SAF產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告
6月5日,加注中國石化鎮(zhèn)海煉化自主研發(fā)生物航煤的國產(chǎn)大飛機(jī)C919經(jīng)過一個(gè)多小時(shí)的飛行后,平穩(wěn)降落在山東東營機(jī)場。同日,我國自主研發(fā)的ARJ21飛機(jī)在上海浦東機(jī)場成功完成了生物航煤試飛工作。
這是國產(chǎn)商用飛機(jī)首次加注生物航煤,試飛成功證明了我國自主研發(fā)的生物航煤具有良好的飛行性能。
可持續(xù)航空燃料,簡稱SAF,真的離我們很近了。
01
SAF的發(fā)展背景
在溫室效應(yīng)日益加劇的環(huán)境下,國際社會共同應(yīng)對氣候變化目前已成為全球共識。2015年巴黎氣候變化大會上,全世界近200個(gè)締約方簽署《巴黎協(xié)定》,共同致力于抑制全球氣溫上升。其中,137個(gè)國家承諾在2030-2060年達(dá)成碳中和,即溫室氣體的凈零排放。
在各行各業(yè)之中,航空業(yè)的溫室氣體排放量雖然占比不高,但擁有較大的潛在增量。據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)發(fā)布的報(bào)告,航空業(yè)2019年溫室氣體排放在全球總排放中占比1.8%(約10.6億a噸CO2當(dāng)量),而且因航空業(yè)溫室氣體大部分是在高空排放,其造成的溫室效應(yīng)是在低空排放的3-4倍。同時(shí),航空業(yè)未來還有一定的發(fā)展空間。
在2024年2月的新加坡樟宜航空峰會上,國際航空運(yùn)輸協(xié)會(International Air Transport Association,IATA)理事長Willie Walsh表示,全球航空業(yè)面臨的挑戰(zhàn)還將持續(xù)數(shù)年時(shí)間,預(yù)計(jì)未來20年全球航空業(yè)年均增速3.3%,亞太地區(qū)的增速可能達(dá)到4.5%。據(jù)IATA數(shù)據(jù),2024年三月,全行業(yè)航空客運(yùn)總量同比增長了13.8%。可以預(yù)想到,隨著航空業(yè)的發(fā)展,其產(chǎn)生的溫室氣體排放量及占比將不斷增大。
根據(jù)國際民用航空組織(nternational Civil Aviation Organization,ICAO)預(yù)測,如果不控制航空運(yùn)輸業(yè)的碳排放,到2050年該類碳排放將占據(jù)全球碳排放總量的25%,航空業(yè)減碳排的緊迫性不言而喻。
圖1:全球航空客運(yùn)總量(按RPK計(jì)算),來源IATA
減緩航空溫室氣體的影響任重道遠(yuǎn),但勢在必行,國際社會對此制定了相關(guān)計(jì)劃。2021年10月,IATA在第77屆年會上批準(zhǔn)了2050年實(shí)現(xiàn)全球航空運(yùn)輸業(yè)凈零排放(fly net zero)的決議。IATA同時(shí)測算出,在2050年滿足100億人次飛行需求的情況下,要想實(shí)現(xiàn)凈零排放,當(dāng)年需要減少至少18億噸碳排放,在2050年前需累計(jì)減少212億噸碳排放。此后,2022年10月,國際民用航空組織(International Civil Aviation Organization,ICAO)在第41屆會員大會上確定了長期氣候目標(biāo),同樣計(jì)劃在2050年前實(shí)現(xiàn)全球航空業(yè)的凈零排放,各成員國、航空公司也承諾將推出各自的減排計(jì)劃。
1.2 航空業(yè)減排的主要措施SAF
按照IATA實(shí)現(xiàn)凈零排放的規(guī)劃來劃分,航空業(yè)可在四方面進(jìn)行減碳:
(1)開發(fā)新技術(shù),使用電力和氫能。在現(xiàn)有機(jī)型上不斷提升設(shè)計(jì)水平和材料應(yīng)用水平,例如使用更加高效的發(fā)動機(jī),優(yōu)化空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)方案,使用輕質(zhì)材料等;或是開發(fā)純電動飛機(jī)、混合動力飛機(jī)、氫能飛機(jī)。
(2)基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)營效率。優(yōu)化機(jī)場設(shè)施、空中交通管理,例如提高機(jī)場及地面交通的新能源電力替代,或提高客座使用率,優(yōu)化飛行路線安排,減少機(jī)場擁堵。
(3)碳抵消計(jì)劃及碳捕獲。航空公司、機(jī)場或企業(yè)客戶通過投資碳抵消項(xiàng)目減少其他來源的碳排放,以抵消自己的排放量;或通過碳捕技術(shù)將空氣中的CO2直接捕集后封存再利用,以此抵消自己的排放量。
(4)使用可持續(xù)航空燃料(sustainable aviation fuel,SAF)。SAF全稱可持續(xù)航空燃料,是由各種可持續(xù)重復(fù)獲得的原料經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)生成的替代液體燃料。雖然燃燒SAF的碳排放量與化石燃料基本相同,但SAF的生產(chǎn)原料是可再生能源,例如廢棄油脂、農(nóng)林廢棄物等,還可以通過合成氫氣和捕獲的CO2來生產(chǎn),因此相比化石燃料,SAF的全生命周期碳排放量會顯著減少,相比化石燃料可減少80%甚至更多的CO2排放。同時(shí),SAF的含硫量相對較少,在使用過程中也降低了顆粒物排放。
對比四方面的減碳措施,使用電驅(qū)動及氫能驅(qū)動飛機(jī)在理論上來說可完全實(shí)現(xiàn)零碳排放,不過相關(guān)技術(shù)研發(fā)的進(jìn)展較為緩慢,2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放的目標(biāo)期限較為緊張,其中,電動飛機(jī)的動力電池目前需要搭載大容量的電池,在能量密度上還有待提高;氫動力飛機(jī)則因?yàn)闅錃獾膯挝惑w積能量荷載效率低,需要對燃料倉大幅擴(kuò)容。這兩者所占重量或體積過大,都需要對飛機(jī)進(jìn)行大規(guī)模的改造,未來一段時(shí)間內(nèi)可能僅能應(yīng)用于短途航線,需要用不短的時(shí)間實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破,無法大規(guī)模減碳。
優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)營效率的實(shí)施相對較為簡單,可將碳減排落到實(shí)處。例如IATA的燃料效率差距分析(Fuel Efficiency Gap Analysis,F(xiàn)EGA),據(jù)其在2023年三季度公布的最新結(jié)果,自2005年成立以來,F(xiàn)EGA已幫助航空公司減少了476萬噸燃料消耗,累計(jì)減少了1520萬噸碳排放。但相比2050年上百億的目標(biāo),該舉措可以減少的碳排放量有限,雖然是航空公司需要做的一步,但想要達(dá)成凈零排放的目標(biāo)必須再尋找其他方法。
碳抵消的方法在航空公司間褒貶不一?湛团c法荷航、漢莎航空、IAG等航空公司積極參與了碳抵消計(jì)劃,用來抵消航空碳排放。而易捷航空提出到2050年,公司78%的碳排放將通過直接減排技術(shù)減少,22%將通過碳捕獲處理,明確未來將不依靠碳抵消完成碳中和目標(biāo)。另一方面,碳抵消產(chǎn)品是否準(zhǔn)確可靠尚且存疑。例如,達(dá)美航空曾在2021年購買了高達(dá)1.37億美元的碳抵消產(chǎn)品,但不斷陷入“洗綠”(Greenwash)爭議,即對外用環(huán)保標(biāo)榜自己,但并沒有實(shí)際改善環(huán)境,試圖掩蓋對社會和環(huán)境的破壞,以此保全和擴(kuò)大自己的市場或影響力。
