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【航空技术】我国可持续航空燃料产业发展研究

【航空技术】我国可持续航空燃料产业发展研究 蓝色碳能
2024-11-29
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摘要

可持续航空燃料(SAF)是实现民航业绿色低碳转型的关键路径,兼具环境、能源与经济多重价值。我国SAF产业尚处于从工业示范向商业化过渡的关键阶段,面临技术自主性不足、成本高、政策支持体系不完善等挑战。本文系统分析SAF产业发展要素与国际政策技术进展,梳理我国发展现状,提出构建监管框架、强化财政税收支持、推动技术创新与商业模式探索等建议,为民航“双碳”目标实现及SAF产业高质量发展提供参考。

关键词:可持续航空燃料;HEFA路线;FT路线;PtL路线;产业政策;认证认可

前言

为应对全球气候变化,国际民航组织(ICAO)设定2050年碳排放较2005年下降50%的目标,国际航协(IATA)预测约三分之二的减排将依赖可持续航空燃料(SAF)。相比电动化或氢能飞机,SAF无需改变现有飞机结构和加油设施,可减少50%~90%全生命周期碳排放,是当前唯一具备规模化潜力的航空脱碳方案。

发达国家已通过“强制掺混+财政补贴+标准引领”推动SAF产业化,而我国作为全球第二大航空市场,民航碳排放占全球近三成,亟需突破SAF自主可控瓶颈。当前我国SAF仍面临原料供应不稳定、核心技术受制于人、生产成本高、认证体系缺失等问题。在此背景下,加快构建安全可控的SAF产业链,对保障国家能源安全、提升民航国际竞争力具有重要意义。

可持续航空燃料产业的发展要素与价值属性

2.1 可持续航空燃料产业发展要素

SAF产业链涵盖原料收储运、炼制加工、适航认证、可持续性评估及终端应用五大环节:

  1. 原料保障:优先利用废弃油脂、农林废弃物、城市有机固废等非粮资源,避免“与人争粮、与粮争地”。
  2. 炼制工艺:需具备技术可行性、经济合理性,并兼顾转化效率、碳排放强度与原料适应性。
  3. 适航认证:须通过ASTM D7566等国际标准认证,确保燃料安全性与兼容性。
  4. 可持续认证:建立覆盖全生命周期的碳排放核算模型(LCA),争取国际互认。
  5. 规模化应用:需配套政策工具激励消费,包括使用目标、财政补贴、碳市场机制等。

治理层面应形成中央统筹制度建设、地方落实项目落地的协同机制。

2.2 可持续航空燃料产业的多重价值属性

(1)环境价值

SAF是民航实现“双碳”目标的核心手段。据测算,2050年我国民航50%~75%的碳减排需依靠SAF完成。其绿色溢价高达343%,为各行业之最,凸显发展紧迫性。

(2)能源价值

发展SAF有助于降低对化石能源依赖,提升能源自主可控能力。《“十四五”现代能源体系规划》等政策已将其纳入先进可再生能源布局,推动能源结构低碳转型。

(3)经济价值

SAF产业可带动农业、林业废弃物资源化利用,促进盐碱地种植能源作物,助力乡村振兴。同时支撑国产大飞机产业链国际化,拓展国际合作新领域。

国际可持续航空燃料产业的政策扶持与技术研发进展

3.1 政策扶持情况

(1)宏观支持政策

多国制定SAF发展路线图:英国计划2030年掺混率达10%;新加坡要求2030年起离港航班加注3%~5% SAF;阿联酋拟建年产7亿升本土产能。

(2)行政命令政策

欧盟规定自2025年起航空燃料供应商必须提供含SAF的燃料,比例从2%逐步提升至2050年的70%;美国多个州实施碳强度约束;日本修订《航空法》,明确2030年SAF使用占比达10%。

(3)公共资金激励政策

美国联邦航空管理局2024年拨款2.445亿美元支持22个SAF项目;英国资助8家企业共1.65亿英镑;欧盟“地平线计划”投入约100亿欧元支持生物燃料研发;澳大利亚提供3000万美元专项资助。

