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1、佩信集團2022行業展望 工業級無人機應用與DaaS前沿洞察未來洞見|專業引領|科技驅動雙輪同造技術與應用勾畫工業級無人機產業圖景應時而生DaaS開啟工業級無人機規?;瘧脮r代附錄參考文獻融合共洽低空新經濟加速發展的關鍵動力與支撐流程重塑破解工業級無人機價值創造的制勝密碼無人之境DaaS模式開辟新紀元,高效賦能生產力01020718313943CONTENTS01民用無人機經過十幾年的發展,應用場景已經從個人航拍和娛樂,擴展到能源基建、環保氣象、勘察測繪、物流倉儲、農林牧漁等行業領域,在國民經濟和社會發展中發揮著越來越重要的作用。對于電網、風電和光伏設備巡檢等采集數據和信息的任務,使用無人機可
2、以降低人員安全風險,降本增效及提高精細化程度,可謂更便宜、更快、更好、風險更低;巡檢結果數據還可以與其它維度數據更好地結合分析,從而產生價值。物流無人機則可以減少因停頓、繞行、顛簸等造成的能量損耗和時間損失,還有助于解決偏遠地區緊急件配送難題。2022 年是工業級無人機產業發展具有突破性意義的一年。5 月 24 日,沃爾瑪宣布將聯合無人機解決方案提供商 DroneUp 擴展無人機配送服務網絡,在年底前有能力覆蓋美國 6 個州 400 萬戶家庭,使其無人機年配送包裹量達到百萬級1。在國內,截至 6 月,美團無人機已經在深圳落地 4 個商圈,配送能力覆蓋 10 余個社區和寫字樓,面向真實用戶的訂單
3、數超過 5.8 萬單2。這兩家公司都非常強調調度系統的建設,原因在于大規模的無人機應用與小規模應用對解決方案提供商有著不同的能力要求。業務規模擴大一方面增加管理復雜度,要求對無人機及駕駛員等資源具有更強的調度能力;另一方面,增加小概率事件相關問題和風險,要求無人機導航和通信等子系統或技術模塊更加穩定可靠。DroneUp 屬于典型的 DaaS(Drone as a Service/無人機即服務)解決方案提供商,其并不研發無人機或零部件,而是集成各領域合作伙伴的技術,專注打造能夠支持大規模配送的無人機管理系統;通過運營一個按需無人機服務網絡,與 2 萬多名持證無人機駕駛員一起服務全美客戶3 4。我
4、們認為,DroneUp 率先將工業級無人機推向大規模應用,體現了管理系統的重要性。本報告介紹和分析了工業級無人機產業結構、產業發展影響因素、應用場景和應用的發展趨勢。佩信行業研究院聯合佩信集團旗下無人機企業佩航航空,基于為多個行業提供“端到端”“一站式”業務流程服務的實踐經驗,重點提出關于無人機解決方案客戶價值的分析框架、關于 DaaS 模式可行性和客戶價值的測算方法,同時力圖較為系統地闡述和定義 DaaS 模式。關于無人機解決方案的客戶價值,我們提出發揮無人機的 4 個底層優勢,即沿最佳任務路徑移動、保持與任務目標最佳相對位置、到達路網覆蓋不足的區域、進入不適合人員進入的區域,尋求實現 4
5、個根本性的客戶價值訴求,即降低總成本、提高工作效率、解決現有作業方式難以解決的問題、降低現有作業方式的風險。關于 DaaS 模式可行性和客戶價值,我們提出可以參考 3 個評估維度,分別是降本增效作用、風險發生的概率、風險發生的影響,以降本增效和降低風險后客戶的業務增量為單位量化 DaaS 解決方案的價值;成熟的工業級無人機應用場景風險相對低;為控制風險發生的影響,建議只外包影響相對小的事務性工作。DaaS 屬于以無人機系統為主要工具提供的業務流程服務(BPS),將管理復雜度留給解決方案提供商,將服務成果以“端到端”形式交付給客戶;將業務量波動的風險留給解決方案提供商,將保障項目質量的確定性承諾
6、給客戶。我們提出了 DaaS 解決方案的系統總體架構、服務流程和工作任務簡要定義,以及解決方案提供商的系統能力構成,認為“人”“機”“數”“技”融合發展的系統能力將是無人機解決方案提供商的核心競爭力。應時而生DaaS開啟工業級無人機規?;瘧脮r代02雙輪同造技術與應用勾畫工業級無人機產業圖景無人機的構造和類別工業級無人機產業結構03無人機的構造和類別無人機是無人駕駛航空器(Unmanned Aerial Vehicle)的簡稱,是由控制站管理(包括遠程操縱或自主飛行)的航空器。按照不同的應用領域分類,可以將無人機分為軍用和民用,其中民用領域又分為工業級無人機和消費級無人機。無人機需要由無人機系
7、統支配運行,包括飛行平臺系統、任務載荷系統、地面控制系統 3 部分。飛行平臺系統又可以分為機體結構、動力系統、飛控系統、導航系統、電氣系統、通信系統 6 部分(圖 1)。飛行平臺系統中,飛控系統穩定無人機飛行姿態,控制無人機自主或半自主飛行;導航系統向無人機提供參考坐標系的位置、速度、飛行姿態,引導無人機按照指定航線飛行;電氣系統包括電源和輸配電系統及用電設備,支撐無人機性能和安全性;通信系統是空中的無人機與地面控制系統聯系的紐帶,用于實現對無人機的遙控、遙測、跟蹤定位和信息傳輸。無人機按照不同的機體結構分類,可以分為固定翼無人機、多旋翼無人機、無人直升機、垂直起降固定翼無人機 4 個主流類型
8、(圖 2),以及傘翼無人機、撲翼無人機、無人飛艇等小種類。01/雙輪同造技術與應用勾畫工業級無人機產業圖景本部分在技術層面介紹無人機系統構成,從應用場景角度分析繪制工業級無人機產業結構圖,重點討論了巡檢、探查、物流、空中作業 4 個場景大類對應的無人機在其飛行平臺系統、任務載荷系統、地面控制系統方面的差異。無人機系統任務載荷系統地面控制系統飛行平臺系統機體結構動力系統飛控系統導航系統電氣系統通信系統圖1:無人機系統構成資料來源:佩信行業研究院整理資料來源:佩信行業研究院整理圖2:4類主流無人機機體結構無人直升機固定翼無人機垂直起降固定翼無人機多旋翼無人機04工業級無人機產業結構固定翼無人機主要
9、由給定飛行條件下保持不變的翼面產生飛行升力。多旋翼無人機主要由三個及以上動力驅動的旋翼產生飛行升力,一般通過改變旋翼轉速改變運動狀態。無人直升機主要由在垂直軸上一個或多個動力驅動的旋翼產生飛行升力,一般通過改變旋翼槳葉角改變運動狀態。垂直起降固定翼無人機垂直起降時由與直升機、多旋翼類似起降方式或直接推力等方式實現,水平飛行由固定翼飛行方式實現,且垂直起降與水平飛行方式可在空中自由轉換。無人機按照不同的動力系統分類,可以分為油動無人機、電動無人機(鋰電池為主)、固體氧化物燃料電池無人機(氫燃料電池為主)、太陽能無人機、混合動力無人機??傮w來看,上述各類機體結構和動力系統各有優缺點,不同的配置影響
10、無人機的續航能力、飛行速度、飛行靈活性、載重能力、抗風能力、能否垂直起降和空中懸停、飛行振動和噪聲、環境適應性、安全性和可靠性,以及無人機解決方案總成本(影響客戶總成本,包括碳排放成本)。工業級無人機服務終端客戶的具體需求,因此強調解決方案整體價值,而非子系統的單項性能指標?;谙嚓P的技術和應用發展,我們繪制了圖 3 的工業級無人機產業結構圖。從上至下,第一部分是無人機系統的各子系統技術和服務提供商,以及為其提供材料、元器件、零部件、軟件技術和服務的供應商;第二部分是工業級無人機設計和制造商;第三部分是無人機解決方案提供商;第四部分是無人機后市場及周邊服務,主要包括無人機裝調檢修、保險、培訓,
11、以及網絡安全及監管技術和服務(例如第三方協助無人機擁有者向民航局報送飛行動態數據,以滿足監管要求)。05工業級無人機設計和制造商偏重飛行平臺系統相關技術的優化提升,包括續航、速度、靈活性、載重等通用性能指標,還包括無人機自主避障、集群協同、全自動飛行與自動化作業、多種人機交互方式等應用場景廣泛的技術,并以無人機產品為載體將一系列技術和服務提供給更接近客戶的解決方案提供商。我們根據多種應用場景對無人機多方面性能各不相同的要求劃分了巡檢、探查、物流、空中作業 4 個場景大類,并分別對應 4 類無人機(圖 4)。資料來源:佩信行業研究院整理圖3:工業級無人機產業結構圖資料來源:佩信行業研究院整理圖4
12、:4個場景大類對應的無人機材料、元器件、零部件、軟件技術和服務飛行平臺系統地面控制系統工業級無人機設計和制造任務載荷系統巡檢無人機探查無人機空中作業無人機物流無人機無人機后市場及周邊服務裝調檢修保險網絡安全及監管技術和服務培訓工業級無人機應用(無人機解決方案)環保氣象解決方案能源基建解決方案物流倉儲解決方案交通管理解決方案安防防控解決方案應急救災解決方案農林牧漁解決方案采集數據和信息任務確定性較強任務具有較大不確定性或差異性操作實物物流無人機巡檢無人機探查無人機空中作業無人機任務載荷系統勘察測繪解決方案06巡檢無人機和探查無人機執行的任務都屬于采集數據和信息,不涉及對實物的處置。其中巡檢和探查
13、的區別在于,前者執行的任務確定性較強,飛行路線相對明確固定;后者則面對較大不確定性。物流無人機和空中作業無人機執行的任務都屬于操作實物,前者是運輸范疇,任務確定性較強,飛行路線相對明確固定;后者是加工范疇,任務差異性較大。這4 類無人機在其 3 個子系統方面的差異可以總結為圖 5。飛行平臺系統方面,探查無人機由于任務具有較大不確定性,要求飛行平臺系統具有更高的續航、靈活性、避障能力等;空中作業無人機由于任務具有較大差異性,對無人機的要求也更加多樣化。任務載荷系統方面,巡檢無人機和探查無人機采集數據和信息要用到各類傳感器,例如可見光和紅外相機、激光雷達、氣體嗅探儀;物流無人機和空中作業無人機為了
14、操作實物,在傳感器基礎上還要用到容器裝置和各類空中作業裝置,例如精準播撒系統、各類機械臂。地面控制系統方面,巡檢無人機和物流無人機由于任務確定性較強,更有可能向全自動化方向發展,包括自主路徑規劃、無人機自動機場等;探查無人機和空中作業無人機由于任務具有較大不確定性或差異性,可能會更重視與駕駛員的交互,向更人性化方向發展,包括多種無人機和任務載荷操作方式、第一人稱視角飛行體驗等。無人機解決方案提供商偏重任務載荷系統和地面控制系統相關技術的研發或選用,同時結合各類后臺技術和業務能力,針對客戶具體需求定制解決方案。我們將目前應用無人機解決方案的行業領域歸納為 8 個類別,分別是能源基建、環保氣象、勘
15、察測繪、物流倉儲、交通管理、安防防控、應急救災、農林牧漁。資料來源:佩信行業研究院整理圖5:4類無人機在其3個子系統方面的差異飛行平臺系統任務載荷系統地面控制系統要求相對較低傳感器+容器裝置更重視自動化技術物流無人機要求相對較低傳感器更重視自動化技術巡檢無人機要求相對更高傳感器更重視人機交互技術探查無人機要求更加多樣化傳感器+空中作業裝置更重視人機交互技術空中作業無人機對客戶的深入理解與洞察將是解決方案提供商最重要的競爭優勢來源。07融合共洽低空新經濟加速發展的關鍵動力與支撐工業級無人機產業發展促進因素影響產業發展的關鍵問題08工業級無人機產業發展促進因素綜合分析工業級無人機產業發展環境,我們
