【摘要】目前，低空經(jīng)濟正以前所未有的方式在全國迅速興起，其發(fā)展令世界矚目。低空經(jīng)濟的核心產(chǎn)業(yè)涵蓋低空制造、低空飛行、低空保障及綜合服務等產(chǎn)業(yè)。低空經(jīng)濟區(qū)別于傳統(tǒng)經(jīng)濟增長方式，科技含量高，涵蓋多個前沿領域，應用場景廣泛，產(chǎn)業(yè)處于高速成長期，市場規(guī)模迅速擴大，是一種典型的新質(zhì)生產(chǎn)力。但是，這種新的經(jīng)濟形態(tài)具有明顯的市場驅(qū)動特征，創(chuàng)新驅(qū)動相對滯后，本質(zhì)上還比較脆弱，一定程度上存在內(nèi)卷問題，面臨諸多不確定性與潛在風險。推動低空經(jīng)濟跨領域、跨行業(yè)、跨部門多業(yè)態(tài)融合健康發(fā)展，需要加強產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境融合、空地融合及能源融合。
【關鍵詞】低空經(jīng)濟 新質(zhì)生產(chǎn)力 融合發(fā)展 健康發(fā)展 發(fā)展對策
【中圖分類號】F562 【文獻標識碼】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2024.15.001
【作者簡介】張鐵柱，俄羅斯自然科學院外籍院士，格魯吉亞國家科學院外籍院士，國家重大專項首席科學家，山東理工大學學術委員會名譽主任、博導，山東理工大學原校長。研究方向為移動能源動力技術及系統(tǒng)、教育管理。主要成果有：《汽車安全、節(jié)能與環(huán)保》（合著）等，在國際上首次提出柔性及多元動力約束活塞發(fā)動機概念，負載隔離式油液、油電集成動力概念。王玲，山東理工大學法學院院長、教授。研究方向為經(jīng)濟法學、數(shù)字法學。主要論文有《中國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型中的信用問題研究》等。
當前我國低空經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀與方向
2021年2月，中共中央、國務院印發(fā)《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》，提出“發(fā)展交通運輸平臺經(jīng)濟、樞紐經(jīng)濟、通道經(jīng)濟、低空經(jīng)濟”。“低空經(jīng)濟”概念被寫入國家規(guī)劃，標志著低空經(jīng)濟成為“十四五”時期需要認真謀劃的新興經(jīng)濟形態(tài)。2023年12月，中央經(jīng)濟工作會議提出，“要以科技創(chuàng)新推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，特別是以顛覆性技術和前沿技術催生新產(chǎn)業(yè)、新模式、新動能，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力”，“加快推動人工智能發(fā)展，打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟等若干戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”。2024年全國兩會期間，低空經(jīng)濟被寫入政府工作報告。低空經(jīng)濟作為新質(zhì)生產(chǎn)力的代表，目前已成為經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的“新賽道”，各地都在競逐“天空之城”。
低空經(jīng)濟的基本概念。低空經(jīng)濟作為一個新概念，目前在業(yè)界尚未形成統(tǒng)一共識，也沒有一個準確定義。一般認為，低空經(jīng)濟是指以有人駕駛和無人駕駛航空器的各類低空飛行活動為牽引，輻射帶動相關領域融合發(fā)展的綜合性經(jīng)濟形態(tài)。可以從以下幾個維度具體把握。
首先，低空空域的界定。根據(jù)2010年國務院、中央軍委發(fā)布的《關于深化我國低空空域管理改革的意見》，“低空”空域是指“垂直范圍原則為真高1000米以下，可根據(jù)不同地區(qū)特點和實際需要，具體劃設高度范圍”的空域。2016年國務院辦公廳發(fā)布《關于促進通用航空業(yè)發(fā)展的指導意見》擴大低空空域開放：實現(xiàn)真高3000米以下監(jiān)視空域和報告空域無縫銜接，劃設低空目視飛行航線，方便通用航空器快捷機動飛行。
