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浅谈“低空经济”市场现状与包装检测行业的运用

栏目:新闻中心

发布时间:2024-12-30

一、低空经济介绍

低空经济(Low Air Economy)是指利用机器人技术、新能源驱动技术、飞行器技术以及机器视觉技术等多种新技术,在航空、航空传输、航空技术应用、航空创业等领域开发新服务和商业模式,结合数字技术实现数字化、智能化、无人化等服务体验,创造新的航空经济价值。



不同于航空运输以及铁路、公路、水运等交通运输经济,低空经济主打在空中的行业服务,区域和规模相对较小,但是能更好的符合小区域内人们的生活习性。

将航空与行业相结合不仅可以为该行业提供空中解决途径或辅助手段,以提升工作效率,还能降低成本、增强获得感等。例如“农林+航空”、“电力+航空”、“公安+航空”、“救护+航空”、“旅游+航空”、“体育+航空”等。此外,空域使用需要军民融合、飞行保障需要空地融合、有人机无人机需要融合运行等,也从不同侧面反映出低空经济的融合性特征。

20212月,中共中央、国务院印发《国家综合立体交通网规划纲要》,提出“发展交通运输平台经济、枢纽经济、通道经济、低空经济”。这是“低空经济”概念首次写入国家规划,标志着低空经济成为“十四五”时期需要认真谋划的新兴经济形态。2023531日,国务院、中央军委公布的《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》(自202411日起施行)更是推动低空经济进一步发展。2024 3 月,《通用航空装备创新应用实施方案》中指明低空经济发展目标,即“2027 年基本完善,2030年全面融入”。地方政府紧跟指引,多个省市提出发展目标,部分地区率先开展补贴政策,补贴方向为起降点设施建设、航线开设、适航取证。

低空经济作为一个全新的经济体系,将机器人技术、新能源驱动技术、飞行器技术等多种前沿技术与数字化、智能化相结合,为航空领域带来了巨大的商机。随着技术的不断创新和政策的积极支持,低空经济有望进一步壮大,为中国经济带来新的增长点,同时也将为社会提供更多的便利和服务,推动中国成为低空经济领域的全球领导者。

二、产品介绍

?低空经济的主要产品包括eVTOL电动垂直起降飞行器)无人机直升机

无人机和 eVTOL 的核心区别在于 eVTOL 用于载人,无人机用于载物。

三、低空经济市场现状

1.市场规模

2023 年,中国无人机产业规模约达到 1264.3 亿元,从地区规模分布来看,主要集中在中南地区,占总体比重达到 75.4%2019-2023 年中国民用无人机注册数量逐步提升,2023 年达 127 万架,同比+32%,民用无人机企业注册数量达 1.9 万家,同比+26%2023 年中国民用无人机市场规模为 1174.3 亿元。根据预测,2030 年中国的 eVTOL市场规模有望达 1427 亿元,根据民用航空局发布数据,预计以 eVTOL 为核心的低空经济市场规模有望达 2 万亿元。

预计到2025 年,低空经济对中国国民经济的综合贡献值将达 3 万亿至5万亿元。

2.  行业现状

(1)eVTOL 是低空经济中从 0 1 的存在,驱动产业链腾飞。在现阶段还是以有人驾驶航空器为主,但也有载物的 eVTOL,如峰飞载物的 eVTOL 凯瑞欧。

(2)各国近期推出的 eVTOL 项目倾转构型机型最多,多旋翼构型最少,复合翼成为大部分行业龙头公司的研发选择。未来倾转构型和复合翼构型这两种机型增长潜力最大。

(3)目前低空经济补贴主要是广州、深圳、武汉、四川北川、苏州提出,主要补贴方向是起降点设施建设、航线开设、适航取证等。目前进度来看,广州市、深圳市领先。

(4)截至 2023 年底,美团无人机配送服务累计完成用户订单超 22 万单,2024 年中通与峰飞航空签订了 eVTOL 购机协议,订单量达 30 架。

(5)截至 2024 2 月,中国低空经济领域共有企业超 5.7 万家,从成立时间看,近五年新成立的企业数达到 2.1 万家,近十年成立的企业数占比接近 80%

3.市场需求

12022 年中国民用无人机行业需求主要系测绘与地理信息/农林植保/安 防监控/巡检/快递物流/应急,分别占比 30%/26%/12%/11%/8%/5%,行业运用领域需求巨大

(2)eVTOL 成本低,降本空间广阔,在实际应用中时间效率更高,降本空间高达 67%,具备经济可行性。

(3)随着物流业务快速发展,2022年快递业务已达 1105 亿件数,物流无人机仅 2.6 万架,仍具备很大发展空间。

(4)eVTOL 单机电机量大幅增加,性能要求更高,对于高低温、湿热、低温低气压、盐雾、臭氧、电磁兼容、振动等方面的要求较高,需要适应各类极端环境,相关行业检测需求量巨大。

4.竞争状况:

