深度洞見(jiàn):可持續(xù)航空燃料(SAF)中國(guó)如何彎道超車(chē)
來(lái)源:
中林國(guó)際集團(tuán) 日期:2023-12-11 6152 屬于:集團(tuán)要聞
2021年,國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)(IATA)批準(zhǔn)了全球航空運(yùn)輸業(yè)于2050年實(shí)現(xiàn)凈零碳排放的決議,降碳成為航空業(yè)參與者的重要關(guān)注。在眾多減碳舉措中,可持續(xù)航空燃料(SAF)是最為關(guān)鍵的技術(shù),預(yù)計(jì)將為2050 年目標(biāo)貢獻(xiàn)達(dá)65%的碳減排。SAF最高可降低80%的碳排放,而其他手段(如機(jī)型優(yōu)化)降碳幅度不超過(guò)30%,SAF還具備能量密度高、加注便捷、摻混比例上限可達(dá)100%、發(fā)動(dòng)機(jī)改造需求小、與化石燃料基礎(chǔ)設(shè)施兼容性強(qiáng)的特點(diǎn),落地性強(qiáng)。
2022年,全球SAF產(chǎn)量增加了兩倍,達(dá)到約3億升(24萬(wàn)噸),潛在 SAF 生產(chǎn)商的項(xiàng)目公告正在迅速增加。國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)(IATA)預(yù)計(jì),2028年可再生燃料總產(chǎn)量將達(dá)到至少690億升(5500萬(wàn)噸),SAF將是其重要組成部分。
1、SAF技術(shù)路線
由于SAF的原料來(lái)源極為豐富,生產(chǎn)SAF的技術(shù)路線五花八門(mén),截至2021年,共有9條技術(shù)路線通過(guò)了ASTM(美國(guó)測(cè)試和材料學(xué)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定。但商業(yè)化前景最清晰的有四條,分別是酯類(lèi)和脂肪酸類(lèi)加氫工藝(Hydroprocessed Esters and Fatty Acids, HEFA)、費(fèi)托合成工藝(Gas+Fischer-Tropsch, FT或 G+FT)、醇噴合成工藝(Alcohol to Jet, AtJ),以及尚未認(rèn)定但最有潛力的電轉(zhuǎn)液工藝(Power to Liquid, PtL)。
從全球范圍來(lái)看,歐美是SAF主要的消費(fèi)市場(chǎng)和生產(chǎn)地,歐洲生產(chǎn)商的現(xiàn)有產(chǎn)能主要以HEFA 路線為主;新產(chǎn)能中,包含部分G+FT、AtJ 和 PtL路線。美國(guó)以 AtJ 路線為主。
在SAF的各大技術(shù)路徑中,HEFA短期內(nèi)成熟度最高,落地產(chǎn)能規(guī)模最大,但由于原料來(lái)源問(wèn)題,產(chǎn)能爬坡受限,難以應(yīng)對(duì)SAF需求量爆發(fā),但仍有3年左右過(guò)渡期機(jī)會(huì)。G+FT使用固體廢棄物或鋼廠廢氣作為原料,來(lái)源廣泛,技術(shù)逐漸成熟,具備成本優(yōu)勢(shì),是目前階段平衡成本與規(guī)模的合適路徑,處于技術(shù)大規(guī)模落地窗口期。
電轉(zhuǎn)液路線(PtL)是一種通過(guò)電解水產(chǎn)生氫氣,再與CO2合成轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔锶剂系倪^(guò)程。目前合成 PtL 燃料有兩種合成路徑,分別是費(fèi)托合成法與甲醇合成法。該技術(shù)路線目前還處于起步階段,尚未包含在ASTM認(rèn)證體系中。不過(guò),該路線具有顯著的碳減排潛力,通過(guò)光伏和風(fēng)能為電解水過(guò)程提供電力,同時(shí)對(duì)從其他途徑捕集來(lái)的CO2加以利用,因而具有較好減排效益。