SAF則有著廣泛的原料來源和制取渠道,可在航空業(yè)減碳場景中大規(guī)模應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)大量碳減排。在技術(shù)和安全性方面,SAF產(chǎn)品只要通過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證(ASTM-D7566,由美國材料與試驗(yàn)學(xué)會 American Society of Testing Materials發(fā)布),則可與傳統(tǒng)航煤直接混合使用,不需要對飛機(jī)及其相關(guān)設(shè)備迭代,雖然目前有最大摻混比例限制,但在技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)100%使用SAF,波音公司、空客公司等飛機(jī)制造商以及美聯(lián)航、阿聯(lián)酋航空等航空公司已經(jīng)測試過100%使用SAF的試飛,技術(shù)研發(fā)費(fèi)用和時(shí)間成本也相對可控。
由對比可以看出,使用SAF在減碳力度、技術(shù)成熟度、制取難易度等方面在四個(gè)措施中最為可行,是未來短期內(nèi)主要的航空業(yè)減碳排放方案。IATA在2050實(shí)現(xiàn)凈零排放的規(guī)劃中,也對使用SAF這一措施有較高的期望,認(rèn)為在全部可減少的碳排放量中,65%的減排將通過該方法實(shí)現(xiàn),運(yùn)用新技術(shù)將貢獻(xiàn)13%,優(yōu)化效率將貢獻(xiàn)3%,碳抵消和碳捕貢獻(xiàn)19%。
圖2:實(shí)現(xiàn)2050年凈零碳排放的措施貢獻(xiàn)度,來源IATA官網(wǎng)
據(jù)IATA統(tǒng)計(jì),2023年SAF產(chǎn)量超過6億升(50萬噸),是2022年產(chǎn)量3億升(25萬噸)的兩倍,預(yù)計(jì)2024年產(chǎn)量將增加兩倍,達(dá)到18.75億升(150萬噸)。至少有43家航空公司已承諾在2030年使用約162.5億升(1300萬噸)SAF,且還會定期達(dá)成更多協(xié)議,預(yù)計(jì)2029年可再生燃料產(chǎn)量將超過780億升(6300萬噸),SAF未來的市場較為廣闊。
02
主要經(jīng)濟(jì)體的SAF政策及項(xiàng)目
SAF在全球范圍內(nèi)尚處于初期階段,作為主要經(jīng)濟(jì)體的歐盟、美國、中國正在不斷頒布新的相關(guān)支持政策。歐盟和美國的政策相對較為完善,中國近年來也逐漸重視,積極參與國際合作推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。以下為三個(gè)地區(qū)的不完全統(tǒng)計(jì)的政策。
2.1 歐盟的SAF政策
歐盟對于發(fā)展SAF產(chǎn)業(yè)頗為積極,在提出了2050年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)后,歐盟隨即在2020年提出了歐洲綠色新政(European Green Deal)長期發(fā)展戰(zhàn)略。在此戰(zhàn)略下,歐盟在過去幾年中圍繞該產(chǎn)業(yè)頒布了一系列政策措施來支持航空業(yè)碳減排,統(tǒng)稱為“The EU fit for 55 package”,這里的55是指歐盟在歐洲氣候法中的規(guī)定:到2030年前實(shí)現(xiàn)歐盟溫室氣體凈排放量與1990年相比至少減少55%的中期目標(biāo)。其中,對SAF產(chǎn)業(yè)影響較大的政策如下:
(1) 歐洲碳排放交易體系(EU Emissions Trading System, EU ETS)的改革提案EU ETS早在2005年1月便已正式建立,并于“Fit for 55”中得到了改革。2023年6月,歐洲議會和歐盟理事會成員國正式通過了EU ETS的修改提議。根據(jù)歐洲議會的修訂案,歐盟計(jì)劃將減排目標(biāo)從原有的43%增至62%;擴(kuò)大碳市場覆蓋范圍,把ICAO的基于全球市場的國際航空碳抵消和減排計(jì)劃 (CORSIA)納入修訂后的EU ETS,并考慮在2027年將范圍由歐洲內(nèi)部航線擴(kuò)大到來往歐洲的航線;擴(kuò)大碳市場付費(fèi)配額,到2026年逐步取消原有的免費(fèi)碳配額比例;對生產(chǎn)和使用SAF的廠商進(jìn)行經(jīng)濟(jì)扶持,對生產(chǎn)企業(yè)發(fā)放來自ETS收入、預(yù)計(jì)總額16億歐元的補(bǔ)貼。
(2)ReFuelEU 計(jì)劃。該計(jì)劃于2023年10月由歐洲議會批準(zhǔn)。具體規(guī)定,由農(nóng)業(yè)或林業(yè)殘留物、藻類、生物廢物、廢食用油或某些動物脂肪生產(chǎn)的SAF屬綠色燃料,但是禁止使用飼料和糧食作物原料(包括棕櫚和大豆原料)生產(chǎn)的SAF。同時(shí)對航空燃料供應(yīng)商規(guī)定了強(qiáng)制SAF使用配額,到2025年使用燃料中至少有2%的SAF,到2030年為6%,2035年為20%,2040年為34%,2045年為42%,2050年為70%。據(jù)此,歐盟航空安全局被賦權(quán)擴(kuò)大了環(huán)境監(jiān)管范圍,從2025年起負(fù)責(zé)監(jiān)管乘客的碳足跡以及航空公司的SAF使用情況。
(3)歐洲能源稅指令(Energy Taxation Directive, ETD)的修訂。ETD規(guī)定了道路交通運(yùn)輸、熱力和電力燃料的最低消費(fèi)稅稅率,自2003年后在“Fit for 55”中首次修訂。歐盟委員會認(rèn)為ETD包含較低的最低稅率和成員國的減稅及免稅政策,實(shí)際上助長了化石燃料的消費(fèi)。在改革后,傳統(tǒng)化石燃料將開始征稅,在2023-2033年,運(yùn)輸用能源稅逐步提到10.75歐元/GJ,取暖用能源稅逐步提到0.9歐元/GJ。
2.2 美國的SAF政策
美國的SAF政策主要由拜登政府頒布,相對來說以鼓勵性、支持性政策為主,主要運(yùn)用財(cái)政補(bǔ)貼、稅務(wù)減免等政策手段。2021年,美國政府發(fā)布了《美國航空業(yè)氣候行動計(jì)劃》,該計(jì)劃確認(rèn)了2050年美國航空業(yè)碳中和的長期目標(biāo)。此后,美國先后發(fā)布了三個(gè)主要政策:SAF大挑戰(zhàn)路線圖(Sustainable Aviation Fuel Grand Challenge)、可持續(xù)燃料標(biāo)準(zhǔn)(Renewable Fuel Standard and Low Carbon Fuel Standard)、通脹削減法案(Inflation Reduction Act, IRA)。
具體如下:
(1)SAF大挑戰(zhàn)路線圖。該政策由美國能源部(DOE)、運(yùn)輸部(DOT)和農(nóng)業(yè)部(USDA)與環(huán)保局、國家實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)等其他機(jī)構(gòu)在2022年9月聯(lián)合制定,為美國SAF產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃了總體路線,提出到2030年實(shí)現(xiàn)國內(nèi)SAF產(chǎn)量達(dá)到30億加侖(900萬噸);到2050年實(shí)現(xiàn)國內(nèi)SAF產(chǎn)量350億加侖(超1億噸),航空燃油100%加注SAF。同時(shí)論述了政府和行業(yè)關(guān)于擴(kuò)大SAF供應(yīng)和終端使用、降低SAF成本、提高SAF可持續(xù)性的可行措施,包括原料創(chuàng)新、SAF轉(zhuǎn)化技術(shù)創(chuàng)新、構(gòu)建供應(yīng)鏈、政策和估值分析、促進(jìn)終端使用、溝通進(jìn)展和建立支持六個(gè)方面。