(4)市场机制政策

法国允许航空公司申报环境效益;英国对减排超40%的SAF供应商发放可交易证书;美国加州推行低碳燃料标准(LCFS),允许企业出售积分;俄勒冈、华盛顿州推出清洁燃料计划,加速SAF市场消纳。

3.2 技术研发进展

(1)已认证的技术路线

国际公认11条SAF技术路线,其中8条通过ASTM D7566认证,3条通过D1655认证。主流路线包括:

  • HEFA-SPK:以废弃油脂为原料,技术成熟度高(TRL=9),已实现商业化,掺混上限50%。
  • FT-SPK:适用于农林废弃物、城市固废等,原料广泛,但尚未全面商业化,掺混上限50%。
  • HFS-SIP:微生物发酵糖类制燃料,2014年认证,掺混上限10%。
  • AtJ-SPK:醇类脱水齐聚制烃,2016年认证,掺混上限50%。
  • PtL:利用绿氢与CO₂合成燃料,虽未认证,但被视为长期发展方向。

图1 国际主流SAF技术路线与代表性企业

(2)待认证的技术路线

包括HDO-SK、HDO-SAL、HEFA+及电转液(PtL)等。PtL技术以可再生能源电解水制氢,结合捕集CO₂合成燃料,全生命周期碳减排显著,被视为未来核心路径。

我国可持续航空燃料产业发展态势

4.1 产业初具规模,商业模式尚不成熟

(1)原料产能受限且来源不稳定

我国SAF主要原料为废弃油脂,年规范回收量约340万吨,但分布零散、收集成本高。部分出口导向导致价格偏高,制约国内供应稳定性。农林废弃物虽潜力大,但需协调多种用途。

(2)商业生产处于探索阶段

中国石化镇海炼化2011年首次试产SAF,2018年暂停后于2022年重启,实现年产10万吨能力。易高生物、三聚环保、嘉澳环保等企业正布局产能,“十四五”期间预计形成210万吨/年总产能。

(3)消费以试飞为主,常态化供应尚未开展

多家航司曾进行SAF试飞,C919、ARJ21等国产机型完成演示飞行,但尚未启动商业加注。缺乏稳定采购机制与加注基础设施,整体处于能力建设阶段。

4.2 关键技术有待突破,制备成本居高不下

(1)自主技术欠缺,生产工艺单一

HEFA路线相对成熟,但在生物质气化(FT)等领域核心装备依赖进口。其他路线多处于实验室或中试阶段,专利布局滞后,创新能力不足。

(2)适航审定和可持续认证制约发展

我国缺乏自主SAF适航审定体系,可持续认证依赖RSB、ISCC等国际机构,存在数据外泄风险。碳排放模型难获ICAO认可,影响国际通行能力。

(3)较高的生产成本制约商业化应用

以废弃油脂为原料的HEFA路线,原料成本达1.5万元/吨;木屑经FT合成的SAF价格接近1700欧元/吨。相较之下,传统航煤价格仅为SAF的1/3~1/2,绿色溢价严重限制市场推广。

4.3 配套政策不充分,针对性激励机制缺乏

(1)可再生能源领域公共投入偏低

节能环保支出中可再生能源占比不足6%,SAF细分支持更少。补贴发放不及时、不到位问题突出,难以支撑产业发展需求。

(2)针对性税收激励政策缺乏

SAF增值税率13%,高于天然气等传统能源(9%);进项税抵扣困难导致实际税负更高。消费税仍按1.2~1.52元/升征收,而生物柴油可免税,政策不公平削弱市场竞争力。

(3)产业链构建的配套制度不完善

SAF尚未纳入全国碳市场,减排量无法变现;缺乏统一商品编码,影响内销与出口;MRV机制缺失,环境价值难以货币化。

我国可持续航空燃料产业发展思路与技术应用规划

5.1 产业发展思路

建议遵循“成本可承受、安全可信赖、国际可比较”原则推进SAF发展。航空公司盈利能力弱、减排压力大,应控制SAF综合使用成本,稳步提升掺混比例。

根据《“十四五”民航绿色发展专项规划》,2025年SAF累计消费力争达5万吨。结合碳达峰预期(2035年),建议分阶段提升SAF加注比例:

