韦东远
摘 要：党的二十大报告提出，“积极稳妥推进碳达峰碳中和”，强调“有计划分步骤实施碳达峰行动，积极稳妥推进工业、建筑、交通等领域清洁低碳转型”。当前，以电动飞机为主导的颠覆性技术将变革传统飞机创新发展路径及模式，加速航空运输业电气化转型，助力实现碳达峰碳中和。本报告通过深入分析国外典型国家电动飞机发展的战略动向，以及我国与领先国家之间的差距，获得一些启示，为我国航空运输业绿色低碳转型提供参考。
关键词：碳达峰碳中和；电动飞机；航空运输业；绿色低碳转型
21世纪以来，全球极端气候事件频发，气候变化越来越威胁到人类生存和健康，这与人类工业化以来赖以维持经济社会快速发展的能源电力、交通运输等领域生产活动所产生的二氧化碳密切相关。交通运输业作为仅次于能源电力的第二大二氧化碳排放源，肩负着破解应对气候变化这一重大问题的新使命。当前，航空运输工具发展呈现出清洁化、电气化趋向，着力发展以电动飞机为引领的电动航空器成为助力交通运输业绿色低碳战略转型的必然选择。
一、全球典型发达国家纷纷布局电动飞机发展战略部署
2022年11月，《联合国气候变化框架公约》第27次缔约方大会（COP27）达成《沙姆沙伊赫实施方案》以来，世界各国大力推动交通运输领域的绿色低碳转型，以电动飞机为引领的航空器电动化变革席卷全球。美国、欧盟、日本等典型发达国家和地区及其国际知名航空制造商，都极为重视电动飞机的战略部署，并通过加快关键核心技术攻关，提供“降低碳排放、保障能源安全和实现经济增长”的源动力，不断推动全球航空运输业逐步实现“碳中和”。
（一）美国多层面确立电动飞机发展战略，加快推动电动飞机产业发展
美国电动飞机的创新发展，以氢能飞机发展为切入点，逐渐向电动飞机发展过渡。20世纪50年代，美国空军为提高B-57军用战机性能指标，开展了机载氢能燃料和氢能应用潜力评估。20世纪70年代及90年代，美国政府为化解两次全球能源危机，加快推动氢能飞机的创新发展，应对气候变化。
步入21世纪，美国能源部发布《国家氢能路线图》（2002年），启动《氢能行动计划》（2004年），提出并确立氢能发展战略规划，推动氢能面向能源、交通等各领域示范应用。在此基础上，小布什政府制定《航空研究与发展国家规划》（2007年），确立“降低航空系统对环境影响、实现绿色航空”的战略目标。2013年美国国防高级研究计划局启动“垂直起降实验飞机计划”，验证电推进系统、倾转翼结构等技术的可行性，开启了电动飞机应用的新尝试。2015年美国航空航天局编制《电动飞机发展路线图》，旨在通过混合电推进和新型飞机构型技术结合，发展新型、高效、低排放商用电动飞机，进而实现电动飞机的军民两用。此后，特朗普政府在2019年的《白宫备忘录》中提出，“优先考虑电动垂直起降飞行器研发、适航与标准制定”目标。同年，美国能源部启动《电动飞机领域动力系统研究计划》，面向单通道客机需求，资助电推进系统关键部件和关键技术研发。随后又相继发布《氢能计划发展规划》（2020年）和《氢能攻关计划》（2021年），提出未来十年及更长时期的氢能研究、开发和示范总体战略框架，明确氢能发展的核心技术领域、需求挑战及研发重点。可见，美国政府始终将电动飞机视为国家战略重点领域之一，通过持续技术研发与打造集中化的示范应用，抢占全球电动飞机发展的主导权，以确保科技产业核心竞争力，维护全球竞争的领导地位及影响力。
（二）欧盟实施绿色航空发展战略，加快推进核心技术研发，力促航空运输业降碳减排
欧盟电动飞机的创新发展，以先行探索氢能示范应用为起点，积极推动氢能技术和产业走向示范应用，以此支持电动飞机发展并推动航空运输业绿色低碳转型。21世纪初，欧盟相继发布《欧洲航空业：2020愿景》《氢发展构想报告和行动计划》，确立氢能在交通领域规模化应用目标，并在《航迹2050》中，明确了未来航空发展方向和重点，以及氢能飞机发展战略。
