2024年低空经济专题：eVTOL蓄势待发，三电系统有望受益

1.低空经济政策密集催化，万亿级市场规模可期

政策密集催化下，低空经济发展有望加速。低空经济是以各种有人驾驶和无人 驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引，辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形 态，其相关产品主要包括无人机、eVTOL（电动垂直起降飞行器）、直升飞机、传 统固定翼飞机等。“低空经济”概念在 2009 年由中国民航大学李卫民副教授于“中 国通用航空发展研究”课题研讨会上首次提出，而后于 2021 年 2 月写入《国家综合 立体交通网规划纲要》。2023 年下半年以来，“低空经济”进入政策密集催化期：

2023 年 10 月，《绿色航空制造业发展纲要（2023-2035 年）》提出：到 2025 年电动通航飞机投入商业应用，电动垂直起降航空器（eVTOL）实现试点 运行； 2023 年 12 月，中央经济工作会议提出：加快发展低空经济等若干战略性新 兴产业； 2023 年 12 月，国家空管委组织制定的《国家空域基础分类方法》正式发布， 依据航空器飞行规则和性能要求、空域环境、空管服务内容等要素，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；非管制空域的划分有望为电动垂直起降 航空器（eVTOL）的试点运行以及商业化落地奠定基础； 2024 年 3 月，“低空经济”在今年全国两会首次写入政府工作报告，2024 《政府工作报告》提出：积极打造低空经济等新增长引擎；

2024 年 3 月，《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030 年）》印发， 其中主要目标提出：到 2027 年，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； 到 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； 2024 年 4 月，国家发展改革委政策研究室主任金贤东在国新办新闻发布会上 表示：当前我国发展低空经济已经具备较好基础；低空经济是前景广阔的 战略性新兴产业，积极稳妥推动低空经济发展意义重大、前景光明；同月， 工业和信息化部副部长单忠德在国新办新闻发布会上表示：低空经济是新 兴产业未来发展的重要方向，将来一定会形成万亿级产业规模。

低空经济应用场景广泛，涵盖工、农与服务业等多领域。据中国民用航空局副 局长韩钧表示，低空经济作为战略性新兴产业，既包括传统通用航空业态，又融合了 以无人机为支撑的低空生产服务方式，在工业、农业、服务业等领域应用广泛。其中， 下游有代表性的包括，1）低空经济+农业：植保无人机在农林业中应用广泛，有利 于提升精细化生产管理；2）低空经济+物流：有助于缓解地面物流承载压力，满足 小批量、高频次的即时性货物配送；3）低空经济+旅游：满足旅游休闲、探险、运 动等消费需求，并带动周边配套产业；4）低空经济+巡检：可实现无人夜间值守、 高效低空数据采集、突发事件及时响应等，提高了巡逻与巡检效率；5）低空经济+ 消防：能够绕开复杂拥堵路段，进行及时救援；6）低空经济+交通：以 eVTOL 等新 型航空器为平台，解决民众城际交通出行问题。我们认为，低空经济对于构建现代产 业体系具有重要作用，未来随着低空经济产业链的逐步成熟，低空经济的下游应用场 景有望持续拓展，万亿级产业规模可期。

2.eVTOL 具备多重优势，有望成为低空经济重要载体

eVTOL 主要特点在于“载人+电动”，与现有航空器形成空域互补。eVTOL 全 称为 Electric Vertical Takeoff and Landing 电动垂直起降飞行器，是低空经济的重要载 体之一。据盖斯特汽车战略咨询： eVTOL 与直升机的主要区别在于其为纯电动驱动； eVTOL 与无人机的区别在于其主要以载人为主。 据《电动垂直起降飞行器的技术现状与发展》，由于 eVTOL 采用电池加电机的 动力总成，其悬停状态电池放电倍率约为 3~5 C、放电时长约为 12~20 min；考虑电 池大功率状态散热量较大及电池电量安全余量，eVTOL 不具备长时悬停能力，与能 长时悬停的常规燃油直升机具有较大差别；在爬升状态时，eVTOL 需用功率更大， 若爬升高度过大则会影响飞行器航程；因此，eVTOL 飞行高度通常不超过 600 米， 运行高度基本处于 300 米以下，与现有轻型无人机和通用航空形成空域互补。

