芯派科技股份有限公司-云顶国际

三年前，中国电动汽车的年销量仅百万余辆，保有量不足500万辆，三年后的2023年9月底，中国新能源汽车保有量已达1821万辆，每卖出100辆车就会有37辆是电动汽车，就连欧美也不再质疑电动汽车取代燃油车的趋势。

但如果说，不仅仅是地上跑的汽车会被电动化，空中的飞机也有望搭载上锂电池，你可能会存在疑问和担忧。其实，这一天已经不远了。10月10日，工业和信息化部等四部门印发《绿色航空制造业发展纲要（2023-2035年）》（以下简称《纲要》）。《纲要》提出到2025年的目标包括，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等。

关于电动飞机“上天”的事儿，马斯克在今年初也已经给出了答案。在特斯拉发布的宏图计划第三篇章中预言，未来全球飞机中的20%将被电气化，装上高镍三元锂电池。特别是固态电池、半固态电池的商业化，将加速飞机、航运领域电动化的进程。

物流、通勤、旅行是三大主要场景

当然，如果你以为，几年后就可以坐着电动飞机出差了，那有点儿一厢情愿了。

对于支干线的大型民航飞机来说，短期很难替代燃油发动机，反而是，将绿氢加工成绿色甲醇，以掺入低碳氢化合物的可持续航空燃料（saf），用作中大型飞机的主要燃料，这一路径来得更早。相比，锂电池在能量密度、安全性、耐久性、续航能力方面，难以承担起长途飞行的角色，至少到2040年才有可能落地。这一点在《纲要》也有所提及，《纲要》指出，开辟电动航空新领域，面向城市空运、应急救援、物流运输等应用场景，加快evtol、轻小型固定翼电动飞机、新能源无人机等创新产品应用；推动轻小型固定翼电动飞机、evtol实现商业运营。电动飞机开辟的是一片“处女地”，聚焦低空经济，主要涵盖物流运输，如快递公司从城市周边仓库到分拣中心；乘用电动飞机可以缓解地面交通拥堵，实现更高效的城际上下班通勤，使得跨城旅行成本大幅降低；特别是对于需要急救、转院的病患来说，不用再忍受高速公路上的长途跋涉，电动飞机的效率要高得多。其中的“主角”则是evtol（电动垂直起降航空器），适用中短途飞行场景，不需要跑道，可以垂直起降，低噪音（100米至200米高空，音量仅40分贝），低维护成本，有望最先实现商业运行。此外，飞行汽车也在这一范畴内，在未来城市交通领域占有重要席位。

9月份发布的《民用直升机中国市场预测年报(2023-2032)》显示，目前全球evtol(电动垂直起降飞行器)市场订单总计超过1.3万架，主要用于人员运输和空中物流领域，未来将在公务飞行、短途运输、低空旅游、通航货运、医疗救护等领域，对传统直升机形成竞争或替代。

“起飞”还需翻越多座大山

《纲要》还划出了几个发展电动通航飞机的示范区，包括珠三角、长三角、环渤海、成渝等优势地区，通过设立低空经济试点，开展轻小型电动飞机的规模化示范运营，evtol商业示范运营，推动电动航空应用场景、产品规范、运营体系、客户服务方案的论证试点。

虽然电动通航飞机在政策层面已经得到了认可，但这并不意味着，电动飞机很快就能一飞冲天。放眼望去，电动飞机还有多座大山需要翻越。一是锂电池的续航能力仍捉襟见肘。电动飞机、电动船舶不同于新能源汽车，百公里的耗电量非常高，像电动船只搭载的锂电池往往在1600kwh以上，是电动汽车的20倍。同样，电动飞机对锂电池的能量密度要求更高，需要航空级电池，既能保证续航能力，又要足够安全。目前汽车上所搭载的磷酸铁锂电池能量密度只有180wh/kg，镍钴锰三元锂电250wh/kg，两者均不能满足长时间飞行的需求。而且，汽车在地面上跑，只需要一个前驱推动力即可，但飞机不一样，还要克服重力的影响，所以载重会直接影响安全和续航。由于锂电池的能量密度远比航空煤油低，只有后者的1/70，仅仅是搭载的500度锂电池的重量就高达2.5吨，无疑会增加电耗。

按照《规划》的要求，要突破高能量密度锂电池、高效率电推进系统等关键技术。特别是推动满足电动航空器使用需求和适航要求的 400wh/kg级航空锂电池产品投入量产，500wh/kg级产品小规模验证，可见电池能量密度在电动飞机商业化中的分量。

除了能量密度外，政策的滞后也表明，evtol暂时还很难有大的作为。中短途低空经济涉及民航空域管理与低空交通管理，到底是属民航局，抑或是交通局，尚无定论。对电动飞机的数量、起降场地要求等匹配的监管政策更是空白。

电动化的下半场是飞机、船舶

无论是汽车电动化，还是船舶、飞机电动化，目的都是为了降低碳排放。在中国，交通运输领域的碳排放占全社会碳排放总量的10.4%，其中公路运输占了总量的87%，航运、民航占比差不多，为6%左右，铁路运输占比最低，只有1%。从电动化的进程来看，汽车最先被电动化，下半场将是船舶、飞机，而航运的电动化要比飞机更早一些。据dnv统计，2022年全球绿色船舶保有量突破1000艘，其中电动船占比56%。不过，电动船舶很难出现在汽车领域一家独大的现象，lng、甲醇、液氨、氢动力也会占有较大份额。电动飞机成为趋势，并进入示范阶段，一方面来自于低空经济的推动，能分流一部分地面交通的压力；另一方面则是航空行业减碳使然。

因为锂电池、电机的能源使用效率，要远远高于汽油、煤油、重油等燃油发动机。以汽车燃油发动机为例，如果考虑到原油到汽油的加工炼化工序，能源转化效率50%，从油箱、内燃机到车轮的效率只有30%，综合效率不到20%。但如果是光伏、风能等绿电，生产外送环节的输配电损耗5%、充电5%损失，效率90%左右，而从电池、电机到车轮的效率80%，电动车综合效率70%。因此，电动车全产业链效率超过70%，是内燃机的4倍多。

同样的道理，电动化放在飞机身上，电力推进系统的功重比（kw/kg）要比燃油发动机高很多，能实现节约能源、深度脱碳的效果。

只不过，现代航空业是一个产业链庞杂、体系复杂且难以改变的行业，即便投入大量资源、资本，也很难一蹴而就。其重构难度远远高于汽车，乐观估计，受制于各种因素，电动飞机暂时只适合小型化、中短途的部分场景。早在2014年，马斯克就预计，要实现洲际飞行，动力电池的能量密度要提升到400wh/kg，才能使得电池击败燃油，让电动飞机成为可能。9年已经过去，锂电池已经越来越接近航空级动力电池所要求的下限，电动飞机也有望迎来了起飞的时刻。