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佩信集团:2022年工业级无人机应用与DaaS前沿洞察报告(47页).pdf

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佩信集团:2022年工业级无人机应用与DaaS前沿洞察报告(47页).pdf

1、佩信集团2022行业展望 工业级无人机应用与DaaS前沿洞察未来洞见|专业引领|科技驱动双轮同造技术与应用勾画工业级无人机产业图景应时而生DaaS开启工业级无人机规模化应用时代附录参考文献融合共洽低空新经济加速发展的关键动力与支撑流程重塑破解工业级无人机价值创造的制胜密码无人之境DaaS模式开辟新纪元,高效赋能生产力043CONTENTS01民用无人机经过十几年的发展,应用场景已经从个人航拍和娱乐,扩展到能源基建、环保气象、勘察测绘、物流仓储、农林牧渔等行业领域,在国民经济和社会发展中发挥着越来越重要的作用。对于电网、风电和光伏设备巡检等采集数据和信息的任务,使用无人机可

2、以降低人员安全风险,降本增效及提高精细化程度,可谓更便宜、更快、更好、风险更低;巡检结果数据还可以与其它维度数据更好地结合分析,从而产生价值。物流无人机则可以减少因停顿、绕行、颠簸等造成的能量损耗和时间损失,还有助于解决偏远地区紧急件配送难题。2022 年是工业级无人机产业发展具有突破性意义的一年。5 月 24 日,沃尔玛宣布将联合无人机解决方案提供商 DroneUp 扩展无人机配送服务网络,在年底前有能力覆盖美国 6 个州 400 万户家庭,使其无人机年配送包裹量达到百万级1。在国内,截至 6 月,美团无人机已经在深圳落地 4 个商圈,配送能力覆盖 10 余个社区和写字楼,面向真实用户的订单

3、数超过 5.8 万单2。这两家公司都非常强调调度系统的建设,原因在于大规模的无人机应用与小规模应用对解决方案提供商有着不同的能力要求。业务规模扩大一方面增加管理复杂度,要求对无人机及驾驶员等资源具有更强的调度能力;另一方面,增加小概率事件相关问题和风险,要求无人机导航和通信等子系统或技术模块更加稳定可靠。DroneUp 属于典型的 DaaS(Drone as a Service/无人机即服务)解决方案提供商,其并不研发无人机或零部件,而是集成各领域合作伙伴的技术,专注打造能够支持大规模配送的无人机管理系统;通过运营一个按需无人机服务网络,与 2 万多名持证无人机驾驶员一起服务全美客户3 4。我

4、们认为,DroneUp 率先将工业级无人机推向大规模应用,体现了管理系统的重要性。本报告介绍和分析了工业级无人机产业结构、产业发展影响因素、应用场景和应用的发展趋势。佩信行业研究院联合佩信集团旗下无人机企业佩航航空,基于为多个行业提供“端到端”“一站式”业务流程服务的实践经验,重点提出关于无人机解决方案客户价值的分析框架、关于 DaaS 模式可行性和客户价值的测算方法,同时力图较为系统地阐述和定义 DaaS 模式。关于无人机解决方案的客户价值,我们提出发挥无人机的 4 个底层优势,即沿最佳任务路径移动、保持与任务目标最佳相对位置、到达路网覆盖不足的区域、进入不适合人员进入的区域,寻求实现 4

5、个根本性的客户价值诉求,即降低总成本、提高工作效率、解决现有作业方式难以解决的问题、降低现有作业方式的风险。关于 DaaS 模式可行性和客户价值,我们提出可以参考 3 个评估维度,分别是降本增效作用、风险发生的概率、风险发生的影响,以降本增效和降低风险后客户的业务增量为单位量化 DaaS 解决方案的价值;成熟的工业级无人机应用场景风险相对低;为控制风险发生的影响,建议只外包影响相对小的事务性工作。DaaS 属于以无人机系统为主要工具提供的业务流程服务(BPS),将管理复杂度留给解决方案提供商,将服务成果以“端到端”形式交付给客户;将业务量波动的风险留给解决方案提供商,将保障项目质量的确定性承诺

6、给客户。我们提出了 DaaS 解决方案的系统总体架构、服务流程和工作任务简要定义,以及解决方案提供商的系统能力构成,认为“人”“机”“数”“技”融合发展的系统能力将是无人机解决方案提供商的核心竞争力。应时而生DaaS开启工业级无人机规模化应用时代02双轮同造技术与应用勾画工业级无人机产业图景无人机的构造和类别工业级无人机产业结构03无人机的构造和类别无人机是无人驾驶航空器(Unmanned Aerial Vehicle)的简称,是由控制站管理(包括远程操纵或自主飞行)的航空器。按照不同的应用领域分类,可以将无人机分为军用和民用,其中民用领域又分为工业级无人机和消费级无人机。无人机需要由无人机系

7、统支配运行,包括飞行平台系统、任务载荷系统、地面控制系统 3 部分。飞行平台系统又可以分为机体结构、动力系统、飞控系统、导航系统、电气系统、通信系统 6 部分(图 1)。飞行平台系统中,飞控系统稳定无人机飞行姿态,控制无人机自主或半自主飞行;导航系统向无人机提供参考坐标系的位置、速度、飞行姿态,引导无人机按照指定航线飞行;电气系统包括电源和输配电系统及用电设备,支撑无人机性能和安全性;通信系统是空中的无人机与地面控制系统联系的纽带,用于实现对无人机的遥控、遥测、跟踪定位和信息传输。无人机按照不同的机体结构分类,可以分为固定翼无人机、多旋翼无人机、无人直升机、垂直起降固定翼无人机 4 个主流类型

8、(图 2),以及伞翼无人机、扑翼无人机、无人飞艇等小种类。01/双轮同造技术与应用勾画工业级无人机产业图景本部分在技术层面介绍无人机系统构成,从应用场景角度分析绘制工业级无人机产业结构图,重点讨论了巡检、探查、物流、空中作业 4 个场景大类对应的无人机在其飞行平台系统、任务载荷系统、地面控制系统方面的差异。无人机系统任务载荷系统地面控制系统飞行平台系统机体结构动力系统飞控系统导航系统电气系统通信系统图1:无人机系统构成资料来源:佩信行业研究院整理资料来源:佩信行业研究院整理图2:4类主流无人机机体结构无人直升机固定翼无人机垂直起降固定翼无人机多旋翼无人机04工业级无人机产业结构固定翼无人机主要

9、由给定飞行条件下保持不变的翼面产生飞行升力。多旋翼无人机主要由三个及以上动力驱动的旋翼产生飞行升力,一般通过改变旋翼转速改变运动状态。无人直升机主要由在垂直轴上一个或多个动力驱动的旋翼产生飞行升力,一般通过改变旋翼桨叶角改变运动状态。垂直起降固定翼无人机垂直起降时由与直升机、多旋翼类似起降方式或直接推力等方式实现,水平飞行由固定翼飞行方式实现,且垂直起降与水平飞行方式可在空中自由转换。无人机按照不同的动力系统分类,可以分为油动无人机、电动无人机(锂电池为主)、固体氧化物燃料电池无人机(氢燃料电池为主)、太阳能无人机、混合动力无人机。总体来看,上述各类机体结构和动力系统各有优缺点,不同的配置影响

10、无人机的续航能力、飞行速度、飞行灵活性、载重能力、抗风能力、能否垂直起降和空中悬停、飞行振动和噪声、环境适应性、安全性和可靠性,以及无人机解决方案总成本(影响客户总成本,包括碳排放成本)。工业级无人机服务终端客户的具体需求,因此强调解决方案整体价值,而非子系统的单项性能指标。基于相关的技术和应用发展,我们绘制了图 3 的工业级无人机产业结构图。从上至下,第一部分是无人机系统的各子系统技术和服务提供商,以及为其提供材料、元器件、零部件、软件技术和服务的供应商;第二部分是工业级无人机设计和制造商;第三部分是无人机解决方案提供商;第四部分是无人机后市场及周边服务,主要包括无人机装调检修、保险、培训,

11、以及网络安全及监管技术和服务(例如第三方协助无人机拥有者向民航局报送飞行动态数据,以满足监管要求)。05工业级无人机设计和制造商偏重飞行平台系统相关技术的优化提升,包括续航、速度、灵活性、载重等通用性能指标,还包括无人机自主避障、集群协同、全自动飞行与自动化作业、多种人机交互方式等应用场景广泛的技术,并以无人机产品为载体将一系列技术和服务提供给更接近客户的解决方案提供商。我们根据多种应用场景对无人机多方面性能各不相同的要求划分了巡检、探查、物流、空中作业 4 个场景大类,并分别对应 4 类无人机(图 4)。资料来源:佩信行业研究院整理图3:工业级无人机产业结构图资料来源:佩信行业研究院整理图4

12、:4个场景大类对应的无人机材料、元器件、零部件、软件技术和服务飞行平台系统地面控制系统工业级无人机设计和制造任务载荷系统巡检无人机探查无人机空中作业无人机物流无人机无人机后市场及周边服务装调检修保险网络安全及监管技术和服务培训工业级无人机应用(无人机解决方案)环保气象解决方案能源基建解决方案物流仓储解决方案交通管理解决方案安防防控解决方案应急救灾解决方案农林牧渔解决方案采集数据和信息任务确定性较强任务具有较大不确定性或差异性操作实物物流无人机巡检无人机探查无人机空中作业无人机任务载荷系统勘察测绘解决方案06巡检无人机和探查无人机执行的任务都属于采集数据和信息,不涉及对实物的处置。其中巡检和探查

13、的区别在于,前者执行的任务确定性较强,飞行路线相对明确固定;后者则面对较大不确定性。物流无人机和空中作业无人机执行的任务都属于操作实物,前者是运输范畴,任务确定性较强,飞行路线相对明确固定;后者是加工范畴,任务差异性较大。这4 类无人机在其 3 个子系统方面的差异可以总结为图 5。飞行平台系统方面,探查无人机由于任务具有较大不确定性,要求飞行平台系统具有更高的续航、灵活性、避障能力等;空中作业无人机由于任务具有较大差异性,对无人机的要求也更加多样化。任务载荷系统方面,巡检无人机和探查无人机采集数据和信息要用到各类传感器,例如可见光和红外相机、激光雷达、气体嗅探仪;物流无人机和空中作业无人机为了

14、操作实物,在传感器基础上还要用到容器装置和各类空中作业装置,例如精准播撒系统、各类机械臂。地面控制系统方面,巡检无人机和物流无人机由于任务确定性较强,更有可能向全自动化方向发展,包括自主路径规划、无人机自动机场等;探查无人机和空中作业无人机由于任务具有较大不确定性或差异性,可能会更重视与驾驶员的交互,向更人性化方向发展,包括多种无人机和任务载荷操作方式、第一人称视角飞行体验等。无人机解决方案提供商偏重任务载荷系统和地面控制系统相关技术的研发或选用,同时结合各类后台技术和业务能力,针对客户具体需求定制解决方案。我们将目前应用无人机解决方案的行业领域归纳为 8 个类别,分别是能源基建、环保气象、勘