目前,国内宁德时代、孚能科技、正力新能、国轩高科、中创新航、力神等锂电池企业已经开展了航空级电池的技术攻关,且部分企业已经推出了航空级电池产品,其中宁德时代凝聚态电池能量密度突破 500Wh/kg

四、低空经济与包装行业的关系

低空经济与包装行业之间存在着多方面的关系,主要体现在以下几个方面:

1. 物流与配送

“低空经济+物流”是低空经济的主要应用场景之一,市场空间广阔。早在10多年前,中国物流行业的领军企业便前瞻性地对低空物流领域进行了战略布局,纷纷组建起专业的无人机研发团队,积极投入无人机技术的研发与测试。相比传统物流配送方式,无人机在短途运输、跨境飞行、城市配送等场景有明显优势,比如能突破环境条件限制、有较高的配送效率、较低的人力成本和安全隐患等等。

尤其是当平面空间所承载的物流运输方式无法满足时,立体空间衍生而来的无人机飞行在城市物流应用场景中逐渐展现出较大潜力。

物流运输最终承载的与人们生活息息相关的食品等小型商品、药品等医疗用品、外卖、生鲜等与日常生活息息相关的产品。这些产品与包装行业息息相关。一方面,包装对于食品和药品而言,是现在食品和药品生产的最后一个环节,起着保护食品、药品质量和卫生、方便存储和运输、延长保质期和货架期何提高商品价值等方面具有重要的作用。多种多样的包装材料的厚度、拉伸等物理机械性能、阻隔性、密封性、印刷性能、卫生要求等直接关系到包装的使用性能和寿命。另一方面,无人机运输模式的兴起,在原有包装的基础上,对包装有了新的要求,为了适应无人机运输,包装设计需要轻便、坚固且具备一定的防护性能,以确保货物在飞行中的安全。此外,包装的尺寸和形状也需优化,便于装载。“低空经济+物流”的新模式既强调了商品包装的重要性,也对包装行业提出了新的要求,有效促进了传统包装行业的发展。

2、新材料与新技术

低空经济的兴起,对包装行业提出了新的要求,包装行业需要研发新材料和新技术,为应对特定产品的保鲜、保护和便捷性要求,包装技术多种多样,如真空包装、气体置换包装、封入脱氧剂包装、食品干燥包装、无菌充填包装、蒸煮包装等,这些包装都要用到塑料包装,对其性能有诸多的要求,但最重要的一点是必须具有良好的阻隔性,开发高阻隔性新包装一直是包装领域的重要发展方向。阻隔性材料的开发及应用均需要用到阻隔性检测设备。

水果、鲜花、鲜肉等短期保鲜产品的包装及贮存条件一直影响生鲜运输、市场交易、产业发展的瓶颈所在,为有效解决这一问题,保鲜技术的研究一直是一项重要的工作。目前气调保鲜技术是一种先进的保鲜技术,气调保鲜技术是人为控制气调保鲜库中气体中氮气、氧气、二氧化碳、乙烯等成分比例、湿度、温度(冰冻临界点以上)及气压,通过抑制储藏物细胞的呼吸量来延缓其新陈代谢过程,使之处于近休眠状态,而不是细胞死亡状态,从而能够较长时间的保持被储藏物的质地、色泽、口感、营养等的基本不变,进而达到长期保鲜的效果。即使被保鲜储藏物脱离开气调保鲜环境后,其细胞生命活动仍将保持自然环境中的正常新陈代谢率,不会很快成熟腐败。该技术属于一种物理保险方法,不会有化学残留的食品安全问题,相对一般的低温贮藏具有较长的保质期,可以有效保持食品原有的色泽、口味、形状以及营养成分。我司开发的气调保鲜箱系列产品可进行各种水果、蔬菜、肉类、海鲜、花卉、苗木等进行贮藏保鲜试验,通过微电子技术自动控制箱内氧气、氮气、二氧化碳、乙烯的浓度,以及控制温度、湿度条件达到保鲜效果。

气调保鲜系列产品

应用领域

果蔬贮藏保鲜

适用于各种国产、进口水果、蔬菜的贮藏保鲜试验

肉类、海产等贮藏保鲜

适用于各种猪肉、牛肉、羊肉等肉类、海鲜产品如鱼、虾、蟹等的贮藏保鲜试验

焙烤食品贮藏保鲜

适用于各种面包、蛋糕、饼干焙烤食品的贮藏保鲜试验

花卉、苗木贮藏保鲜

适用于各种玫瑰、百合、蝴蝶兰等花卉,苗木的贮藏保鲜试验

随着低空经济的蓬勃发展,企业越来越关注环境保护,推动可持续包装材料的使用。包装行业可以通过采用可降解材料、减少包装废弃物和优化包装设计来迎合这一趋势,从而在低空经济中实现更高的社会责任感和市场竞争力。可降解材料是指在自然环境下,可通过阳光降解、生物降解、自然降解的材料。可降解材料对环境不会造成危害,降解产生的物质也会被环境吸收。按照降解的机理可分为光降解、生物降解和光/生物降解三大类。我司集多年生物降解研发技术和应用经验,按照GB/T19277.1ISO14855-1 等标准设计,开发了GBDA 系列智能堆肥降解试验仪。可在模拟的强烈需氧堆肥条件下,通过自动检测生物降解过程中释放的二氧化碳质量,可测定可降解材料的生物分解百分率。应用领域包括购物袋、吸管、一次性食品容器、垃圾袋、快递袋、农用地膜等可生物降解材料。在低空经济领域,我司仪器可有效助力减少白色污染、促进降解材料的发展,为环境保护承担更多的社会责任。