其次，低空經(jīng)濟是一種非常重要的新質(zhì)生產(chǎn)力。它創(chuàng)新了經(jīng)濟增長方式、生產(chǎn)力發(fā)展路徑，具有高科技、高效能、高質(zhì)量特征，催生了新業(yè)態(tài)、新模式、新動能，推動了產(chǎn)業(yè)組織和產(chǎn)業(yè)形態(tài)變革調(diào)整，提升了生產(chǎn)要素組合效率和勞動生產(chǎn)率。它是以創(chuàng)新為主導的集約式經(jīng)濟增長方式和生產(chǎn)力發(fā)展新路徑，特點是創(chuàng)新，關鍵是質(zhì)優(yōu)，本質(zhì)是先進生產(chǎn)力。
再次，低空經(jīng)濟具有以下幾個鮮明特征。第一，低空經(jīng)濟作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，具備顯著的高科技含量和創(chuàng)新要素集中優(yōu)勢，涵蓋多個前沿領域。借助信息化、數(shù)字化以及大眾化管理技術的賦能，該產(chǎn)業(yè)與其他經(jīng)濟社會活動深度融合，形成了一種促進多領域協(xié)調(diào)發(fā)展的經(jīng)濟新形態(tài)，對于推動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。低空經(jīng)濟具有廣泛的應用場景，涵蓋低空客貨運輸、低空作業(yè)、低空休閑娛樂等三大類飛行活動，涉及領域及行業(yè)廣闊。同時，其具有產(chǎn)業(yè)鏈條的延伸性、應用場景的復雜性、使用主體的多樣性以及涉及部門和領域的廣泛性等鮮明特征。產(chǎn)業(yè)鏈的結(jié)構(gòu)大致如下：上游為原材料與核心零部件領域，中游包括低空制造、飛行、保障與綜合服務等，下游為各種應用場景。第二，低空經(jīng)濟具有立體性和局地性特征。低空經(jīng)濟在運行空間上具有立體性，空地銜接緊密，是一種典型依托三維空間發(fā)展的經(jīng)濟形態(tài)。同時，低空經(jīng)濟主要以小飛機、小航線、小企業(yè)等為依托，具有地域窄、規(guī)模小等特征。第三，低空經(jīng)濟還具有融合性強的特征。低空經(jīng)濟的核心是飛行器與各類產(chǎn)業(yè)形態(tài)的融合，如“農(nóng)林＋低空”“電力＋低空”“旅游＋低空”，以及軍民融合、空地融合等。
低空飛行特點及問題。低空飛行的主要特點表現(xiàn)為以下幾個方面。一是飛行器種類繁多。有人駕駛、無人駕駛、固定翼、直升機、多旋翼、傾轉(zhuǎn)翼及飛艇等，功能與性能差異大，低空飛行監(jiān)管與服務多樣。二是一定范圍內(nèi)飛行密度大。對飛行器的準確定位、導航、路線規(guī)劃、應急避障等都帶來挑戰(zhàn)，必須通過空域的數(shù)字化來實現(xiàn)更加精細化的規(guī)劃與管理。三是飛行、地面和信息環(huán)境極為復雜。例如高樓增加了低空飛行的撞擊風險，還會帶來導航信號遮擋、突發(fā)氣流變化等問題。此外，鑒于城市中建筑物動態(tài)變化大，對飛行器的動態(tài)反饋有更為嚴格的要求。四是飛行頻次高、航時短。有預測認為，未來局部低空領域，每天將有和地面汽車相當量級的低空飛行器起降架次。
目前低空飛行存在的主要問題包括以下幾個方面。一是科學有效的低空空域管服手段仍有欠缺，頂層規(guī)劃不足。當前，對低空飛行的監(jiān)管主要依賴于政策指導，缺乏有效、完備的技術管控手段。特別是近年來迅速崛起的“低慢小”飛行器，存在顯著的“看不見、叫不到、管不住”問題，亟待引起高度重視并采取切實有效的措施加以解決。二是統(tǒng)一標準規(guī)范的共享基礎設施有待完善。各自建設、分散使用導致低空基礎設施沒有統(tǒng)一的整體規(guī)劃和標準，信息孤島之下難以實現(xiàn)低空業(yè)務的協(xié)同和低空信息的共享。三是促進低空經(jīng)濟發(fā)展的法律法規(guī)和交通規(guī)則有待完善。當前，相關法治建設還比較滯后，缺乏統(tǒng)一的、精細化的智能融合基礎設施，難以通過技術手段平衡低空飛行安全與低空空域利用效率之間的關系。同時，也難以為法律法規(guī)的制定和執(zhí)行提供基于數(shù)據(jù)的有力支撐，導致低空管控規(guī)則升級緩慢，一定程度上限制了低空經(jīng)濟的發(fā)展。四是低空活動的數(shù)字原生性帶來的技術難題。當前航空領域的管理體系和基礎設施、信息化工具和管理模式都難以適應低空經(jīng)濟對數(shù)字化能力提出的更高要求。