15、察测绘、物流仓储、交通管理、安防防控、应急救灾、农林牧渔。资料来源:佩信行业研究院整理图5:4类无人机在其3个子系统方面的差异飞行平台系统任务载荷系统地面控制系统要求相对较低传感器+容器装置更重视自动化技术物流无人机要求相对较低传感器更重视自动化技术巡检无人机要求相对更高传感器更重视人机交互技术探查无人机要求更加多样化传感器+空中作业装置更重视人机交互技术空中作业无人机对客户的深入理解与洞察将是解决方案提供商最重要的竞争优势来源。07融合共洽低空新经济加速发展的关键动力与支撑工业级无人机产业发展促进因素影响产业发展的关键问题08工业级无人机产业发展促进因素综合分析工业级无人机产业发展环境,我们

16、将起到促进作用的因素归纳为政策引领、政策红利、底层技术和应用配套、制造能力、人才支撑 5 个方面。2022 年 6 月发布的“十四五”通用航空发展专项规划作为统领性、引领性的政策文件,提出“大力发展新型智能无人驾驶航空器驱动的低空新经济”,明确了无人机在现代产业体系中的定位,同时提出重点任务包括在适航、运营、社会化管理等方面创新行业管理,加大适航、科研支持力度5,从而为后续有关方面的政策和法规确定了更加积极的基调。综合分析与工业级无人机产业关联性较强的政策,我们选取摘录了近年的 19 个代表性政策内容,见附录 1。目前无人机相关的法律法规对民用无人机实施分类管理,涉及对特定应用场景和类别的无人

17、机系统的技术要求,对无人机驾驶员资格和操作的要求,对于无人机安装并使用电子围栏、接入无人机云系统的要求,对无人机拥有者的实名登记要求等。2019 年 2 月,民航局发布特定类无人机试运行管理规程(暂行),在国际上尚无成熟管理经验的情况下,鼓励并有序推进典型运行环境和情景下的试点和示范运行,探索规范安全风险较高的无人机运行6 7,从而有力带动了产业整体发展。我们选取摘录了截至 2022 年 7 月,无人机相关法律法规关键内容,见附录 2。02/融合共洽低空新经济加速发展的关键动力与支撑政策赋予无人机驱动低空新经济发展的使命,确定了更加积极的基调。政策引领我们将工业级无人机产业发展的促进因素归纳为

18、政策引领、政策红利、底层技术和应用配套、制造能力、人才支撑 5 个方面,同时认为无人机的社会接受度、氢燃料电池、机械臂技术,是影响产业进一步发展的 3 个最关键问题。09综合各行各业的“十四五”规划等政策内容,我们认为农林牧渔、能源基建、物流仓储、应急救灾 4 个行业领域,是未来3 年无人机解决方案最重要的增量市场来源。国家乡村振兴战略、“双碳”目标、平安中国和数字中国等重大建设工作,为工业级无人机企业提供了实现价值的契机。图 7 为 7 个最具代表性的政策及其中关于无人机解决方案的机会要点内容10-16。2021 年 1 月 1 日起施行的通用航空经营许可管理规定中,对于申请取得通用航空经营

19、许可应当具有的民用无人驾驶航空器的要求与民用有人驾驶航空器要求相同8。截至 2021 年末,获得通用航空经营许可证的无人机通用航空企业达到 12663 家,传统通用航空企业为 599 家(图 6)9,体现出无人机企业正在积极贡献价值。传统通航,家无人机通航,家95%5%59912663资料来源:民航局,佩信行业研究院整理图6:截至2021年末中国通用航空企业获得经营许可证情况资料来源:政府网站,佩信行业研究院整理图7:政策提示的市场机会政策名称行业领域机会要点关于做好 2022 年全面推进乡村振兴重点工作的意见数字农业农村发展规划(2019-2025 年)冷链物流设施建设、农村公路路况自动化检

20、测、农村电网巩固提升、清洁能源建设、生产经营数字化改造、农业人工智能研发应用、重大工程设施建设农林牧渔“十四五”现代综合交通运输体系发展规划“十四五”现代流通体系建设规划无人机运输投递、无接触递送服务、服务区域流通的大型无人机起降点物流仓储“十四五”国家应急体系规划无人机实战验证研究基地、长航时大载荷无人机研发及使用、无人机通信应急救灾“十四五”现代能源体系规划“十四五”可再生能源发展规划分散式风电和分布式光伏建设、多能互补清洁能源基地建设、光伏发电与建筑一体化应用、海上风电向深水远岸区域布局、配电网扩容改造和智能化升级、新能源电力专线供电、提高风电和光伏发电功率预测水平、农村电网巩固提升、脱

21、贫地区农村电网建设能源基建多个行业领域的 十四五 规划等政策提示无人机解决方案的增量市场。政策红利“”10国家战略科技力量和新基建支持无人机相关底层技术和应用配套发展。底层技术和应用配套关于底层技术和应用配套,最明显的体现是近年来移动通信能力和计算能力持续提升,各类传感器、人机交互技术的发展,为工业级无人机执行更复杂的任务及挑战更复杂的作业环境提供了支持。5G 通信的大带宽、低时延、广连接,支持无人机精准作业、实时作业、集群协同作业。多传感器数据融合技术、计算机视觉等模式识别算法、多种路径规划算法提升了无人机的避障能力。北斗卫星导航系统提升了无人机的自动化作业能力。目前佩航航空对于多数项目都已

22、经使用具备避障功能的无人机;对于较多的巡检项目都实现了无人机全自动飞行与自动化作业,包括按照前置规划路线完全自主飞行并完成拍摄任务,后台通过机器学习自主检测影像并生成巡检报告。此外,监测民用无人机运行数据(包括运营信息、位置、高度和速度等)的无人机云系统,防止无人机侵入特定区域(例如禁飞区)的电子围栏技术等,通过为监管提供有力支撑,为行业健康发展提供了保障。资料来源:佩信行业研究院整理图8:无人机5G通信架构示意图5G 无人机5G 无人机5G 基站边缘云计算中心核心云计算中心无人机地面控制站5G 基站5G 基站5G 无人机大带宽、低时延低时延11无人机是军民融合最具代表性的产品之一。近年来,部

23、分地区地缘政治紧张局势增加了军用无人机的需求,也使无人机技术和产业受到社会各界更多关注。“十四五”规划纲要明确了强化国家战略科技力量的主要任务,其中包括在网络通信、人工智能、集成电路、空天科技等领域组建国家实验室或实施国家重大科技项目17,这些将支持无人机相关底层技术发展,为产业长足发展奠定基础。2020 年以来,中国实施更加积极的财政政策,基础设施投资适度超前。2021 年 9 月 22 日的国务院常务会议审议通过了“十四五”新型基础设施建设规划,会议指出,完善空间信息基础设施,发展泛在协同的物联网,结合推进新型城镇化,推动交通、物流、能源、市政等基础设施智慧化改造18。2021 年 9 月

24、发布的物联网新型基础设施建设三年行动计划(20212023 年)有关智能交通的部分提出,“推动构建空天地一体的无人机应用及安全监测平台”19。以信息网络为基础、技术创新为驱动的新基建,将为工业级无人机应用提供更完善的配套支持。产业链制造环节的能力体现为效率优势和成本优势,是支持产品规模化应用和持续创新的重要条件,不论对任何类型的工业级无人机,或者消费级无人机,都是如此。制造环节的效率优势意味着可以更快地把产品设计或改进方案制造出来,以供内部测试或收集客户反馈,从而加快解决方案的创新迭代速度。工业级无人机有必要针对客户具体需求进行定制,因此制造环节效率优势是解决方案提供商的竞争优势来源之一。“同

25、样生产一个无人机制造的模具,在欧美可能需要三个月,而在珠三角只需要三天时间”,这是业内对于珠三角无人机产业的共识20。特别是珠三角的深圳市拥有“中国电子第一街”华强北,可以采购到无人机所需的各种材料,例如碳纤维、航空铝、特种塑料、磁性材料21。这不仅是中国无人机产业链制造环节的优势,也为工业级无人机应用带来优势。制造环节的成本优势意味着可以更低成本使用工业级无人机服务终端客户,有助于实现成本领先,因此也是解决方案 提 供 商 的 竞 争 优 势 来 源 之 一。日 本 的 调 研 机 构Fomalhaut Techno Solutions 曾拆解并分析大疆 Mavic Air 2 无人机的成本

26、结构,发现其零件成本仅占零售价的约 20%,典型的智能手机零件成本则占 30%-35%,有一家日本无人机制造商的高管表示:“制造性能相同的产品,我们仅材料成本就将是大疆整机价格的两倍”22。中国的无人机制造能力增强了解决方案提供商的竞争力。16.17%16.17%16.17%16.17%图9:大疆Mavic Air 2及其主板资料来源:大疆、Fomalhaut Techno Solutions中国无人机产业链制造环节的效率和成本优势增强无人机解决方案的竞争力。制造能力12根据中国民航驾驶员发展年度报告(2021 年版)23,截至 2021 年末,多旋翼无人机驾驶员占到民用无人机驾驶员的91.6

27、8%,其中视距内驾驶员占到多旋翼无人机驾驶员的 69.95%,超视距驾驶员占 27.76%(图 11)。这也反映了目前无人机的续航能力限制应用的发展。图 10 数据显示,截至 2021 年末,中国民用无人机有效驾驶员执照数量为 12.08 万本,2018 年-2021 年数据出自近年的民航行业发展统计公报9;根据“十四五”通用航空发展专项规划,2025 年发展目标为达到 22 万本5,可以推算出2022 年-2025 年中国每年至少将新增无人机驾驶员约 2 万-3 万人。而我们认为,如果未来无人机社会接受度乐观、氢燃料电池实现较大普及、旋翼飞行机械臂技术取得较大突破,社会对无人机驾驶员的需求可

28、能会达到数百万。无人机驾驶员等重要岗位获得国家职业技能标准,强化产业的人才支撑。人才支撑252015105050.8%32.4%35.74%16.17%16.17%16.17%16.17%执照数量增长率16.34.466.728.912.0814.0318.942260%50%40%30%20%10%02018 2019 2020 2021 2022E 2023E 2024E 2025E图10:中国民用无人机有效驾驶员执照数量及发展目标(万本)资料来源:民航局,佩信行业研究院整理593774975757625403863074391711079423

