觀察丨低空賽道會否成為能源產業新風口？
來源：中國能源觀察 時間：2024-11-12 17:38
2024年可謂低空經濟發展元年。
今年初，低空經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《中共中央關于進一步全面深化改革 推進中國式現代化的決定》再次明確發展、系統部署。一頭緊牽制造業，一頭密接數字化智能化，科技含量高、創新要素集中，以無人機為代表的低空經濟這一新興經濟形態不僅適用于社會生活中的各行各業，更成為我國能源領域轉型發展的新引擎。工信部下屬賽迪研究院發布的《中國低空經濟發展研究報告（2024）》測算，2026年，我國低空經濟規模有望突破萬億元大關。
當下低空經濟正迎來前所未有的發展機遇。風口之上，我國能源領域相關產業能否把握契機，借助低空跑道“飛”得更遠？
需求刺激下新能源汽車賽道迎新局面
《中國低空經濟發展研究報告（2024）》顯示，2023年中國民用無人機產業規模達到1174.3億元，同比增長32%。毫無疑問，無人機已成為當前技術創新與經濟發展的熱點，而我國恰好在無人機和新能源汽車領域，都具有技術與產業優勢。
中國低空經濟聯盟執行理事長、全球低空經濟論壇秘書長羅軍表示，全國各地都在齊心協力推動低空經濟發展，各方面資源都在朝低空經濟領域特別是無人機產業匯聚。他判斷，在未來的低空經濟市場，只有大中型、功能型無人機才能遠距離飛行，無人機未來將朝著續航能力更強、載重量更大、功能性更加突出的方向發展。
無人機高續航、大載重能力的突破離不開動力電池行業的支撐，這也意味著新能源汽車產業鏈發展將迎來新機遇。
“在上游礦產資源環節，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，而上游礦業公司經多年高速發展，已建立了完善的供應體系，各細分領域分工明確，產能充足。”業內專家分析指出，“在中游原材料及零部件環節，我國新能源汽車產業具備全球領先的電池和電機、電控技術，可規模化遷移至低空飛行器產業鏈，以動力電池為例，2023年中國企業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占6席。”
廣東，地理位置優越，富集了包括動力電池、新能源汽車上下游生產制造，以及相關技術專業研究在內的一大批產學研用企業院校，為無人飛行器及動力電池技術創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業的迅猛發展，新能源動力、車身材料等技術逐步外溢，為eVTOL研發制造積累了豐富經驗。相對于可載人和垂直起降，電動化是eVTOL設備最大的亮點。eVTOL以電為主要動力來源，在“三電”（動力電池+驅動電機+電控系統）方面很大程度上同新能源汽車在供應鏈上重合，不難看出，國內發展eVTOL產業將依靠并刺激新能源汽車產業鏈的優勢不斷放大。
記者了解到，早在去年底，深圳就開始布局eVTOL賽道，為當地企業營造良好發展環境，制定并印發《深圳市支持低空經濟高質量發展的若干措施》，圍繞eVTOL及飛行汽車產業發展、核心零部件研發、新型航空器適航取證、eVTOL商業航線開通與運營、新型基礎設施建設、組建產業引導基金等方面給予支持。
新能源汽車上下游企業聞風而動，爭相搶占eVTOL乃至整個無人飛行市場的供應鏈制高點。據悉，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，比亞迪還發布了全新純電e平臺3.0 Evo，并計劃在多地成立產業基金，搶抓低空經濟先機。
談及電池路線的選擇，中國工程院院士陳立泉認為，考慮成本和技術成熟度等情況，目前儲能產業和低空經濟的關鍵是固態電池，特別是固態鋰電池和固態鈉電池。
2023年9月，億航智能宣布完成對鋰金屬固態電池公司欣視界的戰略投資，二者將合作開展適用于億航智能自動駕駛飛行器產品的固態鋰電池研發與生產。目前，寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、贛鋒鋰業、孚能科技和蜂巢能源等公司在固態電池上均有所布局，為固態電池的研發應用提供了實踐平臺。
抓“先機”尋求動力電池技術新突破
產業發展，技術先行。
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《通用航空裝備創新應用實施方案（2024—2030年）》標準，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，據業內計算，電池及動力系統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的航空級動力電池逐步研發應用，電池所需成本將相應提升，降低造價成為必然。這些因素都對電池技術創新提出了更高要求。
與此同時，新能源電池行業內卷已司空見慣，市場拓展和技術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”，為動力電池技術創新發展注入強勁動力。
此前，面對產能已經“嚴重過剩”的無端質疑，寧德時代董事長曾毓群就曾表示：“新能源電池的應用范圍很廣闊，包括天上飛的、水里游的、地上跑的和不跑的，市場空間很大。”
機遇稍縱即逝，多家鋰電企業已開始抓緊布局。記者了解到，目前寧德時代、孚能科技、國軒高科等鋰電企業已積極開展航空級鋰電池研究規劃，憑借動力電池技術基礎切入低空經濟領域，部分企業已取得技術進展。
2023年4月，寧德時代發布了一款凝聚態電池，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用多樣化應用場景需求愈發迫切，新能源電池技術革新也朝著多個細分領域演進。