(2)可持續(xù)燃料標(biāo)準(zhǔn)。該政策是一個(gè)長期有效的類似于碳排放額度的機(jī)制,規(guī)定傳統(tǒng)燃料供應(yīng)商需要在燃料中混入一定比例的生物燃料或低碳燃料,否則必須向超額混入的企業(yè)購買額度或支付罰金,而航空燃料供應(yīng)商沒有強(qiáng)制摻混的要求,同時(shí)在本土銷售SAF會產(chǎn)生環(huán)境權(quán)益,可在市場交易額度并獲利。
(3)通脹削減法案。該法案由美國財(cái)政部和國內(nèi)稅收署(IRS)發(fā)布,為SAF的生產(chǎn)、應(yīng)用和研發(fā)提供經(jīng)濟(jì)支持,旨在鼓勵生產(chǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)減排至少50%生命周期溫室氣體(GHG)的SAF。
具體規(guī)定為:
i. 從2023年到2024年,對使用SAF的企業(yè)提供稅務(wù)減免,若生產(chǎn)的SAF能減排50%的GHG,則可獲得每加侖1.25美元的減免,對超過50%的每個(gè)百分點(diǎn),可額外獲得1美分的抵免,上限為每加侖1.75美元。
ii. 從2025年到2027年,對SAF生產(chǎn)企業(yè)提供稅務(wù)減免,每加侖SAF減排GHG的每個(gè)百分比可抵稅1.75美元。
iii.對SAF研發(fā)項(xiàng)目提供補(bǔ)貼,由美國聯(lián)邦航空局(FAA)提供共計(jì)約2.9億美元,其中2.45億美元支持SAF基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目,4700萬美元支持低排放航空技術(shù)項(xiàng)目。
2.3 中國的SAF政策
中國的SAF政策相比之下完全以鼓勵性政策為主,并未對燃料供應(yīng)商或航空公司提出摻混比例的要求,也尚未發(fā)布明確的SAF發(fā)展時(shí)間線。不過,多個(gè)政策已表明政府將SAF作為航空業(yè)脫碳戰(zhàn)略的重要一環(huán),也傳遞了對SAF產(chǎn)業(yè)發(fā)展的積極支持態(tài)度。一方面,中國在2021年發(fā)布了《2030年前碳達(dá)峰行動方案》,將航空業(yè)納入碳市場重點(diǎn)碳排放行業(yè)名單中,大力推進(jìn)先進(jìn)生物航煤、SAF等替代燃料。另一方面,2022年的十四五規(guī)劃和之后的相關(guān)政策中多次出現(xiàn)了與SAF相關(guān)的內(nèi)容,具體包括:
(1)《“十四五”民航綠色發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》提出推動 SAF 商業(yè)應(yīng)用取得突破,力爭2025 年當(dāng)年 SAF 消費(fèi)量達(dá)到2萬噸以上,“十四五”期間消費(fèi)量累計(jì)達(dá)到5萬噸;同時(shí)也針對節(jié)油減排提出預(yù)期性目標(biāo):“十四五”期間,運(yùn)輸航空機(jī)隊(duì)噸公里油耗降至 0.293 千克,運(yùn)輸航空噸公里 CO排放降至 0.886千克。
(2)《“十四五”民用航空發(fā)展規(guī)劃》提到要推進(jìn)SAF常態(tài)化試點(diǎn)和可持續(xù)認(rèn)證機(jī)制,以及推動建立符合國情和行業(yè)發(fā)展階段的航空碳減排市場機(jī)制。
(3)《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》指出,在有條件的地區(qū)開展生物柴油推廣試點(diǎn),推進(jìn)生物航空燃料示范應(yīng)用。
(4)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出大力發(fā)展非糧生物質(zhì)液體燃料。支持生物柴油、生物航空煤油等領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)裝備研發(fā)和推廣使用。
(5)《綠色低碳先進(jìn)技術(shù)示范工程實(shí)施方案》提到在過程降碳端推進(jìn)SAF的研發(fā)生產(chǎn)供應(yīng)等示范項(xiàng)目。
(6)《航空替代燃料可持續(xù)性要求(征求意見稿)》提出了中國對于SAF在環(huán)境、社會、經(jīng)濟(jì)三方面的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定,旨在建立滿足國際通用需求和中國國情的SAF認(rèn)證體系。
(7)《綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要(2023—2035 年)》提出開展可持續(xù)航空燃料在國產(chǎn)民用飛機(jī)上的試點(diǎn)應(yīng)用,基于成熟的可持續(xù)航空燃料應(yīng)用情況,在國產(chǎn)民用飛機(jī)上開展不同摻混比例的試點(diǎn)驗(yàn)證。
(8) 2024年全國兩會期間,多位代表委員就加快推動中國SAF發(fā)展提出相關(guān)建議。中國民航局原局長馮正霖指出,中國SAF推廣起步較早,在制備原料方面有著資源稟賦優(yōu)勢,但是行業(yè)發(fā)展還面臨一些問題,亟需從國家層面做好產(chǎn)業(yè)生態(tài)頂層設(shè)計(jì);亟需建立健全體制機(jī)制,推動形成認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、原料供給等產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展的工作合力;亟須強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量和效益;亟須建立有效機(jī)制,增強(qiáng)國際民航合作的戰(zhàn)略主動權(quán)和制度性話語權(quán)。
2.4 全球進(jìn)行中的SAF項(xiàng)目
ICAO統(tǒng)計(jì)并持續(xù)跟蹤了全球所有的SAF項(xiàng)目,并根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度劃分。截至2024年5月24日,正在運(yùn)營中投產(chǎn)SAF并且已經(jīng)公布產(chǎn)能的工廠共有48所。以下為按照制造商與工廠所在國家劃分后的產(chǎn)能占比,詳見附錄:
圖3:全球制造商已投產(chǎn)SAF產(chǎn)能占比,數(shù)據(jù)來源ICAO,截至2024年5月24日
圖4:已投產(chǎn)SAF工廠所在國家的產(chǎn)能占比,數(shù)據(jù)來源ICAO,截至2024年5月24日
從選取的48所工廠總體來看,歐美制造商占有相當(dāng)大的比重,產(chǎn)能排名前五的制造商分別是Neste oil(95億升/年) ,Diamond Green(55億升/年),REG(13億升/年),WorldEnergy(12億升/年),Total(11億升/年)。從工廠所在國家來看,產(chǎn)能排名前5的國家分別是美國(124億升/年) ,荷蘭(34億升/年),新加坡(33億升/年),法國(13億升/年),加拿大(11億升/年)。
圖表:ICAO統(tǒng)計(jì)的正在運(yùn)營中生產(chǎn)SAF并且已經(jīng)公布產(chǎn)能的48所工廠信息,數(shù)據(jù)來源ICAO,截至2024年5月24日
需要注意的是,在ICAO統(tǒng)計(jì)的313個(gè)工廠項(xiàng)目中,有很大一部分尚未開始生產(chǎn),公布的產(chǎn)能在未來仍有很大的變數(shù)。同樣需要注意的是,工廠的計(jì)劃產(chǎn)能只是提供了理想狀況下當(dāng)年能夠生產(chǎn)的數(shù)額,與該工廠當(dāng)年實(shí)際生產(chǎn)的SAF總量沒有必然聯(lián)系,實(shí)際產(chǎn)量會受到很多其他因素干擾。例如,2023年Neste在新加坡的工廠因?yàn)樵O(shè)備改造原因停工了一個(gè)季度,全年生產(chǎn)的SAF總量要比公布的產(chǎn)能小一部分。再例如,鎮(zhèn)海煉化在2022年實(shí)現(xiàn)了規(guī);a(chǎn),且接到多個(gè)訂單,但由于原材料餐廚廢油短缺,全年產(chǎn)量僅為600噸左右,距離規(guī)劃產(chǎn)能10萬噸相去甚遠(yuǎn)。