29、6337646视距内固定翼多旋翼直升机垂直起降固定翼飞艇超视距教员合计图11:2021年中国民用无人机驾驶员各类执照数量统计(本)资料来源:民航局,佩信行业研究院整理影响产业发展的关键问题在 2022 年的时点上展望,我们认为无人机的社会接受度、氢燃料电池、机械臂技术,是影响工业级无人机产业进一步发展的 3 个最关键问题。关于社会接受度,这里指目标客户和第三方民众对于工业级无人机带来的影响的接受度。其中,第三方民众接触较多的是物流、应急相关应用场景。我们认为,对于与居民接触机会较多的无人机,社会接受度是其应用发展面临的最大不确定性之一。2021年12月,人社部组织制定了35个国家职业技能标准,

30、包括与自然资源部颁布了无人机测绘操控员国家职业技能标准,与工业和信息化部颁布了人工智能训练师国家职业技能标准,单独颁布了无人机驾驶员、无人机装调检修工国家职业技能标准24。“国标”覆盖工业级无人机产业重要岗位,为相关技能培训和人才鉴定评价提供了依据,有利于持续提升从业者技能,强化产业的人才支撑。13无人机的社会接受度是物流、应急相关应用场景面临的最大不确定性之一,其中噪音和安全问题可能是重大风险因素。社会接受度2021 年 5 月,欧洲航空安全局(EASA)与麦肯锡联合发布了欧洲城市空中交通社会接受度研究,其中对 6 个欧洲城市约 4000名居民进行了问卷调查。关于对无人机的期待,有 71%的

31、受访者期待无人机在紧急情况下发挥作用,特别是 55 岁-75 岁年龄组对此期待更高,接下来依次是减少交通拥堵、减少本地碳排放、更好地连接偏远地区、创造新工作(图 12)25。关于对无人机临近自己住所起降感到的担心,有 48%的受访者担心起降时产生的噪音问题,接下来依次是安全问题、视觉影响、对隐私和对安保的担心(图 13)25。图12:居民对无人机的期待(前5位)资料来源:欧洲航空安全局、麦肯锡,佩信行业研究院整理0%15%30%45%60%75%提升紧急响应减少交通拥堵减少本地碳排放更好地连接偏远地区创造新工作32%41%48%51%71%图13:居民对无人机的担心(前5位)资料来源:欧洲航空

32、安全局、麦肯锡,佩信行业研究院整理0%10%20%30%40%50%起降噪音安全视觉影响隐私安保48%41%32%31%31%总体来看,期待无人机的居民多过担心无人机的居民,随着无人机在人口密集区域应用规模扩大,噪音和安全问题可能是无人机解决方案提供商面对的重大风险因素。无人机解决方案除了针对客户具体需求进行定制,也有必要考虑所在区域或城市的特点,例如末端配送无人机通过飞行路线设计降低居民受到的噪音影响,在效率与社会接受度方面进行适当平衡。中国经济“新常态”叠加新冠肺炎疫情冲击,促使各行业的企业更加重视降本增效,更迫切需要提高劳动生产率和资本利用效率。劳动力成本上升促使更多行业的企业研究加大采

33、用自动化、数字化技术,变革过于依靠增加劳动力扩大产量的作业方式,以优化成本结构和抓住新机会。近年的疫情防控常态化客观上促进了线上化、数字化工作方式的普及,使数字化转型更容易推进。这些经济和社会因素促进目标客户对无人机解决方案加大采用,也有利于促进无人机的社会接受。图 14 数据显示,不论从 16 岁-59 岁人口数量,还是从劳动人口参与率来看,中国人口红利都呈现持续消退趋势26 27。图 15 数据显示中国城镇化率稳步提升26,同时也体现出农业农村对于变革劳动密集型的作业方式更加紧迫。149.49.29.08.88.68.471%70%69%68%67%66%2012 2013 2014 20

34、15 2016 2017 2018 2019 2020 202170.82%9.379.29.159.19.079.018.978.968.88.8270.58%70.46%70.33%70.09%69.75%69.4%69.14%68.25%68.06%16岁-59岁人口数量劳动人口参与率图14:中国16岁-59岁人口数量(亿人)及劳动人口参与率资料来源:国家统计局、CEIC DATA,佩信行业研究院整理2017 2018 2019 2020 202168%65%62%59%56%53%60.24%61.5%62.71%63.89%64.72%图15:中国常住人口城镇化率资料来源:国家统计局

35、,佩信行业研究院整理15我们认为,氢燃料电池是工业级无人机进一步提高飞行能力和任务能力,从而提高解决方案市场渗透率的关键。采用氢燃料电池不仅提升无人机的续航能力,支持更长时间连续飞行,而且为无人机整体构造提供了更多可能性,支持工业级无人机搭载更多任务载荷并执行更复杂的任务。2021 年 12 月 13 日,国家电网温州供电公司使用名为“氢霆”的氢能多旋翼无人机顺利完成对 500 千伏望南线的通道自主巡检作业,不间断巡视时间长达 2 个多小时,这是全国电力系统内首次使用氢燃料电池无人机开展巡检作业28。目前氢燃料电池无人机续航时间已经达到锂电池无人机的 5 倍以上(图 16),并在冬奥会、国家电

36、网线路巡检、中海油海上油气设施巡检等领域示范应用29。相比油动无人机,氢燃料电池无人机震动小,不需要减震器件也可以执行高精度拍摄类任务30。普及氢燃料电池是提高无人机解决方案市场渗透率的关键,既要看电池系统成本,也要看加氢便利性。氢燃料电池16我们认为,机械臂技术将是工业级无人机应用场景进一步扩展的关键,也是未来能够为无人机带来最多创新价值的相关技术领域。现阶段空中作业无人机执行的任务,例如喷播作业、空中放线、投放装备物资、扩音照明,基本不太需要考虑任务目标对无人机的反作用力。我们认为,无人机解决方案非常重要的增量市场就在于涉及这种反作用力且机制更复杂的空中作业场景。例如接触式表面清洁任务,需

37、要一定接触力才能把表面清洁干净。机械臂与无人机结合也被称为旋翼飞行机械臂,由可以空中悬停的多旋翼无人机或无人直升机搭载多自由度、高控制精度的多连杆机械臂构成。从机械臂的角度看,这个构成属于浮动基座机械臂系统,包括移动平台(无人机)和机械臂两部分,其重要特点是,基座的浮动会影响机械臂末端作业性能。35氢燃料电池相比锂电池具有能量密度优势。特斯拉 Model 3 长续航版锂电池系统能量密度为 161Wh/kg,这几乎是锂电池的极值,而丰田第一代 Mirai 氢燃料电池系统(含储氢瓶)能量密度超过 350Wh/kg,是锂电池的 2 倍以上31。无人机与新能源汽车的一个重要区别是,无人机的续航对负重更

38、加敏感。对于携带电池起飞的无人机,电池能量密度更高既增加了储存的能量总量,也因电池重量更轻而减慢了无人机飞行中的能量消耗,因此电池的能量密度对于无人机更为关键。关于氢燃料电池在无人机中的普及,不仅仅要看制氢成本,而是要看无人机用氢燃料电池产业链的整体发展情况,既包括氢燃料电池系统成本,也包括无人机加氢的便利性。可以重点关注关键材料和核心组件的国产化及技术进步,特别是低成本、低铂或无铂电催化剂,以及低成本、轻薄型、高性能复合材料双极板的发展32。氢能在商用车、乘用车、轨道交通领域的规模化应用也是重要的相关变量。2020 年,中国针对无人机用氢燃料电池发布和实施了全球第一个国家标准,即 GB/T3

39、8954-2020无人机用氢燃料电池发电系统33。2022 年 3 月,国家发改委、国家能源局发布氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年),提出积极探索燃料电池在航空器等领域的应用,推动大型氢能航空器研发,不断提升交通领域氢能应用市场规模34。这些都有利于加快氢燃料电池规模化应用和产业配套设施完善。关于工业级无人机应用的进一步发展,机械臂技术能够带来创新价值,增量市场在于更复杂的空中作业场景。机械臂技术图16:锂电池和氢燃料电池多旋翼无人机性能对比资料来源:高工产研氢电研究所(GGII),2022年5月,佩信行业研究院整理锂电池氢燃料电池约 25kg约 31kg最大起飞重量约 45 分

40、钟约 5 小时续航时间-10C 至 40C-25C 至 50C工作温度小于 10 个塔架约 64 个塔架单日工作量17关于工业级无人机应用的进一步发展,我们想到的场景包括由人操控机械臂执行复杂的空中作业任务。以丰田第三代人形机器人 T-HR3 为例(图 18)37,第一人称视角飞行结合体感操控的机械臂并由 5G 支持,可以为工业级无人机解锁更多复杂的应用场景,例如需要在高空中进行的清理、涂刷、拆除、安装、维修工作。图 17 为旋翼飞行机械臂抓取移动目标36。无人机对外界扰动十分敏感,容易出现位置和姿态控制误差,即基座浮动问题。除了风力等系统外因素的扰动,无人机与机械臂之间还存在相互耦合作用,机

41、械臂作业运动时产生的力和力矩会影响无人机的位置和飞行姿态,机械臂的质量占整个系统比例越大,这种相互耦合作用造成的扰动就越严重。关于应用无人机实现复杂的空中作业,目前研究的焦点在于机械臂末端作业工具与任务目标接触的力位混合控制。35图17:旋翼飞行机械臂示意图资料来源:中国科学院沈阳自动化研究所图18:丰田T-HR3机器人系统图片来源:丰田汽车公司18流程重塑破解工业级无人机价值创造的制胜密码无人机的特性、优势与价值工业级无人机应用场景场景分析1:无人机应用于海上风电运维场景分析2:无人机应用于新型电力系统运维1903/流程重塑破解工业级无人机价值创造的制胜密码本部分分析无人机的特性、优势,提出

42、评估无人机解决方案客户价值的分析框架,以及解决方案发展提升的方向,进而选取了 30 个相对成熟的工业级无人机应用场景进行综述,具体分析了海上风电运维和新型电力系统运维 2 个应用领域的场景,通过案例阐述无人机的价值。无人机的特性、优势与价值对比分析工业级无人机与地面工具和有人机等在诸多场景中的作业方式,我们认为无人机有 4 个本质特性,并为其带来4 个底层优势(图 19)。基于此,各行各业的终端客户可以应用工业级无人机实现降本增效,解决现有作业方式难以解决的问题,降低现有作业方式的风险(这些是根本性的客户价值诉求)。无人机对比有人机对比分析无人机对比地面工具本质特性移动自由度更高在空中执行任务

43、无需地面交通设施无机载驾驶人员底层优势沿最佳任务路径移动保持与任务目标最佳相对位置到达路网覆盖不足的区域进入不适合人员进入的区域物流、巡检、测绘空中放线、风电设备巡检、测绘、侦查搜捕、空中灭火灾害现场探查、末端配送、通信部署环境应急场景举例资料来源:佩信行业研究院整理图19:无人机特性和优势对应的典型应用场景无人机移动自由度更高,可以更大程度沿最佳任务路径移动。例如在物流领域,无人机可以连续直线移动,从而减少因停顿、绕行、颠簸等造成的能量损耗和时间损失;对于巡检、测绘相关的应用场景,无人机几乎完全按照任务要求规划飞行路线,从而实现能耗和作业时间的最优方案。无人机在空中执行任务,更容易保持与任务