3、助力电池行业发展

作为低空经济的核心产业,通用航空占据主导地位,而无人机产业则被视为未来的主导力量。两者结合的城市空中交通(UAM)已成为发展热点,相关产品主要包括无人机、eVTOL(电动垂直起降飞行器)、直升飞机、传统固定翼飞机等。其中,eVTOL的模式被认为是UAM的主流方向。在当前条件下,eVTOL技术最具可行性,也是低空经济率先落地的重点领域。电池作为eVTOL动力系统的核心部件,其性能直接决定了eVTOL的安全性和飞行性能。

政策方面,北京、重庆、上海等地相继出台低空经济发展行动方案,20248月,上海市印发《上海市低空经济产业高质量发展行动方案(20242027年)》,提出支持企业研制中远程大载重、末端配送等低空物流无人机,采用锂电池、氢燃料等新能源方式,实现低成本、模块化、长航时等特性,加快规模化生产制造。力争在航空固态电池、氢燃料电池、可持续航空燃料及传感器、无人机反制、飞控系统等领域实现技术突破。

在利好政策激励下,今年以来,动力电池企业加大对eVTOL电池的研究与布局。目前,包括宁德时代、亿纬锂能、国轩高科、孚能科技等主要动力电池企业都已布局低空飞行电池产品。与新能源汽车相比,eVTOL所搭载的动力电池对于能量密度、循环寿命、倍率等多方面性能要求更为严苛,并且在电池颠簸受力、跌落以及持续大电流放电等放电周期方面,也与车辆动力电池存在区别。当前eVTOL电池技术面临的最大挑战,是在保证安全性的前提下提高能量密度和功率密度。具备高能量密度、高安全性和长寿命等优势的固态电池技术或在低空经济市场有更大的机会。现有电池技术水平均未能完美满足eVTOL对于电池能量密度和功率密度的要求,主流在研技术路线有锂电池和氢燃料电池两种,业内看好固态/半固态锂电池成为未来主流技术路线。

锂离子电池主要由正极、负极、电池隔膜、电解液、电池外壳等部分组成,其中电池隔膜是一种特殊成型的高分子薄膜,有微孔机构,可以让锂离子自由通过,而电子不能通过。隔膜在正负极之间起电子绝缘、供应理离子迁移微孔通道的用途,是保证电池体系安全、影响电池性能的关键材料。尽管隔膜不直接参与电极反应,但它影响电池动力学过程,决定着电池的充放电、循环寿命、倍率等性能。

相关的检测标准有GB/T 36363-2018 锂离子电池用聚烯烃隔膜、DB44T 1152-2013 锂离子电池聚乙烯隔膜等,对电池隔膜的性能要求进行了明确的规定,重点关注的项目有厚度、拉伸穿刺等力学性能,薄膜收缩率、透气性、孔隙率、水分等,相关项目汇总(包含正负极材料)见下图:

在相关测试设备中,我司测厚仪、拉力机、薄膜热收缩性测试仪、透气度测试仪均可用于电池隔膜的检测。

对于燃料电池,质子交换膜燃料电池(PEMFC)使用可再生的能源资源-氢气,可实现零排放,是一种绿色、清洁、高效、可持续发展的一种新能源动力技术,在航空航天、汽车和能源等行业具有广泛的应用。质子交换膜(PEM)是质子交换膜燃料电池中最重要的部件之一,随着燃料电池的不断发展,对质子交换膜性能的要求也逐渐升高,根据GB/T 20042.3-2022《质子交换膜燃料电池 第3部分: 质子交换膜测试方法》,质子交换膜需要开展的测试项目包括透气率、拉伸性能、180°剥离强度、厚度、质子传导率、离子交换当量等测试项目。其中GB/T 20042.3-2022规定,透气率的定义为恒定温度和单位压差下,稳定透过时,单位时间内透过试样单位面积的气体的体积,主要用于考察气体在质子交换膜中的渗透性能。严格限制质子交换膜的透气率上限,避免小穿孔窜漏量过大,是避免热失控危险的重要保证。标准规定了使用压差法进行质子交换膜的透气率测试。我司N530 2.0 压差法气体透过率测定仪完全可以满足测试要求,我司N530系列不断升级,设备的检测精度和测试数据的重复性具有很好的保证。透气率测试对于把控燃料电池的质量以及工艺的改进、优化具有重要的意义。

总结

低空经济的快速发展为包装行业提供了新的机遇和挑战。包装渗透到国民经济的各行各业,在未来,包装行业需要不断创新和适应,以满足低空经济带来的新要求和市场环境的变化。