2.5 我國SAF的生產(chǎn)工藝
SAF產(chǎn)品需經(jīng)過一系列的國際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定,最主要的是美國材料與試驗(yàn)學(xué)會(ASTM)發(fā)布的D7566標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了SAF熱穩(wěn)定性、揮發(fā)性、流動性等數(shù)十種理化特性的范圍,并不斷更新符合標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線。技術(shù)路線根據(jù)生產(chǎn)工藝、原材料、產(chǎn)出物進(jìn)行劃分。在ASTM發(fā)布的D7566-2024a版本中,被認(rèn)定的SAF技術(shù)路線一共有8條,按認(rèn)證時(shí)間排列如下:
表1:ASTM-D7566認(rèn)定的8條技術(shù)路線,數(shù)據(jù)來源ASTM,截至2024年5月24日
8條技術(shù)路線主要涉及了3類生產(chǎn)工藝:用于油制航煤的酯和脂肪酸加氫工藝(Hydroprocessed Esters and Fatty Acids,HEFA)、用于醇制航煤的醇噴合成工藝(Alcohol to Jet,AtJ)、用于氣制航煤的費(fèi)托合成工藝(Gas+Fischer-Tropsch,F(xiàn)T)。
其他未經(jīng)過認(rèn)證但已研發(fā)的工藝路線包括:電轉(zhuǎn)液工藝(Power to Liquid,PtL)、加氫解聚纖維素(HDCJ)、直接糖制航煤(DSHC)、水相重整(APR)等。目前,被認(rèn)定的HEFA、FT、AtJ,以及未被認(rèn)定的PtL,這四類是普遍認(rèn)為有較大前景的,也是全球主要燃料提供商在重點(diǎn)研發(fā)的生產(chǎn)工藝。
HEFA
HEFA是指將植物油、餐飲費(fèi)油、動物脂肪通過使用氫氣加工提煉成SAF。該工藝大體上分為三步。第一步是通過催化加氫的方法將原料中的甘油三酯、不飽和脂肪酸轉(zhuǎn)為飽和脂肪酸。第二步是飽和脂肪酸通過加氫脫氧和脫羥反應(yīng)轉(zhuǎn)化成直鏈烷烴。第三步是裂化和異構(gòu)化反應(yīng),進(jìn)一步選擇加氫裂化和深度異構(gòu)化生成高度支化的烷烴。最后經(jīng)過分餾過程將混合燃料分離為輕質(zhì)氣體、石腦油和生物航煤。
適用于HEFA的原料豐富且來源眾多,包括動物油、植物油、餐飲廢棄油、藻類物質(zhì)等。HEFA產(chǎn)出的生物柴油有高熱穩(wěn)定性、良好的冷流性、高十六烷值和尾氣排放低等優(yōu)點(diǎn),但芳烴含量低,容易導(dǎo)致燃油低潤滑性和燃油泄漏問題。
目前,該技術(shù)路線已在全球范圍內(nèi)處于成熟水平,據(jù)IATA預(yù)測,未來五年,約85%的工廠將通過HEFA生產(chǎn)SAF。絕大部分歐洲、亞洲SAF的生產(chǎn)均采用該技術(shù)路線,例如世界知名能源供應(yīng)商N(yùn)este Oil、Total Energy等,我國大部分SAF供應(yīng)方同樣采用了HEFA,例如鎮(zhèn)海煉化、易高、君恒集團(tuán)等。
AtJ
AtJ是指將糖和淀粉類原料通過發(fā)酵產(chǎn)生醇類物質(zhì),或通過其他途徑獲得醇類物質(zhì),再通過脫水、低聚、加氫轉(zhuǎn)化以及蒸餾轉(zhuǎn)化為航空燃料。該工藝可簡單分為2步。第一步是醇的生產(chǎn),最常見的制備方法是糖的生物發(fā)酵,或者是淀粉水解發(fā)酵,又或是木質(zhì)纖維素通過發(fā)酵、水解、氣化等過程制取。第二步是醇的轉(zhuǎn)化,將醇脫水生產(chǎn)烯烴,然后在催化下低聚生成中間餾分,之后加氫得到烷烴,最后精餾得到生物航煤。
AtJ工藝產(chǎn)出的燃料通常具有較高的能效,且制備原料來源有多種獲取途徑,如玉米、甘蔗等農(nóng)作物。不過在不同國家和地區(qū),原料可獲得性存在較大差異。受原料影響,AtJ路線主要應(yīng)用在北美和南美,例如美國和巴西,我國相比之下較不適用。采用該路線的項(xiàng)目大多處于示范和中試階段,典型的制造商包括美國的Gevo和Lanzajet。
FT
FT是將含碳材料氣化為合成氣,再經(jīng)過酸氣脫除、加氫調(diào)節(jié)生成SAF。合成氣的質(zhì)量對FT影響很大,環(huán)保的合成氣一般是通過生物質(zhì)產(chǎn)生,例如農(nóng)林廢棄物、城市有機(jī)固體廢物等,而生物質(zhì)原料通常含氧量高且含有多種污染物,需要進(jìn)行凈化。
FT制生物航煤的流程可以分為6步。第一步是原料預(yù)處理,將原料進(jìn)行干燥和研磨,減小其粒度和含水量。第二步是生物質(zhì)氣化,在高純度氧氣和高溫蒸汽中進(jìn)行,合成氣的產(chǎn)量和組成受溫度、壓力、氣化劑等因素影響。第三步是酸性氣體去除,合成氣進(jìn)入脫除系統(tǒng)中去除CO2、H2S等酸性氣體,提高合成的經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)避免催化劑中毒。第四步是氣體調(diào)節(jié),主要是加氫調(diào)節(jié)H2和CO的比例,一般將H2/CO的值控制在0.6-0.8之間。第五步是FT過程,將CO和H2反應(yīng)生成CnH2nO2(酯)、CnH2nO(醛)、CnH2n+2O(醇)、CnH2n+2(烷烴)和CnH2n(烯烴)。第六步是合成原油精煉,未轉(zhuǎn)化的合成氣和一些FT氣體重整后可循環(huán)至反應(yīng)器;液體產(chǎn)品通過精煉獲得不同類型的燃料;多余的氣體可以用來發(fā)電。
FT燃料通常不含硫、氮,且熱穩(wěn)定性高,但是和HEFA燃料同樣芳烴含量少,同時(shí)能量密度低。全球的FT項(xiàng)目大部分也和AtJ一樣處于試驗(yàn)階段,領(lǐng)先的制造商包括法國的Total Energy、荷蘭的Shell和美國的Fulcrum Bioenergy。
PtL
PtL通過光伏和風(fēng)能產(chǎn)生的綠電進(jìn)行水電解,產(chǎn)生氫氣,再將氫氣與碳捕的二氧化碳通過費(fèi)托合成或甲醇合成轉(zhuǎn)化為SAF。
該技術(shù)路線目前還處于發(fā)展初期,距離商業(yè)化應(yīng)用較遠(yuǎn),不過理論上來說可實(shí)現(xiàn)零碳排放,是航空業(yè)降碳的終極目標(biāo)。正在研究該路線的供應(yīng)方包括德國的Atmosfair、美國的Dimensional Energy。我國的國電投也在2023年7月于新疆塔城開始建設(shè)1萬噸/年的示范項(xiàng)目。一旦實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用,該路線即可解決交通業(yè)的降碳問題。
2.6 SAF工廠采用的生產(chǎn)工藝
在前文提及的48家已投產(chǎn)工廠中,所用的生產(chǎn)工藝對應(yīng)的規(guī)劃產(chǎn)能所占比例如下:
表2:已投產(chǎn)SAF工廠采用的生產(chǎn)工藝占比,數(shù)據(jù)來源ICAO,截至2024年5月24日