44、目标最佳相对位置。例如空中放线场景,无人机结合牵引设备进行电力放线,可以提高电网建设效率,降低成本;对于风电设备巡检场景,无人机更容易平视和接近空中的风机叶片,识别表面损伤;在测绘与地理信息领域,卫星遥感测绘主要应用比例尺为 1:10000 以上,无人机测绘为 1:500 以上,是卫星遥感的重要补充;对于侦查搜捕场景,使用无人机俯视地面可以扩展巡逻覆盖范围;对于空中灭火场景,无人机可以在空中悬停,投放灭火弹精准打击火势。无人机无需地面交通设施,更容易到达路网覆盖不足的区域。例如灾害现场探查场景,灾害导致交通堵塞时,无人机到达灾区内部及时了解情况,支持搜寻救援工作;对于末端配送场景,使用无人机有

45、助于解决偏远地区紧急件配送难题;对于通信部署场景,使用无人机部署空中基站和中继站,可以扩大海域移动通信覆盖,以及为灾区提供应急移动通信保障。由于无机载驾驶人员,无人机可以进入不适合人员进入的区域。例如环境应急场景,发生环境污染事故后,无人机快速到达事故空域,查看事故现场、污染物排放情况和周围环境敏感点分布情况。工业级无人机能否为您的业务带来价值?图 20 提供了一个分析框架,用于评估无人机解决方案对客户的具体情况能否起到作用。20左侧的解决方案以提供商可调用的无人机系统能力、后台技术和业务能力为载体,以发挥无人机 4 个底层优势为出发点;右侧的客户需求以现有作业方式的成本结构、业务流程、问题、

46、风险为基础,以实现 4 个根本性的客户价值诉求为目标,并与左侧 4 个出发点形成 16 对关系。可以逐一检验这 16 对关系,从无人机底层优势中的一个或多个出发,寻找进一步降低总成本、提高工作效率、解决难以解决的问题、降低风险的可能性。根据实现客户价值的机制有所不同,我们进一步总结了无人机解决方案发展提升的 3 个方向,分别是向更极致发展、向更“一站式”发展、向更高附加值发展(图 21)。解决方案提供商可以选择其中一个或多个作为战略方向。21资料来源:佩信行业研究院整理资料来源:佩信行业研究院整理图20:关于无人机解决方案客户价值的分析框架图21:无人机解决方案的3个发展提升方向沿最佳任务路径

47、移动保持与任务目标最佳相对位置到达路网覆盖不足的区域进入不适合人员进入的区域无人机系统能力、后台技术和业务能力解决方案客户需求降低总成本提高工作效率解决现有作业方式难以解决的问题降低现有作业方式的风险现有成本结构、业务流程、问题、风险更极致降本增效降低风险更高附加值解决现有的问题取得更优的效果更“一站式”降低管理复杂度降低成本与风险更极致,是指服务客户的单项业务流程,提供客观评价指标下更优的交付。例如巡检场景,通过提升识别算法、优化飞行路线等,降低漏检率和误检率、降低能源成本、提高巡检速度。更“一站式”,是指同时服务客户多个串联或并联的业务流程并以“端到端”形式交付,由解决方案提供商承担管理复

48、杂度,降低客户的管理复杂度。例如,可以将电网、风电和光伏设备巡检,与相应的消缺、维修、清洗等工作结合起来,提供更“一站式”的设备正常运行保障服务。更高附加值,是指发挥解决方案提供商的专业技术和业务能力为客户解决其难以解决的问题,协助客户取得更优的效果。例如,使用无人机针对特定区域进行大气环境和气象监测,结合其它相关大数据及分析技术,提供更高附加值的精细化气象预测服务。工业级无人机应用场景深入理解无人机与客户有助于发现正确的应用场景。我们选取列示了 30 个相对成熟的工业级无人机应用场景,并从 2个维度进行分类(图 22),横轴根据各应用场景对无人机系统的不同要求划分了 4 个场景大类;纵轴根据

49、终端客户及其需求所属的行业领域归纳了 8 个行业类别。22资料来源:佩信行业研究院整理图22:工业级无人机应用场景分类农业牧渔环保气象交通管理安防防空应急救灾种植养殖喷播作业人工增雨雪交通巡查防疫消杀安全应急投放装备物资扩音照明空中灭火空中作业物流探查环境应急侦察搜捕灾害现场探查农牧水产监测森林资源调查监测巡检勘察测绘工程勘察国土资源调查监测区域场所动态监测地面环境监测大气环境和气象监测物流仓储末端配送支线运输仓储巡检交通设施和路政巡检安全监控能源基建空中放线通信部署其它空中作业电网巡检风电和光伏设备巡检油气管网巡检厂区工地巡检2330 个应用场景中,有 14 个都对应巡检无人机,执行的任务都

50、是采集数据和信息,任务确定性较强,飞行路线相对明确固定,搭载可见光和红外相机、激光雷达、气体嗅探仪等各类传感器。有 3 个应用场景对应探查无人机,分别是环境应急、侦察搜捕、灾害现场探查,执行的任务也是采集数据和信息,但面对较大不确定性,对飞行平台系统的续航、灵活性、避障能力等要求更高,同样搭载各类传感器。末端配送和支线运输 2 个场景对应物流无人机,执行的运输任务确定性较强,飞行路线相对明确固定,搭载各类传感器和容器装置。有 11 个场景对应空中作业无人机,执行的空中作业任务具有较大不确定性或差异性,搭载各类传感器和各类空中作业装置,例如精准播撒系统、各类机械臂。横向4个场景大类能源基建领域的

51、场景如电网巡检、风电和光伏设备巡检、油气管网巡检、厂区工地巡检、空中放线、通信部署、其它空中作业,总体主要应用无人机实现复杂地形区域的巡检及降本增效。以佩航航空管道巡检服务为例,每架无人机每天可以巡检70km,人工每人每天只能巡检 9km,无人机效率是人工的接近 8 倍,并且可以覆盖特殊地形。另外值得一提的是,我们认为通信部署和其它空中作业 2 个场景有着非常大的增量市场和扩展空间,在海域部署空中基站和中继站对无人机需求量巨大,机械臂和人机交互技术的发展将支持工业级无人机实现更多复杂的空中作业。环保气象领域的场景如地面环境监测、大气环境和气象监测、环境应急。前两项主要应用无人机以更低成本实现长

52、期监测,环境应急应用无人机查看不适合人员进入的区域情况并提高及时性。勘察测绘领域的场景如工程勘察、国土资源调查监测、区域场所动态监测,主要应用无人机减少外业工作量,缩短工期,以及相比卫星遥感和有人机进一步提高影像精度38。物流仓储领域的场景如末端配送、支线运输、仓储巡检,总体主要应用无人机实现降本增效。对于前两项,一方面应用无人机以更低成本实现偏远地区物流网络覆盖;另一方面,将无人机作为地面运输工具的重要补充,减少地面复杂路况造成的能量损耗和时间损失,最适合“最后一公里”物流39,随着能量密度更高的氢燃料电池在无人机中普及,对于支线甚至干线运输使用大型无人机替代有人机可以进一步降低成本。交通管

53、理领域的场景如交通设施和路政巡检、交通巡查,可以将无人机作为重要补充,通过俯视巡查提高工作效率。安防防控领域的场景如安全监控、侦查搜捕、防疫消杀、安全应急,都主要应用无人机提高效率和及时性。应急救灾领域的场景如灾害现场探查、投放装备物资、扩音照明、空中灭火,都主要应用无人机提高及时性,特别是及时到达路网覆盖不足或交通堵塞的区域进行作业。农林牧渔领域的场景如农牧水产监测、森林资源调查监测、种植养殖喷播作业、人工增雨雪,总体属于应用无人机实现降本增效。特别是农作物喷播作业,使用无人直升机精准定位喷雾喷洒,可以节约 90%的用水量和 50%的农药使用量40。纵向8个行业类别24图23:30个相对成熟

54、的工业级无人机应用场景简要定义行业领域场景名称简要定义工业级无人机的应用场景远不止 30 个,但万变不离无人机相比其它作业方式的 4 个底层优势,即沿最佳任务路径移动、保持与任务目标最佳相对位置、到达路网覆盖不足的区域、进入不适合人员进入的区域。只要其它作业方式在任一方面不明显优于无人机,且无人机至少在一个方面超越该作业方式,这个客户需求就可能是工业级无人机的应用场景。交通管理无人机搭载可见光,排查公路路边护栏损坏、山区路段可能倒下的树木等安全隐患,巡检排查桥梁、铁路轨道路基及周边环境安全隐患使用无人机进行全视角、远距离路面巡查,对交通违法行为拍摄取证,发生交通事故和拥堵时,可以通过无人机空中

55、喊话进行疏导,实时回传交通事故现场图像,为交通管理提供信息支持交通设施和路政巡检交通巡查物流仓储无人机末端配送特别适合偏远地区,适合小批量,高频次运输,以及紧急件、救援物资、紧急医疗用品配送末端配送无人机用于大载重、中远距离支线货运,特别是边防哨所、海岛等边远地区的物资运输及物流中心之间的货运分拨支线运输使用无人机进行大型高架仓库、高架储区的检视和货物盘点,集装箱堆场、散货堆场等的物资盘点或检查巡视仓储巡检无人机搭载可见光,识别电网线路和设备缺陷,读取仪表仪器数据;搭载红外,实现热缺陷识别;搭载激光雷达与倾斜测量,实现树障、交跨隐患分析与杆塔倾斜测量无人机搭载可见光,识别风机叶片表面损伤;搭载

56、可见光及红外,识别光伏组件面板遮挡、破损、异物、热斑等缺陷能源基建电网巡检厂区工地巡检风电和光伏设备巡检油气管网巡检无人机结合牵引设备进行电力放线,可以提高电网建设效率,降低成本空中放线无人机搭载各类机械臂,在空中悬停,对物体进行抓取、吊装搬运或更复杂的操作其它空中作业无人机搭载可见光,识别油气管网和设备表面锈蚀及损坏等;搭载红外,识别蒸汽等热力管道异常,包括管道泄漏、保温材料缺失、管道锈蚀、管道结垢等温度异常点,远程对设备表面进行点状或区域测温,判断设备健康状况,对于埋在地下的原油管道,红外热成像相机可以有效定位并检查是否存在泄漏情况;搭载可见光及红外,实现“打孔盗油”的取证拍摄;搭载气体嗅