eVTOL 具备时间优势，相较传统能源飞行器环保且经济。若将 eVTOL 与常见 的地面交通（如汽车）对比，eVTOL 相对电动汽车在特定场景下具备时间优势；若 将 eVTOL 与常见的空中交通对比，一方面 eVTOL 相较于以传统化石能源为燃料的 空中交通工具更加环保；另一方面，据《电动垂直起降飞行器的技术现状与发展》， 以 2 座 Joby S2 eVTOL、2 座 R22 罗宾逊直升机、Van’s RV-7 固定翼飞机为例进行对 比，可以发现：与传统燃油直升机相比，eVTOL 在速度、航程、单位能源与运营成 本等方面均具有较大的优势；与固定翼飞机相比，尽管 eVTOL 在航程、商载方面存 在一定劣势，但在单位能源与运营成本方面优势仍明显。此外，eVTOL 无需借助跑 道即可实现垂直起降，相对于固定翼飞机具备便捷性。

3.eVTOL 资质认证壁垒高，已有国内厂商获得 TC

eVTOL 资质认证壁垒高，其中 TC 获得是核心关键。eVTOL 作为未来出行方式 的全新载体，商业化进程备受关注。eVTOL 在商业化运营前需经过多重资质认定流 程。据盖斯特汽车战略咨询报告，资质认定主要包括四类证书的获得：型号合格证 （TC，核心关键且难度最大）、生产许可证（PC）、运行许可证（OC）以及单机适 航证（AC），当 eVTOL 生产企业在获得前三个证书，且每款机型获得单机适航证 （AC）后，才能开展商业运营；整体而言，eVTOL 取得全部资质的流程时间较长， 前三证从申请到审批预计通常需要约 3-5 年时间，由此有望构筑较高的行业进入壁垒。

已有国内厂商获得 TC，其中亿航智能已获得 PC。目前，已有包括航空制造商、 汽车厂商、科技公司等各类型企业布局 eVTOL 产品。就适航认证而言，已有厂商获 得型号合格证（TC）；国内方面，据亿航智能官网，亿航智能 EH216-S 无人驾驶载 人航空器相继于 2023 年 10 月、2023 年 12 月、2024 年 4 月取得 TC、AC、PC。除亿 航智能外，据中国新闻网，2024 年 3 月，民航华东地区管理局向峰飞科技公司颁发 V2000CG 无人驾驶航空器系统型号合格证，这也是中国民航系统颁发的首个无人驾 驶吨级电动垂直起降航空器型号合格证。 我们认为，型号合格证（TC）是用以证明民用航空产品符合相应适航规章和环 境保护要求的证件，是准予其进入市场商业运营的前提，型号合格证的获得有望助力 相关航空器的商业化进程持续推进。此外，政策持续推进有望推动适航取证体系的 完善。2024 年 3 月发布的《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030 年）》提到： 推进电动垂直起降航空器（eVTOL）等一批新型消费通用航空装备适航取证。2024 年 3 月，民航局举行的低空经济发展专题新闻发布会也提到：进一步提升适航审定能 力，优化航空器适航标准、审定模式与技术。在政策的持续推动下，eVTOL 的商业 化进程有望加速。

4.三电系统成本占比高，国内厂商积极布局

产业链参与者众多，上游包括三电及飞控系统等。全球电动飞机产业链的上中 下游均已有较多厂商进行布局。产业链上游包括电池、电机、电控、飞控系统等部件； 中游则由不同类型的飞机本体厂商构成，包括传统整机企业（中国商飞、AIRBUS、 BOEING 等）、新势力整机企业（亿航智能、沃飞长空、LILIUM 等）以及部分传统 车企；下游则包括起降点、运营租赁等。

电动航空器三电成本占比近半，占据重要地位。就上游部件而言，电动飞机的 动力系统与传统使用燃油发动机的航空器存在显著差异。据 AOPA 官网披露的电动 航空器电推进系统系列团体标准的征求意见稿，在电动航空器中，电机、控制器等部 件共同组成了电推进系统，并与电池、推进器等部件一起构成整套动力装置。就成本 构成而言，以 Lilium 的 eVTOL 产品为例，推进系统/结构与内饰/航空电子设备与飞 行控制器/能源系统/组装分别占比 40%/25%/20%/10%/5%，推进系统与能源系统成本 占比达 50%；具体就三电（电池、电机、电控）而言，据科工力量公众号访谈文章， 三电在电动航空器的成本构成中占比约 45%至 50%，占据重要地位。

eVTOL 具备可观市场规模，推动三电市场享广阔空间。据《中国电动垂直起降 航空器（eVTOL）行业发展白皮书（2024 年）》预测，到 2035 年，全球 eVTOL 累 计市场规模有望达到 1600 亿美元。我们认为，由于三电系统在电动航空器中的占比 较高，随着全球 eVTOL 市场的持续发展，三电系统市场规模有望持续扩大，未来空 间广阔。

