消费无人机市场预计步入成熟,产业应用大有可为。2012年大疆Phantom 1的发布,将更加轻巧灵活易操作的产品带入人们的视野,自此消费级无人机市场开始蓬勃发展。行至2023年,我们认为受使用范围限制,消费无人机主要客群仍集中在摄影爱好者、无人机发烧友,当前需求逐步接近饱和,市场步入成熟;而产业应用当前渗透率仍存在广阔的增长空间,伴随政策的引导与标准的完善,我们预期产业应用是商用无人机下一阶段发展的增长引擎。保守看,中国产业无人机行业规模2021-24E CAGR有望达到23%(赛迪顾问预测),而该数字在乐观预测下有望达到57%(F&S预测),成长动能充足。
摘要
无人机延伸作业能力,从消费市场迈向产业应用。无人机行动轨迹受地形限制较小,且无需考虑作业环境对人的影响,在产业应用与消费场景中有广泛的应用。与消费场景下无人机提供的航拍摄影、编队表演等功能带来的视听体验不同;产业场景下,无人机可通过搭载不同载荷实现不同功能,且可与AI结合,提高农业、电力、应急、物流、测绘等领域的工作效率。我们认为,当前商用无人机是重要生产要素,是人类视觉、工作能力的延伸。根据赛迪智库,2017年之前消费是无人机的主要场景;但自2018年开始,产业应用日趋丰富,2021年产业无人机市场规模达400亿元,市场占比超过60%。政策推动产业应用无人机加速渗透,静待下游需求增长。根据我们的测算以及产业链调研,2021年国内农业领域植保无人机渗透率仅在7.6%,测绘、巡检领域无人机渗透率在30%左右,安防等领域在10%左右。可见,国内产业应用无人机渗透率仍处于低位,有较大的增长空间。2022是“十四五”规划的开局之年,各行业主管部门均在规划中将无人机作为提升作业效率的重要手段专门提及。我们认为,顶层设计以及落地各行业的政策支持,有望引导无人机向农业、应急、能源、基建、物流等多个领域推广发展,更加深刻地挖掘无人机降本增效潜力。中国无人机产业土壤优沃,国产品牌竞争力强劲。中国具有相对完善的无人机产业链,为国产厂商营造了良好的发展环境。根据DroneAnalyst,2021年全球商用无人机市场国产品牌总份额达64%,其中大疆全球份额达54%,竞争实力强劲。我们认为政策引导与标准建立有望突破下游需求瓶颈,促进产业无人机规模增长,产业实力较强的国产品牌有望伴随行业发展而同步收益。风险行业标准建设不及预期,应用场景渗透率不及预期。
正文
商用无人机:空中智能移动体,产业应用及消费领域大有可为
由国防向商用拓展,广泛应用于产业应用、消费领域无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)是一种空中智能移动体。其依靠空气提供的升力来承载飞行,在动力满足续航的前提下,通过操作人员远程控制或无人机自主规划(机上无人驾驶)的方式执行探察、巡检、空中作业等任务。根据机体结构的不同,无人机主要包括固定翼、多旋翼、直升机、垂直起降固定翼等类型。多旋翼是使用量最多的无人机类型,根据民航局统计数据,截至2021年末多旋翼无人机驾驶员执照总量超过11万,占比达92%。图表:无人机驾驶员执照数量统计(截至2021年)


中国2023年有望超千亿元规模,占据全球最大市场
全球市场从疫情中快速恢复,2021年市场规模达118亿美元。参考赛迪顾问对全球无人机市场规模的测算,我们认为尽管2020年受全球疫情影响,无人机市场规模同比下滑8%至84亿美元;但伴随疫情影响减弱,2021年迎来快速修复,全球市场规模同比增长25%至118亿美元,整体保持了较快增长态势。从地域角度来看,中国占据最大市场。我们认为国内无人机产业链相对完善,以深圳为例,当地形成了无人机产业集群,磁性材料、碳纤维、锂电池、传感器等器件的工业基础深厚,制造成本具备优势,为大疆等无人机厂商营造了良好的产业链环境;此外,国产厂商亦注重软件算法方面的积累,硬件成本优势与软件技术优势共同塑造了中国商用无人机市场的优势地位。赛迪顾问数据显示,2020年中国市场规模占全球市场超过80%,遥遥领先于全球其他地区。图表:全球商用无人机市场规模与增长情况




