋰電池可分為三元材料電池、磷酸鐵鋰電池、鈷酸鋰電池等。鈷酸鋰電池在倍率性能方面優(yōu)勢突出，適合高功率輸出場景，如eVTOL的起飛和著陸階段；三元材料電池在能量密度方面具備更大優(yōu)勢，適合需要長時間續(xù)航和較長飛行距離的飛行器。負(fù)極材料方面，新能源汽車?yán)m(xù)航能力的不斷提升以及無人飛行器的蓬勃發(fā)展，有助于高能量密度負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)化進程。
至華新能源科技（浙江）有限公司董事長林宇騰表示，鋰離子電池是新能源工業(yè)的重要組成部分，2023年全球鋰離子電池出貨量達1202.6吉瓦時，持續(xù)的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和材料創(chuàng)新不斷推動鋰電池產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。百萬噸級的鋰電負(fù)極市場，不僅推動了傳統(tǒng)石墨負(fù)極的迭代升級，也催生了新一代的負(fù)極技術(shù)——硅基負(fù)極。硅碳負(fù)極已成為新能源汽車和儲能領(lǐng)域的核心技術(shù)之一，盡管價格較高，但其續(xù)航和快充性能突出。要通過性能提升和成本下降，推動硅碳負(fù)極技術(shù)在電動車和低空飛行等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
單絲不成線，獨木不成林。無人機的興起為動力電池及其后續(xù)技術(shù)開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域，驅(qū)動電池技術(shù)不斷迭代升級，而同時，電池技術(shù)的持續(xù)進步顯著增強了無人機載重能力和飛行航程，為低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化發(fā)展提供了無限動能。
實現(xiàn)能源多場景作業(yè)更智慧、更高效
翻開新的一頁我們還應(yīng)看到，低空經(jīng)濟的騰飛為能源電力行業(yè)各類作業(yè)場景提供了多元化助力。
7月10日，在國新辦舉行的“推動高質(zhì)量發(fā)展”系列主題新聞發(fā)布會上，中國民用航空局局長宋志勇表示，目前持有現(xiàn)行有效的民用無人駕駛航空器運營合格證的無人機企業(yè)總數(shù)超過1.4萬家，持有無人機操控員執(zhí)照的人數(shù)超過22.5萬人。在這組龐大的數(shù)據(jù)中，電網(wǎng)行業(yè)占據(jù)著重要的一席之地。
配電網(wǎng)作為能源電力系統(tǒng)的重要組成部分，覆蓋城鄉(xiāng)區(qū)域，連接千家萬戶，是電力供應(yīng)的“最后一公里”。電力巡檢是確保電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要手段，而地形、氣候環(huán)境等因素使巡檢工作耗時耗力，大大影響了其效率和質(zhì)量的提升。
四川涼山，地形多變，氣候條件惡劣，這里的輸電線路跨越了從700米到4500米不等的海拔高度，“山高路險冰雪地，一日巡線過四季”是當(dāng)?shù)剌旊娺\檢中心人員工作的真實寫照。國網(wǎng)涼山供電公司通過引入無人機開展精細(xì)化巡檢，極大提升了高原地區(qū)輸電線路運維的效率和質(zhì)量。據(jù)悉，今年以來，當(dāng)?shù)剌旊娺\檢中心借助無人機完成了29條總長1076.67千米的輸電線路巡檢任務(wù)，同時還完成了672.92千米的激光通道掃描工作。與以往的人工巡檢方式相比，新的巡檢模式將工作效率提高了約3.4倍。
