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1、 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 低空經濟專題:低空經濟專題:eVTOLeVTOL 蓄勢待發,三電系統有望受益蓄勢待發,三電系統有望受益 電力設備與新能源行業 報告摘要報告摘要 低空經濟政策密集催化,萬億級市場規??善诘涂战洕呙芗呋?,萬億級市場規??善?2023 年下半年以來,“低空經濟”進入政策密集催化期。在政策的持續推動下,未來隨著低空經濟產業鏈的逐步成熟,低空經濟的下游應用場景有望持續拓展,萬億級產業規??善?。eVTOLeVTOL 具備多重優勢,有望成為低空經濟重要載體具備多重優勢,有望成為低空經濟重要載體 eVTOL 是低空經濟的重要載體之一,與現有輕型無人機和通用航空形成
2、空域互補。與常見的地面交通(如汽車)對比,eVTOL 相對電動汽車在特定場景下具備時間優勢。與常見的空中交通對比,一方面 eVTOL 較以傳統化石能源為燃料的空中交通工具更加環保,另一方面 eVTOL 較傳統燃油直升機和固定翼飛機在單位能源與運營成本等方面具備優勢。eVTOLeVTOL 資質認證壁壘高,資質認證壁壘高,已有已有國內廠商國內廠商獲得獲得 TCTC eVTOL 在商業化運營前需經過多重資質認定流程,主要包括四類證書的獲得:型號合格證(TC)、生產許可證(PC)、運行許可證(OC)以及單機適航證(AC)。目前已有國內廠商獲得 TC,其中億航智能已獲得 PC。此外,政策持續推進也有望推
3、動適航取證體系的完善,eVTOL 的商業化進程有望因此加速。三電系統成本占比三電系統成本占比較較高,高,國內廠商國內廠商積極布局積極布局 全球電動飛機產業鏈的上游包括電池、電機、電控、飛控系統等,其中三電系統在電動航空器的成本中占據重要地位。電驅技術在航空的應用比車規級的應用在安全性可靠性上更為嚴格,且更重視輕量化。具體來看,電機可沿用永磁同步電機,但轉矩密度要求較車用提升;電控具有體積小和功率密度高等特點,SiC功率器件有望應用。電池方面,eVTOL 電池供應體系與汽車重疊,但其對能量密度、倍率性能、安全性能等要求比電動汽車更高。目前,電動航空領域的三電產品已有多家國內廠商積極布局。投資建議
4、投資建議 我們認為,受益于政策的持續催化,低空經濟產業發展有望加速,萬億級產業規??善?。eVTOL 作為低空經濟的重要載體具備多重優勢,eVTOL 商業化進程有望持續推進。就產業鏈而言,三電系統(電池、電機、電控)成本占比較高,在 eVTOL 廣闊市場規模的帶動下,產業鏈上游的三電系統市場有望蓬勃發展。此外,電動航空領域將對三電系統等相關零部件提出更高要求,目前已有相關廠商在電動航空的電池、電機、電控等領域進行前期布局,未來有望受益行業需求發展,并獲得先發優勢。評級及分析師信息 行業評級:增持 行業走勢圖 分析師:楊睿分析師:楊睿 郵箱: SAC NO:S1120520050003 聯系電話:
5、010-5977 5338 分析師:李唯嘉分析師:李唯嘉 郵箱: SAC NO:S1120520070008 聯系電話:010-5977 5349 研究助理:哈成宸研究助理:哈成宸 郵箱: 聯系電話:021-5038 0388 證券研究報告|行業動態報告 僅供機構投資者使用 Table_Date 2024 年 5 月 5 日 146604 證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 2 受益標的:臥龍電驅、藍海華騰、寧德時代、孚能科技、億緯鋰能、蔚藍鋰芯、欣旺達、國軒高科等。風險提示風險提示 政策變化風險;技術路徑變化風險;eVTOL 商業化進程不及預期;零部件供應商布局
6、進展不及預期等。eZbUfVfV9WeZfVbZ9PbP6MmOmMnPnRiNrRmRfQrRvN8OmNqQvPoOuMwMmOtP 證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 3 正文目錄 1.低空經濟政策密集催化,萬億級市場規??善?4 2.eVTOL 具備多重優勢,有望成為低空經濟重要載體.5 3.eVTOL資質認證壁壘高,已有國內廠商獲得 TC.7 4.三電系統成本占比高,國內廠商積極布局.9 5.投資建議.19 6.風險提示.20 圖表目錄 圖 1 我國低空經濟場景分布.5 圖 2 低空經濟相關概念區分.5 圖 3 億航智能 EH216-S 無人駕駛載人 e
7、VTOL航空器.6 圖 4 吉利沃飛長空 AE200 eVTOL/飛行汽車.6 圖 5 eVTOL需要取得的資質證件(適用于中國、美國等市場).8 圖 6 全球電動飛機產業鏈圖譜.10 圖 7 Lilium eVTOL成本拆分.11 圖 8 2024-2035年全球 eVTOL累計市場規模(億美元).11 圖 9 車用(上)與 eVTOL(下)電機轉矩與轉速曲線.13 圖 10 航空航天(橙)與車用(藍)電機轉矩密度.13 圖 11 臥龍電驅入選2023中國低空經濟領軍企業 TOP20.14 圖 12 新一代寬禁帶半導體材料與傳統硅基材料性能對比.15 圖 13 eVTOL對電池的參數要求.1