eVTOL 对电机与电控性能要求高。据卧龙电驱 2024 年 3 月发布的投资者关系活 动记录表，电驱技术在航空的应用比车规级的应用在安全性可靠性上更为严格，容错 率更低，并且设计上更重视轻量化。就具体的电机与电控而言， 电机方面：可沿用永磁同步电机，但转矩密度要求较车用提升。 永磁同步电机具备前景，多家厂商已实现应用。在目前诸多电机方案中，永磁 同步电机作为新能源汽车主驱动电机的常见方案，具备高功率密度、高效率、良好的 动态响应和可控性等优势，有望成为电推进动力系统中具备前景的方案之一。据《电 动垂直起降飞行器的技术现状与发展》，目前包括 Joby S4、Archer Midnight 等eVTOL 产品均采用永磁同步电机；此外，永磁同步电机还可根据磁场方向分为径向 磁通和轴向磁场两类，其中径向磁通永磁电机在相同气隙面积和相同最大转子线速度 下功率更具优势，轴向磁通永磁电机径向空间的利用率高，在长径比较小的场合功率 密度和转矩密度具有优势，多应用于十千瓦级至百千瓦级的直驱式推进电机系统。

eVTOL 电机与车用需求存异，转矩密度要求较车用更高。尽管目前部分 eVTOL 电机与车用电机类似地采用永磁同步电机方案，但 eVTOL 用电机与车用电机仍具备 差异，尤其在转矩层面。 就车用电机而言，目前通常采用高转速电机+齿轮箱的方案；一方面，车用电机 在大部分情景下其所需的转矩较低，因此出于性价比考虑不采用高转矩方案；但另一 方面，在遇到如爬陡坡等需要高转矩输出的场景时，此时齿轮箱可以起到增加转矩的 作用。 与车用电机不同的是，eVTOL 在悬停起飞、巡航飞行、悬停着陆是均需电机提 供较高转矩并连续驱动，在一些特定情况下，如单个螺旋桨发生故障时，eVTOL 则 需要比悬停时更高的转矩输出；同时，出于控制噪音以及可靠性等方面的考虑， eVTOL 更偏好于无齿轮箱的直驱方式。因此 eVTOL 在电机本身的高转矩性能要求上 较汽车更高。此外，在重量方面，eVTOL 相较于汽车对于重量更加敏感，较高的电 机重量会降低 eVTOL 的乘客数量和有效载荷，对整机厂商的产品竞争力造成影响。 因此综合而言，eVTOL 的电机需要在控制质量的同时，能够提供较高的转矩， 相较于车用电机在转矩密度上具备更高要求。

电驱与电机布局方面，就海外而言，目前已有包括赛峰集团等在内的部分知名 海外厂商布局相关产品，其中赛峰集团已与多家知名主机厂开展合作。据赛峰集团官 网，公司已与 2022 年 5 月与时的科技达成合作，为其 E20 eVTOL 装备 ENGINeUSTM 智能电机，并于 2023 年先后与 Archer、Volocopter 达成 eVTOL 领域合作。 就国内而言，目前已有包括卧龙电驱在内的部分厂商进行布局。卧龙电驱是电 动航空适航标准专业委员会发起单位，在电动航空领域布局多年。 2020 年 12 月，据万丰奥威官网，万丰奥威与卧龙电驱签署了战略合作协议， 双方约定在电动航空产业、电动航空电机及驱动器、电机轻量化等领域开 展深度合作，共同推进航空电机及镁合金壳体的产品研发和市场推广。 2021 年 4 月，据沃飞长空 AEROFUGIA公众号，沃飞长空与卧龙电驱全球中 央研究院达成战略合作，围绕新能源无人机、载人机的整机设计、产品研 发、平台构建及行业应用开展深度合作。 2023 年 4 月，据卧龙电驱官网，卧龙承担的民航局“电动航空器电动力系统 适航要求和关键验证”课题研究，顺利通过专家组验收。2023 年 8 月，据卧龙电驱官网，卧龙与航科院签订战略合作协议，共建“新 能源航空器电动力系统适航验证实验室”。 2023 年 10 月，据卧龙电驱官网，卧龙与商飞北研共同打造的“航空电动力 系统事业部”正式揭牌成立。 2023 年 12 月，据卧龙电驱官网，卧龙电驱作为唯一一家电动力系统企业成 功入选《2023 中国低空经济领军企业 TOP20》。