资料来源:民航局官网,赛迪顾问,中金公司研究部图表:中国商用无人机市场规模与增长情况

核心构件:飞行系统、任务载荷、地面系统
无人机系统是指由飞行系统、任务载荷、地面系统等构成的综合功能系统。► 飞行系统:无人机的主体部分。包括机体结构、动力系统、飞控系统等,分别发挥支撑承载、能源驱动、姿态控制等功能。► 任务载荷:无人机作业的关键设备。根据任务目标的不同,无人机可通过搭载不同任务载荷完成特定任务。► 地面系统:对无人机进行指挥和控制。通信链路形成空地双向数据传输通道,建立无人机与地面系统的联系,来完成地面控制站对无人机的遥控、遥测、信息传输等功能。我们认为,计算机视觉与无人机的深度融合,有望使得无人机达到自主识别、自主定位、自主跟踪、自主飞行、自主作业的智能水平。
飞行系统:无人机主体部分
图表:大疆Phantom 4拆解图


4)比强度:比强度越高,表明达到相应强度所用的材料质量越轻;5)比模量:比模量越大,零件的刚性就越大;
资料来源:赛迪智库材料工业研究所《无人机关键材料研究》(2019年),锡月科技官网,极飞科技官网,大疆创新官网,中金公司研究部动力系统:商用场景下以电力驱动为主电力驱动是商用无人机的主要动力来源。电力驱动胜在环境友好、便于操作,而油气驱动在续航、载荷等方面具有优势。我们认为,商用场景更加关注无人机的稳定性、操作性,使得电动无人机的市场份额更高。电池、电调、电机、桨叶,构成无人机完整的动力系统。旋翼类无人机起飞的简要过程可概括为:电池驱动电机,电机带动桨叶,桨叶旋转获得向上升力;电调(Electrical speed controller,电子调速器)根据操作指令的不同,通过调整电机转速,实现升降、悬停、偏航、俯仰、横滚等飞行任务。图表:旋翼类无人机飞行原理(以“叉字形”四旋翼无人机为例)



任务载荷:执行作业的关键
无人机是人类作业能力的延伸,不同载荷的搭配可完成不同的任务目标。消费场景下,航拍摄影是最广泛的应用领域,摄像机的成像画质与稳定性是选购航拍无人机的重要参考因素。产业场景下,按照任务类型,产业无人机可大致划分为巡检无人机、作业无人机两大类。巡检无人机以数据信息采集为主要任务,综合利用可见光、红外、紫外、毫米波、激光等多种技术手段,实现对目标状态的感知,因此任务载荷囊括各类传感器;作业无人机以实物操作为主要任务,不仅需要搭配传感器进行感知定位,还需要安装操作装置(例如容器装置、机械臂、喷洒系统等)。海外厂商在高端品类市场份额较为领先。海外光学技术起步时间早,在消费、测绘等场景已积累了深厚的技术储备,在全球范围内市场份额领先。2021年,相机市场中,佳能、索尼等相机品牌市占率超70%(Techno数据);激光雷达市场中,Trimble、Hexagon等测绘厂商位居前列(Yole数据)。图表:2021年全球数码相机市场竞争格局