從數(shù)據(jù)中可以看出,大部分工廠的生產(chǎn)工藝還是HEFA,這也符合IATA對于HEFA在未來短期時(shí)間內(nèi)占據(jù)主流的預(yù)期。究其原因,還是因?yàn)镠EFA在原料收集和技術(shù)上有一定優(yōu)勢。HEFA的原料來源廣泛,從廚房中用過的油、植物油到動物脂肪,甚至藻類,都可以成為HEFA的原料,同時(shí)HEFA的生產(chǎn)工藝相對來說很成熟,不需要再對技術(shù)進(jìn)行顛覆性的長期研發(fā),產(chǎn)業(yè)鏈完善,生產(chǎn)成本可控。不過,HEFA受到油脂資源的限制,當(dāng)今處于SAF產(chǎn)業(yè)的發(fā)展初期,HEFA還能夠支撐供給,在未來必然會面臨產(chǎn)能不足的問題。
因此,世界各國目前以HEFA作為短期過渡生產(chǎn)路線,同時(shí)正在不斷研究其他三條路線,不過發(fā)展側(cè)重點(diǎn)各有不同。其中,AtJ需要用玉米、甘蔗等能夠生成醇類物質(zhì)的原料,更適合北美及南美地區(qū)。歐洲則依靠自身的科技優(yōu)勢,結(jié)合出臺的多項(xiàng)政策推動FT和PtL的發(fā)展。
對于我國未來的發(fā)展路線,落基山研究所在其SAF報(bào)告中認(rèn)為可以綜合HEFA、FT和PtL三條路線。HEFA目前技術(shù)成熟且已有產(chǎn)能;FT一方面可充分發(fā)揮我國農(nóng)林業(yè)生物質(zhì)資源較為豐富的優(yōu)勢,利用秸稈等原材料大幅提高SAF產(chǎn)能,一方面有FT制傳統(tǒng)航煤的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),可快速轉(zhuǎn)型;PtL本身具有零碳屬性,我國在綠氫產(chǎn)業(yè)深耕多年,已有多個(gè)風(fēng)光電一體制綠氫示范項(xiàng)目,在未來電解制氫技術(shù)更進(jìn)一步、電力資源更廉價(jià)時(shí),PtL有希望在成本上與傳統(tǒng)航煤拉齊,實(shí)現(xiàn)航空業(yè)零碳的終極目標(biāo);AtJ因?yàn)樵隙倘辈贿m合我國。具體分為三個(gè)階段:
近期(2035年之前):HEFA為主,F(xiàn)T和PtL以小規(guī)模試生產(chǎn)的形式作為補(bǔ)充。
HEFA技術(shù)較為成熟且已有規(guī)劃產(chǎn)能,在近景市場具有可推廣性,有潛力帶動SAF市場的規(guī);l(fā)展。而受限于成本、技術(shù)因素,F(xiàn)T和PtL在這一階段很難大規(guī)模生產(chǎn),只能做小規(guī)模嘗試。
中期(2035-2050年):FT替代HEFA,PtL逐步加速。
隨著HEFA產(chǎn)能見頂,進(jìn)一步的SAF只能有FT補(bǔ)充,屆時(shí)FT經(jīng)過技術(shù)研發(fā),生產(chǎn)成本有望與HEFA平價(jià),甚至低于HEFA;同時(shí),綠氫、碳捕技術(shù)的成本下探會改善PtL的經(jīng)濟(jì)性。
遠(yuǎn)期(2050年后):PtL成為主流,航空業(yè)最終實(shí)現(xiàn)100%零碳。
在綠氫規(guī);、生物質(zhì)原料供應(yīng)已基本達(dá)到飽和的情況下,PtL憑借產(chǎn)能和成本優(yōu)勢將占據(jù)SAF的主流地位,我國航空業(yè)也將借此在未來實(shí)現(xiàn)全面零碳轉(zhuǎn)型。
03
全球SAF主要參與者
3.1 主要SAF生產(chǎn)商
本節(jié)將選取前文中提到的產(chǎn)能前5大廠商N(yùn)este oil、Diamond Green、REG、WorldEnergy、TotalEnergy做介紹。
Neste oil
Neste(耐斯特)是一家總部設(shè)在芬蘭的世界最大的生物柴油生產(chǎn)商,屬國有企業(yè),業(yè)務(wù)主要聚焦于可再生產(chǎn)品、油品以及市場與服務(wù)三個(gè)板塊。
表3:Neste oil現(xiàn)有SAF信息,數(shù)據(jù)來源Neste oil、ICAO,截至2024年5月24日
Diamond Green
Diamond Green是Valero Energy Corporation和Darling Ingredients Inc的合資企業(yè),是目前北美最大、世界第二大的可再生柴油生產(chǎn)商。
表4:Diamond Green現(xiàn)有SAF信息,數(shù)據(jù)來源Diamond Green Diesel、ICAO,截至2024年5月24日
REG
REG全稱Renewable Energy Group,可再生能源集團(tuán)。在2023年2月28日,被美國石油巨頭雪佛龍以31.5億元收購,總部位于愛荷華州艾姆斯市,是美國產(chǎn)量最大的生物柴油生產(chǎn)商,同時(shí)也生產(chǎn)可再生柴油。
表5:REG現(xiàn)有SAF信息,數(shù)據(jù)來源REG、ICAO,截至2024年5月24日
WorldEnergy
即世界能源公司,是美國主要SAF生產(chǎn)商和低碳解決方案提供商,可提供SAF以及SAF證書。
表6:WorldEnergy現(xiàn)有SAF信息,數(shù)據(jù)來源WorldEnergy、ICAO,截至2024年5月24日
TotalEnergy
即道達(dá)爾能源。是老牌法國能源巨頭,全球六大石油化工公司之一。在SAF領(lǐng)域已與多個(gè)國家的公司達(dá)成合作,包括美國、中國、日本等國家,合作公司包括中石化、Eneos、空客公司等。
表7:TotalEnergy現(xiàn)有SAF信息,數(shù)據(jù)來源TotalEnergy、ICAO,截至2024年5月24日
3.2主要使用SAF的航空公司
ICAO統(tǒng)計(jì)了SAF的承購協(xié)議(offtake agreement),目前國際上前十的SAF承購航空公司及其承購總量和協(xié)議簽訂數(shù)量如下:
表8:SAF承購總量前十航空公司,數(shù)據(jù)來源ICAO,截至2024年5月24日
3.3 中國SAF項(xiàng)目一覽
目前,國內(nèi)SAF商業(yè)化仍處于起步階段,已投入產(chǎn)能的有四家,分別為中國石化鎮(zhèn)海煉化、易高環(huán)保、君恒生物以及首鋼朗澤和寶鋼朗澤,已統(tǒng)計(jì)的工廠規(guī)劃產(chǎn)能總計(jì)超過50億升/年,生產(chǎn)路線主要是HEFA工藝,F(xiàn)有項(xiàng)目計(jì)劃產(chǎn)能信息如下:
表9:中國現(xiàn)有SAF項(xiàng)目信息,香橙會搜集整理,截至2024年5月24日
3.4 主要生產(chǎn)商
(1) 中國石化鎮(zhèn)海煉化
鎮(zhèn)海煉化是中國石化下屬公司,也是亞洲第一、世界第四擁有自主研發(fā)生物航煤技術(shù)的企業(yè),于2021年建成中國首套10萬噸/年生物航煤工業(yè)裝置,并在次年正式投產(chǎn)。生產(chǎn)原料為餐飲廢油,采用中國石化自主研發(fā)的HEFA工藝。同年,鎮(zhèn)海煉化的生物航煤裝置全系列產(chǎn)品(生物航煤、生物柴油、生物石腦油)順利通過國際可持續(xù)生物材料圓桌RSB(Roundtable on Sustainable Biomaterials)三個(gè)系列認(rèn)證,成為亞洲第一家生物航煤裝置全系列產(chǎn)品通過全球RSB系列認(rèn)證的企業(yè)。目前,已與空客、國航、多彩貴州等航空公司達(dá)成供給合作。
(2)易高環(huán)保
易高環(huán)保是香港中華煤氣集團(tuán)的全資附屬公司,成立于2000年,其業(yè)務(wù)主要集中于在中國開發(fā)新能源項(xiàng)目,是中國知名的生物航煤及SAF生產(chǎn)商。2021年以來,易高通過HEFA工藝生產(chǎn)的SAF一直在出口至歐洲,并在2022年啟動了馬來西亞SAF工廠的項(xiàng)目。2023年底,易高計(jì)劃將兩所工廠擴(kuò)產(chǎn),并計(jì)劃在瑞士和新加坡設(shè)立新辦事處,以加速其在歐洲、美國和中東等增長市場的擴(kuò)張。
(3)君恒生物
