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【产业与公司】航空业拉开电动化大幕

发布时间:2023-11-15 作者:

  /刘长江 

  2020年新冠病毒感染疫情暴发以来,全球各大航空公司的飞行载客率均直线下滑,并在业绩上呈现出不同程度的亏损。面对经营压力,降低成本成为航空公司的当务之急。对航运业来说,最大的成本项目就是航空燃油费。以我国三大航空公司——中国国航、中国东航和南方航空为例,其燃料费用通常占总运营成本的31%左右。 

  据了解,国有三大航空公司2023年陆续发布半年报。在经历过去一年“史上最大亏损”、累计亏损金额超千亿元后,今年以来三家航空公司亏损总额比去年同期减少约370亿元。 

  中国国航今年上半年净亏损34.50亿元;南方航空原本就是三家航空公司中亏损最少的,今年上半年同比减亏86.13亿元,净亏损降至28.75亿元。而东方航空是三家航空公司中亏损最为惨重的,同比减亏124.87亿元后,净亏损仍达到62.49亿元。 

  国内三大头部航空公司尚且如此,航空业的困境可见一斑。为了减轻燃油成本负担,一批航空公司开始尝试用更加廉价的电能取代航空燃料。 

  降低成本,成为飞机电动化的第一个动因。第二个动因,则是全球的低碳减排浪潮。 

  据国际航空运输协会的估计,航空业温室气体排放约占全球能源相关温室气体排放的2.5%,如不采取相应措施,到2050年全球航空业的年碳排放量将从目前的约7亿吨大幅增加至26亿吨。 

  据统计,截至去年8月,全球已有超340个电动飞机项目处于研发中。其中,我国的研发项目数量约30个。与此同时,资本投入也热情高涨,自2021年9月至2022年5月,我国共有9家电动飞机初创企业获得了近亿元的投资——这在全球经济形势下行的当下,显得尤为难得。 

  一个此前较少被人探究的低碳减排领域——航空业,正式拉开电动化的大幕。 

    

  锂电池仍是关键 

  不满足于在陆路领域的发展,今年,宁德时代欲在航空领域“造梦”。 

  企查查App显示,7月19日,商飞时代(上海)航空有限公司(以下简称“商飞时代”)正式成立,注册资本6亿元,经营范围包括民用航空器维修、民用航空器零部件设计和生产、民用航空器(发动机、螺旋桨)生产、电池销售等。股权穿透显示,该公司由宁德时代、中国商用飞机有限责任公司(以下简称“中国商飞”)、上海交大企业发展集团有限公司共同持股。 

  据悉,中国商飞是中国实施国家大型飞机重大专项中大型客机项目的主体,主要从事民用飞机及相关产品的科研、生产、试验试飞。商飞时代的成立,或将代表宁德时代即将切入飞机制造领域。 

  不过,飞机能否电动化,电池仍是关键。 

  目前,电动航空器的动力源主要包括锂离子电池、太阳能电池、氢燃料电池以及超级电容器等。锂离子电池凭借能量密度高、安全性能好、循环寿命长、充放电倍率高、工作温度范围宽、环境污染小等诸多优点,被业内认为较其他电池更具明显优势,未来有望在电动航空领域得到广泛应用。 

  但当前,电池容量的发展似乎已经陷入瓶颈期,特别是锂离子电池能量密度的提升速度开始放缓并接近理论极值,传统的电池升级路线面临技术和制造工艺方面的重大考验。 

  不过,随着4月19日宁德时代研发的凝聚态电池的亮相,这一问题或将成为过去式。 

  宁德时代此次发布的凝聚态电池呈固液混合物状态,更接近于聚合物电池。与完全不含液态电解质的全固态电池相比,电池内部还有部分电解液,其安全性优于一般的锂离子电池。 

  宁德时代的首席科学家吴凯表示,目前市场上可用的电池根本无法储存足够的能量来抵消给任何飞机增加的重量,但凝聚态电池的能量密度或将攻克这一难题。 

  据悉,目前的三元正极材料锂电池的能量密度最高为350瓦时/千克,而宁德时代所发布的凝聚态电池单体能量密度高达500瓦时/千克,而且兼具高比能与高安全优势,并可快速实现量产。 

