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低空经济:能量系统
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马天奇·头豹分析师
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行业定义
eVTOL依赖电池为动力系统和机载系统提供能量,电池性能是其发展的关键因素。现有电池技术在密度和安全性方面仍有不足,导致有效荷载低、航程短、续航时间短等问题。当前技术尚不能完全满足eVTOL对航程、生命周期、快充技术和能量密度的要求。电池供应商需在高能量密度、高功率密度、快速充电、长循环寿命和高安全性之间取得平衡。尽管锂电池技术相对成熟且能量密度最高,但提升其能量密度仍需技术攻关。
AI访谈
行业分类
按照动力形式的分类方式,低空经济:能量系统行业可以分为如下类别:
AI访谈
行业特征
低空经济:能量系统行业特征包括:1.具有四大核心指标;2.现有eVTOL电池难以满足长距离要求;3.燃油+电动混合动力方式可过渡能量密度不足的问题。
AI访谈
发展历程

低空经济:能量系统行业

目前已达到 3个阶段
AI访谈
产业链分析
AI访谈
行业规模
低空经济:能量系统行业规模
评级报告 1篇
AI访谈SIZE数据
政策梳理
低空经济:能量系统行业
相关政策 5篇
AI访谈
竞争格局
AI访谈数据图表
摘要
eVTOL依赖电池提供动力,但现有电池技术存在不足,影响航程、续航等性能。电池供应商需平衡能量密度、功率密度、充电速度、循环寿命及安全性。eVTOL电池设立四项核心指标以评估性能。目前电池难以满足长距离飞行需求,混合动力是过渡方案。预计eVTOL电池市场规模将持续增长,受益于技术进步和政府支持。同时,电池更新市场也具广阔前景。
低空经济:能量系统行业定义
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低空经济,通常指的是在3000米高空以下的飞行经济活动,主要涵盖民用客运飞行器和无人驾驶航空器(如无人机)的运用。这一领域涉及广泛的产业形态,如载人、载货及城市管理等。在能量系统行业中,低空经济常被视为一个高效、环保且具备创新潜力的新兴领域。 不同定义之间,低空经济主要区别在于其强调的侧重点和应用范围。有的定义更侧重于技术革新和飞行器设计,如垂直起降型飞机(VTOL)的发展与应用;而另一些则强调低空经济在国民经济中的综合贡献,以及其在城市空中交通领域的市场潜力。 尽管定义上存在差异,但低空经济的核心在于通过先进飞行器的运用,推动城市低空运行模式的变革与发展,为现代社会带来更高效、便捷的交通方式。
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eVTOL依赖电池为动力系统和机载系统提供能量,电池性能是其发展的关键因素。现有电池技术在密度和安全性方面仍有不足,导致有效荷载低、航程短、续航时间短等问题。当前技术尚不能完全满足eVTOL对航程、生命周期、快充技术和能量密度的要求。电池供应商需在高能量密度、高功率密度、快速充电、长循环寿命和高安全性之间取得平衡。尽管锂电池技术相对成熟且能量密度最高,但提升其能量密度仍需技术攻关。
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1:https://att.caacnews.com.cn/zkzj/Z/zhanghong/202303/t20230315_60767.html
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2:《eVTOL的性能特征、关键技术与发展瓶颈探究》
《eVTOL的性能特征、关键技术与发展瓶颈探究》
低空经济:能量系统行业分类