君恒生物是我國首家在SAF上取得民航局適航認(rèn)證批準(zhǔn)的民營企業(yè),也是首家進(jìn)行常態(tài)化SAF生產(chǎn)煉制的企業(yè)。君恒生物經(jīng)過5年研發(fā)成功突破技術(shù)難關(guān),可以采用自主研發(fā)的HEFA工藝生產(chǎn)SAF,其SAF產(chǎn)品在2024年1月正式通過民航局認(rèn)證,位于河南濮陽工業(yè)園區(qū)的生產(chǎn)基地也是我國最大規(guī)模的SAF生產(chǎn)基地。
(4)霍尼韋爾(技術(shù)提供商)
霍尼韋爾是世界領(lǐng)先的SAF生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)企業(yè),與全球多家企業(yè)都進(jìn)行了SAF產(chǎn)業(yè)上的合作,在我國與東華能源、嘉澳環(huán)保、四川金尚、內(nèi)蒙古久泰集團(tuán)合作生產(chǎn)SAF,也于2023年11月與國電投智慧能投(碳資產(chǎn)管理公司)簽署了戰(zhàn)略合作備忘錄,圍繞綠色航煤技術(shù)、市場、碳資產(chǎn)管理、可持續(xù)認(rèn)證等方面加強(qiáng)全產(chǎn)業(yè)鏈合作,共同為航空業(yè)減排提供解決方案。其SAF技術(shù)目前共有三類:HEFA類的EcofiningTM工藝,原料為動物脂肪、廢食用油、黃色油脂等11種,GHG排放可減少50%-80%;AtJ類的ETJ(乙醇制航空燃料)工藝,原料為玉米基、纖維素基、工業(yè)尾氣基乙醇或糖基乙醇,GHG排放可減少80%,具體減排效果視原料而定;PtL類的eFiningTM技術(shù),原料是綠氫和二氧化碳,合成的eMethanol(電子甲醇)后進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為SAF,可減少88%的GHG排放。
3.5 主要航空公司
中國航空公司大部分屬于國有企業(yè),一般會根據(jù)中央政府的相關(guān)政策和規(guī)劃,才會統(tǒng)一落實(shí)SAF相關(guān)工作,目前大部分航空公司雖然沒有明確的SAF商飛計(jì)劃,但都參與了SAF的試飛工作。眾航空公司中,聲音較大的是國泰航空,也是ICAO統(tǒng)計(jì)的全球范圍SAF承購量的第十位。
國泰航空是亞太地區(qū)最早設(shè)定2030年使用10% SAF的航空公司之一。自 2022年起,國泰航空成為亞洲最早開展“企業(yè)可持續(xù)航空燃油計(jì)劃”的航空公司,并在香港國際機(jī)場主基地加注SAF,又于2023年將此項(xiàng)目拓展至多個(gè)海外機(jī)場,并陸續(xù)與中菲行快遞集團(tuán)、日郵物流、非牟利機(jī)構(gòu)伙伴商界環(huán)保協(xié)會、國電投等多個(gè)公司進(jìn)行SAF產(chǎn)業(yè)上的合作。2024年2月,國泰航空參與了由國際航協(xié)于馬德里舉行的首次世界可持續(xù)發(fā)展論壇,也是參會成員中唯一來自中國的航空公司,國泰航空CEO賀以禮稱中國的SAF產(chǎn)業(yè)發(fā)展對于國泰航空實(shí)現(xiàn)SAF使用目標(biāo)和碳中和目標(biāo)至關(guān)重要。在同年3月,公司設(shè)定了到2030年將碳排放量較2019年水平減少12%的新目標(biāo);并在同年4月起,為響應(yīng)歐盟號召,在從荷蘭阿姆斯特丹史基浦機(jī)場(AMS)始發(fā)的多個(gè)航班上,采用一批源自中國的SAF,這也是國泰航空首次在歐盟境內(nèi)機(jī)場自愿為商業(yè)航班加注SAF。
04
中國SAF發(fā)展面臨的問題
4.1 政策方面的問題(political)
目前,SAF產(chǎn)業(yè)整體帶有顯著的“政策驅(qū)動”屬性,政策導(dǎo)向是影響該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素,僅僅依靠市場機(jī)制難以進(jìn)行推廣并替代傳統(tǒng)航煤。在目前的中國市場中,傳統(tǒng)燃料不必承擔(dān)碳排放帶來的社會成本外部性。這導(dǎo)致SAF的環(huán)境價(jià)值無法體現(xiàn),相比傳統(tǒng)化石燃料有天然劣勢,產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)普遍存在推進(jìn)阻礙。解決這一矛盾需要頂層的政策規(guī)劃,從供需兩側(cè)同時(shí)發(fā)力,對SAF產(chǎn)業(yè)進(jìn)行扶持發(fā)展,推動航空業(yè)脫碳,實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。具體來說,可以從設(shè)置強(qiáng)制摻混比例、建立碳交易機(jī)制和完善原料供應(yīng)鏈體系、進(jìn)行經(jīng)濟(jì)支持四方面推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
4.1.1 設(shè)置強(qiáng)制摻混比例
首先,最重要的政策是應(yīng)設(shè)定強(qiáng)制摻混比例。強(qiáng)制SAF摻混比例是提高SAF應(yīng)用量,市場規(guī)模擴(kuò)張的最有效的手段。這一政策已經(jīng)應(yīng)用在歐美SAF產(chǎn)業(yè)中,前文中提到,歐盟規(guī)定在2025-2050年之間,將摻混比例逐漸從2%提到70%,美國規(guī)定汽油和柴油供應(yīng)商必須在燃料中混入一定比例的生物燃料或低碳燃料,如果無法實(shí)現(xiàn),則要購買額度或支付罰金,而航空燃料供應(yīng)商可在市場交易額度并獲利。對比之下,我國提出力爭到2025年SAF年消費(fèi)量達(dá)到5萬噸,不能否定這是政府積極推動SAF的政策,但這畢竟不是強(qiáng)制性的,且與中國整體4000萬噸/年的航油消費(fèi)規(guī)模相比,5萬噸的目標(biāo)確實(shí)相差甚遠(yuǎn),較難堅(jiān)定產(chǎn)業(yè)鏈上下對研發(fā)應(yīng)用SAF的決心。特別是,中國的航空公司及燃料生產(chǎn)商均是國企占主導(dǎo)地位,在政策不明朗的情況下,產(chǎn)業(yè)鏈各方都會保持戰(zhàn)略性知識儲備狀態(tài),不會主動做出大規(guī)模的研發(fā)計(jì)劃和投資決策。
考慮到航司成本壓力,初步實(shí)行的強(qiáng)制摻混比例不宜過高,待產(chǎn)業(yè)發(fā)展到一定階段后,再逐步放大強(qiáng)制摻混比例。例如歐盟最初的比例只有2%,到2050年才會逐步增至70%,長期來看,SAF的成本會隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐步下降,逐漸增加的摻混比例并不會對航司造成過大的負(fù)擔(dān)。事實(shí)上,我國也正在考慮該政策。2023年初,中國民航局宣布正在研究評估實(shí)現(xiàn)SAF在2035年占比達(dá)到10%、2050年占比接近50%的可能性。
4.1.2 建立碳交易機(jī)制
需要建立的碳交易機(jī)制包括SAF碳排放核算和傳統(tǒng)航煤的碳成本。
從SAF的角度來看,SAF的價(jià)格一部分是其環(huán)境權(quán)益,即是說,企業(yè)生產(chǎn)SAF到底為這個(gè)社會的環(huán)境產(chǎn)生了多少價(jià)值,而衡量SAF環(huán)境權(quán)益必須依賴完善透明的碳核算體系和標(biāo)準(zhǔn),從而建立SAF市場化機(jī)制,同時(shí)SAF產(chǎn)品的碳排放認(rèn)證最好能和國際標(biāo)準(zhǔn)互通,這更有利于未來我國成為全球SAF產(chǎn)業(yè)的中心。
而從傳統(tǒng)航煤的角度來看,隨著整個(gè)社會逐漸加深對企業(yè)外部性的認(rèn)知,要求傳統(tǒng)航煤對其碳排放買單的呼聲也越來越大,這樣的碳成本可以加速傳統(tǒng)航煤和SAF的成本平價(jià)。目前在國際上,歐盟的ETS碳市場已經(jīng)覆蓋了歐盟內(nèi)部航線,并將擴(kuò)展到來往歐盟的航線,同時(shí)擴(kuò)大付費(fèi)配額占比,在此壓力下,歐盟多家航司開始在SAF產(chǎn)業(yè)上布局。我國的碳市場尚未覆蓋到航空業(yè),市場轉(zhuǎn)型缺乏動力,在航空業(yè)的碳成本正式落地后,我國航司也會有相應(yīng)的動力進(jìn)行轉(zhuǎn)型。