电控同样具备较高要求，SiC 功率器件有望应用。电机控制器主要用于控制电机 速度、角度和方向。据《电动航空器电推进系统动力电机控制器技术规范》（征求意 见稿），电机控制器具有体积小、质量轻和功率密度高的特点，必须满足高压、高功 率和高空等严酷环境的要求才能装机使用。在此背景下，采用新一代宽禁带功率器件 如 SiC 等的电机控制器有望成为未来发展方向。 据《电动汽车用高功率密度碳化硅电机控制器研究》， 体积方面：随着硅基功率器件特性逐渐逼近材料的本征极限，以 Si IGBT 为 开关器件的电机控制器功率密度很难取得进一步突破；SiC 材料的击穿电场 强度约为 Si材料的 10 倍，在相同的额定电压下，SiC 器件更薄、导通压降 和导通损耗更小，SiC 材料的载流子饱和漂移速度更高，因而 SiC 器件的开 关速度更快、开关损耗更小，进而能够减小直流侧支撑电容器容值的需求， 降低控制器体积； 功率密度方面：由于 SiC 材料熔点高、导热系数大，所以在相同的工作条件 下 SiC 器件的耐温更高、热阻更低；更高的工作结温允许 SiC 器件配备更小 的散热器，进一步提升了功率密度。

电控方面，已有包括蓝海华腾在内的部分厂商进行布局。据蓝海华腾 2024 年 3 月发布的投资者关系活动记录表，凭借公司十余年电控技术的积累，在电动飞行器方 面公司早期已有相关布局；公司取得的深圳市科技创新委员会重大专项项目-----《重 202317N101 电动飞行器用协同容错构架高精准电机驱动控制器设计与开发》，主要 是通过对电动飞行器的控制算法和电机驱动控制器的关键技术研发，实现电动飞行器 高功率密度电机控制器设计，目前该项目尚处于技术攻关阶段，正积极与意向客户在 沟通合作事宜。此外，据蓝海华腾 2023 年年报，公司基于 SIC 基器件的飞行器电机 驱动器研究项目也已进入开发阶段。

eVTOL 电池供应体系与汽车重叠，性能要求较汽车更高。在电池供应体系方面， 电动航空领域与新能源汽车领域存在重叠，部分厂商的电动航空器已使用汽车产业链 供应商的电池。但与此同时，据高工锂电，以 eVTOL 为例，其对动力电池的能量密 度、倍率性能、安全性能等多方面指标的要求比电动汽车更高，其中： 能量密度方面，从电池企业投入 eVTOL 应用的产品看来，目前 eVTOL 电池 已达到 285Wh/kg，高于常见的乘用车用锂电池的能量密度；但即便如此， 285Wh/kg 的性能指标尚不能满足要求，未来仍有上探空间。 倍率性能方面，eVTOL 的飞行需要经历起飞、巡航、悬停等阶段，各阶段对 电池的放电倍率要求存在差异；其中，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。 安全性能方面，对于整体 eVTOL 而言，美国 FAA 的标准要求事故率为千万 分之一，欧盟 EASA 的标准则是十亿分之一；在 eVTOL 对于安全性的严格 要求下，相应地，eVTOL 电池同样需具备较高的安全性能，其安全标准也 高于陆地的电动汽车。

封装方式：软包与圆柱各具优势，已有厂商布局。就电池的封装方式而言，锂 电池技术路线主要可分为软包、方形和圆柱。据前瞻产业研究院，单体性能上，软包 电池能量密度高、散热性能好，圆柱电池的安全性较好、充放电倍率优势较大，两类 封装方式各自与前述 eVTOL 电池的性能要求具备一定契合度。据 EVTank、GGII、 公司公告等公开信息查询，在电动航空领域，已有能元科技（Molicel）、蔚蓝锂芯、 CustomCells 等企业布局圆柱电池路线，而包括孚能科技、CustomCells 等在内的部分 厂商也已布局软包电池路线。据蔚蓝锂芯 2024 年 4 月投资者关系活动记录表，海外 市场使用小圆柱解决方案的比例较高，国内市场使用软包解决方案的比例高于海外市 场。