  “把凝聚态电池率先应用于载人航空,应该说宁德时代找准了方向。”中国科学院电工研究所储能研究组组长、研究员陈永翀曾对媒体表示,与液态电解液锂离子电池相比,宁德时代的凝聚态电池成本更高,更适合走高端路线,而航空业的附加值高,能够接受这样的成本。 

  在宁德时代2022年年度业绩交流会上,宁德时代董事长曾毓群也表示:“新能源电池的应用范围很广阔,包括天上飞的、水里游的、地上跑的和不跑的(储能),市场空间很大。” 

  因此,凝聚态电池的问世,为海陆空全域电动化打开了丰富的想象空间。分析人士指出,宁德时代作为动力电池产业的绝对龙头,在其“第一个吃螃蟹”之后,后面势必会有更多的相关技术公司追随,从而带动航空业的能源变革。 

  今年10月,工业和信息化部等四部门印发的《绿色航空制造业发展纲要(2023-2035年)》(以下简称“《纲要》”)中也明确提到,要突破高能量密度锂电池、高比功率氢燃料电池、高效率电推进系统等关键技术。满足电动航空器使用需求和适航要求的400瓦时/千克级航空锂电池产品投入量产,500瓦时/千克级产品小规模验证。 

    

  电动航空领域成热点赛道 

  不仅仅是聚焦动力电池,越来越多的企业开始在航空领域开辟新赛道。面向城市空运、应急救援、物流运输等应用场景的轻小型固定翼电动飞机、新能源无人机、电动垂直起降航空器(eVTOL)等创新产品不断涌现。 

  其中关于电动垂直起降航空器(eVTOL)(以下简称“飞行汽车”)及其相关的动力电池技术,也在《纲要》中被提及,既到2025年,使用可持续航空燃料的国产民用飞机实现示范应用,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,氢能源飞机关键技术完成可行性验证。到2035年,建成具有完整性、先进性、安全性的绿色航空制造体系,新能源航空器成为发展主流。 

  “飞行汽车”概念在20世纪40年代被提出。1989年具备垂直起降能力的侧转旋翼机“鱼鹰”成功首飞。 

  “飞行汽车”的设计路径大致分为两类,一类采用陆空一体设计,而另一类为电动垂直起降飞行器(electric Vertical Takeoff and Landing,以下简称“eVTOL”),不具备陆行功能。目前,大多数企业将eVTOL作为飞行汽车的研发方向。据不完全统计,全球范围内已有超过200家企业或机构正在研发eVTOL产品,共有420多种型号,参与者有波音、空客、巴航等传统商用飞机制造商,还有更多新兴创业企业也在不断涌入这个行业,有些还与传统巨头进行“强强联合”。 

  国内的入局企业既包括电池制造商、造车“新势力”及传统车企,也包括互联网企业。目前已有车企公开表示,其下一代电动飞行汽车将真正实现飞行器与汽车的耦合。中银证券指出,飞行汽车行业发展虽在“水面之下”,但实际成熟度有望超市场认知,或已处商业化临界点。 

  近年来,业内比较知名的投融资事件包括: 2019年12月亿航智能登陆纳斯达克;2021年9月16日沃兰特宣布完成顺为资本领投的种子轮融资;2021年9月18日峰飞科技宣布完成1亿美元A轮融资;2021年10月小鹏汇天宣布完成超5亿美元A轮融资;2023年2月8日,上海时的科技宣布完成1亿元Pre-A轮融资,本轮融资由远翼投资领投,昆仑资本、KIP资本以及老股东蓝驰创投、德迅投资跟投,这是2022年以来我国eVTOL行业最大的单笔融资。 

 东方证券研报指出,eVTOL企业受到全球资本包括产业资本的高度重视,纷纷加紧布局,助力城市空中交通(UAM)商业化进程。其中,吉利汽车、戴姆勒汽车、丰田汽车、小鹏汽车和现代汽车等传统车企也开始积极布局eVTOL产业。