圖片來源@視覺中國

文 | 能鏈研究院

三年前，中國電動(dòng)汽車的年銷量僅百萬余輛，保有量不足500萬輛，三年后的2023年9月底，中國新能源汽車保有量已達(dá)1821萬輛，每賣出100輛車就會(huì)有37輛是電動(dòng)汽車，就連歐美也不再質(zhì)疑電動(dòng)汽車取代燃油車的趨勢(shì)。

但如果說，不僅僅是地上跑的汽車會(huì)被電動(dòng)化，空中的飛機(jī)也有望搭載上鋰電池，你可能會(huì)存在疑問和擔(dān)憂。

其實(shí)，這一天已經(jīng)不遠(yuǎn)了。

10月10日，工業(yè)和信息化部等四部門印發(fā)《綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要（2023-2035年）》（以下簡稱《綱要》）?！毒V要》提出到2025年的目標(biāo)包括，使用可持續(xù)航空燃料的國產(chǎn)民用飛機(jī)實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用，電動(dòng)通航飛機(jī)投入商業(yè)應(yīng)用，電動(dòng)垂直起降航空器（eVTOL）實(shí)現(xiàn)試點(diǎn)運(yùn)行，氫能源飛機(jī)關(guān)鍵技術(shù)完成可行性驗(yàn)證等。

來源：工信部官網(wǎng)

關(guān)于電動(dòng)飛機(jī)“上天”的事兒，馬斯克在今年初也已經(jīng)給出了答案。在特斯拉發(fā)布的宏圖計(jì)劃第三篇章中預(yù)言，未來全球飛機(jī)中的20%將被電氣化，裝上高鎳三元鋰電池。特別是固態(tài)電池、半固態(tài)電池的商業(yè)化，將加速飛機(jī)、航運(yùn)領(lǐng)域電動(dòng)化的進(jìn)程。

物流、通勤、旅行是三大主要場(chǎng)景

當(dāng)然，如果你以為，幾年后就可以坐著電動(dòng)飛機(jī)出差了，那有點(diǎn)兒一廂情愿了。

對(duì)于支干線的大型民航飛機(jī)來說，短期很難替代燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，反而是，將綠氫加工成綠色甲醇，以摻入低碳?xì)浠衔锏目沙掷m(xù)航空燃料（SAF），用作中大型飛機(jī)的主要燃料，這一路徑來得更早。相比，鋰電池在能量密度、安全性、耐久性、續(xù)航能力方面，難以承擔(dān)起長途飛行的角色，至少到2040年才有可能落地。

這一點(diǎn)在《綱要》也有所提及，《綱要》指出，開辟電動(dòng)航空新領(lǐng)域，面向城市空運(yùn)、應(yīng)急救援、物流運(yùn)輸?shù)葢?yīng)用場(chǎng)景，加快eVTOL、輕小型固定翼電動(dòng)飛機(jī)、新能源無人機(jī)等創(chuàng)新產(chǎn)品應(yīng)用；推動(dòng)輕小型固定翼電動(dòng)飛機(jī)、eVTOL實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)營。

電動(dòng)飛機(jī)開辟的是一片“處女地”，聚焦低空經(jīng)濟(jì)，主要涵蓋物流運(yùn)輸，如快遞公司從城市周邊倉庫到分揀中心；乘用電動(dòng)飛機(jī)可以緩解地面交通擁堵，實(shí)現(xiàn)更高效的城際上下班通勤，使得跨城旅行成本大幅降低；特別是對(duì)于需要急救、轉(zhuǎn)院的病患來說，不用再忍受高速公路上的長途跋涉，電動(dòng)飛機(jī)的效率要高得多。

其中的“主角”則是eVTOL（電動(dòng)垂直起降航空器），適用中短途飛行場(chǎng)景，不需要跑道，可以垂直起降，低噪音（100米至200米高空，音量僅40分貝），低維護(hù)成本，有望最先實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)行。此外，飛行汽車也在這一范疇內(nèi)，在未來城市交通領(lǐng)域占有重要席位。

9月份發(fā)布的《民用直升機(jī)中國市場(chǎng)預(yù)測(cè)年報(bào)(2023-2032)》顯示，目前全球eVTOL(電動(dòng)垂直起降飛行器)市場(chǎng)訂單總計(jì)超過1.3萬架，主要用于人員運(yùn)輸和空中物流領(lǐng)域，未來將在公務(wù)飛行、短途運(yùn)輸、低空旅游、通航貨運(yùn)、醫(yī)療救護(hù)等領(lǐng)域，對(duì)傳統(tǒng)直升機(jī)形成競爭或替代。

“起飛”還需翻越多座大山

《綱要》還劃出了幾個(gè)發(fā)展電動(dòng)通航飛機(jī)的示范區(qū)，包括珠三角、長三角、環(huán)渤海、成渝等優(yōu)勢(shì)地區(qū)，通過設(shè)立低空經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)，開展輕小型電動(dòng)飛機(jī)的規(guī)?；痉哆\(yùn)營，eVTOL商業(yè)示范運(yùn)營，推動(dòng)電動(dòng)航空應(yīng)用場(chǎng)景、產(chǎn)品規(guī)范、運(yùn)營體系、客戶服務(wù)方案的論證試點(diǎn)。