8、5 圖 14 eVTOL和電動汽車對鋰離子電池性能要求對比.15 圖 15 軟包、方形和圓柱技術路線對比(單體性能).17 圖 16 正力新能“三高一快”航空電池產品.18 圖 17 液態電池與固態電池內部結構對比.18 圖 18 鋰金屬負極的應用有望提升能量密度.18 表 1 eVTOL 與燃油飛行器對比.7 表 2 布局 eVTOL的廠商及進展(不完全統計).9 表 3 不同電機特點對比.12 表 4 電池相關公司在低空經濟領域布局(不完全統計).16 表 5 部分廠商電動航空領域(半)固態/鋰金屬電池布局(不完全統計).19 證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲
9、明 4 1.1.低空經濟政策密集催化,萬億級市場規??善诘涂战洕呙芗呋?,萬億級市場規??善?政策密集催化下,低空經濟發展有望加速。政策密集催化下,低空經濟發展有望加速。低空經濟是以各種有人駕駛和無人駕駛航空器的各類低空飛行活動為牽引,輻射帶動相關領域融合發展的綜合性經濟形態,其相關產品主要包括無人機、eVTOL(電動垂直起降飛行器)、直升飛機、傳統固定翼飛機等?!暗涂战洕备拍钤?2009 年由中國民航大學李衛民副教授于“中國通用航空發展研究”課題研討會上首次提出,而后于 2021 年 2 月寫入國家綜合立體交通網規劃綱要。2023 年下半年以來,“低空經濟”進入政策密集催化期:2023
10、 年 10 月,綠色航空制造業發展綱要(2023-2035 年)提出:到 2025 年電動通航飛機投入商業應用,電動垂直起降航空器(eVTOL)實現試點運行;2023 年 12 月,中央經濟工作會議提出:加快發展低空經濟等若干戰略性新興產業;2023 年 12 月,國家空管委組織制定的國家空域基礎分類方法正式發布,依據航空器飛行規則和性能要求、空域環境、空管服務內容等要素,將空域劃分為 A、B、C、D、E、G、W 等 7 類,其中:A、B、C、D、E 類為管制空域,G、W 類為非管制空域;非管制空域的劃分有望為電動垂直起降航空器(eVTOL)的試點運行以及商業化落地奠定基礎;2024 年 3
11、月,“低空經濟”在今年全國兩會首次寫入政府工作報告,2024政府工作報告提出:積極打造低空經濟等新增長引擎;2024 年 3 月,通用航空裝備創新應用實施方案(2024-2030 年)印發,其中主要目標提出:到 2027 年,以無人化、電動化、智能化為技術特征的新型通用航空裝備在城市空運、物流配送、應急救援等領域實現商業應用;到 2030 年,通用航空裝備全面融入人民生產生活各領域,成為低空經濟增長的強大推動力,形成萬億級市場規模;2024 年 4 月,國家發展改革委政策研究室主任金賢東在國新辦新聞發布會上表示:當前我國發展低空經濟已經具備較好基礎;低空經濟是前景廣闊的戰略性新興產業,積極穩妥
12、推動低空經濟發展意義重大、前景光明;同月,工業和信息化部副部長單忠德在國新辦新聞發布會上表示:低空經濟是新興產業未來發展的重要方向,將來一定會形成萬億級產業規模。低空經濟低空經濟應用應用場景廣泛,涵蓋工、農與服務業等多領域。場景廣泛,涵蓋工、農與服務業等多領域。據中國民用航空局副局長韓鈞表示,低空經濟作為戰略性新興產業,既包括傳統通用航空業態,又融合了以無人機為支撐的低空生產服務方式,在工業、農業、服務業等領域應用廣泛。其中,下游有代表性的包括,1)低空經濟+農業:植保無人機在農林業中應用廣泛,有利于提升精細化生產管理;2)低空經濟+物流:有助于緩解地面物流承載壓力,滿足小批量、高頻次的即時性
13、貨物配送;3)低空經濟+旅游:滿足旅游休閑、探險、運動等消費需求,并帶動周邊配套產業;4)低空經濟+巡檢:可實現無人夜間值守、高效低空數據采集、突發事件及時響應等,提高了巡邏與巡檢效率;5)低空經濟+消防:能夠繞開復雜擁堵路段,進行及時救援;6)低空經濟+交通:以 eVTOL 等新型航空器為平臺,解決民眾城際交通出行問題。我們認為,低空經濟對于構建現代產業體系具有重要作用,未來隨著低空經濟產業鏈的逐步成熟,低空經濟的下游應用場景有望持續拓展,萬億級產業規??善?。證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 5 圖 1 我國低空經濟場景分布 2.2.eVTOLeVTOL 具備
14、多重優勢,有望成為低空經濟重要載體具備多重優勢,有望成為低空經濟重要載體 eVTOL 主要特點在于“載人主要特點在于“載人+電動”,與現有航空器形成空域互補。電動”,與現有航空器形成空域互補。eVTOL 全稱為 Electric V ertical Takeoff and Landing 電動垂直起降飛行器,是低空經濟的重要載體之一。據蓋斯特汽車戰略咨詢:eVTOL與直升機的主要區別在于其為純電動驅動;eVTOL與無人機的區別在于其主要以載人為主。據電動垂直起降飛行器的技術現狀與發展,由于 eVTOL 采用電池加電機的動力總成,其懸停狀態電池放電倍率約為 35 C、放電時長約為 1220 mi
15、n;考慮電池大功率狀態散熱量較大及電池電量安全余量,eVTOL 不具備長時懸停能力,與能長時懸停的常規燃油直升機具有較大差別;在爬升狀態時,eVTOL 需用功率更大,若爬升高度過大則會影響飛行器航程;因此,eVTOL 飛行高度通常不超過 600 米,運行高度基本處于 300 米以下,與現有輕型無人機和通用航空形成空域互補。圖 2 低空經濟相關概念區分 證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 6 圖 3 億航智能 EH216-S 無人駕駛載人 eVTOL航空器 圖 4 吉利沃飛長空 AE200 eVTOL/飛行汽車 eVTOL 具備時間優勢,相較傳統能源飛行器環保且經濟