PtL則由于采用綠碳+綠氫,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看最符合未來(lái)長(zhǎng)期降碳精神,但受制于綠氫電解槽的技術(shù)突破(催化劑替代、高端膜國(guó)產(chǎn)化、極板改良)和出貨量限制,以及二氧化碳捕集技術(shù)(DAC、BECCS、CCUS)成本尚未能打平經(jīng)濟(jì)賬,短期內(nèi)仍以示范為主,規(guī)模化看5-7年外,但產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的核心設(shè)備在短期已具備出海銷(xiāo)售機(jī)會(huì)。未來(lái)隨碳捕和制氫成本進(jìn)一步下降及工程化實(shí)現(xiàn),短期值得持續(xù)關(guān)注可規(guī)?;茪潆娊獠奂癉AC設(shè)備以布局早期項(xiàng)目。
2、SAF商業(yè)化面臨的挑戰(zhàn)
(1)制備成本高
據(jù)國(guó)際清潔交通委員會(huì)(ICCT)相關(guān)統(tǒng)計(jì),SAF的生產(chǎn)成本約為航空煤油的2~8倍。其中,即便是當(dāng)前相對(duì)成熟的HEFA工藝,產(chǎn)品的最低市場(chǎng)價(jià)格也相當(dāng)于航空煤油的1.9~2.8倍,特別是注意到其他行業(yè)對(duì)豆油、棕櫚油、用過(guò)的食用油以及棕櫚脂肪酸餾出物這些HEFA生產(chǎn)原料的迫切需求與競(jìng)爭(zhēng),短期內(nèi)想要進(jìn)一步降低HEFA的成本還有很大的困難。由于燃料成本占整個(gè)民航業(yè)運(yùn)營(yíng)成本的25%~40%,即便航空公司愿意以更高的價(jià)格購(gòu)買(mǎi)一些SAF來(lái)支持其可持續(xù)發(fā)展,但這終究不是長(zhǎng)久之計(jì),盡快將SAF降到與航空煤油基本相同的成本是當(dāng)下非常急迫的任務(wù)。一些燃料供應(yīng)商已經(jīng)注意到了富含一氧化碳的工業(yè)廢氣和易于氣化的城市固體廢物的潛在利用價(jià)值,其相較于農(nóng)業(yè)生物質(zhì)原料更易獲取也廉價(jià)得多。
(2)供應(yīng)能力不足
2019 年全球航空業(yè)共消耗了約3600億L 燃料,預(yù)計(jì)未來(lái)還將以 3% 左右的年化速率不斷增長(zhǎng),而目前的SAF的年產(chǎn)量?jī)H為5000萬(wàn)L,不到總量的 0.02%,即便不考慮價(jià)格的問(wèn)題,在今后的幾年必須大幅增加SAF的產(chǎn)能才能滿足市場(chǎng)的需求。然而,各種獲得認(rèn)證的SAF工藝都或多或少地面臨原料的長(zhǎng)期可用性以及大規(guī)模生產(chǎn)的問(wèn)題,工業(yè)廢物廢氣的來(lái)源極為有限,而生產(chǎn)其他生物質(zhì)原料又需要占用大量的耕地和水資源。長(zhǎng)期最可行的技術(shù)方案就是利用費(fèi)托方法將工業(yè)途徑得到的氫(如電解)和大氣中二氧化碳合成用來(lái)制備燃料的碳?xì)浠衔铮@也會(huì)帶來(lái)巨大的可再生電力需求缺口。此外,在全球范圍內(nèi)支持SAF的基礎(chǔ)設(shè)施體系也遠(yuǎn)未成形,為使傳統(tǒng)煉油廠具備原料一體化處理能力,額外的投資必不可少,而若在現(xiàn)有供應(yīng)鏈之外拓展SAF專業(yè)工廠,相應(yīng)地也要配套建設(shè)管道運(yùn)輸和分裝儲(chǔ)存系統(tǒng)。
(3)組分特性不明確