雖然電動(dòng)通航飛機(jī)在政策層面已經(jīng)得到了認(rèn)可，但這并不意味著，電動(dòng)飛機(jī)很快就能一飛沖天。放眼望去，電動(dòng)飛機(jī)還有多座大山需要翻越。

一是鋰電池的續(xù)航能力仍捉襟見肘。電動(dòng)飛機(jī)、電動(dòng)船舶不同于新能源汽車，百公里的耗電量非常高，像電動(dòng)船只搭載的鋰電池往往在1600kWh以上，是電動(dòng)汽車的20倍。同樣，電動(dòng)飛機(jī)對(duì)鋰電池的能量密度要求更高，需要航空級(jí)電池，既能保證續(xù)航能力，又要足夠安全。目前汽車上所搭載的磷酸鐵鋰電池能量密度只有180Wh/kg，鎳鈷錳三元鋰電250Wh/kg，兩者均不能滿足長時(shí)間飛行的需求。

而且，汽車在地面上跑，只需要一個(gè)前驅(qū)推動(dòng)力即可，但飛機(jī)不一樣，還要克服重力的影響，所以載重會(huì)直接影響安全和續(xù)航。由于鋰電池的能量密度遠(yuǎn)比航空煤油低，只有后者的1/70，僅僅是搭載的500度鋰電池的重量就高達(dá)2.5噸，無疑會(huì)增加電耗。

按照《規(guī)劃》的要求，要突破高能量密度鋰電池、高效率電推進(jìn)系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。特別是推動(dòng)滿足電動(dòng)航空器使用需求和適航要求的 400Wh/kg級(jí)航空鋰電池產(chǎn)品投入量產(chǎn)，500Wh/kg級(jí)產(chǎn)品小規(guī)模驗(yàn)證，可見電池能量密度在電動(dòng)飛機(jī)商業(yè)化中的分量。

除了能量密度外，政策的滯后也表明，eVTOL暫時(shí)還很難有大的作為。中短途低空經(jīng)濟(jì)涉及民航空域管理與低空交通管理，到底是屬民航局，抑或是交通局，尚無定論。對(duì)電動(dòng)飛機(jī)的數(shù)量、起降場(chǎng)地要求等匹配的監(jiān)管政策更是空白。

電動(dòng)化的下半場(chǎng)是飛機(jī)、船舶

無論是汽車電動(dòng)化，還是船舶、飛機(jī)電動(dòng)化，目的都是為了降低碳排放。

在中國，交通運(yùn)輸領(lǐng)域的碳排放占全社會(huì)碳排放總量的10.4%，其中公路運(yùn)輸占了總量的87%，航運(yùn)、民航占比差不多，為6%左右，鐵路運(yùn)輸占比最低，只有1%。從電動(dòng)化的進(jìn)程來看，汽車最先被電動(dòng)化，下半場(chǎng)將是船舶、飛機(jī)，而航運(yùn)的電動(dòng)化要比飛機(jī)更早一些。據(jù)DNV統(tǒng)計(jì)，2022年全球綠色船舶保有量突破1000艘，其中電動(dòng)船占比56%。不過，電動(dòng)船舶很難出現(xiàn)在汽車領(lǐng)域一家獨(dú)大的現(xiàn)象，LNG、甲醇、液氨、氫動(dòng)力也會(huì)占有較大份額。

電動(dòng)飛機(jī)成為趨勢(shì)，并進(jìn)入示范階段，一方面來自于低空經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)，能分流一部分地面交通的壓力；另一方面則是航空行業(yè)減碳使然。

因?yàn)殇囯姵亍㈦姍C(jī)的能源使用效率，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于汽油、煤油、重油等燃油發(fā)動(dòng)機(jī)。以汽車燃油發(fā)動(dòng)機(jī)為例，如果考慮到原油到汽油的加工煉化工序，能源轉(zhuǎn)化效率50%，從油箱、內(nèi)燃機(jī)到車輪的效率只有30%，綜合效率不到20%。但如果是光伏、風(fēng)能等綠電，生產(chǎn)外送環(huán)節(jié)的輸配電損耗5%、充電5%損失，效率90%左右，而從電池、電機(jī)到車輪的效率80%，電動(dòng)車綜合效率70%。因此，電動(dòng)車全產(chǎn)業(yè)鏈效率超過70%，是內(nèi)燃機(jī)的4倍多。

同樣的道理，電動(dòng)化放在飛機(jī)身上，電力推進(jìn)系統(tǒng)的功重比（kW/kg）要比燃油發(fā)動(dòng)機(jī)高很多，能實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、深度脫碳的效果。

只不過，現(xiàn)代航空業(yè)是一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈龐雜、體系復(fù)雜且難以改變的行業(yè)，即便投入大量資源、資本，也很難一蹴而就。其重構(gòu)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于汽車，樂觀估計(jì)，受制于各種因素，電動(dòng)飛機(jī)暫時(shí)只適合小型化、中短途的部分場(chǎng)景。

早在2014年，馬斯克就預(yù)計(jì)，要實(shí)現(xiàn)洲際飛行，動(dòng)力電池的能量密度要提升到400Wh/kg，才能使得電池?fù)魯∪加停岆妱?dòng)飛機(jī)成為可能。9年已經(jīng)過去，鋰電池已經(jīng)越來越接近航空級(jí)動(dòng)力電池所要求的下限，電動(dòng)飛機(jī)也有望迎來了起飛的時(shí)刻。

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