低空經(jīng)濟發(fā)展方向。未來，低空經(jīng)濟市場規(guī)模、技術發(fā)展、基礎設施建設和競爭格局等方面都將發(fā)生一系列變化。市場規(guī)模日益擴大，區(qū)域化市場特征明顯；技術創(chuàng)新提速提質(zhì)，在電池技術、驅(qū)動技術等方面取得顯著進步；基礎設施建設加速；競爭格局多元化，“跨界”特點日益明顯。目前，低空經(jīng)濟正值高速增長階段，基于個性化場景，區(qū)域發(fā)展的差異化將愈發(fā)明顯，呈現(xiàn)更為鮮明的特點。技術迭代推動低空經(jīng)濟進入快車道，在時間和空間維度上實現(xiàn)核心功能轉(zhuǎn)變。全球低空經(jīng)濟供應鏈將發(fā)生深刻變化，行業(yè)成熟度加速提升。
無人機與其他人工智能設備融合發(fā)展，安全、數(shù)字、綠色仍將繼續(xù)發(fā)揮引領作用，主導無人機發(fā)展的方向。消費級娛樂類無人機增速將繼續(xù)放緩，向小型化、精品化方向延伸（新技術應用）；工業(yè)級商用類無人機應用前景廣闊，需求規(guī)模將持續(xù)擴大，其新產(chǎn)品推出的速度會明顯減慢，由遙控飛行逐漸轉(zhuǎn)向自主飛行；載人級運營類無人機由于需要安全認證和滿足環(huán)境保護要求，其研發(fā)認證周期將會延長；飛行汽車等新型跨界產(chǎn)品將應運而生；無人駕駛載人飛行將融入天空交通網(wǎng)絡。
中國低空經(jīng)濟發(fā)展最快的領域?qū)⑹菬o人機產(chǎn)業(yè)，無人機產(chǎn)業(yè)將成為低空經(jīng)濟發(fā)展的主力。航空應急救援主要由政府牽引，發(fā)展?jié)摿薮?。低空飛行運行需要數(shù)字化的運行和監(jiān)管，應由政府統(tǒng)籌安排數(shù)字化基礎設施建設。地方政府將在低空產(chǎn)業(yè)發(fā)展中承擔更多的責任，行業(yè)協(xié)會將在低空產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。
應積極搶抓當前低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)密集創(chuàng)新和高速發(fā)展的戰(zhàn)略機遇期、黃金窗口期，利用好市場對低空經(jīng)濟的驅(qū)動作用，抓牢創(chuàng)新驅(qū)動這條主線，防止行業(yè)內(nèi)卷問題，管控好不確定性與潛在風險，促進多業(yè)態(tài)融合和健康競爭，推動低空經(jīng)濟由弱變強并實現(xiàn)可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展。
低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境融合對策
目前低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)正處于“百花齊放”的初期發(fā)展階段，要達到萬億級市場規(guī)模具有一定的難度。這需要不斷探索新場景及新技術應用，進一步優(yōu)化推動低空經(jīng)濟健康發(fā)展的政策，更需要與產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境及其他相關產(chǎn)業(yè)深度融合。
管理與政策。在管理和政策方面，目前最為顯著的問題是空域政策和審批流程繁瑣。這一問題的本質(zhì)在于主管部門權責劃分不清晰、空域資源分配和利用不夠高效，缺少科學合理的部門協(xié)同聯(lián)動。針對低空經(jīng)濟的獨特性，管理與政策深度融合勢在必行，需要在保障安全的前提下進一步推動這一領域管理與政策的創(chuàng)新與細化。
具體內(nèi)容主要包含如下幾個方面。一是優(yōu)化低空空域管理制度。進一步明確無人機“適飛空域”，劃設微、輕、小型無人機的可飛行空域。二是明確運行管理部門職權。進一步明確縣級以上人民政府在無人駕駛航空器的相關管理工作中承擔的責任。三是完善適航審定制度。國家法規(guī)中確定了航空器分級合格監(jiān)管相關規(guī)定，應進一步細化大中型適航管理及微輕小型產(chǎn)品標準質(zhì)量認證管理。四是搭建綜合監(jiān)管服務平臺。綜合監(jiān)管服務平臺應由國家建、協(xié)同管、社會用。實現(xiàn)制造者、購買者、使用者、監(jiān)管者和服務者共用，實施融合動態(tài)監(jiān)管與服務。五是實行分類分級管理。根據(jù)微、輕、小、中、大型，外加農(nóng)用不同的類別，在生產(chǎn)、使用、經(jīng)營及監(jiān)管等不同環(huán)節(jié)采取不同的、更有針對性的管理方式。六是深化空地協(xié)同監(jiān)管。軍航、民航、工信、公安及地方政府，應進一步加強協(xié)同配合監(jiān)管。