為確保減排潛力最大化,理想狀態(tài)下的SAF應(yīng)無(wú)須與任何傳統(tǒng)燃料混合使用,但由于現(xiàn)在生產(chǎn)技術(shù)大多只是復(fù)刻了航空煤油中以正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴為代表的石蠟類(lèi)組分,業(yè)界對(duì) SAF 的性能特性到底能在多大程度上還原航空煤油還缺乏全面的認(rèn)識(shí),導(dǎo)致了SAF在商業(yè)使用中的混合體積被限制在了50%以下。波音公司的最新測(cè)試顯示在波音777飛機(jī)上使用100%HEFA 燃料時(shí),以前沒(méi)有接觸過(guò)燃料的密封件,即便不需要芳香烴組分也能獲得可接受的性能,不過(guò)在充分的化工機(jī)理研究和令人信服的試驗(yàn)證據(jù)出現(xiàn)前,業(yè)界對(duì)于老舊飛機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 中能否用環(huán)烷烴代替芳香烴仍持審慎的態(tài)度,目前ICAO發(fā)布了SAF的國(guó)際航空碳抵消和減排計(jì)劃(Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation, CORSIA)默認(rèn)生命周期排放值(LCA),如下表所示。據(jù)此可以看出,不同原料、不同工藝SAF的LCA存在較大差異。為了允許與航空煤油組分不同的 SAF 能單獨(dú)使用,未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)也可能會(huì)重新設(shè)計(jì)以保持最佳的運(yùn)行性能。
(4)認(rèn)證流程繁瑣
ASTM D4054是評(píng)估新型航空燃料和燃料添加劑的核心標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程,旨在確保使用替代航空燃料的飛機(jī)安全可靠地運(yùn)行。整個(gè)測(cè)試由航空OEM主導(dǎo),一般分為4個(gè)主要步驟,是一個(gè)反復(fù)迭代和異常嚴(yán)格的評(píng)估過(guò)程。這也導(dǎo)致了目前SAF的認(rèn)證需要3~5年的時(shí)間、500萬(wàn)美元以上的成本,全流程費(fèi)用支出則高達(dá)1000萬(wàn)~1500萬(wàn)美元,耗費(fèi)大量燃料樣品對(duì)于很多新興燃料供應(yīng)商也是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)。減少認(rèn)證時(shí)間并降低認(rèn)證成本已經(jīng)勢(shì)在必行,2020 年1月ASTM D4054快速認(rèn)證附件得到批準(zhǔn),但通過(guò)該附件認(rèn)證的SAF最大混合比例被限制在10%以下,后續(xù)仍有很多工作要做。當(dāng)然也要注意到,雖有簡(jiǎn)化 ASTM認(rèn)證流程的空間,但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,對(duì)SAF性能規(guī)范的要求只會(huì)收緊而不是放寬。
3、SAF國(guó)際動(dòng)態(tài)
歐盟是第一個(gè)提出SAF強(qiáng)制摻混比例目標(biāo)的全球主要經(jīng)濟(jì)體。為促進(jìn)SAF 的使用,歐洲推出減稅、強(qiáng)制使用和津貼等組合拳,推動(dòng)航空企業(yè)加速進(jìn)行低碳轉(zhuǎn)型。機(jī)場(chǎng)機(jī)載航空燃料中不斷提高SAF使用比例,力爭(zhēng)在2025年將其占航空燃料比重提升至2%以上,到2050年提升至63%以上。與此同時(shí),歐洲議會(huì)ETS投票通過(guò)了“SAF津貼(SAF allowances)”決議,津貼主要用于資助低碳、零碳燃料技術(shù)研 發(fā)以及SAF推廣應(yīng)用等。制定SAF津貼被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是歐洲為推動(dòng)SAF實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和使用的重要舉措。
