eVTOL行业研究:政策产业同频共振,低空经济扶摇直上
1.1 定义：低空经济依托于低空空域，商业化场景广泛低空经济是以低空空域为依托，以通用航空产业为主导，涉及低空飞行、航空旅游、支线客运、通航服务、科研教育等众多行业的经济概念，是各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动的综合性经济形态。低空空域：通常是指距正下方地平面垂直距离在1000米以内的空域，根据实际需要延伸至不超过3000米的低空空域范围内。《国家空域基础分类方法》将空域划分为A、B、C、D、E、G、W等7类，其中，A、B、C、D、E类为管制空域，G、W类为非管制空域。以通用航空产业为主导：低空经济可以看作是更能体现新质生产力的通用航空。从飞行活动上看，通用航空除了低空活动，还包括中高空活动；低空经济除了通用航空，还有警用、海关和部分军用航空等活动。而低空经济是以无人机、飞行汽车、eVTOL（电动垂直起降航空器）等新型航空器为主，代表航空高端化、智能化、绿色化发展方向。涉及众多行业：商业化应用场景广泛。低空经济在旅游、农业、消费、物流、巡检等诸多方面均有运用。从产品端看，低空飞行器包括消费型无人机（大疆120m以下）、行业应用型无人机和巡航无人机（120-300m）和未来的eVTOL出行（1000m以下）、固定翼同行（1000m以上）。1.2 构成：四大板块兼备，eVTOL为低空经济核心低空经济主要由低空基础设施、低空飞行器制造、低空运营服务、低空飞行保障四个板块组成。具体如下：1）低空基础设施：包括“设施网”、“空联网”、“航路网”和“服务网”。其中，设施网是支撑低空飞行业务的各种物理基础设施；空联网指通信、导航和感知等信息基础设施；航路网指提供空域和飞行数字化管理和服务能力的核心平台；服务网指组合数字化管理和服务能力而构建的赋能各低空经济管理和业务主体的应用。基础设施建设不足，“低空基建”有待先行。根据《深圳经济特区低空经济产业促进条例》，物理基础设施包括低空飞行起降、中转、货物装卸、乘客候乘、航空器充（换）电、电池存储等物理基础设施。2023年中国通用机场达449个，同比+13%，其中表面直升机133个，占比30%。随着低空经济发展，eVTOL等新型航空器起量，直升机场等物理基础设施率先显现不足，“低空基建”有望提前布局。5G-A通感一体技术为低空经济互联性、安全性打下坚实基础。5G-A是5G与6G之间承上启下的重要阶段。1）5G-A在速率和连接数等网络能力上提升了10倍，能够从普遍性连接深入到核心功能层连接，打通了云、端、边、网融合的连接完整态，在低空飞行体方面至关重要；2）通感一体技术，可实现对低空无人机等目标的全方位感知能力，满足对非法入侵物体的识别、定位和跟踪等需求，为低空飞行安全保驾护航。2）低空飞行器制造：eVTOL可视为“电动的直升机”。低空飞行器目前主要分为无人机和eVTOL，无人机和eVTOL的核心区别在于eVTOL用于载人，无人机用于载物。其中，eVTOL是电动垂直起降飞行器，可以理解为电动化且不需要跑道就可垂直起降的飞机。无人机新业态蓬勃发展。2019-2023年中国民用无人机注册数量逐步提升，2023年达127万架，同比+32%，民用无人机企业注册数量达1.9万架，同比+26%。2022年中国民用无人机行业需求主要系测绘与地理信息/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%。随着低空空域的开放，无人机的发展有望迎风而起。eVTOL从无到有，是低空经济的核心。eVTOL为Electric Vertical Take off and Landing,“e”代表电动化，“VTOL”代表垂直起降，核心是垂直起降飞机或者飞行器。eVTOL在现阶段还是以有人驾驶航空器为主，但也有载物的eVTOL，如峰飞载物的eVTOL凯瑞欧，以及御风载物的eVTOL。eVTOL是低空经济中从0到1的存在，驱动产业链腾飞。eVTOL中倾转构型、复合翼构型潜力最大。eVTOL是电动垂直起降飞行器。根据不同技术路线，各国近期推出的eVTOL项目倾转构型机型最多，多旋翼构型最少，复合翼成为大部分行业龙头公司的研发选择。