同時，還需要處理好幾個關系：一是低空經(jīng)濟發(fā)展和其他產(chǎn)業(yè)領域發(fā)展的關系；二是整體發(fā)展和局部發(fā)展的關系；三是總體性和多樣性的關系；四是長遠目標和短期目標的關系；五是政府和市場的關系。
多業(yè)態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈及產(chǎn)業(yè)集群。低空經(jīng)濟的發(fā)展究竟需要構(gòu)建一個怎樣的產(chǎn)業(yè)鏈及產(chǎn)業(yè)集群，這需要進一步加強研究。要挖掘和創(chuàng)新應用場景，依托應用場景構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈，規(guī)劃產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展目標、產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展方向、策略和實施路徑，聚焦關鍵發(fā)展要素，實現(xiàn)人才鏈、項目鏈、技術鏈、資本鏈、基礎配套鏈深度融合；深入研究低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)強鏈、補鏈、延鏈、融鏈、固鏈的產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展方法，構(gòu)建低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)“生態(tài)圈”及其政策體系、評價體系和保障體系等；精心統(tǒng)籌部、省、市、縣四級緊密聯(lián)動，著力構(gòu)建配套對接、協(xié)同創(chuàng)新、數(shù)智賦能、金融服務、國內(nèi)與國際融合機制，創(chuàng)建一套完善的低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)協(xié)作體系，并通過政策引導、賦能帶動和平臺支撐等手段，持續(xù)提升產(chǎn)業(yè)服務的能力與水平。
“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”已成為行業(yè)企業(yè)共識，這不是“選擇題”，而是關乎生存的“必答題”。數(shù)字經(jīng)濟與低空經(jīng)濟深度融合，正突破時空約束，開辟發(fā)展新賽道，成為發(fā)展新動能，數(shù)字賦能已經(jīng)成為低空產(chǎn)業(yè)變革的先導力量，決定著低空產(chǎn)業(yè)內(nèi)涵式發(fā)展和潛在增長的高低。加快實施低空經(jīng)濟后市場體系構(gòu)建行動，打造后市場流通生態(tài)，完善回收再用體系，構(gòu)建維修生態(tài)鏈。要防止低空經(jīng)濟內(nèi)卷造成全產(chǎn)業(yè)鏈及產(chǎn)業(yè)集群進入虧損的惡性循環(huán)，通過正確引導，融合推進低空經(jīng)濟規(guī)模化發(fā)展、協(xié)同化發(fā)展、綠色化發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展。要迅速補齊短板，鞏固擴大低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。具體來說，一是產(chǎn)業(yè)基礎方面的短板和優(yōu)勢；二是產(chǎn)能規(guī)模方面的短板和優(yōu)勢；三是產(chǎn)業(yè)體系方面的短板和優(yōu)勢；四是快速迭代方面的短板和優(yōu)勢。
產(chǎn)學研融合及多學科多領域交叉研究。創(chuàng)新是低空經(jīng)濟做大做強的唯一出路，高質(zhì)量發(fā)展是低空經(jīng)濟發(fā)展的底色。針對低空經(jīng)濟綜合性特征及其發(fā)展涉及多學科多領域的復雜性，應盡快推進產(chǎn)學研融合創(chuàng)新，培育新的學科方向，協(xié)同構(gòu)建低空經(jīng)濟新型跨學科組織，破解綜合交叉難題。建立創(chuàng)新平臺及檢驗檢測機構(gòu)，組織進行多學科多領域交叉研究。注意跨學科跨領域的嵌入性和互補性，摒棄跟風炒概念的錯誤觀念，找準找實切入點、結(jié)合點和著力點，系統(tǒng)提升融合創(chuàng)新能力，在關鍵技術上實現(xiàn)新突破，以把握低空經(jīng)濟發(fā)展的本質(zhì)規(guī)律為低空經(jīng)濟發(fā)展提質(zhì)賦能，保障低空經(jīng)濟的科學發(fā)展。