美國(guó)政府則通過(guò)了《可持續(xù)航空燃料法案》《可持續(xù)天空法案》,為SAF生產(chǎn)提供稅收減免和補(bǔ)貼,并為新技術(shù)開(kāi)發(fā)、供應(yīng)鏈建設(shè)等提供定向撥款。2022年,美國(guó)能源部通過(guò)《通脹削減法案》要求,SAF生產(chǎn)商生產(chǎn)燃料時(shí)將整個(gè)生命周期內(nèi)的溫室氣體排放量相對(duì)傳統(tǒng)燃料至少降低50%。同年,美國(guó)能源部發(fā)布了報(bào)告“可持續(xù)航空燃料大挑戰(zhàn)”,旨在降低成本,增強(qiáng)可持續(xù)性,并擴(kuò)大生產(chǎn),使國(guó)內(nèi)可持續(xù)航空燃料產(chǎn)量達(dá)到每年30億加侖。到2030年溫室氣體排放量比使用傳統(tǒng)燃料至少減少50%;到2050年,預(yù)計(jì)航空噴氣燃料使用量減少100%,即年減少350億加侖。
按照歐美設(shè)定的政策,預(yù)計(jì)2030年SAF將占比達(dá)5%,隨著其他原料途徑不斷擴(kuò)大,預(yù)計(jì)到2030年代中期,SAF將占據(jù)航空燃料市場(chǎng)的20%。中短期內(nèi),化石能源與可持續(xù)航空燃料將是共存的狀態(tài),但未來(lái)新技術(shù)會(huì)慢慢取代化石能源。
美國(guó)達(dá)美航空目標(biāo)是到2030年底10%的運(yùn)營(yíng)使用SAF。達(dá)美已與SAF制造商Gevo簽署協(xié)議,從2026年年中起,連續(xù)七年每年采購(gòu)約2.84億升SAF。同時(shí)另一家公司DG Fuels將建立一條全新SAF供應(yīng)鏈,2027年底起,七年內(nèi)共向達(dá)美供應(yīng)約14.6億升SAF。阿聯(lián)酋航空公司,近期已承諾投資2億美元開(kāi)發(fā)先進(jìn)燃料和能源技術(shù)解決方案。互聯(lián)網(wǎng)巨頭谷歌也在近期宣布加入全球最大的SAF項(xiàng)目之一,該項(xiàng)目由全球商務(wù)旅行和Shell Aviation領(lǐng)銜。目前,印度德里英迪拉·甘地國(guó)際機(jī)場(chǎng)、挪威奧斯陸機(jī)場(chǎng)、瑞典斯德哥爾摩機(jī)場(chǎng)、美國(guó)洛杉磯機(jī)場(chǎng)和西雅圖機(jī)場(chǎng)等機(jī)場(chǎng)已開(kāi)始供應(yīng)SAF。如下表所示,歐美地區(qū)SAF生產(chǎn)線競(jìng)相布局。
4、中國(guó)SAF進(jìn)展
(1)中國(guó)航空公司SAF試飛活動(dòng)
中國(guó)SAF研究起步并不晚,2011年,由波音與國(guó)航合作推動(dòng)的SAF用于客機(jī)首次驗(yàn)證試飛取得成功。但由于缺乏政策補(bǔ)貼,我國(guó)SAF產(chǎn)業(yè)大致處于知識(shí)儲(chǔ)備階段,相比于國(guó)際航空領(lǐng)域超四十萬(wàn)次SAF試飛,中國(guó)的試飛次數(shù)也屈指可數(shù)。
(2)中國(guó)SAF相關(guān)政策進(jìn)展
作為典型的政策驅(qū)動(dòng)型產(chǎn)業(yè),中國(guó)發(fā)展SAF的路徑措施尚不明朗。相比于歐美明確的摻混指令和可持續(xù)交通燃料應(yīng)用目標(biāo),民航局和其他相關(guān)部門(mén)出臺(tái)的法律政策和標(biāo)準(zhǔn)體系也不完善。