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低空经济作为一个综合性的经济业态,其分类标准多样。在众多分类标准中,以能量系统行业作为分类依据,能够较好地反映低空经济的技术特性和产业特点。 基于能量系统行业,低空经济可分为电动能源驱动类、燃油能源驱动类以及混合动力驱动类。 电动能源驱动类主要包括电动垂直起降航空器(eVTOL)等新型低空飞行器。这类飞行器依赖电力驱动,具有零排放、低噪音、高效能等特点,适用于城市空中交通(UAM)等短途运输场景。 燃油能源驱动类则涵盖了传统的通用飞机、直升机等。这些飞行器依赖燃油提供动力,具有航程远、载荷大等优势,在应急救援、农林植保等领域发挥着重要作用。 混合动力驱动类则是结合了电动和燃油两种动力系统的飞行器。这类飞行器在保持燃油驱动的高性能的同时,通过电动系统的辅助,实现了节能减排的目标,是未来低空经济领域的重要发展方向。 各分类的特点和差异主要体现在能源利用效率、环境影响、应用场景等方面。电动能源驱动类飞行器环保且高效,但受限于电池技术和充电设施;燃油能源驱动类飞行器性能稳定,但排放和噪音问题较突出;混合动力驱动类则试图在两者之间找到平衡。 综上所述,以能量系统行业为分类标准,低空经济展现出多样化的技术特性和产业特点,各类别之间既相互补充又各具特色,共同推动着低空经济的持续发展。
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按照动力形式的分类方式,低空经济:能量系统行业可以分为如下类别:
低空经济:能量系统行业基于能量源的分类
低空经济:能量系统分类
纯电(属于全电动)
采用电池加电机的动力总成,悬停状态电池放电倍率约为3C~5C、放电时长约为12~20分钟。飞行器飞行高度一般不超过600m,运行高度基本处于300m以下。
太阳能(属于全电动)
由于辐射限制,目前实用性不高。
氢能(属于全电动)
能量密度比要高于锂电池,但是其功率密度较低,瞬间放电能力较差,还需要继续发展。
混合动力(占比总市场28%)
包括锂电池+氢燃料电池、锂电池+燃油两种。能量密度较低、瞬时放电能力差,但功率密度较高。更适合短途城际航线垂直起降模式,是城市空运市场从传统动力飞机向全电动飞机发展的重要过渡。
[2]
1:https://att.caacnews.com.cn/zkzj/Z/zhanghong/202303/t20230315_60767.html
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2:https://att.caacnews.com.cn/zkzj/Z/zhanghong/202303/t20230315_60768.html
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3:《eVTOL的性能特征、关键技术与发展瓶颈探究》、《eVTOL飞行器的发展态势与应用场景综述》
《eVTOL的性能特征、关键技术与发展瓶颈探究》、《eVTOL飞行器的发展态势与应用场景综述》
低空经济:能量系统行业特征
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**中国低空经济:能量系统行业特征分析** 在探讨中国低空经济能量系统行业的特征时,商业模式、竞争环境和发展前景无疑是三个至关重要的维度。以下是对这三个维度的深入分析,并结合数据论证。 **一、商业模式** 低空经济能量系统行业的商业模式主要围绕无人机、电动垂直起降飞行器(eVTOL)等航空器的研发、制造、运营及服务展开。这些航空器在物流配送、空中交通、农业植保、应急救援等领域具有广泛的应用前景。以无人机为例,其商业模式已从单一的航拍摄影拓展到农业喷洒、快递配送等多个领域。随着技术的不断进步,无人机在能源系统中的应用也日益广泛,如电力巡检、风电场维护等。 根据《中国无人机产业发展报告(2023)》数据显示,中国无人机市场规模已达到数百亿元,且呈现出快速增长的态势。这表明低空经济能量系统行业的商业模式正逐渐成熟,并具备巨大的市场潜力。 **二、竞争环境** 低空经济能量系统行业的竞争环境日益激烈。随着技术的不断突破和市场的不断扩大,越来越多的企业加入到这个行业中来。这些企业不仅包括传统的航空制造企业,还包括新兴的科技公司和创新型初创企业。 在竞争环境中,企业之间的差异化竞争成为关键。一些企业通过技术创新和产品研发,不断提升产品的性能和品质;另一些企业则通过优化服务、降低成本等方式提升竞争力。此外,政策环境也对竞争格局产生重要影响。政府对低空经济行业的支持和规范,为行业的发展提供了有力保障。 根据《中国低空经济发展报告(2023)》显示,低空经济行业的竞争已呈现出多元化、差异化的特点,企业之间的合作与竞争并存,共同推动着行业的发展。 **三、发展前景** 低空经济能量系统行业的发展前景广阔。