  • 2025年:常态化加注,掺混比例2%
  • 2030年:提升至10%
  • 2040年:25%
  • 2050年:50%
  • 2060年:65%

图2 SAF不同应用水平下我国民航业碳排放测算

供给侧应坚持“以销定产”,统筹民航需求与外贸、政府采购等多元场景,动态调整产能规划。

图3 我国SAF产能与消纳目标规划

5.2 技术应用规划

立足资源禀赋与减排潜力,建议分三阶段推进技术路线迭代:

  1. 2024—2034年:主推废弃油脂基HEFA路线,同步开展FT、PtL小规模示范。
  2. 2036—2050年:转向农林废弃物基FT路线,替代HEFA。
  3. 2050年后:以PtL路线为主导,实现深度脱碳。

图4 我国SAF产业技术应用规划

政策支持应由初期选择性扶持(如重点支持镇海炼化、中航油等)逐步过渡到普惠性功能型政策,推动公平竞争与技术升级。

我国可持续航空燃料产业发展建议

6.1 发布行业监管框架,完善行业标准规范

(1)优化法律规章体系

修订《可再生能源法》,将SAF纳入支持范围,配套制定中长期发展规划与科技创新指南。

(2)建立适应国情的认证认可体系

构建涵盖LCA方法、原料数据库、评价标准、适航审定在内的自主认证体系,推动与国际标准互认,提升谈判话语权。

(3)构建自主碳减排核算方法

建立覆盖原料种植、生产、运输、飞行全过程的碳足迹追踪机制,完善MRV体系,增强碳排放评估一致性与透明度。

6.2 加大财政支持力度,扩大税收优惠范围

(1)采用财政补贴推进规模化应用

  • 设备补贴:对首台(套)关键设备按成本50%给予补助。
  • 产量补贴:对年产量超10万吨、转化率超50%的企业给予1000元/吨补贴(2035年前)。
  • 加注补贴:对SAF溢价部分补贴50%,鼓励航司使用。

(2)参照生物柴油设置税收优惠政策

  • 原料端:废弃油脂回收适用3%增值税简易征收。
  • 生产端:炼化企业增值税即征即退70%。
  • 收入端:综合利用资源收入减按90%计税。
  • 消费税:对废弃油脂基SAF免征消费税。

(3)以税收激励降低运营成本

  • 取消废弃油脂出口退税,保障国内原料供应。
  • 梯次提高传统航煤消费税,引导能源替代。
  • 豁免SAF污染物排放环保税,减免能耗“双控”指标。
  • 探索保税油模式,降低SAF单价约2300元/吨。

(4)依托多层次市场拓宽融资渠道

  • 加大绿色信贷支持力度。
  • 鼓励发行绿色债券,放宽发行条件。
  • 推广碳排放权质押、合同能源管理收益权贷款。
  • 推动民航纳入全国碳市场,对使用SAF航司给予双倍配额奖励。
  • 探索将SAF纳入CCER,实现减排量交易变现。

6.3 加强技术创新,探索商业新模式

(1)加强技术创新与人才培养

通过国家重点研发计划支持全产业链关键技术攻关,建立“产学研用”协同创新平台。优化高校学科布局,培养适航认证、碳核算等专业人才。

(2)开展SAF生产和应用示范

支持建设油脂基、纤维素基、电转液等示范基地,重点扶持年产能50万吨以上生产线。在年旅客吞吐量超500万人次的机场开展常态化加注试点,积累运行数据,验证技术可靠性。

(3)探索高效的SAF保障模式

针对“专管专线”导致成本高昂问题,建议由中国航油牵头,探索“总量控制+无差别保障”模式:实物就近消纳,账面统一结算。航空公司无论在何机场加注,均可视为使用SAF并获取碳减排凭证,提升资源配置效率,降低物流成本与二次碳排放。

论文来源:《中国工程科学》
作者:田利军,刘鑫,吕继兴,杨晓军,由长江,陈学功

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