16、將起到促進作用的因素歸納為政策引領、政策紅利、底層技術和應用配套、制造能力、人才支撐 5 個方面。2022 年 6 月發布的“十四五”通用航空發展專項規劃作為統領性、引領性的政策文件,提出“大力發展新型智能無人駕駛航空器驅動的低空新經濟”,明確了無人機在現代產業體系中的定位,同時提出重點任務包括在適航、運營、社會化管理等方面創新行業管理,加大適航、科研支持力度5,從而為后續有關方面的政策和法規確定了更加積極的基調。綜合分析與工業級無人機產業關聯性較強的政策,我們選取摘錄了近年的 19 個代表性政策內容,見附錄 1。目前無人機相關的法律法規對民用無人機實施分類管理,涉及對特定應用場景和類別的無人
17、機系統的技術要求,對無人機駕駛員資格和操作的要求,對于無人機安裝并使用電子圍欄、接入無人機云系統的要求,對無人機擁有者的實名登記要求等。2019 年 2 月,民航局發布特定類無人機試運行管理規程(暫行),在國際上尚無成熟管理經驗的情況下,鼓勵并有序推進典型運行環境和情景下的試點和示范運行,探索規范安全風險較高的無人機運行6 7,從而有力帶動了產業整體發展。我們選取摘錄了截至 2022 年 7 月,無人機相關法律法規關鍵內容,見附錄 2。02/融合共洽低空新經濟加速發展的關鍵動力與支撐政策賦予無人機驅動低空新經濟發展的使命,確定了更加積極的基調。政策引領我們將工業級無人機產業發展的促進因素歸納為
18、政策引領、政策紅利、底層技術和應用配套、制造能力、人才支撐 5 個方面,同時認為無人機的社會接受度、氫燃料電池、機械臂技術,是影響產業進一步發展的 3 個最關鍵問題。09綜合各行各業的“十四五”規劃等政策內容,我們認為農林牧漁、能源基建、物流倉儲、應急救災 4 個行業領域,是未來3 年無人機解決方案最重要的增量市場來源。國家鄉村振興戰略、“雙碳”目標、平安中國和數字中國等重大建設工作,為工業級無人機企業提供了實現價值的契機。圖 7 為 7 個最具代表性的政策及其中關于無人機解決方案的機會要點內容10-16。2021 年 1 月 1 日起施行的通用航空經營許可管理規定中,對于申請取得通用航空經營
19、許可應當具有的民用無人駕駛航空器的要求與民用有人駕駛航空器要求相同8。截至 2021 年末,獲得通用航空經營許可證的無人機通用航空企業達到 12663 家,傳統通用航空企業為 599 家(圖 6)9,體現出無人機企業正在積極貢獻價值。傳統通航,家無人機通航,家95%5%59912663資料來源:民航局,佩信行業研究院整理圖6:截至2021年末中國通用航空企業獲得經營許可證情況資料來源:政府網站,佩信行業研究院整理圖7:政策提示的市場機會政策名稱行業領域機會要點關于做好 2022 年全面推進鄉村振興重點工作的意見數字農業農村發展規劃(2019-2025 年)冷鏈物流設施建設、農村公路路況自動化檢
20、測、農村電網鞏固提升、清潔能源建設、生產經營數字化改造、農業人工智能研發應用、重大工程設施建設農林牧漁“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃“十四五”現代流通體系建設規劃無人機運輸投遞、無接觸遞送服務、服務區域流通的大型無人機起降點物流倉儲“十四五”國家應急體系規劃無人機實戰驗證研究基地、長航時大載荷無人機研發及使用、無人機通信應急救災“十四五”現代能源體系規劃“十四五”可再生能源發展規劃分散式風電和分布式光伏建設、多能互補清潔能源基地建設、光伏發電與建筑一體化應用、海上風電向深水遠岸區域布局、配電網擴容改造和智能化升級、新能源電力專線供電、提高風電和光伏發電功率預測水平、農村電網鞏固提升、脫
21、貧地區農村電網建設能源基建多個行業領域的 十四五 規劃等政策提示無人機解決方案的增量市場。政策紅利“”10國家戰略科技力量和新基建支持無人機相關底層技術和應用配套發展。底層技術和應用配套關于底層技術和應用配套,最明顯的體現是近年來移動通信能力和計算能力持續提升,各類傳感器、人機交互技術的發展,為工業級無人機執行更復雜的任務及挑戰更復雜的作業環境提供了支持。5G 通信的大帶寬、低時延、廣連接,支持無人機精準作業、實時作業、集群協同作業。多傳感器數據融合技術、計算機視覺等模式識別算法、多種路徑規劃算法提升了無人機的避障能力。北斗衛星導航系統提升了無人機的自動化作業能力。目前佩航航空對于多數項目都已
22、經使用具備避障功能的無人機;對于較多的巡檢項目都實現了無人機全自動飛行與自動化作業,包括按照前置規劃路線完全自主飛行并完成拍攝任務,后臺通過機器學習自主檢測影像并生成巡檢報告。此外,監測民用無人機運行數據(包括運營信息、位置、高度和速度等)的無人機云系統,防止無人機侵入特定區域(例如禁飛區)的電子圍欄技術等,通過為監管提供有力支撐,為行業健康發展提供了保障。資料來源:佩信行業研究院整理圖8:無人機5G通信架構示意圖5G 無人機5G 無人機5G 基站邊緣云計算中心核心云計算中心無人機地面控制站5G 基站5G 基站5G 無人機大帶寬、低時延低時延11無人機是軍民融合最具代表性的產品之一。近年來,部
23、分地區地緣政治緊張局勢增加了軍用無人機的需求,也使無人機技術和產業受到社會各界更多關注?!笆奈濉币巹澗V要明確了強化國家戰略科技力量的主要任務,其中包括在網絡通信、人工智能、集成電路、空天科技等領域組建國家實驗室或實施國家重大科技項目17,這些將支持無人機相關底層技術發展,為產業長足發展奠定基礎。2020 年以來,中國實施更加積極的財政政策,基礎設施投資適度超前。2021 年 9 月 22 日的國務院常務會議審議通過了“十四五”新型基礎設施建設規劃,會議指出,完善空間信息基礎設施,發展泛在協同的物聯網,結合推進新型城鎮化,推動交通、物流、能源、市政等基礎設施智慧化改造18。2021 年 9 月
24、發布的物聯網新型基礎設施建設三年行動計劃(20212023 年)有關智能交通的部分提出,“推動構建空天地一體的無人機應用及安全監測平臺”19。以信息網絡為基礎、技術創新為驅動的新基建,將為工業級無人機應用提供更完善的配套支持。產業鏈制造環節的能力體現為效率優勢和成本優勢,是支持產品規?;瘧煤统掷m創新的重要條件,不論對任何類型的工業級無人機,或者消費級無人機,都是如此。制造環節的效率優勢意味著可以更快地把產品設計或改進方案制造出來,以供內部測試或收集客戶反饋,從而加快解決方案的創新迭代速度。工業級無人機有必要針對客戶具體需求進行定制,因此制造環節效率優勢是解決方案提供商的競爭優勢來源之一?!巴?/p>
25、樣生產一個無人機制造的模具,在歐美可能需要三個月,而在珠三角只需要三天時間”,這是業內對于珠三角無人機產業的共識20。特別是珠三角的深圳市擁有“中國電子第一街”華強北,可以采購到無人機所需的各種材料,例如碳纖維、航空鋁、特種塑料、磁性材料21。這不僅是中國無人機產業鏈制造環節的優勢,也為工業級無人機應用帶來優勢。制造環節的成本優勢意味著可以更低成本使用工業級無人機服務終端客戶,有助于實現成本領先,因此也是解決方案 提 供 商 的 競 爭 優 勢 來 源 之 一。日 本 的 調 研 機 構Fomalhaut Techno Solutions 曾拆解并分析大疆 Mavic Air 2 無人機的成本
26、結構,發現其零件成本僅占零售價的約 20%,典型的智能手機零件成本則占 30%-35%,有一家日本無人機制造商的高管表示:“制造性能相同的產品,我們僅材料成本就將是大疆整機價格的兩倍”22。中國的無人機制造能力增強了解決方案提供商的競爭力。16.17%16.17%16.17%16.17%圖9:大疆Mavic Air 2及其主板資料來源:大疆、Fomalhaut Techno Solutions中國無人機產業鏈制造環節的效率和成本優勢增強無人機解決方案的競爭力。制造能力12根據中國民航駕駛員發展年度報告(2021 年版)23,截至 2021 年末,多旋翼無人機駕駛員占到民用無人機駕駛員的91.6
27、8%,其中視距內駕駛員占到多旋翼無人機駕駛員的 69.95%,超視距駕駛員占 27.76%(圖 11)。這也反映了目前無人機的續航能力限制應用的發展。圖 10 數據顯示,截至 2021 年末,中國民用無人機有效駕駛員執照數量為 12.08 萬本,2018 年-2021 年數據出自近年的民航行業發展統計公報9;根據“十四五”通用航空發展專項規劃,2025 年發展目標為達到 22 萬本5,可以推算出2022 年-2025 年中國每年至少將新增無人機駕駛員約 2 萬-3 萬人。而我們認為,如果未來無人機社會接受度樂觀、氫燃料電池實現較大普及、旋翼飛行機械臂技術取得較大突破,社會對無人機駕駛員的需求可
28、能會達到數百萬。無人機駕駛員等重要崗位獲得國家職業技能標準,強化產業的人才支撐。人才支撐252015105050.8%32.4%35.74%16.17%16.17%16.17%16.17%執照數量增長率16.34.466.728.912.0814.0318.942260%50%40%30%20%10%02018 2019 2020 2021 2022E 2023E 2024E 2025E圖10:中國民用無人機有效駕駛員執照數量及發展目標(萬本)資料來源:民航局,佩信行業研究院整理5937749751689028883075714613368243625403863074391711079423
29、6337646視距內固定翼多旋翼直升機垂直起降固定翼飛艇超視距教員合計圖11:2021年中國民用無人機駕駛員各類執照數量統計(本)資料來源:民航局,佩信行業研究院整理影響產業發展的關鍵問題在 2022 年的時點上展望,我們認為無人機的社會接受度、氫燃料電池、機械臂技術,是影響工業級無人機產業進一步發展的 3 個最關鍵問題。關于社會接受度,這里指目標客戶和第三方民眾對于工業級無人機帶來的影響的接受度。其中,第三方民眾接觸較多的是物流、應急相關應用場景。我們認為,對于與居民接觸機會較多的無人機,社會接受度是其應用發展面臨的最大不確定性之一。2021年12月,人社部組織制定了35個國家職業技能標準,