57、探仪,可以发现气体泄漏或污染,通过可视化分析平台以 2D 网格图、2D 等线图、3D 云点图显示污染分布情况,快速锁定故障点,包括长输气体管道的泄露嗅探无人机搭载可见光及红外,对厂区工地的安保、安全生产等进行巡检,按照设置的航线在白天和夜间自动巡视,识别车辆和人员及操作行为等通信部署使用无人机部署空中基站和中继站,扩大海域移动通信覆盖,提供应急移动通信保障,以及进一步支持人员和物联网设备高度密集区域的移动通信无人机搭载多种环境传感器,监测污染源分布、排放状况,地表水质量状况等,空中巡查违法排污、盗伐偷猎等行为,支持环境监察和执法工作无人机搭载移动大气自动监测平台监测目标区域大气,或者搭载采样器

58、采集大气样品,后续监测分析污染因子;搭载多种气象传感器和遥感设备,测定温度、湿度、气压、风速、风向等气象参数,或者结合探空仪进行测量发生环境污染事故后,无人机快速到达事故空域,查看事故现场、污染物排放情况和周围环境敏感点分布情况环保气象地面环境监测大气环境和气象监测环境应急无人机航测高效采集数据,构建高精度二维、三维模型,为工程建设的规划、设计、施工、运营及综合治理等提供信息支持无人机航测遥感技术应用于国土资源调查与土地利用监测,更及时反映各种国土资源的具体情况,为国土开发与整治,环境和灾害监测,水文地质、工程地质勘查,建设工程选址、选线及城市规划提供依据使用无人机定期拍摄目标区域或场所,形成

59、动态监测勘察测绘工程勘察国土资源调查监测区域场所动态监测25场景分析1:无人机应用于海上风电运维我们认为,海上风电运维是“十四五”期间工业级无人机应用最值得关注的市场机会之一。海上风电运维物流成本高于陆上风电,难以保障安全及时进入施工区。应用工业级无人机可以为风电场运营商提供风电设备巡检、故障现场探查、海上物流支持、大气环境和气象监测,还可以结合无人机之外的能力,提供更“一站式”的风能发电利用小时数保障服务。海上风电运维的市场机遇与难点截至 2021 年末,中国海上风电累计装机 2600 多万千瓦,规模世界第一;2021 年全球新增海上风电装机约 80%来自中国41。海上风电相比陆上风电的优势

60、主要包括,不占用土地资源,适合规模化开发;更靠近东部沿海用电负荷,输电成本更低;发电利用小时数更高,更容易实现机组大型化以降低平准化度电成本(LCOE);劣势是建设和运维成本更高。根据中国风电发展路线图 2050中的数据推算,理论上中国近海区域(水深 50 米以内)风能资源富集度约为陆地的4.69 倍;该报告分析计算中国陆地 70 米高度和近海 100 米高度的风能资源潜在开发量,其中扣除了航道、渔业等其它用途海域,以及强台风和超强台风经过 3 次及以上的海域(图 24)42。安防防控使用无人机结合人脸识别、自动跟踪等技术,从空中监控现场人员聚集区域使用无人机扩展巡逻覆盖范围,结合热成像等技术

61、更快发现车辆和人员行踪无人机搭载喷雾装置,对公共区域或场所开展更高效、更精准的消杀作业安全监控侦查搜捕防疫消杀安全应急无人机监控发现紧急情况时,通过高空喊话器等装置对现场进行应急处理应急救灾灾害导致交通堵塞时,无人机到达灾区内部及时采集信息,支持搜寻救援工作使用无人机将装备物资空投到交通堵塞区域,例如投放医疗用品、食品等救援物品使用无人机结合喊话器和探照灯,为灾区现场提供疏散指导和照明保障灾害现场探查投放装备物资扩音照明空中灭火无人机快速到达现场,在空中悬停,投放灭火弹或释放灭火剂,精准打击火势农林牧渔使用无人机监测农作物长势和病虫害等状态;监测畜禽水产数量和状态等无人机航测遥感技术应用于森林

62、资源调查监测,结合多种分析技术,监测荒漠化、火灾风险等使用无人机向农作物喷洒、播撒药剂、种子、粉剂等;向养殖地投播饲料饵料等农牧水产监测森林资源调查监测种植养殖喷播作业人工增雨雪无人机搭载机载播撒系统,在复杂天气背景下进入云层中实施播撒作业行业领域场景名称简要定义资料来源:佩信行业研究院整理26资料来源:国家发改委能源研究所、国家可再生能源中心,佩信行业研究院整理图24:中国陆地和近海风能资源潜在开发量风能资源潜在开发量(亿千瓦)265陆上(70 米高度)海上(5-50 米,100 米高度)根据国际可再生能源署(IRENA)的数据,从 2010 年到 2020 年,中国海上风电平准化度电成本下

63、降了 52.81%,是全球降幅第二高的国家,降幅最高的国家比利时下降了 56.06%;信达证券分析师预计海上风电有望在 5 年内实现平价43。此外,全球风能委员会(GWEC)的报告称,全球 80%的海上风能资源潜力位于水深 60 米以上的海域44。所以海上风电向深远海发展是较为确定的方向。2022 年 5 月,江苏省南通市如东县发布了如东县海上风电运维安全管理规定(暂行),成为全国第一个针对海上风电运维安全的管理规定45,体现出该细分行业的参与者达到了一定量级。如东沿海已建成 20 座风电场、1470 台风机,总装机规模 583.4 万千瓦,从事如东海上风电运维的船舶 110 多艘,涉及近 4

64、0 家风电运维船舶公司,近 10 个镇(区、街道)46。截至 2022 年 6 月,福建、广东、浙江、广西等沿海省份相继发布“十四五”海上风电发展规划,粗略统计,各沿海省份海上风电开发目标已经超过 5000 万千瓦47,几乎达到了中国截至 2021 年末海上风电累计装机规模的 2倍41。2022 年,对海上风电影响最大的事件无疑是中央财政补贴停止,接下来,运维水平将是决定风电场竞争力的关键。根据埃森哲的调研,海上风电运维成本约占平准化度电成本的 25,陆上风电则约为 20,主要原因是海上风电运维物流成本更高,难以保障安全及时进入施工区48。具体难点包括,海上环境高湿度、高盐雾,更容易发生电气设

65、备短路49;海上风机通常无人值守,一些沿海省份台风期造成运维窗口期限制,小故障未及时修理就可能导致停机;风电机组是复杂系统,包含机械故障、电路故障等繁多的故障类型,如果维修时发现工具和备件未携带齐全,二次运输同样不便利。96039.4总面积(万平方千米)27无人机对海上风电运维的价值无人机在空中执行任务,更容易保持与风机叶片的最佳相对位置,移动自由度使无人机几乎完全按照巡检要求规划飞行路线,对于叶片等不易安装传感器的风机零部件,无人机巡检避免了人员高空作业的风险,同时可以降本增效及提高精细化程度,可谓更便宜、更快、更好、风险更低。对于海上风电运维,无人机巡检可以为预测性维护和管理提供更好的支持

66、,包括结合机器学习算法识别各类缺陷,预测可能发生的故障,为维护工作争取主动。发现故障或问题后,无人机可以快速到达现场采集并实时分享影像等信息(故障现场探查),支持专业维修人员远程诊断。如果在维修时需要二次运输一些工具和备件,使用无人机可以大幅降低物流成本(海上物流支持)。无人机的灵活便捷在海上风电运维领域比陆上风电价值更加凸显。未来,对于一些简单的故障,我们期待可以由无人机搭载空中作业装置实现远程故障排除。风电场运营商最终关注的指标是整体发电量。我们认为,无人机解决方案提供商可以将风电设备巡检、故障现场探查、海上物流支持业务组合起来,再结合维修项目管理、备件管理、人员和船舶调度等无人机之外的后

67、台技术和业务能力,提供更“一站式”的风能发电利用小时数保障服务(图 25)。1828还可以使用无人机对海上风电场区域的气象参数进行更精确细致的测量(大气环境和气象监测),特别是测量后排风机受到的尾流效应影响,为优化调控风机输出功率(偏航控制、变桨控制等)提供支持,进一步降低风机故障率并提高风电场整体发电量。资料来源:佩信行业研究院整理图25:风能发电利用小时数保障服务涉及的能力风能发电利用小时数保障维修项目管理、备件管理、人员和船舶调度等后台技术和业务能力“一站式”服务能源基建物流仓储无人机系统能力故障现场探查风电设备巡检巡检探查海上物流支持物流在风电场中,气流流经前排风机后会发生变化,使后排

68、风机区域产生湍流,同时风速降低(图 26),这样的尾流效应(Wake Effect)可能导致后排风机产出损失 20%50,还会使风机叶片长期受力不均,降低设备寿命。图26:尾流效应示意图资料来源:佩信行业研究院整理29 场景分析2:无人机应用于新型电力系统运维我们认为,以分布式为主要特点的新型电力系统是“十四五”期间工业级无人机应用最值得关注的市场趋势之一。工业园区和独立配电网运营商所需巡检的范围相对较小,与 DaaS 解决方案提供商合作可以避免人员和资产闲置。应用工业级无人机可以为客户提供电网、风电和光伏设备整体巡检和维护,还可以针对该区域进行长期连续的大气环境和气象监测,进而提供风光发电功

69、率预测支持服务。新型电力系统运维的市场机遇在不同区域获取风速数据一般使用传统桅杆式风速计、气球、声波探测和测距以及光探测和测距。这些方法适用于不同时空尺度范围的测量并产生互补数据。几位德国的学者通过实验模拟无人机在风电场尾流区域飞行并测量风速,结果与激光雷达的测量值和理论分布非常吻合,证明无人机可以用于在多个位置(电池供电无人机)或长时间在单个位置(系留式无人机)进行精确的风速测量,作为测量桅杆和激光雷达的一种具有成本效益且灵活的补充。51近年来,中国的风电、光伏发电等新能源发电量占比稳步提升,成本快速下降,已基本进入平价无补贴发展的新阶段,加快构建适应新能源占比逐渐提高的新型电力系统成为新的

70、重要议题52。截至 2021 年末,中国 220 千伏及以上输电线路回路长度为 843390 千米,近 10 年年化复合增长率约为 5.85%53。根据中金公司研报,“十四五”电网投资力度将进一步加大,国家电网计划投入 3500 亿美元(约合 2.24 万亿元),南方电网规划投资约 6700 亿元,加上其它区域性电网公司,投资总额或将超过 3 万亿元,相比“十三五”期间增加 16%;南方电网主要投资方向包括电网的智能化与数字化、特高压建设及柔性输电技术、储能、配网智能化 4 部分,国家电网也多次提到相似的电网转型升级方案54。南方电网还提到,“十四五”期间配电网建设规划投资 3200 亿元(占