16、。具備時間優勢,相較傳統能源飛行器環保且經濟。若將 eVTOL 與常見的地面交通(如汽車)對比,eVTOL 相對電動汽車在特定場景下具備時間優勢;若將 eVTOL 與常見的空中交通對比,一方面 eVTOL 相較于以傳統化石能源為燃料的空中交通工具更加環保;另一方面,據電動垂直起降飛行器的技術現狀與發展,以 2 座 Joby S2 eVTOL、2 座 R22 羅賓遜直升機、V ans RV-7 固定翼飛機為例進行對比,可以發現:與傳統燃油直升機相比,eVTOL 在速度、航程、單位能源與運營成本等方面均具有較大的優勢;與固定翼飛機相比,盡管 eVTOL 在航程、商載方面存在一定劣勢,但在單位能源與
17、運營成本方面優勢仍明顯。此外,eVTOL 無需借助跑道即可實現垂直起降,相對于固定翼飛機具備便捷性。證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 7 表 1 eVTOL 與燃油飛行器對比 參數參數 Joby S2 羅賓遜羅賓遜 R22 Vans RV-7 座位數 2 2 2 起飛重量/lb 2000 1370 1800 最大商載/lb 390 389 460 機翼面積/ft2 53.8 121 翼展/ft 29.5 25(旋翼直徑)25 縱橫比 16.2 5.2 翼面載荷/(lb*ft-2)37.2 14.9 槳盤載荷/(lb*ft-2)16.3 2.61 巡航速度/mph
18、 200 110 199 航程/mile 200 165 775 巡航升力系數 0.52 0.19 價格/$200000 291700 110000 每英里能源成本/$0.05 0.53 0.27 每英里運營成本/$0.20 1.30 0.44 3.3.eVTOLeVTOL 資質認證壁壘高,資質認證壁壘高,已有國內廠商獲得已有國內廠商獲得 TCTC eVTOL 資質認證壁壘高,其中資質認證壁壘高,其中 TC 獲得是核心關鍵。獲得是核心關鍵。eVTOL 作為未來出行方式的全新載體,商業化進程備受關注。eVTOL 在商業化運營前需經過多重資質認定流程。據蓋斯特汽車戰略咨詢報告,資質認定主要包括四類
19、證書的獲得:型號合格證(TC,核心關鍵且難度最大)、生產許可證(PC)、運行許可證(OC)以及單機適航證(AC),當 eVTOL 生產企業在獲得前三個證書,且每款機型獲得單機適航證(AC)后,才能開展商業運營;整體而言,eVTOL 取得全部資質的流程時間較長,前三證從申請到審批預計通常需要約 3-5 年時間,由此有望構筑較高的行業進入壁壘。證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 8 圖 5 eVTOL需要取得的資質證件(適用于中國、美國等市場)已有已有國內廠商國內廠商獲得獲得 TC,其中億航智能已獲得,其中億航智能已獲得 PC。目前,已有包括航空制造商、汽車廠商、科技
20、公司等各類型企業布局 eVTOL 產品。就適航認證而言,已有廠商獲得型號合格證(TC);國內方面,據億航智能官網,億航智能 EH216-S 無人駕駛載人航空器相繼于 2023 年 10 月、2023 年 12 月、2024 年 4 月取得 TC、AC、PC。除億航智能外,據中國新聞網,2024 年 3 月,民航華東地區管理局向峰飛科技公司頒發V2000CG 無人駕駛航空器系統型號合格證,這也是中國民航系統頒發的首個無人駕駛噸級電動垂直起降航空器型號合格證。我們認為,型號合格證(TC)是用以證明民用航空產品符合相應適航規章和環境保護要求的證件,是準予其進入市場商業運營的前提,型號合格證的獲得有望
21、助力相關航空器的商業化進程持續推進。此外,政策此外,政策持續推進持續推進有望推動適航取證體系的有望推動適航取證體系的完善。完善。2024 年 3 月發布的通用航空裝備創新應用實施方案(2024-2030 年)提到:推進電動垂直起降航空器(eVTOL)等一批新型消費通用航空裝備適航取證。2024年 3 月,民航局舉行的低空經濟發展專題新聞發布會也提到:進一步提升適航審定能力,優化航空器適航標準、審定模式與技術。在政策的持續推動下,eVTOL 的商業化進程有望加速。證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 9 表 2 布局 eVTOL的廠商及進展(不完全統計)制造商制造商
22、企業名稱企業名稱 產品產品 產品類型產品類型 技術進展技術進展 合格審定規合格審定規劃劃 商用時商用時間規劃間規劃 航空制造商 波音 Wisk Aero PAV eVTOL 完成首飛-貝爾-Nexus 6HX eVTOL 樣機研發-2025 巴西航空 Eve Air Mobility Eve eVTOL 完成風洞測試 2025 2026 汽車企業 豐田 JOBY S4 eVTOL 獲得美國 FAA 特殊適航證-2025 SkyDrive SD-03 eVTOL 完成有人飛行測試 2026 2026 現代-SA1 eVTOL 設計階段 2024 2026 吉利 沃飛長空 AE200 eVTOL
23、進入適航審定 2025-2026-科技公司 億航智能 EH216-S eVTOL 已獲得 TC、AC、PC 2023.10(已獲得 TC)2024 英特爾 Volocopter VoloCity eVTOL 完成首飛-谷歌 Opener Blackfly eVTOL 小規模生產-騰訊 Lillium Jet 7 座版 eVTOL 獲得歐盟航空安全局批準 2025 2026 4.4.三電系統成本占比高,三電系統成本占比高,國內廠商國內廠商積極布局積極布局 產業鏈參與者眾多,上游包括三電及飛控系統等。產業鏈參與者眾多,上游包括三電及飛控系統等。全球電動飛機產業鏈的上中下游均已有較多廠商進行布局。產