標準規(guī)范融合及法治化監(jiān)管。目前，低空經(jīng)濟領域尚缺乏統(tǒng)一的國家乃至行業(yè)標準與規(guī)范。這就意味著生產(chǎn)、運行及安全方面存在不確定性，因此必須加強標準與規(guī)范的研究與制定。另外，目前低空經(jīng)濟領域還存在法律法規(guī)不完善、監(jiān)管機制不健全等問題。為了加強低空經(jīng)濟法治化監(jiān)管，促進其健康發(fā)展，應進一步完善法律法規(guī)體系、建立健全監(jiān)管機制、加強宣傳教育以確保低空經(jīng)濟的合法性、安全性和有效性。低空經(jīng)濟的應用場景十分豐富，各地產(chǎn)業(yè)的布局也具有多樣性。但是低空經(jīng)濟還面臨諸多不確定性與潛在風險，行業(yè)企業(yè)一定要保持足夠清醒的頭腦，在產(chǎn)業(yè)快速變革中，注重結(jié)合各地的實際情況和具體場景去選擇合適的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。政府、行業(yè)組織要加強引導規(guī)范，早介入、早引導、早規(guī)范。各地市既要搶抓機遇，針對各自的應用場景，因地制宜，充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，加強規(guī)劃引領和政策支持，更要加強行業(yè)監(jiān)管和安全管理，保障整個行業(yè)快速健康有序發(fā)展。
人才及產(chǎn)教統(tǒng)籌。低空經(jīng)濟當前面臨較為嚴重的人才供需失衡問題，亟待通過產(chǎn)教融合策略推進人才培養(yǎng)工作。當前，低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)領域仍存在部分人才找不到合適的崗位，部分崗位招不到合適的人才的現(xiàn)象。必須注重人才的專業(yè)性、專注度、崗位適用性和匹配度，突出人才政策的針對性、精準性及連續(xù)性，強調(diào)人才個體及總體效益的發(fā)揮。深化低空經(jīng)濟產(chǎn)教融合是一項涵蓋多領域、多行業(yè)、多部門的綜合性改革，需要包括相關部門、學校、行業(yè)和企業(yè)在內(nèi)的各方共同努力，以改革創(chuàng)新為動力，推動產(chǎn)教融合的持續(xù)發(fā)展。將產(chǎn)教融合納入經(jīng)濟社會發(fā)展戰(zhàn)略以及產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略整體框架之中，在制定地區(qū)發(fā)展規(guī)劃時同步明確產(chǎn)教融合的具體要求，實現(xiàn)教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同步規(guī)劃、同步建設。實際上，一個城市的教育體系不必過于龐大、全面，但其總量、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量必須與當?shù)禺a(chǎn)業(yè)集群的需求相匹配，以實現(xiàn)教育與產(chǎn)業(yè)的相互促進、相互支撐、良性互動。
低空經(jīng)濟空地融合、場景匹配及能源融合對策
隨著國家對低空經(jīng)濟的重視以及相關法規(guī)政策的出臺，低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)將迎來新的發(fā)展機遇，同時也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。需要進一步深研低空經(jīng)濟空地融合與場景匹配、綠色能源支撐、載體工況特點及基本要求、供能側(cè)復合與動力側(cè)耦合、電池護照的實施及電池超充基礎設施建設等問題。
空地融合與場景匹配。低空飛行器是低空經(jīng)濟的主要載體。低空飛行器是指面向低空智能交通和立體智慧交通的運載工具，主要包括無人機、陸空兩棲飛行汽車和電動垂直起降飛行器（eVTOL）等多種類型。低空飛行器具有對起飛場景要求低、綠色化、功耗低、噪聲小等優(yōu)勢，路空一體，相互融合。