71、总投资的近一半),将持续加强城镇配电网建设,巩固提升农村电网55。我们从“十四五”可再生能源发展规划中选取了 5 点规划内容,用以概括分布式新能源领域无人机解决方案的增量市场来源,分别是风电分布式就近开发、光伏发电多场景融合开发、配电网扩容改造和智能化升级、新能源电力专线供电、农村电网巩固提升。132022 年 5 月,国家发改委、国家能源局发布关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案,明确支持工业企业、工业园区发展分布式光伏、分散式风电,建设工业绿色微电网和源网荷储一体化项目,着力提高配电网接纳分布式新能源的能力56。根据这份实施方案,我们认为构建以分布式为主要特点的新型电力系统,将带动能源

72、领域对工业级无人机的需求大幅增长,这个趋势下的典型客户主要是工业企业、工业园区、配电网运营商。30无人机解决方案提供商的价值无人机解决方案提供商可以为一定区域范围内的电网、风电和光伏设备提供整体巡检。我们认为,应用工业级无人机是电网智能化升级的重要组成部分,无人机巡检在降低人员安全风险,降本增效及提高精细化程度的同时,巡检结果数据可以实现与其它维度数据更好的结合分析,从而产生价值。例如,由于风电和光伏发电具有不稳定性,更精细的气象预测是构建新型电力系统的关键。无人机解决方案提供商还可以针对该区域进行大气环境和气象监测,并结合风电和光伏设备巡检结果数据,以及联合大数据和智能分析技术服务商的能力,

73、为客户提供更高附加值的风光发电功率预测支持服务(图 27)。由于工业园区、独立配电网运营商等客户所需巡检的范围相对较小,如果选择自有无人机系统、自建团队和管理系统,很可能造成人员和资产闲置。DaaS 模式的无人机解决方案本质上属于一种业务流程服务(BPS),更适合业务量存在明显波动性或不确定性的客户。如果使用氢燃料电池无人机在工业园区范围内执行任务,还有望利用生产化工产品得到的工业副产氢就近制造氢燃料电池,进一步降低执行任务的能源成本。产出工业副产氢的氯碱、焦化、合成氨醇等产业,在华北、华东、西北等地区都有分布,中国氢能产业发展报告 2020估算认为:“从工业副产氢的放空现状看,供应潜力可达到

74、 450 万顿/年,能够支持超过 97 万辆公交客车的全年运营”57。资料来源:佩信行业研究院整理图28:无人机电网巡检(左)、气象监测(中)、清洗太阳能电池板(右)资料来源:佩信行业研究院整理图27:风光发电功率预测支持服务涉及的能力风光发电功率预测支持大数据和智能分析后台技术和业务能力无人机系统能力高附加值服务大气环境和气象监测风电和光伏设备巡检巡检环保气象能源基建31无人之境DaaS模式开辟新纪元,高效赋能生产力DaaS模式的特性与发展的促进因素DaaS解决方案架构、流程与系统能力要素3204/无人之境DaaS模式开辟新纪元,高效赋能生产力基于此前对工业级无人机产业发展影响因素和应用场景

75、的分析,我们力图总结和预测工业级无人机应用的发展趋势,以及行业竞争对于无人机解决方案提供商能力和管理的新要求。DaaS模式的特性与发展的促进因素对于无人机解决方案提供商和各行各业的客户,我们认为最值得关注的趋势是无人机应用的业务模式向服务化发展。在这个趋势下,我们特别看好DaaS(Drone as a Service /无人机即服务)模式的前景。DaaS 模式,是指解决方案提供商按照客户需求,以无人机系统为主要工具提供 XaaS 模式的按需服务,属于完全服务化的业务模式。图 29 主要对比了 3 种模式的成本与风险。自建自管模式,是指客户方自行投资无人机等固定资产,自建和管理作业团队使用无人机

76、等设备和技术完成工作;人才外包模式,是指人力资源服务提供商按照客户需求提供无人机驾驶员等人才,组成作业团队,并管理该团队使用客户的设备和技术完成工作。资料来源:佩信行业研究院整理图29:自建自管、人才外包、DaaS模式成本与风险对比安全风险、操作风险人员闲置风险资产闲置风险生产要素价格变动其它管理决策风险高管时间占用高管时间占用DaaS 服务费客户方作业工具资产权属成本风险客户方DaaS 解决方案提供商客户方自建自管模式人才外包模式DaaS 模式作业人员劳动关系人力资源服务提供商DaaS 解决方案提供商高管时间占用项目安全和质量风险人才供应风险资产闲置风险生产要素价格变动其它管理决策风险无人机

77、等固定资产驾驶员等用工成本通信等技术服务费能源、耗材费用相关设备维护费无人机等固定资产驾驶员等人才服务费通信等技术服务费能源、耗材费用相关设备维护费项目安全和质量风险服务供应风险服务化DaaS 模式的成本结构和风险结构最简单,选择 DaaS 模式对客户方高管的时间占用最少。同时,佩信行业研究院将DaaS 视为 BPS(Business Process Service/业务流程服务)的一个细分,属于以无人机系统为主要工具提供的 BPS,非常适合业务量存在明显波动性或不确定性的客户(图 30)。DaaS 模式是否特别适合您的业务需求?我们认为总体可以参考降本增效作用、风险发生的概率、风险发生的影响

78、 3 个维度进行评估(图 31)。关于降本增效作用,需要比较不同模式选项的总成本和工作效率,考虑 DaaS 模式免去固定资产投资等作用,是否相比其它解决方案明显进一步降本增效?关于风险发生的概率,主要看相应的工业级无人机应用场景成熟度,成熟的应用场景风险相对低。关于风险发生的影响,可以根据拟外包的业务属于偏向事务性工作还是战略核心工作进行定性区分,建议只外包影响相对小的事务性工作。DaaS 解决方案对客户的价值(VDaaS)可以通过以下公式,以降本增效和降低风险后客户的业务增量为单位实现量化:VDaaS=B/CDaaS(1-RDaaS)-B/CCurrent(1-RCurrent),或者 VD

79、aaS=T/EDaaS(1-RDaaS)-T/ECurrent(1-RCurrent)两者取较低值式中,B 指业务预算,C 指单位成本,T 指作业时间,E 指单位效率,R 指单次业务流程出错的风险(即出错率,是考虑项目安全和质量、服务连续性等各种风险因素后的结果)。DaaS 模式的重要特性可以概括为,将管理复杂度留给解决方案提供商,将服务成果以“端到端”形式交付给客户;将业务量波动的风险留给解决方案提供商,将保障项目质量的确定性承诺给客户。33资料来源:佩信行业研究院整理资料来源:佩信行业研究院整理图30:BPS模式的优势图31:关于DaaS模式可行性的评估维度自建自管模式时间周期业务量业务能

80、力业务需求BPS 模式时间周期业务量业务能力业务需求影响小风险高风险低偏向事务性工作降本增效作用应用场景成熟度影响大明显轻微基于这些技术支撑,我们认为 DaaS 模式将被更加广泛地采用,原因包括适合 DaaS 模式的应用场景增加(得益于自动化、人性化技术趋势),以及 DaaS 解决方案行业向专业化发展(得益于智能化技术趋势)。图 33 中,更复杂的空中作业场景主要由机械臂和人机交互技术支持,焦点在于机械臂控制技术的发展;更依靠专业技术和业务能力的应用场景、更大规模或管理复杂度更高的应用场景,都属于更高附加值的服务,需要行业专业知识、技术、数据,前者的重点是大数据和智能分析技术,后者的重点是数字

81、化管理能力。受益于无人机相关底层技术和应用配套发展,特别是数字化技术和工作方式的普及,我们从无人机系统和后台系统近年的发展中总结出 9 个具体技术和功能趋势,并进一步总结为自动化、智能化、人性化 3 个关键词(图 32)。34资料来源:佩信行业研究院整理图33:适合DaaS模式的应用场景增加影 响 小风 险 高风 险 低资料来源:佩信行业研究院整理图32:DaaS解决方案提供商的技术支撑从实现自主避障,到实现自主飞行并完成巡检、运输等任务由按照前置规划路线自主飞行并完成任务,转变为自主规划飞行路线或任务路径机械臂控制技术发展无人机自动机场向全自动化发展由人工处理影像,转变为机器学习自主检测影像

82、并生成报告大数据和智能分析技术与无人机解决方案结合234781智能化自动化无人机系统后台系统人性化自动化、人性化趋势的主要影响是,持续降低人面对的操作复杂度和管理复杂度,使无人机驾驶员、其它作业人员、管理人员能够以更简单的操作和管理完成更复杂的任务。这将推动工业级无人机应用普遍化,一方面推动更复杂的应用场景得以实现;另一方面,现有应用场景将进一步成熟普及(图 33)。技术发展推动应用普遍化更复杂的应用场景得以实现现有应用场景成熟普及更复杂的空中作业场景具体体现更大规模或管理复杂度更高的应用场景更依靠专业技术和业务能力的应用场景无人机解决方案总成本降低项目质量等风险降低解决方案总体工作效率提高影

83、 响 大5第一人称视角飞行、体感操控等提升可操作性的人机交互方式进一步普及6电量保护机制、自动安全返航、自主避障等起到保障作用的功能进一步普及9数据可视化、数字孪生等应用于后台指挥中心的技术与无人机解决方案结合无人机解决方案总成本降低、无人机工作效率提高、项目质量等风险降低是发展的总体结果,巡检和物流无人机实现这个结果的路径是向全自动化方向发展,减少无人机执行任务和后台工作过程中的人工参与;探查无人机和空中作业无人机的实现路径是向更人性化方向发展,减少操作和管理无人机的人力资源投入,让团队更专注业务。预计未来几年,工业级无人机应用场景将进一步扩展,包括应用氢燃料电池实现更长时间的不间断巡检、更

84、远距离的探查、运输,应用机械臂和人机交互技术实现更多复杂的空中作业,结合大数据和智能分析技术解决难以解决的问题,取得更优的效果等。这些场景对应的无人机系统和后台系统需要更高的研发或购置成本和使用过程成本,总体更难以实现自建自管,因此属于非常适合 DaaS 模式的应用场景。无人机系统和后台系统智能化趋势的主要影响是,使数据资源成为无人机解决方案行业的关键资源。由于深度学习需要用大数据“喂养”才能训练出“智能”,后台系统用到深度学习技术的工业级无人机应用场景可能呈现非常高的行业集中度和明显的专业化发展趋势。对于很多应用场景,少数几家解决方案提供商的技术水平将引领行业,因此在成本相同的情况下,选择

85、DaaS 解决方案所能够取得的效果将越来越优于选择偏向自建自管的模式。DaaS解决方案架构、流程与系统能力要素图 34 为 DaaS 解决方案的系统总体架构,我们划分了 6 个层次,服务层是为各行业领域提供的无人机解决方案,应用层的模块是 DaaS 解决方案提供商在项目过程中的具体工作,资源层和后台层为应用层提供资源和技术调用,系统层和基础层为上层模块的运行提供管理和底层技术支持。35资料来源:佩信行业研究院整理图34:DaaS解决方案的系统总体架构基础层人工智能平台大数据计算引擎网络环境数据中心、多地灾备后台层机器学习、大数据和智能分析数据可视化、数字孪生指挥中心网络安全系统层项目管理系统人