美國國家發明家科學院院士王朝陽表示，飛行汽車對電池的快充能力和循環壽命具有極高的要求，任何關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壽命是這些新體系電池能夠真正在電動飛行汽車中應用的前提。
此外，因電池的封裝體系存在差異，其技術發展方向也各有不同。就電池的封裝方式而言，鋰電池技術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點，每種封裝方式的選擇通常取決于特定應用的需求，包括對能量密度、重量、成本、安全性和生產效率等因素的考量。
記者梳理相關公開信息發現，在電動航空領域，已有能元科技、蔚藍鋰芯、CustomCells、孚能科技等企業布局圓柱電池、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。記者向業內人士了解到，當前動力電池材料體系分為正極材料和硅碳負極材料。根據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勢，適合需要長時間續航和較長飛行距離的飛行器。負極材料方面，新能源汽車續航能力的不斷提升以及無人飛行器的蓬勃發展，有助于高能量密度負極材料的產業化進程。
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，持續的結構創新和材料創新不斷推動鋰電池產業的迅猛發展。百萬噸級的鋰電負極市場，不僅推動了傳統石墨負極的迭代升級，也催生了新一代的負極技術——硅基負極。硅碳負極已成為新能源汽車和儲能領域的核心技術之一，盡管價格較高，但其續航和快充性能突出。要通過性能提升和成本下降，推動硅碳負極技術在電動車和低空飛行等領域的廣泛應用。
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技術開辟了新的應用領域，驅動電池技術不斷迭代升級，而同時，電池技術的持續進步顯著增強了無人機載重能力和飛行航程，為低空經濟產業的商業化發展提供了無限動能。
實現能源多場景作業更智慧、更高效
翻開新的一頁我們還應看到，低空經濟的騰飛為能源電力行業各類作業場景提供了多元化助力。
7月10日，在國新辦舉行的“推動高質量發展”系列主題新聞發布會上，中國民用航空局局長宋志勇表示，目前持有現行有效的民用無人駕駛航空器運營合格證的無人機企業總數超過1.4萬家，持有無人機操控員執照的人數超過22.5萬人。在這組龐大的數據中，電網行業占據著重要的一席之地。
配電網作為能源電力系統的重要組成部分，覆蓋城鄉區域，連接千家萬戶，是電力供應的“最后一公里”。電力巡檢是確保電網系統安全穩定運行的重要手段，而地形、氣候環境等因素使巡檢工作耗時耗力，大大影響了其效率和質量的提升。
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”是當地輸電運檢中心人員工作的真實寫照。國網涼山供電公司通過引入無人機開展精細化巡檢，極大提升了高原地區輸電線路運維的效率和質量。據悉，今年以來，當地輸電運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，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，傳統的人工巡檢有多耗時？國網湖南長沙蓮花供電所生產副所長李經野算過一筆賬：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、標示牌、桿上設備等方面的數據進行記錄，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。”李經野表示。自2021年國網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。
行業發展離不開政策支持，無人機在電力巡檢中的廣泛應用得益于近年來多項政策措施的出臺。
從中央看，2021年，國家發展改革委、國家能源局等部門聯合編制《能源領域5G應用實施方案》，提出推進5G無人機在輸電配電線路巡檢中的應用。2022年，國家發展改革委發布《電力可靠性管理辦法（暫行）》，鼓勵電力企業加強無人機巡檢等先進技術應用。2023年，工信部等部門發布《關于推動能源電子產業發展的指導意見》，提出推動無人機電網巡檢相關能源技術與產品在能源領域的應用。今年，工信部等部門發布《通用航空裝備創新應用實施方案（2024—2030年）》，鼓勵無人機在電力巡線領域的商業化應用。
從地方看，上海相繼發布《上海人工智能示范應用清單（2023）》《關于進一步加強本市電力設施保護提升城市供電安全水平的實施意見》，倡導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加快智慧電網建設；浙江于2021年發布《浙江省數字基礎設施發展“十四五”規劃》，提出建設低空飛聯網，為無人機電網巡檢提供安全保障；廣東于今年4月發布《廣東省推動能源領域大規模設備更新工作方案》，聚焦推進輸電線路無人機智能巡檢等新技術應用。
據記者了解，不久前國產化雙發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可“一鍵達成”。此次成功試飛，為我國電力行業乃至各行業打造智慧物流新場景提供了有力支撐。
“當前，隨著政策和技術的不斷完善，無人機在電力巡檢方面的應用將持續得到推廣。”業內專家對無人機在能源領域多用途推廣頗具信心，“未來，無人機的應用場景將會更加豐富多元，除了在油氣管道、風電場和太陽能發電站的巡檢和維護中進行應用，在偏遠地區或交通不便的能源設施附近使用無人機，可以實現能源物資的快速、安全運輸。此外，在發生自然災害或重大事故時，低空飛行器可以迅速到達事故現場，進行人員搜救和設備搶修等工作，發揮不可替代的作用。”（王睿佳）
責任編輯：王萍