陸空兩棲飛行是電動汽車智能化、立體化的必然發(fā)展方向，其技術可行性及客觀存在的市場需求均得到了業(yè)界的廣泛認可，其獨特的交通便捷性具有不可替代的潛在價值，代表了陸空交通領域產(chǎn)業(yè)變革的發(fā)展方向，飛行汽車并不是簡單地將旋翼和汽車結(jié)合起來的產(chǎn)物。陸空兩棲飛行也是電動航空、大眾航空發(fā)展的突破口和重要抓手，電動航空被稱為第三次航空技術革命，是航空技術和產(chǎn)業(yè)的革新方向，是航空業(yè)大眾化的重要機遇。陸空兩棲飛行具有全局帶動和重大引領作用，它是低空經(jīng)濟的核心載體和重要場景。其發(fā)展使得低空空域成為待開發(fā)的新經(jīng)濟“富礦”，必將推動相關產(chǎn)業(yè)集群快速發(fā)展，具有不可逆的發(fā)展趨勢。
面對豐富多樣的應用場景，需要研究低空飛行器功能、性能面向應用場景的匹配度和適用性，為低空飛行器的設計和選用提供依據(jù)，實現(xiàn)載體與應用場景的匹配與適用。高水平打造多功能空地融合樞紐，促進空地價值融合重塑，實現(xiàn)“輪子上的中國”和“翅膀上的中國”融合飛躍發(fā)展。充電網(wǎng)絡是低空經(jīng)濟載體電動化的底座，需要加速建設全域超充網(wǎng)絡及地面配套服務設施，做好空地融合研究與場景匹配設計等相關工作。
低空經(jīng)濟發(fā)展的綠色能源支撐。低空經(jīng)濟發(fā)展需要綠色能源支撐。能源領域的根本目標是實現(xiàn)碳達峰、碳中和。能源綠色低碳轉(zhuǎn)型是國際社會的共識和一致行動，目前全球140多個國家和地區(qū)，也就是占到了全球能源版圖70%的國家和地區(qū)已經(jīng)相繼明確了實現(xiàn)碳中和的時間表。
目前低空經(jīng)濟載體有多種供能方案，急需研究不同能源的最佳應用場景需求及適用性，也就是需明確什么形式的能源適用于什么類型的應用場景，什么類型的應用場景應選用什么形式的能源。每一種單一能源都具備各自的特點，應該將其置于合適的應用場景中。目前存在兩方面的挑戰(zhàn)：一方面，部分單一能源找不到合適的應用場景；另一方面，很多應用場景找不到合適的單一能源。
從飛行器負載側(cè)來看，它具有特殊的應用場景要求和負載特點。需要深入研究飛行器應用場景工況特性、基本要求，挖掘分析供能結(jié)構(gòu)、特點及其適用的應用場景，有針對性地深刻把握一般化學電池、燃料電池等能源及其載體的工作特點。結(jié)合每一種單一能源的特點研究匹配飛行器應用場景，針對單一能源難以滿足飛行器要求的應用場景，研究多元復合供能方案，推動飛行器產(chǎn)業(yè)綠色低碳循環(huán)發(fā)展。
能源動力系統(tǒng)是新能源飛行器的核心裝備，其運行狀況及工作特性直接影響到整機的動力性、經(jīng)濟性和安全性等性能。飛行器負載的復雜性和突變性是機載能源動力系統(tǒng)設計與控制面臨的巨大挑戰(zhàn)，機載能源動力系統(tǒng)的高效安全運行是整個低空飛行器產(chǎn)業(yè)關注的共性問題，也是普遍存在的技術難題。
目前需要解決幾個關鍵問題，一是針對應用場景，如何保障電池價值鏈的透明度和可持續(xù)性？如何解決充電慢、補電慢的問題？二是如何保障電池電機系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，進而保障系統(tǒng)（尤其電池）的安全性、壽命及相關工作性能的發(fā)揮？三是如何避免或減少電池超大負載（電流）工況？如何提升飛行器短時過載能力，短時驅(qū)動飛行器超越最大設計負載的運行？四是如何推動飛行器經(jīng)濟性的改善，即在能量載體容量一定的情況下，讓續(xù)航里程、工作時間更長。
低空經(jīng)濟載體工況特點及基本要求。一是飛行器移動工作對各項性能的體積密度、質(zhì)量密度要求嚴格，放電倍率要求更高，核心要求是能源載體要小型輕量。二是低空飛行器工況更為復雜，負載具有不確定性、變化范圍大、隨機波動大，這就導致需要滿足動力平衡的能源動力系統(tǒng)處于一個非常不穩(wěn)定的工作狀態(tài)，核心要求是系統(tǒng)能夠濾掉負載的波動，保障系統(tǒng)工作處于穩(wěn)定狀態(tài)，不受負載隨機波動的影響。三是飛行器續(xù)航需要能量，機載總能量要與巡航的各種能量消耗總和相平衡。能量載體（油箱、電池、氫氣罐）的容量與飛行器能量消耗決定著續(xù)航里程或工作時間的長短，核心要求是能量載體容量一定的情況下，降低能耗，讓續(xù)航里程、工作時間更長。四是飛行器續(xù)航需要動力，如要維持飛行器續(xù)航及其工作上的動作姿態(tài)，就必須維持負載端和驅(qū)動端時時刻刻的動力平衡，同時動力參數(shù)必須匹配合適。核心要求是在保證合理能量消耗的條件下，超越動力裝置的極限，提升系統(tǒng)克服負載的能力即短時過載能力，避免或減少電池超大負載（電流）工況，保障電池電機系統(tǒng)工作性能的發(fā)揮，提高續(xù)航里程、系統(tǒng)安全性、可靠性及壽命。