86、力资源管理系统资产管理系统安全和质量管理系统知识管理系统资源层无人机驾驶员等作业人员管理人员、安全员、质量员无人机等作业工具行业专业数据、知识、经验无人机飞行数据应用层数字化管理行业服务流程与解决方案设计专业无人机及配套设计和选用后台技术及其它资源调用项目安全和质量预案作业人员和设备备用保障勘察测绘解决方案服务层环保气象解决方案能源基建解决方案物流仓储解决方案交通管理解决方案安防防控解决方案应急救灾解决方案农林牧渔解决方案图 35 为巡检类应用场景的 DaaS 解决方案服务流程,包括 5 个步骤,依次是业务咨询、解决方案设计、项目执行、项目监控、成果交付;我们将其中涉及的工作任务归纳为 8 项

87、并给出了简要定义。36图35:DaaS解决方案的服务流程(以巡检类应用场景为例)业务咨询 可行性研究与客户共同分析现有作业方式的成本结构、业务流程、存在的问题和风险,理解客户具体需求,结合可调用的无人机系统能力、后台技术和业务能力,评估项目可行性成果交付 巡检报告交付可以以多种形式交付巡检报告,包括与客户的数字化管理系统打通,实时同步巡检结果数据,协助提高客户的运维自动化、智能化水平项目执行 无人机执行任务 后台工作由内业人员使用机器学习、大数据和智能分析等技术完成各类数据处理、分析工作,例如模式识别方面包括,识别故障、缺陷、异常、隐患、违规等,并生成巡检报告按照前置规划路线自主飞行或由驾驶员

88、操控飞行,并采集影像、点云、气象参数等数据,在一些情况下由无人机系统自主规划飞行路线或任务路径资料来源:佩信行业研究院整理解决方案设计无人机任务团队组建(包括无人机驾驶员等作业人员、管理人员、安全员、质量员、其它随行人员)、内业团队组建、专业无人机及配套设计和选用、后台技术及其它资源调用安排根据客户具体需求确定服务内容、团队构成、无人机等作业工具、其它需要调用的资源、具体工作安排,以及项目安全和质量预案、作业人员和设备备用保障 项目计划 资源安排项目监控为每个项目配备质量员,根据质量预案在项目实施过程中把控项目质量,实施全过程跟踪,及时干预质量问题,保障交付成果为每个项目配备安全员,根据安全预

89、案进行全过程安全管理,包括安全生产培训、人身意外险与设备安全险购置、防护设备配备监控、安全操作监控等 安全监控 质量监控在图 36 中,我们将构成 DaaS 解决方案提供商系统能力的要素归纳为“人”“机”“数”“技”4 个融合发展的方面。37资料来源:佩信行业研究院整理图36:DaaS解决方案提供商的系统能力构成DaaS解决方案提供商的系统能力各行业无人机驾驶员(例如无人机测绘操控员)、其它作业人员(例如专业维修人员)的人才储备,精准匹配与交付能力信息技术、动力技术、材料技术等领域研发人才各行业解决方案设计人员、数字化管理和项目管理人员专业能力续航能力、飞行速度、飞行灵活性、载重能力、抗风能力

90、、定位和悬停精度、低振动和低噪声、环境适应性、安全性和可靠性光、声、力、温度、化学成分等相关各类传感器;容器装置;空中作业装置自主路径规划、无人机自动机场;第一人称视角飞行、体感操控电量保护机制、自动安全返航、自主避障、集群协同、全自动飞行与自动化作业各行业专业数据(例如深远海风电机组运行数据)、知识、经验项目数字化管理、人力资源数字化管理、资产数字化管理、风险数字化管理、知识管理能力大数据计算引擎等数字化基础设施多种情况下的无人机飞行数据各行业专业无人机及配套(例如无人机专用农药)设计和选用;各行业专业服务流程与解决方案(“一站式”“端到端”服务)设计项目安全和质量预案、作业人员培训和保障、

91、设备备用保障机器学习、大数据和智能分析;数据可视化、数字孪生指挥中心;网络安全人机数技“人”是指人力资源及其管理,重点包括作业团队、管理团队、研发团队 3 部分,涉及储备、匹配与交付具备客户行业专业能力的无人机驾驶员和其它作业人员;具备客户行业专业知识的解决方案设计人员、支持项目管理办公室职能的数字化管理人员,以及项目管理人员;以信息技术领域为主的研发人才。佩航航空在实施项目的过程中,一般按照目标交付人员 1.2 倍进行人才储备,确保服务的连续性。无人机测绘操控员这样的专业作业人员比无人机要稀缺得多。我们将管理调度专业作业人员,保障服务连续性的能力视为最重要的竞争优势之一。“机”是指属于无人机

92、系统的技术和功能模块,这方面的能力要素体现为飞行平台系统的通用性能指标、保障功能和自动化功能,可调用的任务载荷,以及地面控制系统的自动化功能和人机交互功能。“数”是指数据资源和数字化管理,前者包括提升解决方案价值的客户行业专业数据、知识、经验,同时包括有助于优化飞行路线和任务路径的无人机飞行数据;后者主要体现为对项目、人力资源、资产、风险的数字化管理,以及将数据资源转化为更有价值的无形资产的知识管理,还包括支持数字化管理的大数据计算引擎等基础设施。例如,巡检数据可以用于训练提升识别算法,降低漏检率和误检率;海上风电场的风电机组运行数据与巡检数据结合,可以更好地支持预测性维护和管理。风电场运营商

93、通常只有较小区域范围的风机运行数据,如果第三方海上风电运维服务商拥有较多深远海的风电场服务经验,就可以在巡检服务基础上提供更“一站式”和更高附加值的服务。“技”是指服务客户过程中,对无人机系统与各行业、各领域专业技术的结合应用,重点包括无人机专业应用、后台技术应用、服务保障 3 部分,涉及对各行业专业无人机及配套的设计和选用,特别是对专业任务载荷的选用,以及根据客户行业特点设计专业服务流程与解决方案;支持分析工作的机器学习、大数据和智能分析,支持管理指挥工作的数据可视化、数字孪生,以及网络安全技术;保障交付成果的项目安全和质量预案,保障服务过程的作业人员培训和保障、设备备用保障。系统能力的本质

94、特性在于,系统中一些要素的发展对其余要素起到促进作用。无人机解决方案提供商的各项技术和业务能力不是各自独立提升,而是协同循环上升。服务客户所获得的数据、知识、经验积累,将促进服务、技术和管理的提升,增强对人才、合作伙伴,以及新客户的吸引力,形成正反馈。基于技术和应用的自动化、智能化、人性化、普遍化趋势,行业竞争持续产生对包括 DaaS 解决方案提供商在内的无人机企业能力和管理的新要求。我们认为,单项技术或业务能力将越来越难以支撑无人机解决方案的竞争力,对客户的深入理解与洞察将是解决方案提供商最重要的竞争优势来源,“人”“机”“数”“技”融合发展的系统能力将是无人机解决方案提供商的核心竞争力。总

95、体来看,我们最看重的发展趋势,一是工业级无人机应用的业务模式服务化,特别是 DaaS 模式被更加广泛地采用;二是解决方案提供商的核心竞争力系统化,即“人”“机”“数”“技”融合发展。“十四五”时期是工业级无人机产业发展的黄金时期,政策支持、技术发展、应用场景扩展,将深化上述趋势,使工业级无人机企业能够实现更大的价值。3839附录 1:工业级无人机相关统领性和代表性政策内容民航民航局2022 年 6 月政策领域政策名称主要内容发布主体实施日期坚持包容审慎、创新引领,拓展无人机应用领域,引导建立市场化、社会化服务保障体系,大力发展新型智能无人驾驶航空器驱动的低空新经济,支持无人机融入现代农业机械化

96、作业体系,支持无人机在工业作业领域应用,推动形成支撑先进制造业的无人机服务作业体系,提高与传统通用航空器协同作业效能,满足多样化工业作业需求,大力支持无人机物流配送发展,打通航空物流“干支末”网络,推动无人机有机融入县乡村三级物流网络体系和农业农村现代化,深化粤港澳大湾区低空无人机物流配送体系试点,探索构建无人机低空物流配送航线网络,鼓励载人无人驾驶等新型航空器的发展,带动城市空中交通快速发展,支持以无人机全产业链发展为重点的低空经济区建设农业农村中共中央、国务院2022 年 1 月稳步推进农村公路路况自动化检测,深入实施农村电网巩固提升工程,推进农村光伏等清洁能源建设,巩固光伏扶贫工程成效,

97、在有条件的脱贫地区发展光伏产业,推动冷链物流服务网络向农村延伸,整县推进农产品产地仓储保鲜冷链物流设施建设,促进信息技术与农机农艺融合应用,加强农民数字素养与技能培训关于做好 2022 年全面推进乡村振兴重点工作的意见“十四五”通用航空发展专项规划国务院办公厅2020 年 12 月探索大型无人机等人工影响天气作业新方式、新手段关于推进人工影响天气工作高质量发展的意见农业农村部、中央网信委2020 年 1 月加强无人机智能化集成与应用示范,重点攻克无人机视觉关键技术,推动单机智能化向集群智能化发展,研发人工智能搭载终端,实现实时农林植保、航拍、巡检、测产等功能,建设农业农村航空监测网络,购置长航

98、时固定翼、高机动多旋翼等先进无人机平台,搭载专用多光谱、高光谱、激光雷达、太赫兹等新型遥感器,开发适合我国农业生产特点和不同地域需求的无人机导航飞控、作业监控、数据快速处理平台,提升区域高精度观测和快速应急响应能力,推进水体环境实时监控、病害监测预警、无人机巡航等数字技术装备普及应用数字农业农村发展规划(2019-2025 年)民航局2022 年 1 月提出大力引导无人机创新发展,包括鼓励无人机应用拓展,推动无人机在城市乡村和边远地区推广应用,融入县乡村三级物流网络体系,持续推动无人驾驶航空试验区建设和运行,探索符合无人驾驶航空特点的监管和服务模式国标委等6 部门2021 年 9 月无人驾驶航

99、空器系统标准体系建设指南(2021 年版)构建满足产业发展需求、先进适用的无人驾驶航空器系统标准体系,发挥标准的引领和支撑作用民航局2020 年 5 月为无人驾驶航空运行理论研究、风险评估、技术应用等提供试运行平台,在实际运行中积累运行数据和运行经验,探索民用无人驾驶航空发展规律,制定针对性强、可推广复制的适航、飞标、空管等标准及准入规则国务院2022 年 2 月推广运用无人机等高技术配送装备,推动应急物资储运设备集装单元化发展,提升应急运输调度效率,针对重大险情,加强太阳能长航时和高原型大载荷无人机研发及使用,加大无人机通信等先进技术应急通信装备的配备和应用力度,安全应急产品和服务发展重点包