30、包括與自然資源部頒布了無人機測繪操控員國家職業技能標準,與工業和信息化部頒布了人工智能訓練師國家職業技能標準,單獨頒布了無人機駕駛員、無人機裝調檢修工國家職業技能標準24?!皣鴺恕备采w工業級無人機產業重要崗位,為相關技能培訓和人才鑒定評價提供了依據,有利于持續提升從業者技能,強化產業的人才支撐。13無人機的社會接受度是物流、應急相關應用場景面臨的最大不確定性之一,其中噪音和安全問題可能是重大風險因素。社會接受度2021 年 5 月,歐洲航空安全局(EASA)與麥肯錫聯合發布了歐洲城市空中交通社會接受度研究,其中對 6 個歐洲城市約 4000名居民進行了問卷調查。關于對無人機的期待,有 71%的
31、受訪者期待無人機在緊急情況下發揮作用,特別是 55 歲-75 歲年齡組對此期待更高,接下來依次是減少交通擁堵、減少本地碳排放、更好地連接偏遠地區、創造新工作(圖 12)25。關于對無人機臨近自己住所起降感到的擔心,有 48%的受訪者擔心起降時產生的噪音問題,接下來依次是安全問題、視覺影響、對隱私和對安保的擔心(圖 13)25。圖12:居民對無人機的期待(前5位)資料來源:歐洲航空安全局、麥肯錫,佩信行業研究院整理0%15%30%45%60%75%提升緊急響應減少交通擁堵減少本地碳排放更好地連接偏遠地區創造新工作32%41%48%51%71%圖13:居民對無人機的擔心(前5位)資料來源:歐洲航空
32、安全局、麥肯錫,佩信行業研究院整理0%10%20%30%40%50%起降噪音安全視覺影響隱私安保48%41%32%31%31%總體來看,期待無人機的居民多過擔心無人機的居民,隨著無人機在人口密集區域應用規模擴大,噪音和安全問題可能是無人機解決方案提供商面對的重大風險因素。無人機解決方案除了針對客戶具體需求進行定制,也有必要考慮所在區域或城市的特點,例如末端配送無人機通過飛行路線設計降低居民受到的噪音影響,在效率與社會接受度方面進行適當平衡。中國經濟“新常態”疊加新冠肺炎疫情沖擊,促使各行業的企業更加重視降本增效,更迫切需要提高勞動生產率和資本利用效率。勞動力成本上升促使更多行業的企業研究加大采
33、用自動化、數字化技術,變革過于依靠增加勞動力擴大產量的作業方式,以優化成本結構和抓住新機會。近年的疫情防控常態化客觀上促進了線上化、數字化工作方式的普及,使數字化轉型更容易推進。這些經濟和社會因素促進目標客戶對無人機解決方案加大采用,也有利于促進無人機的社會接受。圖 14 數據顯示,不論從 16 歲-59 歲人口數量,還是從勞動人口參與率來看,中國人口紅利都呈現持續消退趨勢26 27。圖 15 數據顯示中國城鎮化率穩步提升26,同時也體現出農業農村對于變革勞動密集型的作業方式更加緊迫。149.49.29.08.88.68.471%70%69%68%67%66%2012 2013 2014 20
34、15 2016 2017 2018 2019 2020 202170.82%9.379.29.159.19.079.018.978.968.88.8270.58%70.46%70.33%70.09%69.75%69.4%69.14%68.25%68.06%16歲-59歲人口數量勞動人口參與率圖14:中國16歲-59歲人口數量(億人)及勞動人口參與率資料來源:國家統計局、CEIC DATA,佩信行業研究院整理2017 2018 2019 2020 202168%65%62%59%56%53%60.24%61.5%62.71%63.89%64.72%圖15:中國常住人口城鎮化率資料來源:國家統計局
35、,佩信行業研究院整理15我們認為,氫燃料電池是工業級無人機進一步提高飛行能力和任務能力,從而提高解決方案市場滲透率的關鍵。采用氫燃料電池不僅提升無人機的續航能力,支持更長時間連續飛行,而且為無人機整體構造提供了更多可能性,支持工業級無人機搭載更多任務載荷并執行更復雜的任務。2021 年 12 月 13 日,國家電網溫州供電公司使用名為“氫霆”的氫能多旋翼無人機順利完成對 500 千伏望南線的通道自主巡檢作業,不間斷巡視時間長達 2 個多小時,這是全國電力系統內首次使用氫燃料電池無人機開展巡檢作業28。目前氫燃料電池無人機續航時間已經達到鋰電池無人機的 5 倍以上(圖 16),并在冬奧會、國家電
36、網線路巡檢、中海油海上油氣設施巡檢等領域示范應用29。相比油動無人機,氫燃料電池無人機震動小,不需要減震器件也可以執行高精度拍攝類任務30。普及氫燃料電池是提高無人機解決方案市場滲透率的關鍵,既要看電池系統成本,也要看加氫便利性。氫燃料電池16我們認為,機械臂技術將是工業級無人機應用場景進一步擴展的關鍵,也是未來能夠為無人機帶來最多創新價值的相關技術領域?,F階段空中作業無人機執行的任務,例如噴播作業、空中放線、投放裝備物資、擴音照明,基本不太需要考慮任務目標對無人機的反作用力。我們認為,無人機解決方案非常重要的增量市場就在于涉及這種反作用力且機制更復雜的空中作業場景。例如接觸式表面清潔任務,需
37、要一定接觸力才能把表面清潔干凈。機械臂與無人機結合也被稱為旋翼飛行機械臂,由可以空中懸停的多旋翼無人機或無人直升機搭載多自由度、高控制精度的多連桿機械臂構成。從機械臂的角度看,這個構成屬于浮動基座機械臂系統,包括移動平臺(無人機)和機械臂兩部分,其重要特點是,基座的浮動會影響機械臂末端作業性能。35氫燃料電池相比鋰電池具有能量密度優勢。特斯拉 Model 3 長續航版鋰電池系統能量密度為 161Wh/kg,這幾乎是鋰電池的極值,而豐田第一代 Mirai 氫燃料電池系統(含儲氫瓶)能量密度超過 350Wh/kg,是鋰電池的 2 倍以上31。無人機與新能源汽車的一個重要區別是,無人機的續航對負重更
38、加敏感。對于攜帶電池起飛的無人機,電池能量密度更高既增加了儲存的能量總量,也因電池重量更輕而減慢了無人機飛行中的能量消耗,因此電池的能量密度對于無人機更為關鍵。關于氫燃料電池在無人機中的普及,不僅僅要看制氫成本,而是要看無人機用氫燃料電池產業鏈的整體發展情況,既包括氫燃料電池系統成本,也包括無人機加氫的便利性??梢灾攸c關注關鍵材料和核心組件的國產化及技術進步,特別是低成本、低鉑或無鉑電催化劑,以及低成本、輕薄型、高性能復合材料雙極板的發展32。氫能在商用車、乘用車、軌道交通領域的規?;瘧靡彩侵匾南嚓P變量。2020 年,中國針對無人機用氫燃料電池發布和實施了全球第一個國家標準,即 GB/T3
39、8954-2020無人機用氫燃料電池發電系統33。2022 年 3 月,國家發改委、國家能源局發布氫能產業發展中長期規劃(2021-2035 年),提出積極探索燃料電池在航空器等領域的應用,推動大型氫能航空器研發,不斷提升交通領域氫能應用市場規模34。這些都有利于加快氫燃料電池規?;瘧煤彤a業配套設施完善。關于工業級無人機應用的進一步發展,機械臂技術能夠帶來創新價值,增量市場在于更復雜的空中作業場景。機械臂技術圖16:鋰電池和氫燃料電池多旋翼無人機性能對比資料來源:高工產研氫電研究所(GGII),2022年5月,佩信行業研究院整理鋰電池氫燃料電池約 25kg約 31kg最大起飛重量約 45 分
40、鐘約 5 小時續航時間-10C 至 40C-25C 至 50C工作溫度小于 10 個塔架約 64 個塔架單日工作量17關于工業級無人機應用的進一步發展,我們想到的場景包括由人操控機械臂執行復雜的空中作業任務。以豐田第三代人形機器人 T-HR3 為例(圖 18)37,第一人稱視角飛行結合體感操控的機械臂并由 5G 支持,可以為工業級無人機解鎖更多復雜的應用場景,例如需要在高空中進行的清理、涂刷、拆除、安裝、維修工作。圖 17 為旋翼飛行機械臂抓取移動目標36。無人機對外界擾動十分敏感,容易出現位置和姿態控制誤差,即基座浮動問題。除了風力等系統外因素的擾動,無人機與機械臂之間還存在相互耦合作用,機
41、械臂作業運動時產生的力和力矩會影響無人機的位置和飛行姿態,機械臂的質量占整個系統比例越大,這種相互耦合作用造成的擾動就越嚴重。關于應用無人機實現復雜的空中作業,目前研究的焦點在于機械臂末端作業工具與任務目標接觸的力位混合控制。35圖17:旋翼飛行機械臂示意圖資料來源:中國科學院沈陽自動化研究所圖18:豐田T-HR3機器人系統圖片來源:豐田汽車公司18流程重塑破解工業級無人機價值創造的制勝密碼無人機的特性、優勢與價值工業級無人機應用場景場景分析1:無人機應用于海上風電運維場景分析2:無人機應用于新型電力系統運維1903/流程重塑破解工業級無人機價值創造的制勝密碼本部分分析無人機的特性、優勢,提出
42、評估無人機解決方案客戶價值的分析框架,以及解決方案發展提升的方向,進而選取了 30 個相對成熟的工業級無人機應用場景進行綜述,具體分析了海上風電運維和新型電力系統運維 2 個應用領域的場景,通過案例闡述無人機的價值。無人機的特性、優勢與價值對比分析工業級無人機與地面工具和有人機等在諸多場景中的作業方式,我們認為無人機有 4 個本質特性,并為其帶來4 個底層優勢(圖 19)?;诖?,各行各業的終端客戶可以應用工業級無人機實現降本增效,解決現有作業方式難以解決的問題,降低現有作業方式的風險(這些是根本性的客戶價值訴求)。無人機對比有人機對比分析無人機對比地面工具本質特性移動自由度更高在空中執行任務
43、無需地面交通設施無機載駕駛人員底層優勢沿最佳任務路徑移動保持與任務目標最佳相對位置到達路網覆蓋不足的區域進入不適合人員進入的區域物流、巡檢、測繪空中放線、風電設備巡檢、測繪、偵查搜捕、空中滅火災害現場探查、末端配送、通信部署環境應急場景舉例資料來源:佩信行業研究院整理圖19:無人機特性和優勢對應的典型應用場景無人機移動自由度更高,可以更大程度沿最佳任務路徑移動。例如在物流領域,無人機可以連續直線移動,從而減少因停頓、繞行、顛簸等造成的能量損耗和時間損失;對于巡檢、測繪相關的應用場景,無人機幾乎完全按照任務要求規劃飛行路線,從而實現能耗和作業時間的最優方案。無人機在空中執行任務,更容易保持與任務
44、目標最佳相對位置。例如空中放線場景,無人機結合牽引設備進行電力放線,可以提高電網建設效率,降低成本;對于風電設備巡檢場景,無人機更容易平視和接近空中的風機葉片,識別表面損傷;在測繪與地理信息領域,衛星遙感測繪主要應用比例尺為 1:10000 以上,無人機測繪為 1:500 以上,是衛星遙感的重要補充;對于偵查搜捕場景,使用無人機俯視地面可以擴展巡邏覆蓋范圍;對于空中滅火場景,無人機可以在空中懸停,投放滅火彈精準打擊火勢。無人機無需地面交通設施,更容易到達路網覆蓋不足的區域。例如災害現場探查場景,災害導致交通堵塞時,無人機到達災區內部及時了解情況,支持搜尋救援工作;對于末端配送場景,使用無人機有