国外eVTOL制造商的技术方向总体而言比较一致，基本采用倾转、倾转涵道或倾转旋翼的整体构型，未来倾转构型和复合翼构型这两种机型增长潜力最大。3）低空运营服务：低空运营服务为低空飞行提供了全方位的服务保障，包括飞行计划的制定、航空器的调度、飞行的实时监控以及应急处理等多个方面。低空经济运营服务有望更加规范，政府和民间协同发展。根据《深圳经济特区低空经济产业促进条例》，一方面需要获得国家有关部门的授权支持，另一方面也有必要通过经济特区立法，在地方权限范围内明确低空经济产业发展协调机制和低空飞行协同管理机制。4）低空飞行保障：低空飞行服务保障能力全面提升。1）低空飞行法规标准体系逐步建立，一揽子制修订规章30余部，从根本上改变了套用运输航空标准监管通航的法规制度环境，极大地降低了通航运营发展的制度性成本。2）低空飞行服务能力明显提升。持续提升通航情报服务能力，先后公布了432个通用机场情报资料以及全国范围低空目视航图。3）低空飞行申请审批时效大幅提升。目前，日常通航飞行申请时限由飞行前一天15时提出、21时前批复，缩短为起飞前4小时提出、起飞前2小时批复，应急救援、抢险救灾等紧急特殊飞行任务随报随批。2010-2020年间，低空空域管理持续改革。根据国务院、中央军委2010年发布的《关于深化低空空域管理体制改革的意见》，2011年前处于规划阶段，探索低空空域管理改革，试点仅在部分地区进行；2011~2015年底处于推广阶段，在全国推广改革试点。2016~2020年处于深化阶段，进一步深化改革，使低空空域管理体制机制更加先进合理、完备可靠。随着低空空域管理成熟，2021年《国家综合立体交通网规划纲要》，首次将低空经济纳入了发展规划。2023-2024年，低空经济政策加速，目标明确。2023年底中央经济工作会议明确提出打造低空经济等若干战略性新兴产业；2024年2月，中央财经委员会第四次会议强调鼓励发展与平台经济、低空经济、无人驾驶等结合的物流新模式；2024年“两会”上，政府工作报告提出要积极打造低空经济等新增长引擎，这是低空经济首次写入政府工作报告；2024年3月，工信部等四部门联合印发《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030年）》，正式提出低空经济发展目标：2027年基本完善通用航空公共服务装备体系，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。2030年通用航空装备全面融入人民生产生活各领域，成为低空经济增长的强大推动力，形成万亿级市场规模。地方政府因地制宜，培育当地优势产业。随着顶层政策持续发文支持，地方政府深圳宝安、龙华、龙岗等区发布支持政策，后续市交通局等7部门联合发布支持低空经济高质量发展若干措施，广州开发区促进低空经济高质量发展措施实施细则，含补贴措施、标准制订奖励、重点项目支持等；合肥发布《合肥市低空经济发展行动计划2023-2025》确立目标；苏州印发《市低空经济高质量发展行动方案2024-2026》。目前进度来看，广州市、深圳市领先。部分地区已开展补贴政策，未来有望扩大补贴范畴。目前低空经济补贴主要是广州、深圳、武汉、四川北川、苏州提出，主要补贴方向是起降点设施建设、航线开设、适航取证等。地方补贴彰显政府态度，国家及地方政府未来有望增加补贴，扩大补贴范畴，助力低空经济产业发展。驱动因素一：地面交通拥堵问题待解决，中国空域资源尚未充分挖掘城市地面交通拥堵问题严重，且逐年提升。根据《2023年度中国城市交通报告》，2023年，10个超大城市的通勤高峰交通拥堵指数平均值为1.8239。且交通拥堵难题连年升级，百城中86%的城市2023年度通勤高峰交通拥堵指数同比2022年上涨，平均涨幅为7.17%，最大涨幅为26.92%。中国空域资源尚未充分挖掘，利用率落后于欧美国家。根据飞行邦测算，我国全空域飞行密度约为1.39飞行小时/平方公里，约为美国的30.2%，欧洲的48.4%。我国军民航飞行总量不到美国的1/3和欧洲的1/2，我国空域整体利用率较低。目前我国低空空域资源尚未完全挖掘，低空经济或将成为发展趋势。驱动因素二：eVTOL具备经济可行性，降本空间广阔eVTOL在实际应用中时间效率更高，具备经济可行性。