低空經(jīng)濟載體供能側(cè)復合與動力側(cè)耦合。目前低空經(jīng)濟載體能源為化石能源、電能、氫能并存，未來應向綠電、綠氫方向轉(zhuǎn)型。鋰電和氫能是目前實現(xiàn)碳中和的主流能源方案，電能將與氫能形成長期的互補關系。各種能源及其載體都存在自己的短板。
燃油油箱方面：化石燃料面臨枯竭及排放巨大的壓力，尤其是“雙碳”目標提出以后。
一般化學電池方面：一是性能失效問題，如容量的日歷失效、循環(huán)失效、低溫失效等，例如，低溫條件下電池性能明顯惡化，輸出功率減小，可用電量明顯衰減；二是工況適應性問題，不能很好地適應無人機工作環(huán)境，受負載波動、瞬時工況影響嚴重；三是性能短板問題，如質(zhì)量（能量、功率）密度、體積（能量、功率）密度、安全性、壽命與成本等，安全性是目前最大的制約因素；四是充放電時間不成比例，充電時間長，續(xù)航時間短；五是負載突變工況下大電流充放電會影響效率、安全性和壽命；六是電池模塊及系統(tǒng)管理復雜。
燃料電池方面：一是技術難度大，購置及使用成本偏高；二是核心技術與關鍵材料有待進一步突破，尚未完全自主；三是功率密度低、壽命較短；四是安全性問題，氫氣易燃易爆；五是存儲、運輸、加氫等基礎設施布局尚不完善；六是氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國家標準與法規(guī)體系亟待進一步健全與完善。
太陽能電池方面：受電池封裝材料、封裝方式、發(fā)電功率，以及光電轉(zhuǎn)換效率、電池彎曲韌性及抗沖擊性等因素制約，目前普通的太陽能電池無法直接在飛行器上使用。
僅就載電體來看，鋰離子電池、燃料電池能量密度高，續(xù)航里程長，但功率特性、安全性及低溫啟動能力較差，受負載波動、瞬時工況影響比較嚴重。超級電容器與飛輪電池的能量密度低、安全性高，可用作飛行器輔助電源，在頻繁的啟動、加速、制動和爬升過程中提供或吸收較大功率，提高能量利用效率，特別適用于負載濾波，快速提升最大驅(qū)動功率，避免或減少動力電池超大負載工況，保護主電源。
電動機是電動飛行器的動力裝置，但實質(zhì)上是一種機電能量轉(zhuǎn)換裝置，作為動力裝置使用存在不適用性。不能對負載的隨機性功率波動進行濾波，保障系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，負載通過電機對電池帶來沖擊，影響載電體的工作及安全性；無法超越工作極限提升飛行器的驅(qū)動功率；功能單一，難以直接實現(xiàn)電和其他能量間的相互轉(zhuǎn)換。
綠色能源的發(fā)展目標第一是實現(xiàn)“雙碳”目標，第二是控制成本，第三是拓展能源載體的適用性。電動飛行器通過創(chuàng)新技術路徑將高功率與高能量部件復合解決單一電源存在的固有問題，采用動力耦合與集成解決單一動力源存在的問題?；趹脠鼍翱梢匝苌龆喾N復合與耦合構(gòu)型，這里僅介紹幾個案例。
圖1、圖2為供能側(cè)電源的復合案例。復合電源兼具高比功率和比能量，實現(xiàn)了對功率和能量需求的分離；可以濾掉負載的波動，起到均衡負載作用，降低了動力電池或燃料電池大電流充放電的頻率，提高工作效率，大幅度增加循環(huán)壽命；大功率特性可大幅度回收制動能量，增加續(xù)航里程，提高能量利用率；提高了短時過載能力，避免或減少了動力電池或燃料電池超大負載工況。
圖3、圖4為動力側(cè)動力耦合案例。該系統(tǒng)主要用于機載能源為電能，而負載為機、電、液三種類型的移動應用場景。能夠有效解決負載濾波，保障電池電機系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，進而保障電池的安全性、壽命及工作性能的發(fā)揮，改善飛行器經(jīng)濟性，避免或減少電池超大負載（電流）工況，提升飛行器短時過載能力。