2023年7月12日,民航局航空器適航審定司發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《航空替代燃料可持續(xù)性要求(征求意見(jiàn)稿)》、《艙內(nèi)非金屬材料燃燒產(chǎn)生毒性氣體的濃度測(cè)試方法(征求意見(jiàn)稿)》,為建立我國(guó)SAF可持續(xù)認(rèn)證體系邁出了重要一步。滿足國(guó)際通用要求并符合中國(guó)國(guó)情的航空替代燃料可持續(xù)性標(biāo)準(zhǔn),即將出爐。為了滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)考慮國(guó)內(nèi)航空替代燃料發(fā)展的實(shí)際情況,促進(jìn)行業(yè)發(fā)展,并參考ICAO標(biāo)準(zhǔn),民航局將減排閾值設(shè)定為10%。標(biāo)準(zhǔn)建立后填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白,為指導(dǎo)航空燃料生產(chǎn)供應(yīng)鏈條的各相關(guān)利益方開(kāi)展研發(fā)應(yīng)用,推進(jìn)可持續(xù)航空燃料的行業(yè)深度發(fā)展,助力實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
(3)國(guó)內(nèi)擬/在建SAF項(xiàng)目產(chǎn)能
目前,國(guó)內(nèi)SAF商業(yè)化仍處于起步階段,已投入產(chǎn)能的僅兩家,分別為中石化鎮(zhèn)海煉化分公司和張家港易高環(huán)保投資有限公司,規(guī)劃產(chǎn)能總計(jì)約15萬(wàn)噸/年,生產(chǎn)方式為以廢油脂為原料的HEFA工藝。目前國(guó)內(nèi)擬/在建SAF項(xiàng)目產(chǎn)能規(guī)模約為313.02萬(wàn)噸/年。
2023年7月,國(guó)電投塔城120萬(wàn)千瓦風(fēng)電制氫合成綠色航空煤油項(xiàng)目簽約,拉開(kāi)了國(guó)內(nèi)綠氫合成綠色航油時(shí)代的帷幕。此后,億利集團(tuán)阿拉善烏蘭布和350萬(wàn)千瓦立體風(fēng)光氫治沙制取航空燃料一體化示范項(xiàng)目、黑龍江省杜爾伯特風(fēng)光制氫制航油項(xiàng)目、中能建白城市可再生綠色能源一體化項(xiàng)目、巴彥卓爾蘆竹生物質(zhì)零碳產(chǎn)業(yè)園等綠色航油項(xiàng)目相繼簽約。
今年以來(lái),還有霍尼韋爾公司宣布將在中國(guó)天津港保稅區(qū)建設(shè)華北可持續(xù)航空燃料生產(chǎn)基地標(biāo)桿項(xiàng)目,在中國(guó)正式啟動(dòng)使用乙醇制噴氣燃料工藝技術(shù)(ethanol-to-jet fuel process technology)。該項(xiàng)技術(shù)利用玉米基、纖維素基或糖基乙醇原料生產(chǎn)SAF,以解決植物油、動(dòng)物脂肪和地溝油等傳統(tǒng)SAF原料供應(yīng)不足等問(wèn)題。
春秋航空公司與空客公司簽署了諒解備忘錄。雙方將加強(qiáng)在民航綠色和可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域合作,其中包括推廣和應(yīng)用SAF。中國(guó)商飛已與波音展開(kāi)合作,針對(duì)可再生航空燃料開(kāi)展研究,探索出的基于“地溝油”等廢棄油脂的生物燃料已在多次試驗(yàn)中取得良好效果。國(guó)家電投與空中客車(chē)公司簽署合作意向書(shū),雙方將在可持續(xù)航空燃料(SAF)產(chǎn)業(yè)鏈及可再生能源供應(yīng)等領(lǐng)域開(kāi)展合作。
(4)供應(yīng)渠道商
從中國(guó)傳統(tǒng)航油的產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看,中國(guó)航空油料集團(tuán)有限公司(中航油)負(fù)責(zé)從產(chǎn)油商收購(gòu)航空燃料,而后統(tǒng)一供應(yīng)國(guó)內(nèi)航空公司。中航油是目前中國(guó)內(nèi)地最主要的集采購(gòu)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、檢測(cè)、銷(xiāo)售和加注為一體化的航油供應(yīng)渠道商,負(fù)責(zé)超過(guò)95% 以上的國(guó)內(nèi)航油供應(yīng)。曾經(jīng)全面參與了中國(guó)的SAF四次試飛和商飛的航油供應(yīng),還曾參與中科院廣州能源所和民航二所合作開(kāi)展了國(guó)家級(jí)、省部級(jí)生物航油的研發(fā)項(xiàng)目。雖然目前中航油尚未由規(guī)?;腟AF加注服務(wù),但未來(lái)SAF的采購(gòu)、銷(xiāo)售和加注等環(huán)節(jié)應(yīng)該會(huì)由中航油掌控。