随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展,低空经济将在更多领域发挥重要作用。例如,在能源领域,无人机和eVTOL可用于电力巡检、风电场维护等任务,提高能源系统的安全性和效率。同时,随着城市化进程的加速和交通拥堵问题的日益严重,城市空中交通将成为未来交通发展的重要方向之一。 根据国际数据公司(IDC)的预测,到2027年,全球城市空中交通市场规模有望达到数十亿美元。这表明低空经济能量系统行业在未来具有巨大的市场潜力和发展空间。 综上所述,中国低空经济能量系统行业在商业模式、竞争环境和发展前景等方面呈现出积极的态势。随着技术的不断进步和市场的不断扩大,这个行业将迎来更加广阔的发展空间和机遇。
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低空经济:能量系统行业特征包括:1.具有四大核心指标;2.现有eVTOL电池难以满足长距离要求;3.燃油+电动混合动力方式可过渡能量密度不足的问题。
1
具有四大核心指标
eVTOL电池当前为评估飞行器的续航能力、充电时间、成本等其他性能和特性设立了四项指标:1.比功率(SP)。描述的是电池单位重量的功率,单位是W/kg。SP 取决于电池化学性质和包装。决定了飞机的容量和所需的电池重量。2.比能量(SE)。描述了单位重量的电池能提供的能量,单位是Wh/kg,比能量取决于电池的化学成分和封装,并决定了飞行器的航程和所需的电池重量。3.充放电速率(C-rate)。用于描述电池的充放电速度,1C表示电池可以在1小时内完全充电或放电C值的上限取决于电解液和电极材料,影响飞行器的驾驶性能。在需要更大升力或推力的情况下,如垂直起飞或着陆,需要更高的C值以克服重力。此外,更快的加速也需要更大的电池输出功率,因此所需的C值更高。4.循环寿命。是指电池在无法满足飞行器最低动力需求前所经历的充放电周期数,放电电量占电池总容量的百分比越大,放电深度越深。循环寿命取决于充放电速率、循环深度、温度和电池种类,并决定了电池的使用寿命。5.指标间相互联系。比功率(SP)、比能量(SE)、充放电速率和循环寿命相互关联。对于同种电池,SP和SE相互制约,化学成分决定其上下限。当SP增加到一定程度时,SE会迅速减小。因此,需要在SE和SP之间找到平衡点以满足需求。5C放电率是一个合适的参考标准(但会导致电池寿命较短),在较快的放电速率下实现最大的SP和SE值
2
现有eVTOL电池难以满足长距离要求
目前,电池单体能量密度最高为300Wh/kg,电池包为250Wh/kg,最大放电倍率不超过4C。优步预测未来eVTOL需具备至少160公里航程,要求电池比能量至少230Wh/kg,但实际有效比能量仅50%-60%,因此电池组需达到380-460Wh/kg(400Wh/kg的电池能量密度是城市空中交通电动化的一个关键阈值)。有研究指出,城市出租车和机场穿梭的eVTOL航程多在50公里以内,对应电池包比能量需求约为300Wh/kg,现有电池水平或只能实现50公里以下的短程飞行。
3
燃油+电动混合动力方式可过渡当前电池能量密度不足的问题
鉴于目前动力电池能量密度限制了eVTOL的飞行性能,急需可以过渡(给予电池技术发展空间)的解决方案。现对比Volocopter VoloCity纯电与油电混合方案,纯电模式下该机型航行距离35~65千米, 有载情况200千克, 有载效率~0.22。串联式油电混合模式下,在假设条件下,该飞机装备了一个150千克重的100千瓦燃油发电机,以及42千克的7.5千瓦时应急电池和18千克的应急燃油。在携带80千克燃油的情况下,飞机可以以90千米/小时的巡航速度飞行7.74小时,覆盖700千米的距离,或者以110千米/小时的最大速度飞行至380千米远。在减去所有必要设备重量后,飞机仍有150千克的有效载荷空间。最终,飞机的有效载荷为350千克,在900千克的起飞重量下,有效载荷率达到0.39,性能上显著优于当前技术下的纯电模式。
[3]
1:《EVTOL电池技术介绍》、《复合翼eVTOL电池需求及对动力总成安全性的影响》、《电动垂直起降飞行器的技术现状与发展》、飞行汽车之家
《EVTOL电池技术介绍》、《复合翼eVTOL电池需求及对动力总成安全性的影响》、《电动垂直起降飞行器的技术现状与发展》、飞行汽车之家
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