45、助于解決偏遠地區緊急件配送難題;對于通信部署場景,使用無人機部署空中基站和中繼站,可以擴大海域移動通信覆蓋,以及為災區提供應急移動通信保障。由于無機載駕駛人員,無人機可以進入不適合人員進入的區域。例如環境應急場景,發生環境污染事故后,無人機快速到達事故空域,查看事故現場、污染物排放情況和周圍環境敏感點分布情況。工業級無人機能否為您的業務帶來價值?圖 20 提供了一個分析框架,用于評估無人機解決方案對客戶的具體情況能否起到作用。20左側的解決方案以提供商可調用的無人機系統能力、后臺技術和業務能力為載體,以發揮無人機 4 個底層優勢為出發點;右側的客戶需求以現有作業方式的成本結構、業務流程、問題、
46、風險為基礎,以實現 4 個根本性的客戶價值訴求為目標,并與左側 4 個出發點形成 16 對關系??梢灾鹨粰z驗這 16 對關系,從無人機底層優勢中的一個或多個出發,尋找進一步降低總成本、提高工作效率、解決難以解決的問題、降低風險的可能性。根據實現客戶價值的機制有所不同,我們進一步總結了無人機解決方案發展提升的 3 個方向,分別是向更極致發展、向更“一站式”發展、向更高附加值發展(圖 21)。解決方案提供商可以選擇其中一個或多個作為戰略方向。21資料來源:佩信行業研究院整理資料來源:佩信行業研究院整理圖20:關于無人機解決方案客戶價值的分析框架圖21:無人機解決方案的3個發展提升方向沿最佳任務路徑
47、移動保持與任務目標最佳相對位置到達路網覆蓋不足的區域進入不適合人員進入的區域無人機系統能力、后臺技術和業務能力解決方案客戶需求降低總成本提高工作效率解決現有作業方式難以解決的問題降低現有作業方式的風險現有成本結構、業務流程、問題、風險更極致降本增效降低風險更高附加值解決現有的問題取得更優的效果更“一站式”降低管理復雜度降低成本與風險更極致,是指服務客戶的單項業務流程,提供客觀評價指標下更優的交付。例如巡檢場景,通過提升識別算法、優化飛行路線等,降低漏檢率和誤檢率、降低能源成本、提高巡檢速度。更“一站式”,是指同時服務客戶多個串聯或并聯的業務流程并以“端到端”形式交付,由解決方案提供商承擔管理復
48、雜度,降低客戶的管理復雜度。例如,可以將電網、風電和光伏設備巡檢,與相應的消缺、維修、清洗等工作結合起來,提供更“一站式”的設備正常運行保障服務。更高附加值,是指發揮解決方案提供商的專業技術和業務能力為客戶解決其難以解決的問題,協助客戶取得更優的效果。例如,使用無人機針對特定區域進行大氣環境和氣象監測,結合其它相關大數據及分析技術,提供更高附加值的精細化氣象預測服務。工業級無人機應用場景深入理解無人機與客戶有助于發現正確的應用場景。我們選取列示了 30 個相對成熟的工業級無人機應用場景,并從 2個維度進行分類(圖 22),橫軸根據各應用場景對無人機系統的不同要求劃分了 4 個場景大類;縱軸根據
49、終端客戶及其需求所屬的行業領域歸納了 8 個行業類別。22資料來源:佩信行業研究院整理圖22:工業級無人機應用場景分類農業牧漁環保氣象交通管理安防防空應急救災種植養殖噴播作業人工增雨雪交通巡查防疫消殺安全應急投放裝備物資擴音照明空中滅火空中作業物流探查環境應急偵察搜捕災害現場探查農牧水產監測森林資源調查監測巡檢勘察測繪工程勘察國土資源調查監測區域場所動態監測地面環境監測大氣環境和氣象監測物流倉儲末端配送支線運輸倉儲巡檢交通設施和路政巡檢安全監控能源基建空中放線通信部署其它空中作業電網巡檢風電和光伏設備巡檢油氣管網巡檢廠區工地巡檢2330 個應用場景中,有 14 個都對應巡檢無人機,執行的任務都
50、是采集數據和信息,任務確定性較強,飛行路線相對明確固定,搭載可見光和紅外相機、激光雷達、氣體嗅探儀等各類傳感器。有 3 個應用場景對應探查無人機,分別是環境應急、偵察搜捕、災害現場探查,執行的任務也是采集數據和信息,但面對較大不確定性,對飛行平臺系統的續航、靈活性、避障能力等要求更高,同樣搭載各類傳感器。末端配送和支線運輸 2 個場景對應物流無人機,執行的運輸任務確定性較強,飛行路線相對明確固定,搭載各類傳感器和容器裝置。有 11 個場景對應空中作業無人機,執行的空中作業任務具有較大不確定性或差異性,搭載各類傳感器和各類空中作業裝置,例如精準播撒系統、各類機械臂。橫向4個場景大類能源基建領域的
51、場景如電網巡檢、風電和光伏設備巡檢、油氣管網巡檢、廠區工地巡檢、空中放線、通信部署、其它空中作業,總體主要應用無人機實現復雜地形區域的巡檢及降本增效。以佩航航空管道巡檢服務為例,每架無人機每天可以巡檢70km,人工每人每天只能巡檢 9km,無人機效率是人工的接近 8 倍,并且可以覆蓋特殊地形。另外值得一提的是,我們認為通信部署和其它空中作業 2 個場景有著非常大的增量市場和擴展空間,在海域部署空中基站和中繼站對無人機需求量巨大,機械臂和人機交互技術的發展將支持工業級無人機實現更多復雜的空中作業。環保氣象領域的場景如地面環境監測、大氣環境和氣象監測、環境應急。前兩項主要應用無人機以更低成本實現長
52、期監測,環境應急應用無人機查看不適合人員進入的區域情況并提高及時性??辈鞙y繪領域的場景如工程勘察、國土資源調查監測、區域場所動態監測,主要應用無人機減少外業工作量,縮短工期,以及相比衛星遙感和有人機進一步提高影像精度38。物流倉儲領域的場景如末端配送、支線運輸、倉儲巡檢,總體主要應用無人機實現降本增效。對于前兩項,一方面應用無人機以更低成本實現偏遠地區物流網絡覆蓋;另一方面,將無人機作為地面運輸工具的重要補充,減少地面復雜路況造成的能量損耗和時間損失,最適合“最后一公里”物流39,隨著能量密度更高的氫燃料電池在無人機中普及,對于支線甚至干線運輸使用大型無人機替代有人機可以進一步降低成本。交通管
53、理領域的場景如交通設施和路政巡檢、交通巡查,可以將無人機作為重要補充,通過俯視巡查提高工作效率。安防防控領域的場景如安全監控、偵查搜捕、防疫消殺、安全應急,都主要應用無人機提高效率和及時性。應急救災領域的場景如災害現場探查、投放裝備物資、擴音照明、空中滅火,都主要應用無人機提高及時性,特別是及時到達路網覆蓋不足或交通堵塞的區域進行作業。農林牧漁領域的場景如農牧水產監測、森林資源調查監測、種植養殖噴播作業、人工增雨雪,總體屬于應用無人機實現降本增效。特別是農作物噴播作業,使用無人直升機精準定位噴霧噴灑,可以節約 90%的用水量和 50%的農藥使用量40??v向8個行業類別24圖23:30個相對成熟
54、的工業級無人機應用場景簡要定義行業領域場景名稱簡要定義工業級無人機的應用場景遠不止 30 個,但萬變不離無人機相比其它作業方式的 4 個底層優勢,即沿最佳任務路徑移動、保持與任務目標最佳相對位置、到達路網覆蓋不足的區域、進入不適合人員進入的區域。只要其它作業方式在任一方面不明顯優于無人機,且無人機至少在一個方面超越該作業方式,這個客戶需求就可能是工業級無人機的應用場景。交通管理無人機搭載可見光,排查公路路邊護欄損壞、山區路段可能倒下的樹木等安全隱患,巡檢排查橋梁、鐵路軌道路基及周邊環境安全隱患使用無人機進行全視角、遠距離路面巡查,對交通違法行為拍攝取證,發生交通事故和擁堵時,可以通過無人機空中
55、喊話進行疏導,實時回傳交通事故現場圖像,為交通管理提供信息支持交通設施和路政巡檢交通巡查物流倉儲無人機末端配送特別適合偏遠地區,適合小批量,高頻次運輸,以及緊急件、救援物資、緊急醫療用品配送末端配送無人機用于大載重、中遠距離支線貨運,特別是邊防哨所、海島等邊遠地區的物資運輸及物流中心之間的貨運分撥支線運輸使用無人機進行大型高架倉庫、高架儲區的檢視和貨物盤點,集裝箱堆場、散貨堆場等的物資盤點或檢查巡視倉儲巡檢無人機搭載可見光,識別電網線路和設備缺陷,讀取儀表儀器數據;搭載紅外,實現熱缺陷識別;搭載激光雷達與傾斜測量,實現樹障、交跨隱患分析與桿塔傾斜測量無人機搭載可見光,識別風機葉片表面損傷;搭載
56、可見光及紅外,識別光伏組件面板遮擋、破損、異物、熱斑等缺陷能源基建電網巡檢廠區工地巡檢風電和光伏設備巡檢油氣管網巡檢無人機結合牽引設備進行電力放線,可以提高電網建設效率,降低成本空中放線無人機搭載各類機械臂,在空中懸停,對物體進行抓取、吊裝搬運或更復雜的操作其它空中作業無人機搭載可見光,識別油氣管網和設備表面銹蝕及損壞等;搭載紅外,識別蒸汽等熱力管道異常,包括管道泄漏、保溫材料缺失、管道銹蝕、管道結垢等溫度異常點,遠程對設備表面進行點狀或區域測溫,判斷設備健康狀況,對于埋在地下的原油管道,紅外熱成像相機可以有效定位并檢查是否存在泄漏情況;搭載可見光及紅外,實現“打孔盜油”的取證拍攝;搭載氣體嗅
57、探儀,可以發現氣體泄漏或污染,通過可視化分析平臺以 2D 網格圖、2D 等線圖、3D 云點圖顯示污染分布情況,快速鎖定故障點,包括長輸氣體管道的泄露嗅探無人機搭載可見光及紅外,對廠區工地的安保、安全生產等進行巡檢,按照設置的航線在白天和夜間自動巡視,識別車輛和人員及操作行為等通信部署使用無人機部署空中基站和中繼站,擴大海域移動通信覆蓋,提供應急移動通信保障,以及進一步支持人員和物聯網設備高度密集區域的移動通信無人機搭載多種環境傳感器,監測污染源分布、排放狀況,地表水質量狀況等,空中巡查違法排污、盜伐偷獵等行為,支持環境監察和執法工作無人機搭載移動大氣自動監測平臺監測目標區域大氣,或者搭載采樣器
58、采集大氣樣品,后續監測分析污染因子;搭載多種氣象傳感器和遙感設備,測定溫度、濕度、氣壓、風速、風向等氣象參數,或者結合探空儀進行測量發生環境污染事故后,無人機快速到達事故空域,查看事故現場、污染物排放情況和周圍環境敏感點分布情況環保氣象地面環境監測大氣環境和氣象監測環境應急無人機航測高效采集數據,構建高精度二維、三維模型,為工程建設的規劃、設計、施工、運營及綜合治理等提供信息支持無人機航測遙感技術應用于國土資源調查與土地利用監測,更及時反映各種國土資源的具體情況,為國土開發與整治,環境和災害監測,水文地質、工程地質勘查,建設工程選址、選線及城市規劃提供依據使用無人機定期拍攝目標區域或場所,形成
59、動態監測勘察測繪工程勘察國土資源調查監測區域場所動態監測25場景分析1:無人機應用于海上風電運維我們認為,海上風電運維是“十四五”期間工業級無人機應用最值得關注的市場機會之一。海上風電運維物流成本高于陸上風電,難以保障安全及時進入施工區。應用工業級無人機可以為風電場運營商提供風電設備巡檢、故障現場探查、海上物流支持、大氣環境和氣象監測,還可以結合無人機之外的能力,提供更“一站式”的風能發電利用小時數保障服務。海上風電運維的市場機遇與難點截至 2021 年末,中國海上風電累計裝機 2600 多萬千瓦,規模世界第一;2021 年全球新增海上風電裝機約 80%來自中國41。海上風電相比陸上風電的優勢