地面系统:沟通机体与地面
无人机并非完全“无人”操控,地面系统是操控空中机体的平台。其硬件系统主要由显示屏、操控台、通信链路等模块构成,辅以相应的软件系统,能够实现信息显示、机体操控、航迹规划等功能。我们认为,软件算法是无人机厂商构筑差异化优势的重要方面。► 飞行控制算法:通过算法优化降低操作难度有望更受消费者青睐。以大疆无人机为例,除优秀的稳定性与灵活性外,还能预设拍照或空投点位、灵活修改飞行航线、遇险自主返程等,我们认为算法创新带来的智能化提升、操作难度降低是其大受欢迎的重要原因之一。► 应用场景算法:或成为增值服务的沟通窗口。例如,极飞科技的智慧农业系统能够提供科学的全生命周期管理方案,帮助使用者实现精准农业、智慧农业。我们认为,针对应用场景开发的算法有望进一步挖掘用户需求、增强用户粘性、延长服务周期,为在位厂商开辟新的创收来源。图表:极飞科技智慧农业系统


应用场景:政策驱动多领域渗透,AI赋能产业应用
政策驱动无人机向更多领域渗透
2021年产业无人机占据60%以上市场份额;植保、航拍分别是产业、消费场景下最大的应用领域。2012年,大疆发布Phantom 1首次将无人机引入消费级市场,消费需求迅速攀升。伴随无人机能够提高作业效率的潜力不断被挖掘,其工具属性不断显现,在植保、巡检、安防、物流、测绘等产业领域的应用不断深化。根据赛迪智库测算,2017年及以前消费都是商用无人机的主要场景,消费无人机占比均超过60%;但2018年开始,产业应用日趋丰富,主要场景开始逆转,2021年产业无人机市场规模达400亿元,市场份额超过60%。图表:商用无人机分应用领域市场规模情况


产业应用:人类作业能力的延伸
农林植保农林植保是产业无人机最大的应用场景。农林植保场景下,作物的生长环境复杂多样,水田、高秆作物、丘陵山地等环境不适宜人工或地面机械作业,无人机的灵活机动使其广泛应用于各作业环节、贯穿整个农事周期。赛迪智库数据显示,2020年植保市场占产业无人机市场份额40%,是最主要的应用场景。根据农业农村部统计,2021年国内植保无人机保有量达9.79万架,同比提升38%;大疆农业披露,其2021年全球农业无人机保有量超过13万架,同比增长超过60%。图表:我国植保无人机保有量情况



2)无人机使用寿命:极飞P100电池寿命1000小时,大疆T50电池可支持1500次循环或12个月保修;
3)农药单位成本:河南统计局披露2022年小麦亩均农药成本39元,我们假设植保无人机能够节约30%农药浪费;
资料来源:极飞官网,大疆官网,国家统计局,河南省统计局,中金公司研究部但整体来看渗透率仍有较大空间。大疆农业统计数据显示,截至2022年9月大疆农业无人机全球累计销量超过20万架,累计作业面积超过30亿亩次,我们据此估测农业无人机单架作业亩次约为1.5万亩次/架。《第三次全国国土调查主要数据公报》显示国内耕地、林地、园地面积合计64.8亿亩,《全国农业机械化发展统计公报》显示2021年国内植保无人机保有量达9.79万架。我们假设每年植保无人机作业3次,结合此前作业效率的估测,我们测算2021年国内植保无人机作业面积约在4.90亿亩,对应植保无人机渗透率约在7.6%。相对比,根据Ipsos测算,在2016年时美国、日本的植保无人机渗透率就分别达到了40%、70%。我们认为整体来看,我国虽然植保无人机是产业无人机应用最广的品类,但在场景中的渗透率仍处于较低水平。图表:中、美、日三国植保无人机渗透率对比