5、中國(guó)SAF如何彎道超車(chē)
中國(guó)汽車(chē)制造商將在今年成為全球最大的汽車(chē)出口國(guó),主要?dú)w功于中國(guó)新能源汽車(chē)在產(chǎn)業(yè)鏈、技術(shù)等方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“彎道超車(chē)”。那么中國(guó)在SAF方面如何實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)呢?我們從以下幾個(gè)方面提出建議:
(1)加快完善我國(guó)SAF可持續(xù)認(rèn)證體系,簡(jiǎn)化適航認(rèn)證并推進(jìn)與國(guó)際認(rèn)證的互通
目前我國(guó)已經(jīng)建立了完善的航空替代燃料的適航審定體系與驗(yàn)證體系,并在多款機(jī)型上開(kāi)展了試飛試用和商業(yè)航線運(yùn)行。加快建立可持續(xù)航空燃料的默認(rèn)生命周期排放值的計(jì)算方法,并獲得ICAO認(rèn)可,打破我國(guó)航空替代燃料可持續(xù)認(rèn)證和全生命周期碳排放值受制于人的現(xiàn)狀。
目前我國(guó)航空替代燃料認(rèn)證以美國(guó)ASTM-4054認(rèn)證流程為主要參考流程,其流程要求航空替代燃料通過(guò)燃料理化特性分析、部件試驗(yàn)、臺(tái)架試驗(yàn)及整機(jī)試驗(yàn),其中整機(jī)試驗(yàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備生產(chǎn)廠商提供。然而,現(xiàn)有的認(rèn)證流程及平臺(tái)在我國(guó)應(yīng)用中存在三大問(wèn)題:首先,不同型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于替代燃料變化的敏感度存在差異,不同發(fā)動(dòng)機(jī)在用于航空替代燃料認(rèn)證時(shí)的結(jié)果難以互相參考,現(xiàn)有流程下的燃料認(rèn)證僅限于認(rèn)證時(shí)所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)而無(wú)法擴(kuò)展,成為“燃料-發(fā)動(dòng)機(jī)”的組合認(rèn)證而非燃料的許可證;其次,由于我國(guó)測(cè)試技術(shù)未達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,對(duì)于整機(jī)試驗(yàn)難以在不拆解結(jié)構(gòu)的前提下對(duì)所有認(rèn)證所需參數(shù)進(jìn)行測(cè)量;最后,對(duì)于我國(guó)而言,商用大型發(fā)動(dòng)機(jī)起步較晚,仍處于發(fā)展階段,國(guó)內(nèi)商用航空市場(chǎng)由國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī)占主導(dǎo)地位,由于燃料認(rèn)證的特殊性(如對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)損傷的不確定性、部件拆分試驗(yàn)需求、較高時(shí)間成本與人力成本),在我國(guó)航空替代燃料適航認(rèn)證時(shí),國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備生產(chǎn)廠商提供幾乎不可能提供認(rèn)證所需的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。