材料体系：三元材料与钴酸锂各有所长，性能具备一定契合度。根据正极材料 的不同，锂电池通常可分为三元材料电池、磷酸铁锂电池、钴酸锂电池等。其中，钴 酸锂电池倍率性能优势突出，三元材料电池则在能量密度方面具备优势，两类电池各 自与前述 eVTOL 电池的性能要求具备一定契合度。 兼顾高能量密度与高倍率为核心方向，部分厂商积极布局。与此同时，电池的 能量密度、倍率性能等因素间通常又存在互相制约的关系，常规的钴酸锂和三元材料 较难同时兼顾高能量密度与高倍率。针对此问题，多家厂商在低空经济领域的相关材 料方面展开积极研究布局并取得一定进展。

钴酸锂方面，据厦钨新能 2023 年年报，公司陆续开发出高电压高倍率钴酸锂， 显著提升能量密度，并维持优异的倍率以及安全性能；同时正积极研发更高能量密度 的高功率钴酸锂产品，为无人机等电芯提供长续航高安全的钴酸锂正极材料。据盟固 利新材料公众号，公司的高倍率钴酸锂产品主要针对低空飞行器、小型无人机、电子 烟的需求进行产品开发。 三元材料方面，据新华网，正力新能的“三高一快”航空电池产品采用超高镍 正极材料，在实现高能量密度的同时，通过小颗粒正极材料、超低粘度电解液溶剂、 新型粘结剂等方式，能够实现不低于 12C 的高放电倍率。据厦钨新能 2023 年年报， 公司针对低空飞行器及无人机领域开发的高功率高电压三元产品已实现量产，正在开 发的新一代产品使用了全新的外界面精修技术，在 60℃下、超过 10C 的超高速充放 电中材料界面稳定性得到显著提升，目前已通过客户样品认证，预计应用于下一代低 空飞行供能电池终端。

电池体系：能量密度需求提升，推动电池技术升级。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）》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。在高能量密度需求的推动下，除常规材料体 系升级外，电池体系有望由常见的液态锂电池向固态锂电池转变。 固态电池多维度优势明显，eVTOL 需求加速应用潜力。据盖世汽车新能源，1） 能量密度方面，固态电池电压可达 5V ，高于液态电池的 4.3V，因此能够匹配能量密 度更高的高电压正极材料，使得能量密度提升至 400Wh/kg 以上；2）安全性方面， 液态电解液易燃、易漏、易挥发、易产生锂枝晶，带来巨大安全隐患，固态电解质可 以有效抑制锂枝晶的生长，即便隔膜刺穿，电解质也不会泄露、挥发，安全性得到提 升；3）倍率性能方面，固态电池能够兼容锂金属负极，可以实现快充快放的功能。 目前，业内已有多家厂商积极推动（半）固态/锂金属电池在 eVTOL 领域的应用，电 池技术的持续进步也有望为 eVTOL 行业规模化和商业化发展提供坚实的基础。

高倍率影响使用寿命，eVTOL 电池或具备耗材属性。据亚翔航空公众号，eVTOL 电池需要在高充放电电流和深放电条件下工作，在目前的技术水平下会导致电池寿命 较短；以 1C 的充放电速率为例，电池的循环寿命约为 1500 次，以 5C 的速率运行的 电池寿命周期则降至约 1000 次；即使飞机每天只进行三次飞行并充电三次，电池也 需一年一换。我们认为，如何同时实现 eVTOL 电池的高倍率性能与长循环寿命较为关 键；一方面，如非对称温度调控等前沿技术通过在特定的温度和电压下对电池进行充 电能够显著减缓电池老化的速度；另一方面，在现有技术水平背景下，倍率性能对于 循环寿命的制约将推动 eVTOL 电池向耗材方向转变，较高的更换频率或有望衍生出更 为庞大的 eVTOL 电池市场，布局相关产业链的厂商也有望因此迎来更大空间。 整体而言，电动航空领域的三电产品已有多家国内厂商积极布局。我们认为， 电动航空领域的三电系统与新能源汽车技术同源，部分供应商有望凭借已有技术切 入电动航空领域；但与此同时，1）电动航空领域的三电系统性能要求较车用更高 （如电机在转矩密度方面、电池在能量密度&倍率性能&安全性等兼顾方面），因此 具备一定门槛，市场格局或有望更为集中；2）电动航空领域的三电系统同样需满足 适航要求，考虑目前整体资质认证的时间或长达数年，相关产品布局积极且技术领 先、与下游合作密切或率先实现供货的三电厂商有望受益于低空经济行业需求发展， 在获得先发优势的同时后续也有望保持较高客户黏性；3）电动航空领域的三电系统 的更高要求有望推动包括碳化硅电控、固态电池等在内的新技术的加速应用，相关 产业链有望因此受益。

编辑：火腿肠