根据《客运eVTOL应用与市场》，以上海临港到虹桥交通枢纽路线为例，通勤时间上，eVTOL仅20分钟，出租车/专车90-120分钟，地铁150分钟；单人费用上，eVTOL（四座）297元，豪华专车890元，专车511元，出租车280元，地铁11元。eVTOL的时间效率为出租车的4.76倍，单人出行成本仅为出租车的1.06倍，时间效率较高，经济可行性较强。同时，受益于更短用时,eVTOL有望对汽车、地铁等传统交通方式形成替代效应。eVTOL运营中噪音小，环保，成本较低。与传统重资产的交通方（如航空、铁路、高速公路等）相比，城市空中交通系统所需要的资本投入相对较少。例如，亿航216自动驾驶飞行器（两座）的市场报价仅为200万元人民币，与豪华汽车的市价相当。然而，支持自动驾驶飞行器所需要的基础设施费用相对更低，公路、桥梁、隧道、民航机场的建造成本都远高于城市空中交通网络站点的建造成本。同时，eVTOL噪音更小，小于65分贝，与一般直升机约有100倍左右的声压差异。eVTOL降本空间广阔。根据盖斯特咨询预测，随着eVTOL核心技术逐渐成熟和规模化效应的显现，四座及以上的城市飞行通用航空器整机购买成本有望从2025年的500万元降至2040年的100万元，降本空间高达80%；运营成本主要包含保险、维修保养、人工成本（2030年前需要飞行员）、直接飞行成本等，有望将从2025年的15元/min下降至5元/min，降本空间高达67%。驱动因素三：自动驾驶技术逐步成熟，我国三电系统全球领先eVTOL驾驶层面从“辅助人类飞行员（有人驾驶）->与人类飞行员联合（辅助驾驶）->自主驾驶（无人驾驶）”过渡。根据EASA，人工智能主要分为三级：辅助人类飞行员（VL1）、与人类飞行员联合（VL2），以及自主智能（VL3）。目前我国新能源汽车已逐步达成L3水平，硬件方面激光类等系统也十分完善，具备逐步实现VL2级别的无人驾驶技术。同时，随着中国新能源汽车发展，VL3级别的真正的无人驾驶eVTOL也有望加速实现。三电系统价值量高，中国技术全面领先。按照德国eVTOL运营商Lilium已公布的数据，eVTOL中三电系统，即能源系统（电池）+推进系统（电机、电控及部分电池部件）占比50%，可见三电系统对eVTOL的重要程度。受益于中国新能源汽车发展，国内三电系统技术发展迅速，领先全球，成熟的三电技术为中国低空经济腾飞打下基础。中国无人机法律法规逐步完善，为eVTOL规模化打基础。自2024年1月1日起，国务院、中央军事委员会颁布的《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》开始施行，针对微型、轻型、小型、中型和大型无人机，提出了申请、禁止行为、法律责任等相关要求。eVTOL适航取证标准已经落地。根据不同功能，中国飞行器适航标准分别为型号合格证（TC）/生产许可证（PC）/适航许可证（AC），分别证明民航产品是否符合适航规章和环境保护要求/质量系统是否合格/是否能够处于安全可用状态。全球首证已在中国颁发。2023年10月，中国民航局向亿航颁发EH216-S型无人驾驶航空器系统型号合格证（TC），这是全球首张无人驾驶的载人电动垂直起降航空器（eVTOL）型号合格认证。EH216-S无人驾驶载人航空器系统适航审定的法规是民航局、亿航智能以及全国无人驾驶航空从业者集体智慧的成果，为后续国内甚至海外该类别航空器适航审定工作更高效、更广泛开展打下了坚实基础。同时，本次取证也充分给予“空中的士”一剂强助力。驱动因素五：低空经济与下游应用高适配，龙头企业提前布局低空经济下游可与农业、物流、医疗、旅游、短途通勤等多个方面联系。1）低空经济+农业：初具规模，持续发展。植保无人机应用广泛，2022年销量达22万台，能够进行植被保护、实现播种、施肥、灭虫等应用，能够节约50%的农药使用量，节约90%的用水量；精准施药，高效安全，规模作业120-150亩/小时，效率比常规喷洒至少高出100倍；可以进行夜间持续作业，通过GPS等技术进行实施监控。2）低空经济+物流/外卖：顺丰、美团、京东等龙头企业齐布局。随着物流业务快速发展，2022年快递业务已达1105亿件数，物流无人机仅2.6万架，仍具备很大发展空间。