要解決上述三大問(wèn)題,需要:打破“燃料-發(fā)動(dòng)機(jī)”的組合認(rèn)證現(xiàn)狀,建立以安全性為主導(dǎo)的可擴(kuò)展的燃料認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn);針對(duì)性設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)認(rèn)證平臺(tái),使其可以在保障整機(jī)匹配耦合的前提下完成所需參數(shù)的測(cè)量;建立替代燃料認(rèn)證專用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)及配套平臺(tái),擺脫國(guó)外設(shè)備生產(chǎn)商約束。
另外,推進(jìn)我國(guó)適航認(rèn)證和可持續(xù)認(rèn)證體系與國(guó)際認(rèn)證體系的互通,有助于簡(jiǎn)化認(rèn)證流程、縮短認(rèn)證時(shí)間,有利于SAF的“走出去”和“引進(jìn)來(lái)”。
(2)在“綠碳+綠氫”的PtL電轉(zhuǎn)液路線方面盡快取得技術(shù)突破
即使所有人都不吃油了,節(jié)省下來(lái)的生物油料也只能滿足航空業(yè)50%的需求。我國(guó)地溝油原材料端回收體系尚不完善,5.6%回收率只有美國(guó)的七分之一。而且,由于飲食習(xí)慣不同,我國(guó)的“ 地溝油 ”固體雜質(zhì)多、含水分高、酸性腐壞嚴(yán)重,預(yù)處理成本很高。農(nóng)林和城市固體廢物收集困難,不能穩(wěn)定供應(yīng),質(zhì)量不佳;糖和淀粉類(lèi)原料雖規(guī)模龐大,但存在“與人爭(zhēng)糧”“與糧爭(zhēng)地”的情形。
而PtL電轉(zhuǎn)液路線可充分借助中國(guó)在新能源電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和裝備制造方面的優(yōu)勢(shì)。理論上來(lái)說(shuō),PtL電轉(zhuǎn)液路線中的原材料只需氫、CO2,而氫可通過(guò)新能源電力電解海水制取,原材料來(lái)源廣泛,不存在瓶頸,相比于傳統(tǒng)航空煤油,PtL 航油在全生命周期內(nèi)最高可實(shí)現(xiàn)99%-100%的減排,是目前減排比例最高的技術(shù)路線。
但該路線是空氣碳捕二氧化碳+綠氫,經(jīng)過(guò)催化反應(yīng)生成合成氣,再經(jīng)歷費(fèi)托反應(yīng)進(jìn)一步合成SAF,核心技術(shù)難點(diǎn)在于前置環(huán)節(jié)的空氣碳捕二氧化碳和綠氫生成導(dǎo)致SAF生產(chǎn)成本過(guò)高,降本困難。隨著生產(chǎn)技術(shù)和裝備方面的突破,該路線將能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的SAF量產(chǎn)。
2022年,莊信萬(wàn)豐公司宣布推出名為HyCOgenTM的逆水煤氣變換技術(shù),旨在將捕集的CO2和綠色H2轉(zhuǎn)化為可持續(xù)航空燃料(SAF)。通過(guò)將 HyCOgen 技術(shù)與FTCANS費(fèi)-托合成技術(shù)(與BP公司合作開(kāi)發(fā))相結(jié)合,為高效且經(jīng)濟(jì)有效地生產(chǎn)基于可再生能源的SAF提供了一個(gè)集成的、可擴(kuò)展的解決方案,能夠在各種規(guī)模的項(xiàng)目中進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效的部署——從單個(gè)電解槽供氫的小規(guī)模項(xiàng)目,到使用多個(gè)大型電解槽模塊的世界級(jí)項(xiàng)目。