24、業鏈上游包括電池、電機、電控、飛控系統等部件;中游則由不同類型的飛機本體廠商構成,包括傳統整機企業(中國商飛、AIRBUS、BOEING 等)、新勢力整機企業(億航智能、沃飛長空、LILIUM 等)以及部分傳統車企;下游則包括起降點、運營租賃等。證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 10 圖 6 全球電動飛機產業鏈圖譜 電動航空器三電動航空器三電成本占比近半,占據重要地位。電成本占比近半,占據重要地位。就上游部件而言,電動飛機的動力系統與傳統使用燃油發動機的航空器存在顯著差異。據 AOPA 官網披露的電動航空器電推進系統系列團體標準的征求意見稿,在電動航空器中,電機
25、、控制器等部件共同組成了電推進系統,并與電池、推進器等部件一起構成整套動力裝置。就成本構成而言,以 Lilium 的 eVTOL 產品為例,推進系統/結構與內飾/航空電子設備與飛行控制器/能源系統/組裝分別占比 40%/25%/20%/10%/5%,推進系統與能源系統成本占比達 50%;具體就三電(電池、電機、電控)而言,據科工力量公眾號訪談文章,三電在電動航空器的成本構成中占比約 45%至 50%,占據重要地位。證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 11 圖 7 Lilium eVTOL成本拆分 eVTOL 具備可觀具備可觀市場規模,推動三電市場享廣闊空間。市場規
26、模,推動三電市場享廣闊空間。據中國電動垂直起降航空器(eVTOL)行業發展白皮書(2024 年)預測,到 2035 年,全球 eVTOL 累計市場規模有望達到 1600 億美元。我們認為,由于三電系統在電動航空器中的占比較高,隨著全球 eVTOL 市場的持續發展,三電系統市場規模有望持續擴大,未來空間廣闊。圖 8 2024-2035 年全球 eVTOL累計市場規模(億美元)測算 eVTOL對對電機與電控性能要求高。電機與電控性能要求高。據臥龍電驅 2024 年 3 月發布的投資者關系活動記錄表,電驅技術在航空的應用比車規級的應用在安全性可靠性上更為嚴格,容錯率更低,并且設計上更重視輕量化。就具
27、體的電機與電控而言,電機方面:可沿用永磁同步電機,但轉矩密度要求較車用提升。電機方面:可沿用永磁同步電機,但轉矩密度要求較車用提升。永磁同步電機具備前景,多家廠商已實現應用。永磁同步電機具備前景,多家廠商已實現應用。在目前諸多電機方案中,永磁同步電機作為新能源汽車主驅動電機的常見方案,具備高功率密度、高效率、良好的動態響應和可控性等優勢,有望成為電推進動力系統中具備前景的方案之一。據電動垂直起降飛行器的技術現狀與發展,目前包括 Joby S4、Archer Midnight 等40%25%20%10%5%推進系統結構與內飾航空電子設備與飛行控制器能源系統組裝 證券研究報告|行業動態報告 請仔細
28、閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 12 eVTOL 產品均采用永磁同步電機;此外,永磁同步電機還可根據磁場方向分為徑向磁通和軸向磁場兩類,其中徑向磁通永磁電機在相同氣隙面積和相同最大轉子線速度下功率更具優勢,軸向磁通永磁電機徑向空間的利用率高,在長徑比較小的場合功率密度和轉矩密度具有優勢,多應用于十千瓦級至百千瓦級的直驅式推進電機系統。表 3 不同電機特點對比 直流電機直流電機 交流異步電機交流異步電機 永磁同步電機永磁同步電機 開關磁阻電機開關磁阻電機 功率密度 低 中 高高 較高 功率因數(%)/82-85 9090-9393 60-65 峰值效率(%)85-89 90-95 9595-97
29、97 80-90 負荷效率(%)80-87 90-92 8585-9797 78-86 過載能力(%e)200 300-500 300300 300-500 恒功率區/15 1 12.252.25 13 過載系數 2 3-5 3 3 3-5 可靠性 中 較高 高高 較高 結構堅固性 低 高 較高較高 高 體積重量 大 中 小小 小 調速控制性能 很好 中 好好 好 電機成本 低 中 高高 中 控制器成本 低 高 高高 中 eVTOL電機與車用需求存異,轉矩密度要求較車用更高。電機與車用需求存異,轉矩密度要求較車用更高。盡管目前部分 eVTOL電機與車用電機類似地采用永磁同步電機方案,但 eVT
30、OL 用電機與車用電機仍具備差異,尤其在轉矩層面。就車用電機而言,目前通常采用高轉速電機+齒輪箱的方案;一方面,車用電機在大部分情景下其所需的轉矩較低,因此出于性價比考慮不采用高轉矩方案;但另一方面,在遇到如爬陡坡等需要高轉矩輸出的場景時,此時齒輪箱可以起到增加轉矩的作用。與車用電機不同的是,eVTOL 在懸停起飛、巡航飛行、懸停著陸是均需電機提供較高轉矩并連續驅動,在一些特定情況下,如單個螺旋槳發生故障時,eVTOL 則需要比懸停時更高的轉矩輸出;同時,出于控制噪音以及可靠性等方面的考慮,eVTOL更偏好于無齒輪箱的直驅方式。因此 eVTOL在電機本身的高轉矩性能要求上較汽車更高。此外,在重