在此基础上，2014年欧盟出台“第六框架计划”“地平线2020”“洁净天空”等一系列战略计划，持续支持电动飞机产业发展，重点开展混合电推进架构、先进发电技术、电力电子技术等关键技术攻关。从2019年到2020年，欧盟先后发布了《欧洲氢能路线图：欧洲能源转型的可持续发展路径》《2050年前氢动力航空的技术、经济和气候影响：一项基于事实的研究》，评估大规模氢能应用与促进航空脱碳潜力，并于2021年制定了《2050年目标—欧洲航空零排放之路》可持续发展计划，确立航空领域脱碳技术路径，力争到2030年将欧盟境内和离境所有航班的二氧化碳排放量减少45%，到2050年实现航空业二氧化碳净零排放。此后，欧盟又陆续出台了《欧洲氢能战略》《能源系统集成战略》《航空绿色协议：欧洲可持续航空愿景》等系列接续性战略，指明未来30年清洁能源、氢能航空燃料及电动飞机发展方向，努力实现难以去碳化领域的降碳减排，进而力促实现2050年“气候中性”目标。
此外，欧盟各成员国实施“两手抓”策略，积极强化本国电动飞机的独立发展及国家间的合作。德国、法国等国家立足于本国发展需求相继制定氢能战略，比如2020年，德国的《国家氢能战略》、法国的《国家无碳氢能发展战略》等，均力图将在其本国工业生产过程中增进氢能技术应用，促进工业和交通等部门脱碳，特别是以氢能技术促使航空电动化转型，助力打造更具竞争力的低碳经济。同时，法德等国联合制定《法国、德国及欧盟对未来氢能研究和创新的愿景》，在氢动力系统、分布式电推进技术等领域加强合作，制定包括氢在内的燃料电池技术发展计划，绘制技术路线图，积极推动氢能源转型领域的研究和创新。
（三）日本以氢能商业应用战略为先导，以电动飞机发展技术路线图为引领，加快产业发展，助力航空领域实现“碳中和”
2008年，日本经济产业省启动“地球能源降温创新计划”，确立2050年实现减排目标，制定氢能发展方案，以此力争解决能源安全问题，增进环境保护。在此基础上，2014年日本资源能源厅发布《氢能与燃料电池战略路线图》，大力开发氢能，推进氢能及燃料电池汽车的商业化应用，为氢能迈向航空领域商业应用提供技术储备。2017年日本经济产业省推出《氢能源基本战略》，提出“领先全球、实现氢能社会”目标战略，制定氢能规模化应用政策，特别是探索氢能在工业生产过程、公共汽车、船舶及航空等领域应用的可能性。2019年日本Eclair飞机电气化联盟发布《电动飞机技术路线图》，针对电动飞机的通用飞机和大型飞机两种应用场景，提出电动飞机电力元件高功率密度与效率、电池高能量密度、电池与电力系统高安全性和可靠性解决方案，分时段部署推动电动小型通用飞机、电动小型商用飞机商业化应用愿景：到2030年力争eVTOL或小型窄体电动飞机实现商用；到2040年电力推进技术发展步入成熟期；到2050年大型飞机电气化达到其“理想形式”，为减少二氧化碳排放作出较为显著的贡献。2020—2022年，日本经济产业省发布并更新了《绿色增长战略》，明确提出航空业“电气化、绿色化”发展目标，部署电动飞机、氢动力飞机以及航空业电气化商业化发展计划，力争到2050年二氧化碳排放较2005年减少50%，以此大力推动航空运输业“碳中和”愿景实现。
二、我国电动飞机的创新发展“喜忧参半”，未来机遇与挑战并存
我国电动飞机的发展起步，缘于国家《“十一五”规划纲要》确立“节能减排”政策，推动了航空领域地面设备“油改电”替换，推进了飞机燃料替代及电动飞机的创新发展。“十三五”末期，我国政府对“碳达峰、碳中和”目标愿景的实现做出郑重承诺，中共中央、国务院相继出台《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》《2030年前碳达峰行动方案》等系列政策文件，逐步构建并形成“1+N”政策体系，从而加快推进航空运输业的降碳减排步伐，加速推动电动飞机产业的发展与演进。