顺丰、美团、京东等龙头企业均提前布局，中通等行业参与者持续跟随，“低空经济+物流”有望加速放量。3）低空经济+医疗救援：成本更低，国内外均有所布局。以南通启东人民医院到上海瑞金医院，院间转运为例，航线距离为90公里，从时间上看，飞行时间约25分钟，比地面节约至少75分钟，且eVTOL飞行高度较低，运行平稳，将极大降低病患在转运途中健康安全的风险。从成本上看，根据沃兰特VE25的经济模型测算，即使加上10%的运营利润，执行成本约为6273元，仅为直升机的10.5%，且噪音较小，更加适配城市应用场景。海外Volocopter、空客CityAirbus及国内沃兰特均有布局。4）低空经济+旅游：替代直升机。受限于目前eVTOL尚未完全商用，目前低空旅游仍以热气球、滑翔伞、直升机为主，eVTOL未来有望凭借性价比优势替代直升机。5）低空经济+短途通勤：eVTOL空中出租车正式交付。目前深圳、重庆的短途运输航线均采用直升机。2024年4月，上海峰飞科技正式向日本AAM先锋运营商交付了全球首架民用吨级eVTOL（电动垂直起降）航空器——盛世龙，标志着空中出租车从概念走向现实，开启了空中交通的新纪元。2.3 市场空间：2030年中国eVTOL市场规模有望达1427亿元低空经济对标2015年新能源汽车产业发展阶段。新能源车产业经历了初创期（商用车推广政策）、成长期（国家新能源车补贴政策）、龙头初创期（补贴退坡后供需矛盾）三个阶段，早期政策补贴在产业发展中起了至关重要的引导和助推作用。目前时点，低空经济正处于产业化初期，相关产业链已有雏形，国家将其定义为战略性新兴产业，并开始大范围支持其发展。对应到新能源汽车行业2015年前态势，此后补贴全面铺开，行业关注度攀升，产业链不断完善。2035年后eVTOL有望全面普及。与新能源汽车不同的是，低空经济是一个全新的产业，相关行业法规、基础设施、公众接受等诸多方面均处于空白阶段，因此其发展节奏和速度和新能源汽车产业仍存在差异。根据《客运eVTOL应用与市场》，中国低空经济发展分为三个阶段，2025-2030年为导入期，2030-2035年为爆发期，2035年后为普及期，对应的eVTOL特征、空域及空管系统、基础设施、市场应用及运营主体、公众认可与接受度等处于逐步进步中。2030年中国eVTOL市场规模有望达1427亿元，以eVTOL为核心的低空经济市场规模有望达2万亿。根据南航通航与沃兰特联合发布的《客运eVTOL应用与市场》，乐观情况下，到2030年，中国市场eVTOL达1.6万架。假设2024-2030年eVTOL的下游应用以空中游览、医疗转运、私人包机、通勤的顺序逐渐实现，且价格逐年下滑的趋势下，中国eVTOL市场到2030年有望达1427亿，CAGR达122%。根据民用航空局发布数据，以eVTOL为核心的低空经济市场规模到2030年有望达到2万亿元。同时，低空基建、低空通信系统等行业先行，根据粤港澳大湾区数字经济研究院发布的《低空经济发展白皮书（2.0）》显示到2025年，低空经济对中国国民经济的综合贡献值将达3万亿至5万亿元。根据保时捷管理咨询，到2030年中国市场占全球低空经济市场25%，则2030年全球市场有望实现10万亿元规模。3.1 eVTOL整机厂：看好能够快速降本+储备载重量更大技术方案的整机厂整机厂群雄逐鹿。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JobyAvation、德国的Lilium、中国的亿航、上海峰飞等公司。看好储备载重量更大技术方案的整机厂。目前主流技术为载重量600kg的多旋翼方案（如亿航EH216-S）和载重量2000kg的复合翼（如上海峰飞盛世龙）。未来需求最大的是短途通勤的应用场景，载重量高一方面能够降低运营成本，降低大众使用门槛，另一方面，能够解决行李增重问题。由于成本限制，载重600kg的多旋翼为短期空中游览等应用场景的首选，但展望未来载重量更大的技术方案可能成为主流，倾斜翼等方案可能更多进入市场。看好快速降本的整机厂。目前在售的多旋翼亿航EH216-S价格为239万元，远超出普罗大众的消费力水平，而复合翼价格更高。因此在逐渐普及eVTOL的背景下，降本是整机厂的必经之路。