60、主要包括,不占用土地資源,適合規?;_發;更靠近東部沿海用電負荷,輸電成本更低;發電利用小時數更高,更容易實現機組大型化以降低平準化度電成本(LCOE);劣勢是建設和運維成本更高。根據中國風電發展路線圖 2050中的數據推算,理論上中國近海區域(水深 50 米以內)風能資源富集度約為陸地的4.69 倍;該報告分析計算中國陸地 70 米高度和近海 100 米高度的風能資源潛在開發量,其中扣除了航道、漁業等其它用途海域,以及強臺風和超強臺風經過 3 次及以上的海域(圖 24)42。安防防控使用無人機結合人臉識別、自動跟蹤等技術,從空中監控現場人員聚集區域使用無人機擴展巡邏覆蓋范圍,結合熱成像等技術
61、更快發現車輛和人員行蹤無人機搭載噴霧裝置,對公共區域或場所開展更高效、更精準的消殺作業安全監控偵查搜捕防疫消殺安全應急無人機監控發現緊急情況時,通過高空喊話器等裝置對現場進行應急處理應急救災災害導致交通堵塞時,無人機到達災區內部及時采集信息,支持搜尋救援工作使用無人機將裝備物資空投到交通堵塞區域,例如投放醫療用品、食品等救援物品使用無人機結合喊話器和探照燈,為災區現場提供疏散指導和照明保障災害現場探查投放裝備物資擴音照明空中滅火無人機快速到達現場,在空中懸停,投放滅火彈或釋放滅火劑,精準打擊火勢農林牧漁使用無人機監測農作物長勢和病蟲害等狀態;監測畜禽水產數量和狀態等無人機航測遙感技術應用于森林
62、資源調查監測,結合多種分析技術,監測荒漠化、火災風險等使用無人機向農作物噴灑、播撒藥劑、種子、粉劑等;向養殖地投播飼料餌料等農牧水產監測森林資源調查監測種植養殖噴播作業人工增雨雪無人機搭載機載播撒系統,在復雜天氣背景下進入云層中實施播撒作業行業領域場景名稱簡要定義資料來源:佩信行業研究院整理26資料來源:國家發改委能源研究所、國家可再生能源中心,佩信行業研究院整理圖24:中國陸地和近海風能資源潛在開發量風能資源潛在開發量(億千瓦)265陸上(70 米高度)海上(5-50 米,100 米高度)根據國際可再生能源署(IRENA)的數據,從 2010 年到 2020 年,中國海上風電平準化度電成本下
63、降了 52.81%,是全球降幅第二高的國家,降幅最高的國家比利時下降了 56.06%;信達證券分析師預計海上風電有望在 5 年內實現平價43。此外,全球風能委員會(GWEC)的報告稱,全球 80%的海上風能資源潛力位于水深 60 米以上的海域44。所以海上風電向深遠海發展是較為確定的方向。2022 年 5 月,江蘇省南通市如東縣發布了如東縣海上風電運維安全管理規定(暫行),成為全國第一個針對海上風電運維安全的管理規定45,體現出該細分行業的參與者達到了一定量級。如東沿海已建成 20 座風電場、1470 臺風機,總裝機規模 583.4 萬千瓦,從事如東海上風電運維的船舶 110 多艘,涉及近 4
64、0 家風電運維船舶公司,近 10 個鎮(區、街道)46。截至 2022 年 6 月,福建、廣東、浙江、廣西等沿海省份相繼發布“十四五”海上風電發展規劃,粗略統計,各沿海省份海上風電開發目標已經超過 5000 萬千瓦47,幾乎達到了中國截至 2021 年末海上風電累計裝機規模的 2倍41。2022 年,對海上風電影響最大的事件無疑是中央財政補貼停止,接下來,運維水平將是決定風電場競爭力的關鍵。根據埃森哲的調研,海上風電運維成本約占平準化度電成本的 25,陸上風電則約為 20,主要原因是海上風電運維物流成本更高,難以保障安全及時進入施工區48。具體難點包括,海上環境高濕度、高鹽霧,更容易發生電氣設
65、備短路49;海上風機通常無人值守,一些沿海省份臺風期造成運維窗口期限制,小故障未及時修理就可能導致停機;風電機組是復雜系統,包含機械故障、電路故障等繁多的故障類型,如果維修時發現工具和備件未攜帶齊全,二次運輸同樣不便利。96039.4總面積(萬平方千米)27無人機對海上風電運維的價值無人機在空中執行任務,更容易保持與風機葉片的最佳相對位置,移動自由度使無人機幾乎完全按照巡檢要求規劃飛行路線,對于葉片等不易安裝傳感器的風機零部件,無人機巡檢避免了人員高空作業的風險,同時可以降本增效及提高精細化程度,可謂更便宜、更快、更好、風險更低。對于海上風電運維,無人機巡檢可以為預測性維護和管理提供更好的支持
66、,包括結合機器學習算法識別各類缺陷,預測可能發生的故障,為維護工作爭取主動。發現故障或問題后,無人機可以快速到達現場采集并實時分享影像等信息(故障現場探查),支持專業維修人員遠程診斷。如果在維修時需要二次運輸一些工具和備件,使用無人機可以大幅降低物流成本(海上物流支持)。無人機的靈活便捷在海上風電運維領域比陸上風電價值更加凸顯。未來,對于一些簡單的故障,我們期待可以由無人機搭載空中作業裝置實現遠程故障排除。風電場運營商最終關注的指標是整體發電量。我們認為,無人機解決方案提供商可以將風電設備巡檢、故障現場探查、海上物流支持業務組合起來,再結合維修項目管理、備件管理、人員和船舶調度等無人機之外的后
67、臺技術和業務能力,提供更“一站式”的風能發電利用小時數保障服務(圖 25)。1828還可以使用無人機對海上風電場區域的氣象參數進行更精確細致的測量(大氣環境和氣象監測),特別是測量后排風機受到的尾流效應影響,為優化調控風機輸出功率(偏航控制、變槳控制等)提供支持,進一步降低風機故障率并提高風電場整體發電量。資料來源:佩信行業研究院整理圖25:風能發電利用小時數保障服務涉及的能力風能發電利用小時數保障維修項目管理、備件管理、人員和船舶調度等后臺技術和業務能力“一站式”服務能源基建物流倉儲無人機系統能力故障現場探查風電設備巡檢巡檢探查海上物流支持物流在風電場中,氣流流經前排風機后會發生變化,使后排
68、風機區域產生湍流,同時風速降低(圖 26),這樣的尾流效應(Wake Effect)可能導致后排風機產出損失 20%50,還會使風機葉片長期受力不均,降低設備壽命。圖26:尾流效應示意圖資料來源:佩信行業研究院整理29 場景分析2:無人機應用于新型電力系統運維我們認為,以分布式為主要特點的新型電力系統是“十四五”期間工業級無人機應用最值得關注的市場趨勢之一。工業園區和獨立配電網運營商所需巡檢的范圍相對較小,與 DaaS 解決方案提供商合作可以避免人員和資產閑置。應用工業級無人機可以為客戶提供電網、風電和光伏設備整體巡檢和維護,還可以針對該區域進行長期連續的大氣環境和氣象監測,進而提供風光發電功
69、率預測支持服務。新型電力系統運維的市場機遇在不同區域獲取風速數據一般使用傳統桅桿式風速計、氣球、聲波探測和測距以及光探測和測距。這些方法適用于不同時空尺度范圍的測量并產生互補數據。幾位德國的學者通過實驗模擬無人機在風電場尾流區域飛行并測量風速,結果與激光雷達的測量值和理論分布非常吻合,證明無人機可以用于在多個位置(電池供電無人機)或長時間在單個位置(系留式無人機)進行精確的風速測量,作為測量桅桿和激光雷達的一種具有成本效益且靈活的補充。51近年來,中國的風電、光伏發電等新能源發電量占比穩步提升,成本快速下降,已基本進入平價無補貼發展的新階段,加快構建適應新能源占比逐漸提高的新型電力系統成為新的
70、重要議題52。截至 2021 年末,中國 220 千伏及以上輸電線路回路長度為 843390 千米,近 10 年年化復合增長率約為 5.85%53。根據中金公司研報,“十四五”電網投資力度將進一步加大,國家電網計劃投入 3500 億美元(約合 2.24 萬億元),南方電網規劃投資約 6700 億元,加上其它區域性電網公司,投資總額或將超過 3 萬億元,相比“十三五”期間增加 16%;南方電網主要投資方向包括電網的智能化與數字化、特高壓建設及柔性輸電技術、儲能、配網智能化 4 部分,國家電網也多次提到相似的電網轉型升級方案54。南方電網還提到,“十四五”期間配電網建設規劃投資 3200 億元(占
71、總投資的近一半),將持續加強城鎮配電網建設,鞏固提升農村電網55。我們從“十四五”可再生能源發展規劃中選取了 5 點規劃內容,用以概括分布式新能源領域無人機解決方案的增量市場來源,分別是風電分布式就近開發、光伏發電多場景融合開發、配電網擴容改造和智能化升級、新能源電力專線供電、農村電網鞏固提升。132022 年 5 月,國家發改委、國家能源局發布關于促進新時代新能源高質量發展的實施方案,明確支持工業企業、工業園區發展分布式光伏、分散式風電,建設工業綠色微電網和源網荷儲一體化項目,著力提高配電網接納分布式新能源的能力56。根據這份實施方案,我們認為構建以分布式為主要特點的新型電力系統,將帶動能源
72、領域對工業級無人機的需求大幅增長,這個趨勢下的典型客戶主要是工業企業、工業園區、配電網運營商。30無人機解決方案提供商的價值無人機解決方案提供商可以為一定區域范圍內的電網、風電和光伏設備提供整體巡檢。我們認為,應用工業級無人機是電網智能化升級的重要組成部分,無人機巡檢在降低人員安全風險,降本增效及提高精細化程度的同時,巡檢結果數據可以實現與其它維度數據更好的結合分析,從而產生價值。例如,由于風電和光伏發電具有不穩定性,更精細的氣象預測是構建新型電力系統的關鍵。無人機解決方案提供商還可以針對該區域進行大氣環境和氣象監測,并結合風電和光伏設備巡檢結果數據,以及聯合大數據和智能分析技術服務商的能力,
73、為客戶提供更高附加值的風光發電功率預測支持服務(圖 27)。由于工業園區、獨立配電網運營商等客戶所需巡檢的范圍相對較小,如果選擇自有無人機系統、自建團隊和管理系統,很可能造成人員和資產閑置。DaaS 模式的無人機解決方案本質上屬于一種業務流程服務(BPS),更適合業務量存在明顯波動性或不確定性的客戶。如果使用氫燃料電池無人機在工業園區范圍內執行任務,還有望利用生產化工產品得到的工業副產氫就近制造氫燃料電池,進一步降低執行任務的能源成本。產出工業副產氫的氯堿、焦化、合成氨醇等產業,在華北、華東、西北等地區都有分布,中國氫能產業發展報告 2020估算認為:“從工業副產氫的放空現狀看,供應潛力可達到
74、 450 萬頓/年,能夠支持超過 97 萬輛公交客車的全年運營”57。資料來源:佩信行業研究院整理圖28:無人機電網巡檢(左)、氣象監測(中)、清洗太陽能電池板(右)資料來源:佩信行業研究院整理圖27:風光發電功率預測支持服務涉及的能力風光發電功率預測支持大數據和智能分析后臺技術和業務能力無人機系統能力高附加值服務大氣環境和氣象監測風電和光伏設備巡檢巡檢環保氣象能源基建31無人之境DaaS模式開辟新紀元,高效賦能生產力DaaS模式的特性與發展的促進因素DaaS解決方案架構、流程與系統能力要素3204/無人之境DaaS模式開辟新紀元,高效賦能生產力基于此前對工業級無人機產業發展影響因素和應用場景