31、量方面,eVTOL 相較于汽車對于重量更加敏感,較高的電機重量會降低 eVTOL的乘客數量和有效載荷,對整機廠商的產品競爭力造成影響。因此綜合而言,因此綜合而言,eVTOL的電機需要在控制質量的同時,能夠提供較高的轉矩,的電機需要在控制質量的同時,能夠提供較高的轉矩,相較于車用電機在轉矩密度上具備更高要求。相較于車用電機在轉矩密度上具備更高要求。證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 13 圖 9 車用(上)與 eVTOL(下)電機轉矩與轉速曲線 圖 10 航空航天(橙)與車用(藍)電機轉矩密度 資料來源:Propulsion Scaling Methods in t
32、he Era of Electric Flight,華西證券研究所 電驅與電機布局方面,電驅與電機布局方面,就海外而言,目前已有包括賽峰集團等在內的部分知名海外廠商布局相關產品,其中賽峰集團已與多家知名主機廠開展合作。據賽峰集團官網,公司已與 2022 年 5 月與時的科技達成合作,為其 E20 eVTOL裝備 ENGINeUSTM智能電機,并于 2023 年先后與 Archer、V olocopter 達成 eVTOL領域合作。就國內而言,目前已有包括臥龍電驅在內的部分廠商進行布局。就國內而言,目前已有包括臥龍電驅在內的部分廠商進行布局。臥龍電驅是電動航空適航標準專業委員會發起單位,在電動航
33、空領域布局多年。2020 年 12 月,據萬豐奧威官網,萬豐奧威與臥龍電驅簽署了戰略合作協議,雙方約定在電動航空產業、電動航空電機及驅動器、電機輕量化等領域開展深度合作,共同推進航空電機及鎂合金殼體的產品研發和市場推廣。2021 年 4 月,據沃飛長空 AEROFUGIA公眾號,沃飛長空與臥龍電驅全球中央研究院達成戰略合作,圍繞新能源無人機、載人機的整機設計、產品研發、平臺構建及行業應用開展深度合作。2023 年 4 月,據臥龍電驅官網,臥龍承擔的民航局“電動航空器電動力系統適航要求和關鍵驗證”課題研究,順利通過專家組驗收。2023 年 8 月,據臥龍電驅官網,臥龍與航科院簽訂戰略合作協議,共
34、建“新能源航空器電動力系統適航驗證實驗室”。2023 年 10 月,據臥龍電驅官網,臥龍與商飛北研共同打造的“航空電動力系統事業部”正式揭牌成立。2023 年 12 月,據臥龍電驅官網,臥龍電驅作為唯一一家電動力系統企業成功入選2023 中國低空經濟領軍企業 TOP20。證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 14 圖 11 臥龍電驅入選2023 中國低空經濟領軍企業 TOP20 電控同樣具備較高要求,電控同樣具備較高要求,SiC 功率器件有望應用。功率器件有望應用。電機控制器主要用于控制電機速度、角度和方向。據電動航空器電推進系統動力電機控制器技術規范(征求意見稿)
35、,電機控制器具有體積小、質量輕和功率密度高的特點,必須滿足高壓、高功率和高空等嚴酷環境的要求才能裝機使用。在此背景下,采用新一代寬禁帶功率器件如 SiC等的電機控制器有望成為未來發展方向。據電動汽車用高功率密度碳化硅電機控制器研究,體積方面:體積方面:隨著硅基功率器件特性逐漸逼近材料的本征極限,以 Si IGBT 為開關器件的電機控制器功率密度很難取得進一步突破;SiC 材料的擊穿電場強度約為 Si材料的 10 倍,在相同的額定電壓下,SiC 器件更薄、導通壓降和導通損耗更小,SiC 材料的載流子飽和漂移速度更高,因而 SiC 器件的開關速度更快、開關損耗更小,進而能夠減小直流側支撐電容器容值
36、的需求,降低控制器體積;功率密度方面:功率密度方面:由于 SiC 材料熔點高、導熱系數大,所以在相同的工作條件下 SiC器件的耐溫更高、熱阻更低;更高的工作結溫允許 SiC器件配備更小的散熱器,進一步提升了功率密度。電控方面,已有包括藍海華騰在內的部分廠商進行布局。電控方面,已有包括藍海華騰在內的部分廠商進行布局。據藍海華騰 2024 年 3月發布的投資者關系活動記錄表,憑借公司十余年電控技術的積累,在電動飛行器方面公司早期已有相關布局;公司取得的深圳市科技創新委員會重大專項項目-重 202317N101 電動飛行器用協同容錯構架高精準電機驅動控制器設計與開發,主要是通過對電動飛行器的控制算法
37、和電機驅動控制器的關鍵技術研發,實現電動飛行器高功率密度電機控制器設計,目前該項目尚處于技術攻關階段,正積極與意向客戶在溝通合作事宜。此外,據藍海華騰 2023 年年報,公司基于 SIC 基器件的飛行器電機驅動器研究項目也已進入開發階段。證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 15 圖 12 新一代寬禁帶半導體材料與傳統硅基材料性能對比 eVTOL 電池供應體系與汽車重疊,性能要求較汽車更高。電池供應體系與汽車重疊,性能要求較汽車更高。在電池供應體系方面,電動航空領域與新能源汽車領域存在重疊,部分廠商的電動航空器已使用汽車產業鏈供應商的電池。但與此同時,據高工鋰電,以
38、 eVTOL 為例,其對動力電池的能量密能量密度、倍率性能、安全性能度、倍率性能、安全性能等多方面指標的要求比電動汽車更高,其中:能量密度方面,從電池企業投入 eVTOL 應用的產品看來,目前 eVTOL 電池已達到 285Wh/kg,高于常見的乘用車用鋰電池的能量密度;但即便如此,285Wh/kg 的性能指標尚不能滿足要求,未來仍有上探空間。倍率性能方面,eVTOL 的飛行需要經歷起飛、巡航、懸停等階段,各階段對電池的放電倍率要求存在差異;其中,起降的特殊場景要求 eVTOL 電池的瞬間充放電倍率須在 5C以上。安全性能方面,對于整體 eVTOL 而言,美國 FAA 的標準要求事故率為千萬分