在平原地區(qū)，傳統(tǒng)的人工巡檢有多耗時？國網(wǎng)湖南長沙蓮花供電所生產(chǎn)副所長李經(jīng)野算過一筆賬：以50千米的電力線路計，每50米有一基桿塔，沿途約有1000基。傳統(tǒng)人工巡檢方式粗巡一遍，至少需要1天；如果是精巡，即對每基桿塔的外觀、前后通道、標(biāo)示牌、桿上設(shè)備等方面的數(shù)據(jù)進行記錄，則需要約4天。
入秋以來，電力巡檢工作繁忙有序開展。在長沙郊區(qū)的田野上空，一架小型無人機振動著“翅膀”穿梭在錯落有致的桿塔之間，正在對這里延伸至附近村莊和山林的10千伏線路和低壓線路進行巡檢。“有了巡檢無人機的助力，巡檢效率提高了3—5倍。哪怕是精巡50千米的電力線路，也只需1天的時間?！崩罱?jīng)野表示。自2021年國網(wǎng)長沙供電公司開始為基層供電所配置無人機，如今一個不到20人的團隊，巡檢線路可超4500千米。
行業(yè)發(fā)展離不開政策支持，無人機在電力巡檢中的廣泛應(yīng)用得益于近年來多項政策措施的出臺。
從中央看，2021年，國家發(fā)展改革委、國家能源局等部門聯(lián)合編制《能源領(lǐng)域5G應(yīng)用實施方案》，提出推進5G無人機在輸電配電線路巡檢中的應(yīng)用。2022年，國家發(fā)展改革委發(fā)布《電力可靠性管理辦法（暫行）》，鼓勵電力企業(yè)加強無人機巡檢等先進技術(shù)應(yīng)用。2023年，工信部等部門發(fā)布《關(guān)于推動能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出推動無人機電網(wǎng)巡檢相關(guān)能源技術(shù)與產(chǎn)品在能源領(lǐng)域的應(yīng)用。今年，工信部等部門發(fā)布《通用航空裝備創(chuàng)新應(yīng)用實施方案（2024—2030年）》，鼓勵無人機在電力巡線領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用。
從地方看，上海相繼發(fā)布《上海人工智能示范應(yīng)用清單（2023）》《關(guān)于進一步加強本市電力設(shè)施保護提升城市供電安全水平的實施意見》，倡導(dǎo)融合無人機與人工智能，提升電力巡檢精度和維修效率，并利用無人機等新技術(shù)加快智慧電網(wǎng)建設(shè)；浙江于2021年發(fā)布《浙江省數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展“十四五”規(guī)劃》，提出建設(shè)低空飛聯(lián)網(wǎng)，為無人機電網(wǎng)巡檢提供安全保障；廣東于今年4月發(fā)布《廣東省推動能源領(lǐng)域大規(guī)模設(shè)備更新工作方案》，聚焦推進輸電線路無人機智能巡檢等新技術(shù)應(yīng)用。
據(jù)記者了解，不久前國產(chǎn)化雙發(fā)無人運輸機在四川自貢進行測試，該運輸機具備12立方米裝載空間、2噸級載重能力，對于大部分運輸類任務(wù)可“一鍵達成”。此次成功試飛，為我國電力行業(yè)乃至各行業(yè)打造智慧物流新場景提供了有力支撐。
“當(dāng)前，隨著政策和技術(shù)的不斷完善，無人機在電力巡檢方面的應(yīng)用將持續(xù)得到推廣?！睒I(yè)內(nèi)專家對無人機在能源領(lǐng)域多用途推廣頗具信心，“未來，無人機的應(yīng)用場景將會更加豐富多元，除了在油氣管道、風(fēng)電場和太陽能發(fā)電站的巡檢和維護中進行應(yīng)用，在偏遠(yuǎn)地區(qū)或交通不便的能源設(shè)施附近使用無人機，可以實現(xiàn)能源物資的快速、安全運輸。此外，在發(fā)生自然災(zāi)害或重大事故時，低空飛行器可以迅速到達事故現(xiàn)場，進行人員搜救和設(shè)備搶修等工作，發(fā)揮不可替代的作用?！保?span style="font-family: 微軟雅黑, "Microsoft YaHei"; font-size: 16px; margin-bottom: 10px; line-height: 2em;">王睿佳）
責(zé)任編輯：王萍