75、的分析,我們力圖總結和預測工業級無人機應用的發展趨勢,以及行業競爭對于無人機解決方案提供商能力和管理的新要求。DaaS模式的特性與發展的促進因素對于無人機解決方案提供商和各行各業的客戶,我們認為最值得關注的趨勢是無人機應用的業務模式向服務化發展。在這個趨勢下,我們特別看好DaaS(Drone as a Service /無人機即服務)模式的前景。DaaS 模式,是指解決方案提供商按照客戶需求,以無人機系統為主要工具提供 XaaS 模式的按需服務,屬于完全服務化的業務模式。圖 29 主要對比了 3 種模式的成本與風險。自建自管模式,是指客戶方自行投資無人機等固定資產,自建和管理作業團隊使用無人機
76、等設備和技術完成工作;人才外包模式,是指人力資源服務提供商按照客戶需求提供無人機駕駛員等人才,組成作業團隊,并管理該團隊使用客戶的設備和技術完成工作。資料來源:佩信行業研究院整理圖29:自建自管、人才外包、DaaS模式成本與風險對比安全風險、操作風險人員閑置風險資產閑置風險生產要素價格變動其它管理決策風險高管時間占用高管時間占用DaaS 服務費客戶方作業工具資產權屬成本風險客戶方DaaS 解決方案提供商客戶方自建自管模式人才外包模式DaaS 模式作業人員勞動關系人力資源服務提供商DaaS 解決方案提供商高管時間占用項目安全和質量風險人才供應風險資產閑置風險生產要素價格變動其它管理決策風險無人機
77、等固定資產駕駛員等用工成本通信等技術服務費能源、耗材費用相關設備維護費無人機等固定資產駕駛員等人才服務費通信等技術服務費能源、耗材費用相關設備維護費項目安全和質量風險服務供應風險服務化DaaS 模式的成本結構和風險結構最簡單,選擇 DaaS 模式對客戶方高管的時間占用最少。同時,佩信行業研究院將DaaS 視為 BPS(Business Process Service/業務流程服務)的一個細分,屬于以無人機系統為主要工具提供的 BPS,非常適合業務量存在明顯波動性或不確定性的客戶(圖 30)。DaaS 模式是否特別適合您的業務需求?我們認為總體可以參考降本增效作用、風險發生的概率、風險發生的影響
78、 3 個維度進行評估(圖 31)。關于降本增效作用,需要比較不同模式選項的總成本和工作效率,考慮 DaaS 模式免去固定資產投資等作用,是否相比其它解決方案明顯進一步降本增效?關于風險發生的概率,主要看相應的工業級無人機應用場景成熟度,成熟的應用場景風險相對低。關于風險發生的影響,可以根據擬外包的業務屬于偏向事務性工作還是戰略核心工作進行定性區分,建議只外包影響相對小的事務性工作。DaaS 解決方案對客戶的價值(VDaaS)可以通過以下公式,以降本增效和降低風險后客戶的業務增量為單位實現量化:VDaaS=B/CDaaS(1-RDaaS)-B/CCurrent(1-RCurrent),或者 VD
79、aaS=T/EDaaS(1-RDaaS)-T/ECurrent(1-RCurrent)兩者取較低值式中,B 指業務預算,C 指單位成本,T 指作業時間,E 指單位效率,R 指單次業務流程出錯的風險(即出錯率,是考慮項目安全和質量、服務連續性等各種風險因素后的結果)。DaaS 模式的重要特性可以概括為,將管理復雜度留給解決方案提供商,將服務成果以“端到端”形式交付給客戶;將業務量波動的風險留給解決方案提供商,將保障項目質量的確定性承諾給客戶。33資料來源:佩信行業研究院整理資料來源:佩信行業研究院整理圖30:BPS模式的優勢圖31:關于DaaS模式可行性的評估維度自建自管模式時間周期業務量業務能
80、力業務需求BPS 模式時間周期業務量業務能力業務需求影響小風險高風險低偏向事務性工作降本增效作用應用場景成熟度影響大明顯輕微基于這些技術支撐,我們認為 DaaS 模式將被更加廣泛地采用,原因包括適合 DaaS 模式的應用場景增加(得益于自動化、人性化技術趨勢),以及 DaaS 解決方案行業向專業化發展(得益于智能化技術趨勢)。圖 33 中,更復雜的空中作業場景主要由機械臂和人機交互技術支持,焦點在于機械臂控制技術的發展;更依靠專業技術和業務能力的應用場景、更大規?;蚬芾韽碗s度更高的應用場景,都屬于更高附加值的服務,需要行業專業知識、技術、數據,前者的重點是大數據和智能分析技術,后者的重點是數字
81、化管理能力。受益于無人機相關底層技術和應用配套發展,特別是數字化技術和工作方式的普及,我們從無人機系統和后臺系統近年的發展中總結出 9 個具體技術和功能趨勢,并進一步總結為自動化、智能化、人性化 3 個關鍵詞(圖 32)。34資料來源:佩信行業研究院整理圖33:適合DaaS模式的應用場景增加影 響 小風 險 高風 險 低資料來源:佩信行業研究院整理圖32:DaaS解決方案提供商的技術支撐從實現自主避障,到實現自主飛行并完成巡檢、運輸等任務由按照前置規劃路線自主飛行并完成任務,轉變為自主規劃飛行路線或任務路徑機械臂控制技術發展無人機自動機場向全自動化發展由人工處理影像,轉變為機器學習自主檢測影像
82、并生成報告大數據和智能分析技術與無人機解決方案結合234781智能化自動化無人機系統后臺系統人性化自動化、人性化趨勢的主要影響是,持續降低人面對的操作復雜度和管理復雜度,使無人機駕駛員、其它作業人員、管理人員能夠以更簡單的操作和管理完成更復雜的任務。這將推動工業級無人機應用普遍化,一方面推動更復雜的應用場景得以實現;另一方面,現有應用場景將進一步成熟普及(圖 33)。技術發展推動應用普遍化更復雜的應用場景得以實現現有應用場景成熟普及更復雜的空中作業場景具體體現更大規?;蚬芾韽碗s度更高的應用場景更依靠專業技術和業務能力的應用場景無人機解決方案總成本降低項目質量等風險降低解決方案總體工作效率提高影
83、 響 大5第一人稱視角飛行、體感操控等提升可操作性的人機交互方式進一步普及6電量保護機制、自動安全返航、自主避障等起到保障作用的功能進一步普及9數據可視化、數字孿生等應用于后臺指揮中心的技術與無人機解決方案結合無人機解決方案總成本降低、無人機工作效率提高、項目質量等風險降低是發展的總體結果,巡檢和物流無人機實現這個結果的路徑是向全自動化方向發展,減少無人機執行任務和后臺工作過程中的人工參與;探查無人機和空中作業無人機的實現路徑是向更人性化方向發展,減少操作和管理無人機的人力資源投入,讓團隊更專注業務。預計未來幾年,工業級無人機應用場景將進一步擴展,包括應用氫燃料電池實現更長時間的不間斷巡檢、更
84、遠距離的探查、運輸,應用機械臂和人機交互技術實現更多復雜的空中作業,結合大數據和智能分析技術解決難以解決的問題,取得更優的效果等。這些場景對應的無人機系統和后臺系統需要更高的研發或購置成本和使用過程成本,總體更難以實現自建自管,因此屬于非常適合 DaaS 模式的應用場景。無人機系統和后臺系統智能化趨勢的主要影響是,使數據資源成為無人機解決方案行業的關鍵資源。由于深度學習需要用大數據“喂養”才能訓練出“智能”,后臺系統用到深度學習技術的工業級無人機應用場景可能呈現非常高的行業集中度和明顯的專業化發展趨勢。對于很多應用場景,少數幾家解決方案提供商的技術水平將引領行業,因此在成本相同的情況下,選擇
85、DaaS 解決方案所能夠取得的效果將越來越優于選擇偏向自建自管的模式。DaaS解決方案架構、流程與系統能力要素圖 34 為 DaaS 解決方案的系統總體架構,我們劃分了 6 個層次,服務層是為各行業領域提供的無人機解決方案,應用層的模塊是 DaaS 解決方案提供商在項目過程中的具體工作,資源層和后臺層為應用層提供資源和技術調用,系統層和基礎層為上層模塊的運行提供管理和底層技術支持。35資料來源:佩信行業研究院整理圖34:DaaS解決方案的系統總體架構基礎層人工智能平臺大數據計算引擎網絡環境數據中心、多地災備后臺層機器學習、大數據和智能分析數據可視化、數字孿生指揮中心網絡安全系統層項目管理系統人
86、力資源管理系統資產管理系統安全和質量管理系統知識管理系統資源層無人機駕駛員等作業人員管理人員、安全員、質量員無人機等作業工具行業專業數據、知識、經驗無人機飛行數據應用層數字化管理行業服務流程與解決方案設計專業無人機及配套設計和選用后臺技術及其它資源調用項目安全和質量預案作業人員和設備備用保障勘察測繪解決方案服務層環保氣象解決方案能源基建解決方案物流倉儲解決方案交通管理解決方案安防防控解決方案應急救災解決方案農林牧漁解決方案圖 35 為巡檢類應用場景的 DaaS 解決方案服務流程,包括 5 個步驟,依次是業務咨詢、解決方案設計、項目執行、項目監控、成果交付;我們將其中涉及的工作任務歸納為 8 項
87、并給出了簡要定義。36圖35:DaaS解決方案的服務流程(以巡檢類應用場景為例)業務咨詢 可行性研究與客戶共同分析現有作業方式的成本結構、業務流程、存在的問題和風險,理解客戶具體需求,結合可調用的無人機系統能力、后臺技術和業務能力,評估項目可行性成果交付 巡檢報告交付可以以多種形式交付巡檢報告,包括與客戶的數字化管理系統打通,實時同步巡檢結果數據,協助提高客戶的運維自動化、智能化水平項目執行 無人機執行任務 后臺工作由內業人員使用機器學習、大數據和智能分析等技術完成各類數據處理、分析工作,例如模式識別方面包括,識別故障、缺陷、異常、隱患、違規等,并生成巡檢報告按照前置規劃路線自主飛行或由駕駛員
88、操控飛行,并采集影像、點云、氣象參數等數據,在一些情況下由無人機系統自主規劃飛行路線或任務路徑資料來源:佩信行業研究院整理解決方案設計無人機任務團隊組建(包括無人機駕駛員等作業人員、管理人員、安全員、質量員、其它隨行人員)、內業團隊組建、專業無人機及配套設計和選用、后臺技術及其它資源調用安排根據客戶具體需求確定服務內容、團隊構成、無人機等作業工具、其它需要調用的資源、具體工作安排,以及項目安全和質量預案、作業人員和設備備用保障 項目計劃 資源安排項目監控為每個項目配備質量員,根據質量預案在項目實施過程中把控項目質量,實施全過程跟蹤,及時干預質量問題,保障交付成果為每個項目配備安全員,根據安全預
89、案進行全過程安全管理,包括安全生產培訓、人身意外險與設備安全險購置、防護設備配備監控、安全操作監控等 安全監控 質量監控在圖 36 中,我們將構成 DaaS 解決方案提供商系統能力的要素歸納為“人”“機”“數”“技”4 個融合發展的方面。37資料來源:佩信行業研究院整理圖36:DaaS解決方案提供商的系統能力構成DaaS解決方案提供商的系統能力各行業無人機駕駛員(例如無人機測繪操控員)、其它作業人員(例如專業維修人員)的人才儲備,精準匹配與交付能力信息技術、動力技術、材料技術等領域研發人才各行業解決方案設計人員、數字化管理和項目管理人員專業能力續航能力、飛行速度、飛行靈活性、載重能力、抗風能力