39、之一,歐盟 EASA 的標準則是十億分之一;在 eVTOL 對于安全性的嚴格要求下,相應地,eVTOL 電池同樣需具備較高的安全性能,其安全標準也高于陸地的電動汽車。圖 13 eVTOL對電池的參數要求 圖 14 eVTOL和電動汽車對鋰離子電池性能要求對比 資料來源:電動垂直起降飛行器的技術現狀與發展,華西證券研究所 證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 16 表 4 電池相關公司在低空經濟領域布局(不完全統計)公司公司 低空經濟領域低空經濟領域布局布局 寧德時代 據公司 2023年 5月投資者關系活動記錄表,公司于 2023年 4 月發布凝聚態電池,單體能量密度
40、高達 500Wh/kg,凝聚態電池正在進行民用電動載人飛機項目的合作開發。據高工鋰電,公司于 2023年 7月與中國商飛、上海交大企業發展集團共同成立商飛時代(上海)航空有限公司。孚能科技 據公司 2024年 3月投資者問答回復,公司產品具有能量密度高、安全性能好、重量輕、外形設計靈活等特點,適用于低空飛行的新興領域,公司已與國內幾家潛在客戶進行積極溝通。據公司 2023年業績快報,公司已與國際某頭部 eVTOL 制造商的達成合作并已交付產品。國軒高科 據公司 2024 年 3 月投資者問答回復,2023 年 12 月公司與億航智能簽訂戰略合作協議,布局低空經濟,致力于共同開發基于無人駕駛電動
41、垂直起降航空器(eVTOL)產品的動力電芯、電池包、儲能系統和充電基礎設施。億緯鋰能 據公司 2024年 4月投資者問答回復,公司在飛行汽車、無人機等低空領域已有相關電池產品的布局和應用。欣旺達 據公司 2024年 4月投資者問答回復,公司的電池可應用于飛行汽車,公司具備研發、生產飛行汽車電池的能力。蔚藍鋰芯 據公司 2024 年 4 月投資者關系活動記錄表,公司在 22 年下半年開始研究低空飛行器,已與國內外幾家客戶簽了 NDA,目前有 21700和 46950的幾款產品在開發中。珠海冠宇 據公司 2023年年報,行業無人機電池為公司傳統優勢項目,公司將持續保持與全球領先的無人機制造商大疆的
42、合作關系。據公司 2024年 3月投資者問答回復,公司產品能夠滿足載人飛行器的一系列的性能需求,公司正在跟客戶進行對接并進行相關產品的研發。維科技術 據公司 2021 年公告,高倍率電池方面,公司 2020 年與某知名無人機廠商簽署了合作備忘錄,雙方擬在無人機及其他消費類產品鋰電池市場進行有效合作。拓邦股份 據公司 2024年 4月投資者問答回復,公司的軟包高倍率電池產品應用于植保無人機,具有安全性能好、能量密度高等產品優勢。封裝方式:軟包與圓柱各具優勢,已有廠商布局。封裝方式:軟包與圓柱各具優勢,已有廠商布局。就電池的封裝方式而言,鋰電池技術路線主要可分為軟包、方形和圓柱。據前瞻產業研究院,
43、單體性能上,軟包電池能量密度高、散熱性能好,圓柱電池的安全性較好、充放電倍率優勢較大,兩類封裝方式各自與前述 eVTOL 電池的性能要求具備一定契合度。據 EVTank、GGII、公司公告等公開信息查詢,在電動航空領域,已有能元科技(Molicel)、蔚藍鋰芯、CustomCells 等企業布局圓柱電池路線,而包括孚能科技、CustomCells 等在內的部分廠商也已布局軟包電池路線。據蔚藍鋰芯 2024 年 4 月投資者關系活動記錄表,海外市場使用小圓柱解決方案的比例較高,國內市場使用軟包解決方案的比例高于海外市場。證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 17 圖
44、15 軟包、方形和圓柱技術路線對比(單體性能)材料體系:三元材料與鈷酸鋰各有所長,性能具備一定契合度。材料體系:三元材料與鈷酸鋰各有所長,性能具備一定契合度。根據正極材料的不同,鋰電池通??煞譃槿牧想姵?、磷酸鐵鋰電池、鈷酸鋰電池等。其中,鈷酸鋰電池倍率性能優勢突出,三元材料電池則在能量密度方面具備優勢,兩類電池各自與前述 eVTOL電池的性能要求具備一定契合度。兼顧高能量密度與高倍率為核心方向,部分廠商積極布局。兼顧高能量密度與高倍率為核心方向,部分廠商積極布局。與此同時,電池的能量密度、倍率性能等因素間通常又存在互相制約的關系,常規的鈷酸鋰和三元材料較難同時兼顧高能量密度與高倍率。針對此
45、問題,多家廠商在低空經濟領域的相關材料方面展開積極研究布局并取得一定進展。鈷酸鋰方面,鈷酸鋰方面,據廈鎢新能 2023 年年報,公司陸續開發出高電壓高倍率鈷酸鋰,顯著提升能量密度,并維持優異的倍率以及安全性能;同時正積極研發更高能量密度的高功率鈷酸鋰產品,為無人機等電芯提供長續航高安全的鈷酸鋰正極材料。據盟固利新材料公眾號,公司的高倍率鈷酸鋰產品主要針對低空飛行器、小型無人機、電子煙的需求進行產品開發。三元材料方面,三元材料方面,據新華網,正力新能的“三高一快”航空電池產品采用超高鎳正極材料,在實現高能量密度的同時,通過小顆粒正極材料、超低粘度電解液溶劑、新型粘結劑等方式,能夠實現不低于 12
46、C 的高放電倍率。據廈鎢新能 2023 年年報,公司針對低空飛行器及無人機領域開發的高功率高電壓三元產品已實現量產,正在開發的新一代產品使用了全新的外界面精修技術,在 60下、超過 10C 的超高速充放電中材料界面穩定性得到顯著提升,目前已通過客戶樣品認證,預計應用于下一代低空飛行供能電池終端。證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 18 圖 16 正力新能“三高一快”航空電池產品 電池體系:能量密度需求提升電池體系:能量密度需求提升,推動電池技術升級,推動電池技術升級。2023 年 10 月,工信部等四部門印發的綠色航空制造業發展綱要(2023-2035 年)對航空