4.1.3 完善原料供應(yīng)鏈體系
穩(wěn)定的供應(yīng)鏈體系是SAF發(fā)展的基礎(chǔ),也是未來降低生產(chǎn)成本必須經(jīng)過的一步。目前,我國SAF供應(yīng)鏈尚不成熟,存在產(chǎn)能不足、成本過高等問題。今年兩會期間,中石化寧波鎮(zhèn)海煉化有限公司董事長莫鼎革提出建議,加快建立廢棄油脂等生物基原料規(guī);咝Ч⿷(yīng)體系,加快建立自主可控的可持續(xù)認(rèn)證體系,完善產(chǎn)業(yè)政策支持體系,推動SAF產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
建立類似公用事業(yè)部門的原料收集利用產(chǎn)業(yè),需設(shè)定統(tǒng)一的收集標(biāo)準(zhǔn),將原有分散、碎片化的收集環(huán)節(jié)垂直整合。首先,需要政府部門牽頭完善原料收集標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范原料收集流程,標(biāo)準(zhǔn)化原材料產(chǎn)品,同時(shí)加強(qiáng)原料收集培訓(xùn),提高收集企業(yè)準(zhǔn)入門檻,提升專業(yè)化程度。其次,要建立統(tǒng)一管理的原料收儲運(yùn)網(wǎng)絡(luò),徹底整合目前廢料收集散而亂的現(xiàn)狀,將原料收儲運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍從城市擴(kuò)散到鄉(xiāng)鎮(zhèn)縣,同時(shí)探索將收儲點(diǎn)納入村集體財(cái)產(chǎn)、企業(yè)租用支付費(fèi)用、收儲利潤村民共享等機(jī)制。最后,通過財(cái)政、金融和行政手段扶持原料收集利用龍頭企業(yè),建立原料產(chǎn)品交易市場,完成交易規(guī)則,吸引社會資本投入,最終實(shí)現(xiàn)原料回收的獨(dú)立穩(wěn)定運(yùn)行。
完善供應(yīng)鏈也需聯(lián)合各行各業(yè)共同進(jìn)行布局。在這方面,美國做了積極的嘗試。SAF大挑戰(zhàn)將美國不同部門聯(lián)合起來,包括能源部、交通部、聯(lián)邦航空管理局等聯(lián)邦政府部門,并通過多方共同努力,促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步和規(guī);l(fā)展。目前,美國能源部牽頭的生產(chǎn)項(xiàng)目將玉米秸稈等農(nóng)業(yè)廢物循環(huán)利用,已建成一條成本甚至低于傳統(tǒng)航空煤油的SAF生產(chǎn)線,該生產(chǎn)線只需改造美國已有的200多個(gè)乙醇處理工廠,無需建造新設(shè)施即可在未來幾年實(shí)現(xiàn)規(guī);a(chǎn)供應(yīng)。
4.1.4 進(jìn)行經(jīng)濟(jì)支持
給予SAF產(chǎn)業(yè)各方財(cái)政支持,尤其是SAF生產(chǎn)商和消費(fèi)航司。這類政策就是直白地對SAF產(chǎn)業(yè)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)上的支持,可參考美國《通脹削減法案》,對使用和生產(chǎn)SAF的企業(yè)給予稅收抵免和直接補(bǔ)貼。也需要對SAF技術(shù)研發(fā)企業(yè)給予相應(yīng)激勵,參考美國SAF大挑戰(zhàn)路線圖,設(shè)置2.9億美金用于新興技術(shù)開發(fā)的獎金,以及歐盟使用來自碳排放交易收入對技術(shù)研發(fā)企業(yè)進(jìn)行補(bǔ)貼,預(yù)計(jì)16億歐元。
4.2 成本方面的問題(economic)
目前SAF難以推廣最主要的原因便是成本居高不下,與傳統(tǒng)航煤相比,SAF的價(jià)格是化石燃料的2-6倍,在沒有其他政策干預(yù)的時(shí)候,具有絕對的價(jià)格劣勢。對此,一方面要通過技術(shù)研發(fā)和完善供應(yīng)鏈降低生產(chǎn)成本,另一方面通過碳稅縮小傳統(tǒng)航煤和SAF的價(jià)格差距。麥肯錫聯(lián)合世界經(jīng)濟(jì)論壇根據(jù)可能的成本下降給出了預(yù)測,基于目前價(jià)格,2020年HEFA、FT、AtJ、PtL四種路線的平均生產(chǎn)成本依次為每噸1375、1866、2370、3847美元,HEFA、FT、AtJ將在2020-2050年下降每噸200-600美元,PtL的價(jià)格區(qū)間將從[1600,5600]降至[900,1500],最終在2050年四種路線的平均生產(chǎn)成本為每噸1070、1426、1621、1259美元。同時(shí)傳統(tǒng)航煤平均價(jià)格700美元/噸,需要再通過碳稅彌補(bǔ)每噸400-800美元左右的成本。
圖5:四種SAF生產(chǎn)工藝成本現(xiàn)狀及預(yù)測,來源世界經(jīng)濟(jì)論壇、McKinsey
4.2.1 HEFA
依次來看,HEFA的成本集中在油脂原料和氫氣上,油脂原料價(jià)格難以下降,但未來風(fēng)光水電解技術(shù)的發(fā)展可以使綠氫的價(jià)格下降,使整體的生產(chǎn)成本降低22%。具體從我國國情來看,我國是食用油消費(fèi)大國,油脂原料較其他國家有一定優(yōu)勢。2021年食用油消費(fèi)量達(dá)到3700萬噸,占全球食用油的25%,假設(shè)廢棄油脂產(chǎn)率約為30%,年理論供應(yīng)量約為1100萬噸。然而,這個(gè)數(shù)字對于生產(chǎn)SAF而言還不夠。受限于經(jīng)濟(jì)性和收集體系的完善度,目前每年僅有約300-400萬噸廢棄油脂被回收利用,而又因?yàn)槌隹诘母哳~利潤和退稅政策,這之中只有極小部分留在了我國。根據(jù)中國海關(guān)總署及相關(guān)研究院統(tǒng)計(jì),約有一半會被直接出口至歐美,另一半會被加工為生物柴油再出口,留給SAF的僅有10%左右。2022年,我國出口的生物柴油及廢棄油脂共337萬噸,自用32.4萬噸,已接近供給極限。即使通過完善產(chǎn)業(yè)鏈提高回收率,國內(nèi)SAF廠商需要的是降本,對于收集廠商而言,不如出口獲得高收入劃算。綜合來看,HEFA的降本只能從綠氫著手,油脂原料可提供的降本有限。
圖6:HEFA工藝成本結(jié)構(gòu)及變化預(yù)測,來源世界經(jīng)濟(jì)論壇、McKinsey
4.2.2 AtJ
AtJ的成本較為分散,分為5個(gè)部分:原材料成本、制醇固定成本、制醇可變成本、醇制煤固定成本、醇制煤可變成本。除了原材料外,剩下的4個(gè)部分都會隨著技術(shù)迭代和規(guī);幸欢ㄏ陆怠H欢鴮τ谖覈鴣碚f,AtJ的原材料本身并不富裕,在技術(shù)上也沒有優(yōu)勢,強(qiáng)行將該路線規(guī);性谠牧虾图夹g(shù)上被北美“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)。因此,該技術(shù)路線并不適合我國的大規(guī)模運(yùn)用。
圖7:AtJ工藝成本結(jié)構(gòu)及變化預(yù)測,來源世界經(jīng)濟(jì)論壇、McKinsey
4.2.3 FT