90、、定位和懸停精度、低振動和低噪聲、環境適應性、安全性和可靠性光、聲、力、溫度、化學成分等相關各類傳感器;容器裝置;空中作業裝置自主路徑規劃、無人機自動機場;第一人稱視角飛行、體感操控電量保護機制、自動安全返航、自主避障、集群協同、全自動飛行與自動化作業各行業專業數據(例如深遠海風電機組運行數據)、知識、經驗項目數字化管理、人力資源數字化管理、資產數字化管理、風險數字化管理、知識管理能力大數據計算引擎等數字化基礎設施多種情況下的無人機飛行數據各行業專業無人機及配套(例如無人機專用農藥)設計和選用;各行業專業服務流程與解決方案(“一站式”“端到端”服務)設計項目安全和質量預案、作業人員培訓和保障、
91、設備備用保障機器學習、大數據和智能分析;數據可視化、數字孿生指揮中心;網絡安全人機數技“人”是指人力資源及其管理,重點包括作業團隊、管理團隊、研發團隊 3 部分,涉及儲備、匹配與交付具備客戶行業專業能力的無人機駕駛員和其它作業人員;具備客戶行業專業知識的解決方案設計人員、支持項目管理辦公室職能的數字化管理人員,以及項目管理人員;以信息技術領域為主的研發人才。佩航航空在實施項目的過程中,一般按照目標交付人員 1.2 倍進行人才儲備,確保服務的連續性。無人機測繪操控員這樣的專業作業人員比無人機要稀缺得多。我們將管理調度專業作業人員,保障服務連續性的能力視為最重要的競爭優勢之一?!皺C”是指屬于無人機
92、系統的技術和功能模塊,這方面的能力要素體現為飛行平臺系統的通用性能指標、保障功能和自動化功能,可調用的任務載荷,以及地面控制系統的自動化功能和人機交互功能?!皵怠笔侵笖祿Y源和數字化管理,前者包括提升解決方案價值的客戶行業專業數據、知識、經驗,同時包括有助于優化飛行路線和任務路徑的無人機飛行數據;后者主要體現為對項目、人力資源、資產、風險的數字化管理,以及將數據資源轉化為更有價值的無形資產的知識管理,還包括支持數字化管理的大數據計算引擎等基礎設施。例如,巡檢數據可以用于訓練提升識別算法,降低漏檢率和誤檢率;海上風電場的風電機組運行數據與巡檢數據結合,可以更好地支持預測性維護和管理。風電場運營商
93、通常只有較小區域范圍的風機運行數據,如果第三方海上風電運維服務商擁有較多深遠海的風電場服務經驗,就可以在巡檢服務基礎上提供更“一站式”和更高附加值的服務?!凹肌笔侵阜湛蛻暨^程中,對無人機系統與各行業、各領域專業技術的結合應用,重點包括無人機專業應用、后臺技術應用、服務保障 3 部分,涉及對各行業專業無人機及配套的設計和選用,特別是對專業任務載荷的選用,以及根據客戶行業特點設計專業服務流程與解決方案;支持分析工作的機器學習、大數據和智能分析,支持管理指揮工作的數據可視化、數字孿生,以及網絡安全技術;保障交付成果的項目安全和質量預案,保障服務過程的作業人員培訓和保障、設備備用保障。系統能力的本質
94、特性在于,系統中一些要素的發展對其余要素起到促進作用。無人機解決方案提供商的各項技術和業務能力不是各自獨立提升,而是協同循環上升。服務客戶所獲得的數據、知識、經驗積累,將促進服務、技術和管理的提升,增強對人才、合作伙伴,以及新客戶的吸引力,形成正反饋?;诩夹g和應用的自動化、智能化、人性化、普遍化趨勢,行業競爭持續產生對包括 DaaS 解決方案提供商在內的無人機企業能力和管理的新要求。我們認為,單項技術或業務能力將越來越難以支撐無人機解決方案的競爭力,對客戶的深入理解與洞察將是解決方案提供商最重要的競爭優勢來源,“人”“機”“數”“技”融合發展的系統能力將是無人機解決方案提供商的核心競爭力???/p>
95、體來看,我們最看重的發展趨勢,一是工業級無人機應用的業務模式服務化,特別是 DaaS 模式被更加廣泛地采用;二是解決方案提供商的核心競爭力系統化,即“人”“機”“數”“技”融合發展?!笆奈濉睍r期是工業級無人機產業發展的黃金時期,政策支持、技術發展、應用場景擴展,將深化上述趨勢,使工業級無人機企業能夠實現更大的價值。3839附錄 1:工業級無人機相關統領性和代表性政策內容民航民航局2022 年 6 月政策領域政策名稱主要內容發布主體實施日期堅持包容審慎、創新引領,拓展無人機應用領域,引導建立市場化、社會化服務保障體系,大力發展新型智能無人駕駛航空器驅動的低空新經濟,支持無人機融入現代農業機械化
96、作業體系,支持無人機在工業作業領域應用,推動形成支撐先進制造業的無人機服務作業體系,提高與傳統通用航空器協同作業效能,滿足多樣化工業作業需求,大力支持無人機物流配送發展,打通航空物流“干支末”網絡,推動無人機有機融入縣鄉村三級物流網絡體系和農業農村現代化,深化粵港澳大灣區低空無人機物流配送體系試點,探索構建無人機低空物流配送航線網絡,鼓勵載人無人駕駛等新型航空器的發展,帶動城市空中交通快速發展,支持以無人機全產業鏈發展為重點的低空經濟區建設農業農村中共中央、國務院2022 年 1 月穩步推進農村公路路況自動化檢測,深入實施農村電網鞏固提升工程,推進農村光伏等清潔能源建設,鞏固光伏扶貧工程成效,
97、在有條件的脫貧地區發展光伏產業,推動冷鏈物流服務網絡向農村延伸,整縣推進農產品產地倉儲保鮮冷鏈物流設施建設,促進信息技術與農機農藝融合應用,加強農民數字素養與技能培訓關于做好 2022 年全面推進鄉村振興重點工作的意見“十四五”通用航空發展專項規劃國務院辦公廳2020 年 12 月探索大型無人機等人工影響天氣作業新方式、新手段關于推進人工影響天氣工作高質量發展的意見農業農村部、中央網信委2020 年 1 月加強無人機智能化集成與應用示范,重點攻克無人機視覺關鍵技術,推動單機智能化向集群智能化發展,研發人工智能搭載終端,實現實時農林植保、航拍、巡檢、測產等功能,建設農業農村航空監測網絡,購置長航
98、時固定翼、高機動多旋翼等先進無人機平臺,搭載專用多光譜、高光譜、激光雷達、太赫茲等新型遙感器,開發適合我國農業生產特點和不同地域需求的無人機導航飛控、作業監控、數據快速處理平臺,提升區域高精度觀測和快速應急響應能力,推進水體環境實時監控、病害監測預警、無人機巡航等數字技術裝備普及應用數字農業農村發展規劃(2019-2025 年)民航局2022 年 1 月提出大力引導無人機創新發展,包括鼓勵無人機應用拓展,推動無人機在城市鄉村和邊遠地區推廣應用,融入縣鄉村三級物流網絡體系,持續推動無人駕駛航空試驗區建設和運行,探索符合無人駕駛航空特點的監管和服務模式國標委等6 部門2021 年 9 月無人駕駛航
99、空器系統標準體系建設指南(2021 年版)構建滿足產業發展需求、先進適用的無人駕駛航空器系統標準體系,發揮標準的引領和支撐作用民航局2020 年 5 月為無人駕駛航空運行理論研究、風險評估、技術應用等提供試運行平臺,在實際運行中積累運行數據和運行經驗,探索民用無人駕駛航空發展規律,制定針對性強、可推廣復制的適航、飛標、空管等標準及準入規則國務院2022 年 2 月推廣運用無人機等高技術配送裝備,推動應急物資儲運設備集裝單元化發展,提升應急運輸調度效率,針對重大險情,加強太陽能長航時和高原型大載荷無人機研發及使用,加大無人機通信等先進技術應急通信裝備的配備和應用力度,安全應急產品和服務發展重點包
100、括長航時大載荷無人機、大型固定翼航空器“十四五”國家應急體系規劃應急“十四五”民用航空發展規劃民用無人駕駛航空試驗基地(試驗區)建設工作指引附錄40國家發改委、國家能源局等9 部門2022 年 6 月政策領域政策名稱主要內容發布主體實施日期中東南部地區風電和光伏發電就地就近開發,東部沿海地區海上風電集群化開發,在工業園區、經濟開發區、油氣礦區及周邊地區,積極推進風電分散式開發,創新風電投資建設模式和土地利用機制,實施“千鄉萬村馭風行動”,大力推進鄉村風電開發,推動深遠海海上風電技術創新和示范應用,探索集中送出和集中運維模式,重點推進工業園區、經濟開發區、公共建筑等屋頂光伏開發利用行動,在新建廠
101、房和公共建筑積極推進光伏建筑一體化開發,實施“千家萬戶沐光行動”,規范有序推進整縣(區)屋頂分布式光伏開發,提升配電網柔性開放接入能力、靈活控制能力和抗擾動能力,增強電網就地就近平衡能力,在工業園區、大型生產企業和大數據中心等周邊地區,因地制宜開展新能源電力專線供電,建設新能源自備電站,積極發展以可再生能源為主的微電網、直流配電網,加大農村電網基礎設施投入,加快實施農村電網鞏固提升工程,聚焦脫貧地區等農村電網薄弱環節,加快消除農村電力基礎設施短板“十四五”可再生能源發展規劃國家發改委2022 年 6 月電力企業應當加強線路帶電作業、無人機巡檢、設備狀態監測等先進技術應用,優化輸變電設備運維檢修
102、模式電力可靠性管理辦法(暫行)國家發改委、國家能源局2022 年 5 月在具備條件的工業企業、工業園區,加快發展分布式光伏、分散式風電等新能源項目,支持工業綠色微電網和源網荷儲一體化項目建設,推進多能互補高效利用,開展新能源電力直供電試點,提高終端用能的新能源電力比重,著力提高配電網接納分布式新能源的能力關于促進新時代新能源高質量發展的實施方案國家發展改革委國家能源局2022 年 3 月積極探索燃料電池在航空器等領域的應用,推動大型氫能航空器研發,不斷提升交通領域氫能應用市場規模氫能產業發展中長期規劃(2021-2035 年)國家發改委、國家能源局2022 年 1 月加快負荷中心及周邊地區分散
103、式風電和分布式光伏建設,積極推進多能互補清潔能源基地建設,積極推動工業園區、經濟開發區等屋頂光伏開發利用,推廣光伏發電與建筑一體化應用,開展風電、光伏發電制氫示范,鼓勵建設海上風電基地,推進海上風電向深水遠岸區域布局,加快配電網改造升級,推動智能配電網、主動配電網建設,提高配電網接納新能源和多元化負荷的承載力和靈活性,促進新能源優先就地就近開發利用,積極發展以消納新能源為主的智能微電網,提高風電和光伏發電功率預測水平,實施農村電網鞏固提升工程,持續加強脫貧地區農村電網建設“十四五”現代能源體系規劃國家發改委、國家能源局2021 年 2 月2018 年 4 月在工業負荷大、新能源條件好的地區,支
104、持分布式電源開發建設和就近接入消納,結合增量配電網等工作,開展源網荷儲一體化綠色供電園區建設。在符合電力項目相關投資政策和管理辦法基礎上,鼓勵社會資本等各類投資主體投資各類電源、儲能及增量配電網項目,或通過資本合作等方式建立聯合體參與項目投資開發建設推動先進光伏產品與消費電子、戶外產品、交通工具、航空航天、軍事國防等結合,鼓勵發展太陽能充電包、背包、衣物、太陽能無人機、快裝電站等豐富多樣的移動產品,支持無人機在光伏系統建設踏勘中應用,在云端完成 2D/3D 建模,支持開發光伏電站系統智能清洗機器人、智能巡檢無人機等產品,替代人工運維管理關于推進電力源網荷儲一體化和多能互補發展的指導意見智能光伏