（一）“喜”：国家层面的战略布局日趋深入，开启了电动飞机的创新发展之路
与传统飞机的创新发展相比，我国电动飞机的发展起步相对较晚，但可“喜”的是，借鉴新能源汽车产业发展经验，电动飞机的发展已初步形成南北及沿海产业相互竞争、产学研深度融合、相互竞争的发展格局。同时，为贯彻落实“制造强国、航天强国、交通强国、碳达峰碳中和”等国家战略部署，国家及有关部委相继出台有关推动新能源飞行器（涵盖电动飞机）发展的规范性文件，有力推进了航空运输业的绿色低碳发展进程。
国家层面的战略部署，为电动飞机的创新发展提供了战略指引及政策环境支持。党的十九大报告提出建设交通强国，中共中央、国务院明确了建设“交通强国”、“数字中国”等战略部署；同时，第十三届全国人民代表大会第四次会议表决通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，提出“航空业绿色发展框架性意见”（见表1）；此外，为贯彻落实《交通强国建设纲要》《“十四五”国家科技创新规划》《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》《“双碳”意见》《行动方案》等文件精神，有关部门相继出台系列文件，其文件涵盖的与电动飞机（乃至氢能飞机）发展相关的重点方向及扶持政策，都为电动飞机的发展提供了强有力的战略指引及政策支持。从一定意义上讲，我国电动飞机的创新发展，已获得了较为难得的发展机遇，为促使我国在全球电动飞机科技及产业领域占有一席之地，营造了良好的发展环境。
（二）“忧”：电动飞机的创新发展基础薄弱、核心竞争力不足，未来的发展面临严峻挑战
当前，尽管我国电动飞机的发展取得了较大进展，一些主要类型的概念机与验证机相继研发成功并实现试飞，已培育出一批颇具竞争力的中小企业，形成了区域性竞争格局。但“忧”的是，我国电动飞机基本处于研制阶段，相对成熟定型产品较少，市场竞争能力较弱，与典型发达国家及其知名制造商相比，整体技术水平仍然存在较大差距，未来的发展以及商业化推进仍然存在诸多瓶颈制约，面临较为严峻的挑战。具体如下：
首先，认知不足与理念落后，导致战略部署相对滞后。近年来，虽然电动飞机日益成为航空领域的研发热点，备受业内重视，但部分人对于电动飞机缺乏较为深入了解，导致电动飞机研发、制造和运维等基本处于“单打独斗”的局面。比如，存在“电动飞机设计和验证机是对传统飞机方案的改装、电动飞机经济性相对较差、面向大型商用飞机难以实现”等一系列认知偏差，造成人们对电动飞机的重视不足、有关部门出台专项战略迟滞等问题，进而影响到电动飞机的“大国竞争”。
其次，基础研究及创新能力薄弱，核心关键技术受到制约。作为航空领域的颠覆性技术，电动飞机颠覆了传统飞机发展理念，以绿色疲劳设计、虚拟试验、数字孪生系统和结构完整性设计等基础性理论为指导，突破高升阻比气动布局创新设计、高效率电推进系统、能量综合管理等系列核心关键技术，推动并实现电动飞机发展的跨领域协同、跨学科交叉以及跨界融合。但我国在这些方面，基础理论研究几乎是空白，核心关键技术受制于人，未来面临的发展形势严峻。
此外，产业创新的基础薄弱，导致未来的发展与跃升举步维艰。我国电动飞机的发展得益于国内企业的积极探索与技术创新，多数企业借助国内新能源汽车动力系统（比如动力电池）技术优势，融入航空器发展理念，以产业链关键环节（动力系统）垂直切入，拓展产业链并向上下游延伸，进而推进产业发展。截至目前，国内电动飞机的创新主体，致力于研制生产的企业为30余家，其中多数为中小企业，大飞机企业参与较少，且存在规模小、实力弱，供应链松散、技术储备较少、市场竞争力和盈利水平不高等系列问题；同时，仅有少数龙头企业（3-5家）初步具备轻型电动飞机（1-4座）产品生产能力，但相对成熟并具备市场竞争力的企业屈指可数，这种局面必然影响产业持续发展壮大，不利于我国竞争力的提升。