100、括长航时大载荷无人机、大型固定翼航空器“十四五”国家应急体系规划应急“十四五”民用航空发展规划民用无人驾驶航空试验基地(试验区)建设工作指引附录40国家发改委、国家能源局等9 部门2022 年 6 月政策领域政策名称主要内容发布主体实施日期中东南部地区风电和光伏发电就地就近开发,东部沿海地区海上风电集群化开发,在工业园区、经济开发区、油气矿区及周边地区,积极推进风电分散式开发,创新风电投资建设模式和土地利用机制,实施“千乡万村驭风行动”,大力推进乡村风电开发,推动深远海海上风电技术创新和示范应用,探索集中送出和集中运维模式,重点推进工业园区、经济开发区、公共建筑等屋顶光伏开发利用行动,在新建厂

101、房和公共建筑积极推进光伏建筑一体化开发,实施“千家万户沐光行动”,规范有序推进整县(区)屋顶分布式光伏开发,提升配电网柔性开放接入能力、灵活控制能力和抗扰动能力,增强电网就地就近平衡能力,在工业园区、大型生产企业和大数据中心等周边地区,因地制宜开展新能源电力专线供电,建设新能源自备电站,积极发展以可再生能源为主的微电网、直流配电网,加大农村电网基础设施投入,加快实施农村电网巩固提升工程,聚焦脱贫地区等农村电网薄弱环节,加快消除农村电力基础设施短板“十四五”可再生能源发展规划国家发改委2022 年 6 月电力企业应当加强线路带电作业、无人机巡检、设备状态监测等先进技术应用,优化输变电设备运维检修

102、模式电力可靠性管理办法(暂行)国家发改委、国家能源局2022 年 5 月在具备条件的工业企业、工业园区,加快发展分布式光伏、分散式风电等新能源项目,支持工业绿色微电网和源网荷储一体化项目建设,推进多能互补高效利用,开展新能源电力直供电试点,提高终端用能的新能源电力比重,着力提高配电网接纳分布式新能源的能力关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案国家发展改革委国家能源局2022 年 3 月积极探索燃料电池在航空器等领域的应用,推动大型氢能航空器研发,不断提升交通领域氢能应用市场规模氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)国家发改委、国家能源局2022 年 1 月加快负荷中心及周边地区分散

103、式风电和分布式光伏建设,积极推进多能互补清洁能源基地建设,积极推动工业园区、经济开发区等屋顶光伏开发利用,推广光伏发电与建筑一体化应用,开展风电、光伏发电制氢示范,鼓励建设海上风电基地,推进海上风电向深水远岸区域布局,加快配电网改造升级,推动智能配电网、主动配电网建设,提高配电网接纳新能源和多元化负荷的承载力和灵活性,促进新能源优先就地就近开发利用,积极发展以消纳新能源为主的智能微电网,提高风电和光伏发电功率预测水平,实施农村电网巩固提升工程,持续加强脱贫地区农村电网建设“十四五”现代能源体系规划国家发改委、国家能源局2021 年 2 月2018 年 4 月在工业负荷大、新能源条件好的地区,支

104、持分布式电源开发建设和就近接入消纳,结合增量配电网等工作,开展源网荷储一体化绿色供电园区建设。在符合电力项目相关投资政策和管理办法基础上,鼓励社会资本等各类投资主体投资各类电源、储能及增量配电网项目,或通过资本合作等方式建立联合体参与项目投资开发建设推动先进光伏产品与消费电子、户外产品、交通工具、航空航天、军事国防等结合,鼓励发展太阳能充电包、背包、衣物、太阳能无人机、快装电站等丰富多样的移动产品,支持无人机在光伏系统建设踏勘中应用,在云端完成 2D/3D 建模,支持开发光伏电站系统智能清洗机器人、智能巡检无人机等产品,替代人工运维管理关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见智能光伏

105、产业发展行动计划(2018-2020 年)工信部、住建部、交通运输部、农业农村部、国家能源局、国务院扶贫办能源工信部等 8 部门2021 年 9 月提出融合应用发展行动,围绕智能交通等 12 个重点领域,开展感知设施研发部署、网络设施覆盖及应用系统搭建,包括开展低空智联网演示验证,推动构建空天地一体的无人机应用及安全监测平台物联网新型基础设施建 设 三 年 行 动 计 划(20212023 年)新基建41民航局2022 年 2 月将无人机物流工程作为航空物流服务能力提升工程之一,无人机物流纳入“快递进村、村村通邮”服务,建立以无人机物流为重点的通用航空物流规章标准,实现适航与运行、验证与管理协

106、同,优化无人机物流空域和飞行活动审批流程及无人机物流运行合格证审批程序,为构建通用航空物流体系提供支撑“十四五”航空物流发展专项规划附录 2:无人机相关法规关键内容(截至 2022 年 7 月)政策领域政策名称主要内容发布主体实施日期国家发改委、交通运输部、商务部2022 年 1 月加快发展智慧物流,积极应用现代信息技术和智能装备,提升物流自动化、无人化、智能化水平,推进城际干线运输和城市末端配送有机衔接,探索丰富无人机等城市配送应用场景,积极推广“货运班线”等服务模式,发展差异化、个性化运输服务,满足高价值、小批量、时效强的货运需求,推进智慧机场建设,在有条件的地区开展航空电子货运试点,研究

107、部署服务区域流通的大型无人机起降点“十四五”现代流通体系建设规划物流法规名称主要内容发布主体实施日期民航局民航局2022 年 4 月2022 年 7 月规定了在城市场景从事物流作业的电动多旋翼无人驾驶航空器(轻小型)系统的技术要求,作为系统运行安全评估的依据规定了民用无人驾驶航空器空中交通管理信息服务系统与民用无人驾驶航空器系统及其运行控制系统、监管系统之间的通信协议要求、数据传输要求、数据接口要求,以及民用无人驾驶航空器空中交通管理信息服务系统的信息和数据管理要求、性能要求和测试要求城市场景物流电动多旋翼无人驾驶航空器(轻小型)系统技术要求民用无人驾驶航空器空中交通管理信息服务系统数据接口规

108、范民航局2022 年 1 月将无人机飞行校验的技术实现标准化,明确应用要求与技术指标,为无人机民用航空飞行校验实施所需专用任务数据链系统设计、制造、运行提供通用技术应用指导意见基于无人机的民用航空飞行校验专用地空数据链系统通用技术应用指导意见(试行)交通运输部2021 年 1 月对于申请取得通用航空经营许可应当具有的民用无人驾驶航空器的要求,与民用有人驾驶航空器要求相同民航局2020 年 1 月规定了民用无人机云系统中数据内容和格式及民用无人机云系统之间传输数据要求、数据加密要求、编码规则、性能要求,适用于在中国境内运行的民用无人机云系统和它们之间的数据交换和集成无人机云系统数据规范通用航空经

109、营许可管理规定国务院2022 年 1 月推广无人机运输投递,稳步发展无接触递送服务,支持即时寄递、仓递一体化等新业态新模式发展,推广应用高原型大载重无人机等,推进智能仓储配送设施设备发展“十四五”现代综合交通运输体系发展规划42民航局2019 年 11 月从事轻、小型民用无人机及植保无人机飞行活动的单位、个人应当通过无人驾驶航空器空中交通管理信息服务系统(UTMISS)线上数据收发接口实时报送飞行动态数据。如果发生通信中断,应当暂存期间数据,并在通信恢复后补充报送轻小型民用无人机飞行动态数据管理规定民航局2019 年 2 月民航局使用特定运行风险评估(SORA)方法对安全风险较高的无人机运行进

110、行安全管理,批准实施部分试运行,除起飞全重 7 千克以下的无人机、植保无人机、无人飞艇外,大部分无人机都可以志愿申请试运行,民航局可以向志愿申请人签发不同阶段的试运行批准函并逐步扩大适用范围,在审定完成后还有可能根据某些条件暂停或终止试运行,志愿申请人应当保存好所有的运行记录,保证数据可靠性,并购买第三方保险,以涵盖运行中的所有风险特定类无人机试运行管理规程(暂行)法规名称主要内容发布主体实施日期民航局2018 年 8 月调整监管模式,完善由局方全面直接负责执照颁发的相关配套制度和标准,细化执照和等级颁发要求和程序,明确由行业协会颁发的原合格证转换为局方颁发的执照的原则和方法交通运输部2018

111、 年 5 月民用无人驾驶航空器飞行活动应当遵守国家有关法律法规和民航局的规定无人驾驶航空器在民用航空使用空域内活动、管制单位向无人驾驶航空器提供空中交通服务应当遵守国家相关法律法规和民航局相关规定民航局2017 年 12 月明确了无人机围栏的范围、构型、数据结构、性能要求和测试要求等,为无人机设计和制造商统一围栏数据格式的基础标准无人机围栏民航局2017 年 12 月明确了无人机系统与无人机云系统之间应按照要求的数据接口进行双向通信,通信内容应包含注册信息,动态信息,数据类型,差异数据等,从而统一了数据接口的标准格式,未来无人机只需要在通信模块兼容云接口标准即可接入云平台无人机云系统接口数据规

112、范民航局2017 年 5 月要求中国境内最大起飞重量为 250 克以上(含 250 克)的民用无人机拥有者进行实名登记,规定了民用无人机制造商和拥有者的职责民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定民航局2016 年 9 月民用无人驾驶航空器飞行单独划设隔离空域,明确水平范围、垂直范围和使用时段,开展飞行活动应通过地区管理局评审,起飞重量不超过 7 千克,在视距内昼间天气不影响可见的条件下飞行,速度不超过 120 千米/小时,且符合适航管理及其它相关要求可以除外民用无人驾驶航空器系统空中交通管理办法民航局2015 年 12 月主要包括对无人机驾驶员的要求,对视距内和视距外运行的要求,对无人机系统的技

113、术要求,对于安装并使用电子围栏、接入无人机云的要求,以及针对植保无人机和无人飞艇运行的要求轻小无人机运行规定(试行)民用航空空中交通管理规则民用无人机驾驶员管理规定43We re Bringing the Convenience of Drone Delivery to 4 Million U.S.Households in Partnership with DroneUp https:/ Invests in DroneUp,the Nationwide On-Demand Drone Delivery Provider https:/ is launching three full-tim

114、e DroneUp airport“Hubs”for on-demand delivery operations.The first operation has already taken flight at a Walmart Neighborhood Market in Farmington,Arkansas.https:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ 2022 年全面推进乡村振兴重点工作的意见,2022 http:/ 年),2020 http:/ https:/ 9 部门,“十四五”可再生能源发展规划,2022 https:/ http:/ ht

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