105、產業發展行動計劃(2018-2020 年)工信部、住建部、交通運輸部、農業農村部、國家能源局、國務院扶貧辦能源工信部等 8 部門2021 年 9 月提出融合應用發展行動,圍繞智能交通等 12 個重點領域,開展感知設施研發部署、網絡設施覆蓋及應用系統搭建,包括開展低空智聯網演示驗證,推動構建空天地一體的無人機應用及安全監測平臺物聯網新型基礎設施建 設 三 年 行 動 計 劃(20212023 年)新基建41民航局2022 年 2 月將無人機物流工程作為航空物流服務能力提升工程之一,無人機物流納入“快遞進村、村村通郵”服務,建立以無人機物流為重點的通用航空物流規章標準,實現適航與運行、驗證與管理協
106、同,優化無人機物流空域和飛行活動審批流程及無人機物流運行合格證審批程序,為構建通用航空物流體系提供支撐“十四五”航空物流發展專項規劃附錄 2:無人機相關法規關鍵內容(截至 2022 年 7 月)政策領域政策名稱主要內容發布主體實施日期國家發改委、交通運輸部、商務部2022 年 1 月加快發展智慧物流,積極應用現代信息技術和智能裝備,提升物流自動化、無人化、智能化水平,推進城際干線運輸和城市末端配送有機銜接,探索豐富無人機等城市配送應用場景,積極推廣“貨運班線”等服務模式,發展差異化、個性化運輸服務,滿足高價值、小批量、時效強的貨運需求,推進智慧機場建設,在有條件的地區開展航空電子貨運試點,研究
107、部署服務區域流通的大型無人機起降點“十四五”現代流通體系建設規劃物流法規名稱主要內容發布主體實施日期民航局民航局2022 年 4 月2022 年 7 月規定了在城市場景從事物流作業的電動多旋翼無人駕駛航空器(輕小型)系統的技術要求,作為系統運行安全評估的依據規定了民用無人駕駛航空器空中交通管理信息服務系統與民用無人駕駛航空器系統及其運行控制系統、監管系統之間的通信協議要求、數據傳輸要求、數據接口要求,以及民用無人駕駛航空器空中交通管理信息服務系統的信息和數據管理要求、性能要求和測試要求城市場景物流電動多旋翼無人駕駛航空器(輕小型)系統技術要求民用無人駕駛航空器空中交通管理信息服務系統數據接口規
108、范民航局2022 年 1 月將無人機飛行校驗的技術實現標準化,明確應用要求與技術指標,為無人機民用航空飛行校驗實施所需專用任務數據鏈系統設計、制造、運行提供通用技術應用指導意見基于無人機的民用航空飛行校驗專用地空數據鏈系統通用技術應用指導意見(試行)交通運輸部2021 年 1 月對于申請取得通用航空經營許可應當具有的民用無人駕駛航空器的要求,與民用有人駕駛航空器要求相同民航局2020 年 1 月規定了民用無人機云系統中數據內容和格式及民用無人機云系統之間傳輸數據要求、數據加密要求、編碼規則、性能要求,適用于在中國境內運行的民用無人機云系統和它們之間的數據交換和集成無人機云系統數據規范通用航空經
109、營許可管理規定國務院2022 年 1 月推廣無人機運輸投遞,穩步發展無接觸遞送服務,支持即時寄遞、倉遞一體化等新業態新模式發展,推廣應用高原型大載重無人機等,推進智能倉儲配送設施設備發展“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃42民航局2019 年 11 月從事輕、小型民用無人機及植保無人機飛行活動的單位、個人應當通過無人駕駛航空器空中交通管理信息服務系統(UTMISS)線上數據收發接口實時報送飛行動態數據。如果發生通信中斷,應當暫存期間數據,并在通信恢復后補充報送輕小型民用無人機飛行動態數據管理規定民航局2019 年 2 月民航局使用特定運行風險評估(SORA)方法對安全風險較高的無人機運行進
110、行安全管理,批準實施部分試運行,除起飛全重 7 千克以下的無人機、植保無人機、無人飛艇外,大部分無人機都可以志愿申請試運行,民航局可以向志愿申請人簽發不同階段的試運行批準函并逐步擴大適用范圍,在審定完成后還有可能根據某些條件暫?;蚪K止試運行,志愿申請人應當保存好所有的運行記錄,保證數據可靠性,并購買第三方保險,以涵蓋運行中的所有風險特定類無人機試運行管理規程(暫行)法規名稱主要內容發布主體實施日期民航局2018 年 8 月調整監管模式,完善由局方全面直接負責執照頒發的相關配套制度和標準,細化執照和等級頒發要求和程序,明確由行業協會頒發的原合格證轉換為局方頒發的執照的原則和方法交通運輸部2018
111、 年 5 月民用無人駕駛航空器飛行活動應當遵守國家有關法律法規和民航局的規定無人駕駛航空器在民用航空使用空域內活動、管制單位向無人駕駛航空器提供空中交通服務應當遵守國家相關法律法規和民航局相關規定民航局2017 年 12 月明確了無人機圍欄的范圍、構型、數據結構、性能要求和測試要求等,為無人機設計和制造商統一圍欄數據格式的基礎標準無人機圍欄民航局2017 年 12 月明確了無人機系統與無人機云系統之間應按照要求的數據接口進行雙向通信,通信內容應包含注冊信息,動態信息,數據類型,差異數據等,從而統一了數據接口的標準格式,未來無人機只需要在通信模塊兼容云接口標準即可接入云平臺無人機云系統接口數據規
112、范民航局2017 年 5 月要求中國境內最大起飛重量為 250 克以上(含 250 克)的民用無人機擁有者進行實名登記,規定了民用無人機制造商和擁有者的職責民用無人駕駛航空器實名制登記管理規定民航局2016 年 9 月民用無人駕駛航空器飛行單獨劃設隔離空域,明確水平范圍、垂直范圍和使用時段,開展飛行活動應通過地區管理局評審,起飛重量不超過 7 千克,在視距內晝間天氣不影響可見的條件下飛行,速度不超過 120 千米/小時,且符合適航管理及其它相關要求可以除外民用無人駕駛航空器系統空中交通管理辦法民航局2015 年 12 月主要包括對無人機駕駛員的要求,對視距內和視距外運行的要求,對無人機系統的技
113、術要求,對于安裝并使用電子圍欄、接入無人機云的要求,以及針對植保無人機和無人飛艇運行的要求輕小無人機運行規定(試行)民用航空空中交通管理規則民用無人機駕駛員管理規定43We re Bringing the Convenience of Drone Delivery to 4 Million U.S.Households in Partnership with DroneUp https:/ Invests in DroneUp,the Nationwide On-Demand Drone Delivery Provider https:/ is launching three full-tim
114、e DroneUp airport“Hubs”for on-demand delivery operations.The first operation has already taken flight at a Walmart Neighborhood Market in Farmington,Arkansas.https:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ 2022 年全面推進鄉村振興重點工作的意見,2022 http:/ 年),2020 http:/ https:/ 9 部門,“十四五”可再生能源發展規劃,2022 https:/ http:/ ht
115、tps:/ http:/ 2035 年遠景目標綱要,2021 https:/ http:/ 8 部門,物聯網新型基礎設施建設三年行動計劃,2021 https:/ http:/ OR 風云再起?https:/ of DJI drone reveals secrets of its competitive pricing https:/ 年版),2021 https:/ 35 個國家職業技能標準 http:/ Union Aviation Safety Agency,McKinsey&Company,Study on the societal acceptance of Urban Air Mo
116、bility in Europe,2021國家統計局 http:/司爾亞司數據信息有限公司,中國勞動人口參與率,2022 https:/ http:/ 年氫燃料電池無人機保有量有望達到 3 萬架 https:/www.gg- 331 分鐘 https:/ 2022,鋰電和氫能相愛相殺?https:/ http:/ 年),2022 http:/ http:/ Unveils Third Generation Humanoid Robot T-HR3 https:/global.toyota/en/detail/19666346國泰君安證券,成都縱橫自動化技術股份有限公司首次公開發行股票并在科創板
117、上市招股說明書(申報稿),2022Study suggests last-mile drone delivery could lower carbon footprint https:/ 2050,2014信達證券,風力發電成本結構拆分,202120212223242526272829303132333435363738394041424345Global Wind Energy Council,Floating Offshore Wind A Global Opportunity,2022 https:/ http:/ http:/ 5000 萬千瓦 http:/ Yaw Control f
118、or Increased Windfarm Production https:/www.ri.se/en/what-we-do/projects/active-yaw-con-trol-for-increased-windfarm-productionThielicke,W.,Hbert,W.,Mller,U.,Eggert,M.,and Wilhelm,P.,Towards accurate and practical drone-based wind measurements with an ultrasonic anemometer,2021關于促進新時代新能源高質量發展的實施方案政策解讀 https:/ 年全國電力工業統計快報一覽表,2022 https:/ http:/ http:/ 2020,20204445464748495051525354555657