资料来源:自然资源部,国家统计局,农业农村部,Ipsos,中金公司研究部我们认为,政策规划的积极引导以及农业活动的客观变化,有望促进植保无人机的渗透。政策端,《数字农业农村发展规划(2019-2025年)》加强无人机智能化集成与应用示范,《2021-2023年农机购置补贴实施指导意见》中将植保无人机纳入补贴范围,促进植保无人机的应用推广。农业环境端,我们看到实际务农人口不断减少,刺激了对植保无人机的需求;且农业用地向集约化方向发展,在客观上提供了植保无人机应用的土壤。能源巡检我们认为,能源领域具备“大范围、高危险”的作业特征,无人机巡检优势渐显:► 高效。以电力巡检为例,我国220kV及以上输电线路逐年增长,至2021年末总长已达到84万公里(中电联数据)。在不断增长的巡检需求面前,传统人工巡检方式逐渐力有不逮,无人机巡检应用逐渐深化,并在人工智能技术的加持下在更大程度上实现无人化。国网江苏电力公司表示单架无人机自动巡检效率能达到人工巡检效率的6倍,且公司无人机已于1H22完成25万基输电杆塔的自动巡检任务。► 安全。输电线路漏电、油气管道漏气等安全故障都会对巡检工人的人身安全造成威胁,无人机由于不需要考虑人的安全因素,使用起来更加灵活。图表:巡检无人机巡检图像:红外(左)、激光点云(右)


消费场景:领略常人难见的风景
航拍摄影消费级无人机市场进入成熟阶段,空间趋近饱和。我们认为,由于消费级无人机有一定的操作门槛,且在日常生活中应用频次远不及智能手机,使得消费级无人机的客户群体具有较为明显的标签特征,大部分为摄影爱好者、无人机发烧友;普通消费者或许不会仅出于几次娱乐目的,就花费数千元购买无人机(赛迪智库测算2020年娱乐无人机在消费无人机中仅占比4%)。我们认为,消费无人机市场已进入成熟阶段,未来需求增长动力或来自新爱好者的加入以及旧机更新的需求,市场规模预计进入稳步扩大阶段。图表:大疆航拍无人机参数对比

资料来源:大疆官网,中金公司研究部
在位厂商:国产品牌竞争力强劲,静待产业应用需求增长
大疆全球市占率超50%,国产品牌竞争力强劲
国产品牌竞争力强劲。根据DroneAnalyst统计,2021年全球商用无人机市场中大疆位列第一,全球市占率超过50%。图表:2021年全球商用无人机企业市场竞争格局


当前需求仍未充分释放,静待产业应用需求增长
我们认为,产业无人机下游需求仍有待充分释放。► 农业领域:如前文所述,当前我国植保无人机渗透率相较海外仍处于低位,我们认为主要原因在于行业使用者对成本更加敏感,且对科技的适应速度偏慢,在位厂商往往需要通过农业无人机平价化推动销售,毛利率水平弱于其他行业;► 巡检、测绘领域:这一领域的下游客户集中在国企、政府事业单位,例如各地电网单位、测绘院等,受客户预算波动影响较大。图表:极飞科技无人机售价变动情况与毛利率对比

资料来源:公司公告,中金公司研究部图表:纵横股份营业收入及归母净利润变动情况



资料来源:iFinD,京东,赛迪顾问,中金公司研究部
风险
► 行业标准建设不及预期。缺乏统一的行业标准,会使得不同地方、不同层级之间对商用无人机的管理存在不一致,对商用无人机的管理和权责界定形成阻碍,进一步抑制商用无人机需要的增长。► 应用场景渗透率不及预期。当前各领域无人机渗透率相较海外仍处于较低水平。如果未来渗透率没有出现较快增长,那么反映了下游对商用无人机的需求仍未进入快速增长阶段,行业增速可能会不及预期。
文章来源本文摘自:2023年3月30日已经发布的《硬科技前沿系列:AI+商用无人机,产业应用接力消费需求》联系人 孔杨 科技硬件 SAC 执证编号:S0080122110018分析员 刘中玉 机械军工 SAC 执证编号:S0080521060003 SFC CE Ref:BSP722分析员 陈昊 科技硬件 SAC 执证编号:S0080520120009 SFC CE Ref:BQS925分析员 李诗雯 科技硬件 SAC 执证编号:S0080521070008 SFC CE Ref:BRG963分析员 彭虎 科技硬件 SAC 执证编号:S0080521020001 SFC CE Ref:BRE806
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