47、級電池產品參數提出目標要求:滿足電動航空器使用需求和適航要求的 400Wh/kg 級航空鋰電池產品投入量產,500Wh/kg 級產品小規模驗證。在高能量密度需求的推動下,除常規材料體系升級外,電池體系有望由常見的液態鋰電池向固態鋰電池轉變。固態電池多維度優勢明顯,固態電池多維度優勢明顯,eVTOL 需求加速應用潛力。需求加速應用潛力。據蓋世汽車新能源,1)能量密度方面,能量密度方面,固態電池電壓可達 5V,高于液態電池的 4.3V,因此能夠匹配能量密度更高的高電壓正極材料,使得能量密度提升至 400Wh/kg 以上;2)安全性方面,)安全性方面,液態電解液易燃、易漏、易揮發、易產生鋰枝晶,帶來
48、巨大安全隱患,固態電解質可以有效抑制鋰枝晶的生長,即便隔膜刺穿,電解質也不會泄露、揮發,安全性得到提升;3)倍率性)倍率性能方面,能方面,固態電池能夠兼容鋰金屬負極,可以實現快充快放的功能。目前,業內已有多家廠商積極推動(半)固態/鋰金屬電池在 eVTOL 領域的應用,電池技術的持續進步也有望為 eVTOL行業規?;蜕虡I化發展提供堅實的基礎。圖 17 液態電池與固態電池內部結構對比 圖 18 鋰金屬負極的應用有望提升能量密度 資料來源:Quantum Scape,華西證券研究所 注:橫軸為正極材料,豎軸為模型化電芯能量密度(Wh/kg)證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要
49、法律聲明 19 表 5 部分廠商電動航空領域(半)固態/鋰金屬電池布局(不完全統計)公司公司 相關相關布局布局 力神 據 EVTank,2024 年 1月,力神電池完成全新一代能量密度達 402Wh/kg半固態電池開發,該產品未來將主要瞄準超長續航中高端電動汽車,以及 eVTOL(電動垂直起降航空器)等領域。欣視界 據 EVTank,億航智能宣布與欣視界合作開展適用于億航智能自動駕駛飛行器(AAV)產品的固態鋰電池研發與生產;欣視界第一代能量密度 450Wh/kg的 6Ah-50Ah產品已經取得了相應測試和認證報告并且具備量產能力。SES 據高工鋰電,公司于 2023年末宣布發力城市空中交通,
50、其鋰金屬電池通過了過充、針刺、外部短路、熱穩定系列測試,拿到了 UN38.3(聯合國危險貨物運輸專家委員會試驗和標準手冊第 38.3 節),該標準從高溫測試、低溫測試、振動測試、沖擊測試等方面要求電池安全;在 SES care 項目中,SES 鋰金屬電池已搭載 eVTOL 在公益應用中取得良好表現。盟維科技 據高工鋰電,公司單體級鋰金屬電芯能量密度已達 500 Wh/kg 以上,可通過高低溫、短路、振動、過充過放等國際標準濫用測試;據盟維官方公眾號消息,經過國際客戶實景飛行測試,搭載盟維鋰金屬電池的行業無人機飛行時間延長超過 70%;目前公司已陸續與國內外電動航空領域先進企業達成戰略合作。高倍
51、率影響使用壽命,高倍率影響使用壽命,eVTOLeVTOL 電池或具備耗材屬性。電池或具備耗材屬性。據亞翔航空公眾號,eVTOL電池需要在高充放電電流和深放電條件下工作,在目前的技術水平下會導致電池壽命較短;以 1C 的充放電速率為例,電池的循環壽命約為 1500 次,以 5C 的速率運行的電池壽命周期則降至約 1000 次;即使飛機每天只進行三次飛行并充電三次,電池也需一年一換。我們認為,如何同時實現 eVTOL 電池的高倍率性能與長循環壽命較為關鍵;一方面,如非對稱溫度調控等前沿技術通過在特定的溫度和電壓下對電池進行充電能夠顯著減緩電池老化的速度;另一方面,在現有技術水平背景下,倍率性能對于
52、循環壽命的制約將推動 eVTOL 電池向耗材方向轉變,較高的更換頻率或有望衍生出更為龐大的 eVTOL 電池市場,布局相關產業鏈的廠商也有望因此迎來更大空間。整體而言,電動航空領域的三電產品已有多家整體而言,電動航空領域的三電產品已有多家國內廠國內廠商商積極布局。我們認為,積極布局。我們認為,電動航空領域的三電系統與新能源汽車技術同源,部分供應商有望憑借已有技術切電動航空領域的三電系統與新能源汽車技術同源,部分供應商有望憑借已有技術切入電動航空領域;但與此同時,入電動航空領域;但與此同時,1 1)電動航空領域的三電系統性能要求較車用更高)電動航空領域的三電系統性能要求較車用更高(如電機在轉矩密
53、度方面、電池在能量密度(如電機在轉矩密度方面、電池在能量密度&倍率性能倍率性能&安全性等兼顧方面),因此安全性等兼顧方面),因此具備一定門檻,市場格局或有望更為集中;具備一定門檻,市場格局或有望更為集中;2 2)電動航空領域的三電系統同樣需滿足)電動航空領域的三電系統同樣需滿足適航要求,考慮目前整體資質認證的時間或長達數年,相關產品布局積極且技術領適航要求,考慮目前整體資質認證的時間或長達數年,相關產品布局積極且技術領先、與下游合作密切或率先實現供貨的三電廠商有望受益于低空經濟行業需求發展,先、與下游合作密切或率先實現供貨的三電廠商有望受益于低空經濟行業需求發展,在獲得先發優勢的同時后續也有望