3.2 eVTOL三电系统：性能要求高，看好技术持续突破的厂商三电系统主要包括电池、电机和电控，占eVTOL成本的50%。1）电池厂：能量密度+电压+倍率+安全性要求更高，看好技术持续突破的电池厂eVTOL采用电力驱动，其能源系统的核心是锂电池。其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。4）更安全的热管理系统。动力电池放电倍率影响动力电池的性能和热安全性。通过平板热管等先进热管理技术保证高放电倍率动力电池性能和热安全性。海内外电池厂纷纷布局，看好技术持续突破的电池厂。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。此外，中国台湾电池制造企业能元科技在2022年就已成为VerticalAerospace和Archer两家eVTOL制造企业eVTOL的电池供应商，德国电池公司CustomCells成为德国电动航空公司Lilium的电池供应商。未来随着eVTOL的快速发展，电池要求有望更加严格，因此，我们看好技术持续突破，与整机厂共同进步的电池厂。2）电驱动系统：单机电机量增要求提升，国内厂商中卧龙电机领先单机电机量大幅增加，性能要求更高。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。非晶电机有望成为新的技术方向。非晶电机采用了非晶合金作为电机铁芯的材料，主要做用在定子铁芯。优势在于非晶合金具有极低的涡流损耗和较高的磁导率，使得非晶电机在运行过程中能够减少电能损失，提高功率密度和工作效率。根据不同的设计和运行工况，非晶电机相对于传统硅钢片电机可提高2-5%左右的效率。功率密度也会增加，非晶电机由于损耗较小，其在长时间、高负荷运行时的温升比硅钢片电机更低，有助于延长电机寿命并提高系统稳定性。分布式电机对应分布式电控。eVTOL多为分布式电驱动，以多个电机驱动整体前进，因此电控系统对应也需要配置分布式电控。参考新能源汽车，分布式驱动系统具有传动链短、结构紧凑、能源利用率高、附着力分配精细等优势，能够大幅提高综合性能和能源利用效率，但同时，分布式驱动飞行器行驶工况、运行模式以及结构参数等变化会对飞行器动力学特性产生巨大影响，若整机存在耦合或重叠的各子系统缺乏协调控制，必将导致某些复杂行驶工况下飞行器综合性能的恶化，甚至失稳。因此，技术壁垒较高。海外电驱动技术更加成熟，国内卧龙电驱领先，优势显著。Lilium电机使用的是株式会社电装和霍尼韦尔国际联合开发产品。目前国内电驱动企业中卧龙电驱进度领先，已与中国商飞强强联合，共同研发全球领先的航空电动力系统，加速电动航空技术的商业化应用。3.3 eVTOL运营：成长空间大，看好具备先发优势的运营商低空经济产业链的发展伴随着下游运营和应用场景的不断拓展和深化。产业链中游到下游需要经过飞行审批、空域备案等关键准备，运营体系完善为场景应用顺利展开提供了有力的保障。低空运营资质壁垒高，成长空间大。对标滴滴出行等网约车运营商，低空运营利润分为三部分：1）利润抽成，抽取飞行器和乘坐人群部分利润；2）商城，可以利用页面链接转换、资源转换，从而产生流量费用收入以及其它游戏收入等；3）广告，广告商可在APP投放广告。但不同于滴滴出行之处，低空经济运营具备核心壁垒，即运营资质，相对来说，资质壁垒较高，对于运营商运营能力要求较高。看好具备先发优势的运营商。目前国内低空运营以中信海直和东部通航为主。1）中信海直成立于1999年，是国内规模最大的通用航空企业，在管道、电力巡检等应急救援、城市综合管理方面大力发展无人机业务，并与德国Lilium合作探索运营、需求及应用方案。2）东部通航成立于2017年，2020年成为中国民航局和深圳市政府认定的低空改革试点单位，截至目前，东部通航已成为国内最大的低空出行平台，建成国内首个A类高架机场及广州、珠海母港级基地，搭建“广深珠空中走廊”，实现深圳-广州25分钟、深圳-珠海12分钟城际飞行，并在大湾区各重要节点区域建成直升机场等低空基础设施，运营管理国内超100个直升机场，是被中国民航局定为CCAR-135部经营许可及运行合格双证联合审定的全国示范单位、全国低空开放试点单位。