FT的成本主要集中在固定成本上,包括工廠建造成本、設(shè)備成本等,占據(jù)了總成本的80%,原材料成本的占比不到10%。因此在規(guī);a(chǎn)后,具有極大的降本潛力,可在2050年的時(shí)候?qū)⒊杀窘档?4%。我國具備FT的技術(shù)基礎(chǔ),主要的問題是目前我國相關(guān)的收集處理體系仍處于相對空缺的狀態(tài),使得當(dāng)前的可收集總量和成本都不夠理想,但FT不受特定原料限制,在理論上可以將除了煤炭的任何碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為液態(tài)燃料,擁有很高的產(chǎn)能天花板,僅秸稈一項(xiàng)原料在我國的產(chǎn)量就超過8億噸,即使只有10%的秸稈能被用于SAF,對應(yīng)的產(chǎn)能也將超過1000萬噸。所以對于FT而言,我國需要盡快將原料的收集體系建立起來,完善FT制SAF的供應(yīng)鏈,將該路線的生產(chǎn)成本壓下去。
圖8:FT工藝成本結(jié)構(gòu)及變化預(yù)測,來源世界經(jīng)濟(jì)論壇、McKinsey
4.2.4 PtL
PtL以三個(gè)重要技術(shù)為基礎(chǔ):可再生電力水解制氫、碳捕捉和利用、氫氣和碳源合成SAF技術(shù)。該路線的主要成本集中在綠氫的成本,包括固定成本和非固定成本,可以占到總成本的80%-90%。該技術(shù)路線的降本潛力取決于能否將水電解綠氫的成本壓下去,在理想狀況下,PtL的成本可以在2050年降低67%,成為四種路線中成本較低、產(chǎn)能較高,也是可以達(dá)成零碳的路線,將是未來最理想的航空業(yè)降碳方案。近年來,我國在光伏、風(fēng)電和電解槽等關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較大幅度的降本,但合成燃料的價(jià)格仍然與傳統(tǒng)燃料相距甚遠(yuǎn),需要未來新的技術(shù)研發(fā)以達(dá)成進(jìn)一步的降本。
圖9:PtL成本結(jié)構(gòu)及變化預(yù)測,來源世界經(jīng)濟(jì)論壇、McKinsey
4.3 社會方面的問題(social)
社會方面可能的問題集中在3個(gè)方面:航空公司對于SAF在宣傳上的誤導(dǎo)、原料生產(chǎn)對資源的侵占、公民對SAF價(jià)格的可接受度。
首先是航空公司的誤導(dǎo)宣傳,主要是航空公司通過不恰當(dāng)?shù)男麄魇浅丝皖~外支付了費(fèi)用。2023年,歐洲消費(fèi)者組織(European Consumer Organization,ECO)與來自19個(gè)歐盟國家的23個(gè)成員組織聯(lián)合向歐盟委員會投訴,稱17家歐洲航空公司對乘客存在誤導(dǎo)行為。具體為,航空公司聲稱乘客支付額外費(fèi)用就可以中和、抵消飛行中的碳排放。ECO認(rèn)為這個(gè)宣傳語并不準(zhǔn)確,實(shí)際氣候補(bǔ)償效益非常不確定,目前航空業(yè)實(shí)施的任何舉措都無法防止碳排放,航空公司為促進(jìn)SAF的應(yīng)用而通過此種宣傳收取額外費(fèi)用,實(shí)際上誤導(dǎo)了消費(fèi)者。該組織要求歐洲航空公司停止向乘客宣傳航空出行虛假的可持續(xù)性,敦促航空公司不要使用綠色生態(tài)口號。
其次是原料對于資源的占用,主要在FT和AtJ路線上有所體現(xiàn)。這兩種路線的原料包含秸稈、玉米、甘蔗等作物,若SAF在這兩條路線上實(shí)現(xiàn)了規(guī);湓牧蟽r(jià)格的上漲有可能促使農(nóng)民或種植園大幅增加該類作物的種植及供應(yīng),這可能會侵占原先用于種植其他作物的土地資源,以及用于食物供給(玉米等)的資源。
然后是公民對SAF價(jià)格的可接受度,SAF和可能的碳稅帶來的高成本會使得航司將成本轉(zhuǎn)移給公民,盡管IATA目前的調(diào)查中顯示,86%的公民對SAF帶來的價(jià)格增長表示接受的態(tài)度,但碳稅的增加和碳排放額度取消等政策落地后,SAF的價(jià)格可能會進(jìn)一步增長,屆時(shí)公民是否能接受SAF仍然是個(gè)未知數(shù)。
4.4 技術(shù)方面的問題(technology)
技術(shù)方面的問題主要在于目前國內(nèi)沒有一套成熟的認(rèn)證體系。丁水汀、甘宸宇等針對SAF的認(rèn)證體系提出了一系列問題。
首先,目前的認(rèn)證流程對于新燃料并不友好。以具有代表性的ASTM為例,ASTM對于新燃料的認(rèn)證流程要求對燃料進(jìn)行大量試驗(yàn),用試驗(yàn)代替安全性表明中的概率問題,根據(jù)ASTM估計(jì),其中規(guī)范屬性審查需要37.8L,用途屬性適合性審查需要320.8L,部件與臺架試驗(yàn)最多需要37854.1L,發(fā)動機(jī)試驗(yàn)最多需要851718L。如此多的燃料需求極大地提高了認(rèn)證成本與表明難度,很大程度上制約了其發(fā)展?jié)摿Α?/p>
其次,國內(nèi)還沒有一套完整的體系對SAF進(jìn)行可持續(xù)認(rèn)證,主要存在以下幾點(diǎn)問題。
一是國際上ICAO在CORSIA機(jī)制下已經(jīng)制定了航空業(yè)的SAF可持續(xù)性標(biāo)準(zhǔn),其他認(rèn)證機(jī)構(gòu)也陸續(xù)出臺了各自的標(biāo)準(zhǔn)。但國內(nèi)航空業(yè)還未制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),需要比對國際標(biāo)準(zhǔn)制定適合國內(nèi)國情的SAF可持續(xù)性標(biāo)準(zhǔn)。
二是依據(jù)可持續(xù)性標(biāo)準(zhǔn)需要對SAF全生命周期溫室氣體排放進(jìn)行評估。國際上采用標(biāo)準(zhǔn)全球貿(mào)易分析模型(GTAP-BIO)和全球生物圈管理模型(GLOBIOM0)評估其土地利用變化排放,采用溫室氣體、管制排放和運(yùn)輸中的能源使用模型(GREET)和氣候變化綜合評估模型(E3)評估其核心生命周期排放,但不同的模型評估結(jié)果偏差較大,且未考慮SAF副產(chǎn)品的固碳效果。需要面向SAF全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)更為精準(zhǔn)的全生命周期排放評估模型(包含副產(chǎn)品的固碳模型)。
三是在可持續(xù)認(rèn)證過程中,需要依據(jù)可持續(xù)性認(rèn)證指南對SAF進(jìn)行審查。當(dāng)前國內(nèi)還沒有相應(yīng)的審查機(jī)構(gòu),需盡快確定全產(chǎn)業(yè)鏈認(rèn)證計(jì)劃,明確可持續(xù)認(rèn)證工作流程及相關(guān)管理要求。
四是由于可持續(xù)性認(rèn)證需要考慮SAF全產(chǎn)業(yè)鏈的質(zhì)量和能量流。國內(nèi)目前還未有與SAF全產(chǎn)業(yè)鏈分析相匹配的數(shù)據(jù)系統(tǒng),需開發(fā)一套數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)對其數(shù)據(jù)信息進(jìn)行追蹤和更新。
至于解決方法,則需要結(jié)合ICAO CORSIA機(jī)制與我國國情,建立自主的、能與國際標(biāo)準(zhǔn)互通的可持續(xù)認(rèn)證體系,加快SAF產(chǎn)業(yè)推進(jìn)。同時(shí),開展相應(yīng)研究,包括SAF全產(chǎn)業(yè)鏈的全生命周期排放評估模型、副產(chǎn)品的固碳模型及其對SAF全生命周期排放模型、SAF全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)。
SAF作為航空業(yè)理想的碳減排方案,受全球產(chǎn)業(yè)鏈上下關(guān)注,我國也在積極探索技術(shù)路線,發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢。香橙會研究院后續(xù)也會對該產(chǎn)業(yè)進(jìn)行持續(xù)跟進(jìn)。
原文標(biāo)題 : SAF產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告
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