54、保持較高客戶黏性;在獲得先發優勢的同時后續也有望保持較高客戶黏性;3 3)電動航空領域的三電系統電動航空領域的三電系統的更高要求有望推動包括碳化硅電控、固態電池等在內的新技術的加速應用,相關的更高要求有望推動包括碳化硅電控、固態電池等在內的新技術的加速應用,相關產業鏈有望因此受益。產業鏈有望因此受益。5.5.投資建議投資建議 我們認為,受益于政策的持續催化,低空經濟產業發展有望加速,萬億級產業規??善?。eVTOL 作為低空經濟的重要載體具備多重優勢,eVTOL 商業化進程有望持續推進。就產業鏈而言,三電系統(電池、電機、電控)成本占比較高,在 eVTOL廣闊市場規模的帶動下,產業鏈上游的三電系
55、統市場有望蓬勃發展。此外,電動航空領域將對三電系統等相關零部件提出更高要求,目前已有相關廠商在電動航空的電池、電機、電控等領域進行前期布局,未來有望受益行業需求發展,并獲得先發優勢。證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 20 受益標的:臥龍電驅、藍海華騰、寧德時代、孚能科技、億緯鋰能、蔚藍鋰芯、欣旺達、國軒高科等。6.6.風險提示風險提示 政策變化風險;技術路徑變化風險;eVTOL 商業化進程不及預期;零部件供應商布局進展不及預期等。Table_AuthorTable_AuthorInfoInfo 證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 2
56、1 分析師與研究助理簡介分析師與研究助理簡介 楊睿,華北電力大學碩士,專注能源領域研究多年,曾任民生證券研究院院長助理、電力設備與新能源行業首席分析師。2020年加入華西證券研究所,任電力設備與新能源行業首席分析師。2021年新浪財經金麒麟電力設備與新能源行業新銳分析師第一名。李唯嘉,中國農業大學碩士,曾任民生證券研究院電力設備與新能源行業分析師,2020年加入華西證券研究所。2021年新浪財經金麒麟電力設備與新能源行業新銳分析師第一名團隊成員。哈成宸,美國康奈爾大學碩士,2022年加入華西證券研究所。分析師承諾分析師承諾 作者具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格或相當的專業勝任能力,
57、保證報告所采用的數據均來自合規渠道,分析邏輯基于作者的職業理解,通過合理判斷并得出結論,力求客觀、公正,結論不受任何第三方的授意、影響,特此聲明。評級說明評級說明 公司評級標準公司評級標準 投資投資評級評級 說明說明 以報告發布日后的 6 個月內公司股價相對上證指數的漲跌幅為基準。買入 分析師預測在此期間股價相對強于上證指數達到或超過 15%增持 分析師預測在此期間股價相對強于上證指數在 5%15%之間 中性 分析師預測在此期間股價相對上證指數在-5%5%之間 減持 分析師預測在此期間股價相對弱于上證指數 5%15%之間 賣出 分析師預測在此期間股價相對弱于上證指數達到或超過 15%行業評級標
58、準行業評級標準 以報告發布日后的 6 個月內行業指數的漲跌幅為基準。推薦 分析師預測在此期間行業指數相對強于上證指數達到或超過 10%中性 分析師預測在此期間行業指數相對上證指數在-10%10%之間 回避 分析師預測在此期間行業指數相對弱于上證指數達到或超過 10%華西證券研究所:華西證券研究所:地址:北京市西城區太平橋大街豐匯園 11 號豐匯時代大廈南座 5 層 證券研究報告|行業動態報告 請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 22 華西證券免責聲明華西證券免責聲明 華西證券股份有限公司(以下簡稱“本公司”)具備證券投資咨詢業務資格。本報告僅供本公司簽約客戶使用。本公司不會因接收人收到或者經
59、由其他渠道轉發收到本報告而直接視其為本公司客戶。本報告基于本公司研究所及其研究人員認為的已經公開的資料或者研究人員的實地調研資料,但本公司對該等信息的準確性、完整性或可靠性不作任何保證。本報告所載資料、意見以及推測僅于本報告發布當日的判斷,且這種判斷受到研究方法、研究依據等多方面的制約。在不同時期,本公司可發出與本報告所載資料、意見及預測不一致的報告。本公司不保證本報告所含信息始終保持在最新狀態。同時,本公司對本報告所含信息可在不發出通知的情形下做出修改,投資者需自行關注相應更新或修改。在任何情況下,本報告僅提供給簽約客戶參考使用,任何信息或所表述的意見絕不構成對任何人的投資建議。市場有風險,
60、投資需謹慎。投資者不應將本報告視為做出投資決策的惟一參考因素,亦不應認為本報告可以取代自己的判斷。在任何情況下,本報告均未考慮到個別客戶的特殊投資目標、財務狀況或需求,不能作為客戶進行客戶買賣、認購證券或者其他金融工具的保證或邀請。在任何情況下,本公司、本公司員工或者其他關聯方均不承諾投資者一定獲利,不與投資者分享投資收益,也不對任何人因使用本報告而導致的任何可能損失負有任何責任。投資者因使用本公司研究報告做出的任何投資決策均是獨立行為,與本公司、本公司員工及其他關聯方無關。本公司建立起信息隔離墻制度、跨墻制度來規范管理跨部門、跨關聯機構之間的信息流動。務請投資者注意,在法律許可的前提下,本公司及其所屬關聯機構可能會持有報告中提到的公司所發行的證券或期權并進行證券或期權交易,也可能為這些公司提供或者爭取提供投資銀行、財務顧問或者金融產品等相關服務。在法律許可的前提下,本公司的董事、高級職員或員工可能擔任本報告所提到的公司的董事。所有報告版權均歸本公司所有。未經本公司事先書面授權,任何機構或個人不得以任何形式復制、轉發或公開傳播本報告的全部或部分內容,如需引用、刊發或轉載本報告,需注明出處為華西證券研究所,且不得對本報告進行任何有悖原意的引用、刪節和修改。