電池護照及超充基礎設施建設。低空經(jīng)濟發(fā)展要求必須推進電池護照的實施。低空經(jīng)濟領域加速數(shù)字化與綠色化協(xié)同轉(zhuǎn)型是大勢所趨，電池行業(yè)是工業(yè)“數(shù)綠雙轉(zhuǎn)”的先行者，能夠為低空經(jīng)濟發(fā)展奠定良好基礎。電池作為開啟能源轉(zhuǎn)型的關鍵，屬于材料和資源密集型產(chǎn)業(yè)，在其價值鏈中將產(chǎn)生一定的社會和環(huán)境影響，引入電池數(shù)字護照能為電池價值鏈帶來透明度和可持續(xù)性。電池護照要求披露的信息涵蓋多個關鍵領域：電池制造商、碳足跡、供應鏈盡職調(diào)查、電池材料和成分、合規(guī)性認證、循環(huán)性能、資源效率、耐久性等。這些信息的披露旨在為消費者和監(jiān)管機構(gòu)提供全面的電池產(chǎn)品信息，從而支持可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護。
超充電芯及PACK涉及高能量正極、長壽命負極、快浸潤隔膜、超導電解液、極致結(jié)構(gòu)件、PACK材料、結(jié)構(gòu)、工藝及高安全設計等關鍵技術。大倍率電池技術日益成熟，由3C向5C、6C發(fā)展并已經(jīng)進入規(guī)模化商用階段。充電網(wǎng)絡是電動化的底座，需要加速全域超充網(wǎng)絡建設。打造全液冷超充平臺，創(chuàng)新建立發(fā)電側(cè)、用電側(cè)及充電樁協(xié)同的充電云，實現(xiàn)電網(wǎng)友好、監(jiān)管高效、安全可信的超充網(wǎng)絡功能。
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Promoting the Multi-format Integrated and Healthy Development of Low-Altitude Economy
Zhang Tiezhu Wang Ling
Abstract: Currently, the low-altitude economy is expanding rapidly across the nation in unprecedented ways, attracting significant attention worldwide. The core industries of the low-altitude economy include low-altitude manufacturing, low-altitude flight, low-altitude support, and comprehensive services. Distinct from traditional economic growth models, the low-altitude economy is characterized by advanced technology, integrating multiple cutting-edge fields with extensive application scenarios. It is in a high-growth phase with the market scale expanding rapidly, making it a typical example of new-quality productivity. However, this emerging economic model is primarily driven by market forces, with innovation lagging behind and inherently fragile. To a certain extent, it also faces issues of intensifying internal competition, numerous uncertainties, and potential risks. In order to promote the integrated and healthy development of low-altitude economy through cross-disciplinary, cross-industry, and cross-department, it is necessary to strengthen the integration of the industry-environment, air-ground integration and energy integration.
Keywords: low-altitude economy, new quality productive forces, integrated development, healthy development, development strategies
責 編∕李思琪 美 編∕周群英