三、发达国家发展经验对我国的启示
当前，世界百年未有之大变局加速演进，全球科技创新进入密集活跃期，新一轮科技革命和产业变革对全球创新版图和经济结构的重塑产生深刻影响。在此情势下，电动飞机作为“第三航空”时代的重要标志，未来科技产业创新的迅速演进已成为化解航空运输领域碳排放问题的关键。为此，借鉴发达国家的发展经验，针对我国的创新发展，形成如下启示：
（一）紧抓全球电动飞机发展机遇，强化宏观顶层设计与长远战略谋划，指引电动飞机全新发展
秉承“内外联动、双管齐下”的发展理念，对外借鉴国外发展经验，以政府战略规划引导为主、企业参与为辅，大力推动电动飞机产业发展，抢占产业发展先机；对内全面统筹考虑电动飞机的长远发展，有关部门择时制定综合性、领域性的电动飞机科技发展中长期规划，形成中长期发展战略性指引，助推电动飞机产业发展，推动航空运输业绿色低碳转型落实、落地。此外，依托国家高端智库，做好战略研究，建立动态跟踪、持续研究机制，为未来国家宏观决策提供参考与支撑。
（二）考量电动飞机应用场景，强化以科技创新为核心的全面创新，提升创新体系的整体效能
以电动飞机场景应用为引领，坚持“需求导向、问题导向”相结合，依托企业、科研院所与高校等创新主体以及国家实验室等优质创新资源，打造资源配置高效、功能完备、能力强大的科技创新体系，形成以科技创新为主线、支撑引领全面创新、促进产业高质量发展的体系化创新能力，破解电动飞机发展的关键性问题，创建涵盖“基础研究、技术创新及产业化示范应用”相融通的“全链条、一体化、全面创新”新格局，推动产业稳健发展，助力未来航空运输业实现绿色低碳战略转型。
（三）面向电动飞机商业化发展，建设要素协同的现代化产业政策支撑体系，助力产业健康可持续发展
依托并借助区域发展优势，综合考虑产业链、政策链、人才链等产业生态要素协同，培育相对完整、垂直分布的产业链体系，主动、合理、高效地配置优势创新资源，协调和整合产业集聚、产业集群乃至相邻集群的产业链网络，提升产业群链整体竞争力；立足于科技产业创新全链条，加大鼓励政策及监管法规出台力度，比如适航认证、商业运行等标准与法规，建立较为完善的政策支撑体系，形成扶持产业发展的政策性、制度性保障；坚持“人才是第一资源”，实施人才强国战略，吸引国内外高端人才参与研发创新活动，建立引进与驻留顶尖人才机制，提供创新的源动力；建立多元化、社会化的投融资新模式，打造吸引国内外投资、多种基金、社会民间资本等多方参与的投融资新格局，引导有实力的创新主体开展全球化竞争。
（四）面对全球复杂多变的创新环境，强化科技创新合作，打造开放创新生态，谋求创新发展新机遇
立足于全球视野，需要业界倡导无国界、无障碍、无歧视的开放科学精神与理念，秉持“互惠互利、共同发展、多方共赢”的原则，准确把握未来的科技创新合作新趋势、新需求，将科技创新、产业培育与开放创新深度融合，瞄准国内优势区域以及有意愿的创新大国与关键小国，高效配置创新资源，推动科学、技术及产业等多边交流与“共生型”合作，逐步形成可持续的开放创新生态；以高水平的有效行动，建立多元化开放合作渠道，探索开放合作新模式、新范式，尝试搭建电动飞机科技产业全球创新合作网络平台体系，建立市场经济场景下合作共享共赢的新机制、新模式等，力促将科技合作融入区域创新网络、全球创新网络，全力推动全方位、多领域、深层次开放合作，共同探索解决关键性问题的途径与方法，为电动飞机创新发展提供系统性、高质量的解决方案，进而有效回应全球各国共同关切，惠及与造福国内外人民。
（参考文献略）
（作者系中国科学技术发展战略研究院科技发展智能决策研究所所长、研究员）