(3)SAF的原料供應(yīng)應(yīng)多元化,并與環(huán)保資源循環(huán)利用相結(jié)合
SAF的原料供應(yīng)要因地制宜,采用多元化、多渠道的方式,川渝可以適用餐飲廢油,西北沙漠適用廢氣、綠電綠氫,東北、新疆適用農(nóng)林廢棄物,湖北、湖南適用蘆竹。我國(guó)生物質(zhì)資源量每年約34.9億噸,多集中于東北、西南及中部地區(qū),可作為能源利用的約4.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,并且我國(guó)生物質(zhì)能技術(shù)研發(fā)與國(guó)際處于同一水平。
我國(guó)竹類(lèi)資源、面積、蓄積量均居世界第一,也是全球竹產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大、竹制品生產(chǎn)最多和貿(mào)易量第一大國(guó)。與其他植物相比,竹類(lèi)植物具有品種多、生長(zhǎng)速度快、再生能力強(qiáng)、一次造林成功即可持續(xù)利用等特點(diǎn)。目前,我國(guó)在竹材加工環(huán)節(jié)的利用率較低,不足40%,形成了大量的加工廢料,從而為生物質(zhì)能源提供了優(yōu)質(zhì)原料。因此竹質(zhì)資源可作為生產(chǎn)航油的重要原料來(lái)源。
阿拉善烏蘭布和350萬(wàn)千瓦立體風(fēng)光氫治沙制取航空燃料一體化項(xiàng)目,將綠氫與70萬(wàn)噸(干基)沙柳氣化的合成氣耦合制取綠色航油;黑龍江杜爾伯特風(fēng)光制氫制航油項(xiàng)目總體規(guī)劃“1.2GW綠電(風(fēng)電、光伏)+綠氫+15萬(wàn)噸綠色航煤”,利用生物質(zhì)/城市固廢為原料,全面開(kāi)發(fā)和落地新能源制氫和綠色航空煤油一體化項(xiàng)目;內(nèi)蒙古巴彥淖爾基于蘆竹全產(chǎn)業(yè)鏈打造生物質(zhì)零碳產(chǎn)業(yè)園,匯聚風(fēng)、光綠電、綠氫、綠色甲醇、綠色航煤和綠色纖維等項(xiàng)目,充分發(fā)揮蘆竹吸碳、固碳能力,實(shí)現(xiàn)園區(qū)負(fù)碳經(jīng)濟(jì)。以上項(xiàng)目屬于因地制宜,實(shí)現(xiàn)了資源的回收利用,國(guó)家應(yīng)從稅收優(yōu)惠、環(huán)保補(bǔ)貼等方面進(jìn)行支持,鼓勵(lì)更多這類(lèi)項(xiàng)目落地。
(4)在政策上支持醇制航油技術(shù)、全碳素生物轉(zhuǎn)化制備生物航煤等新技術(shù)的研發(fā)
現(xiàn)行的美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的可再生航空燃油技術(shù)中,醇制航油技術(shù)受到了歐美國(guó)家眾多巨頭企業(yè)的廣泛關(guān)注。然而目前醇制航空燃油技術(shù)主要通過(guò)乙醇?xì)庀嗝撍鸵蚁┒嗖骄酆?加氫異構(gòu)合成可再生航油組分。該技術(shù)所需反應(yīng)單元多、能耗高、成本高,且不同過(guò)程所需溫度條件差別較大,能量管理困難,可利用的原料也受很大的限制。李正龍教授對(duì)乙醇制可再生航空燃油技術(shù)進(jìn)一步升級(jí),降低能耗和成本;通過(guò)研發(fā)新型生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)進(jìn)一步降低乙醇生產(chǎn)成本,并實(shí)現(xiàn)對(duì)木質(zhì)素的高值化利用,為生物質(zhì)低成本制備乙醇和高品質(zhì)航油奠定基礎(chǔ)。更重要的是,通過(guò)融合甲烷、二氧化碳、合成氣等C1資源的高值化利用新技術(shù),李正龍教授團(tuán)隊(duì)將醇制航油技術(shù)的上游原料拓展到多種農(nóng)林廢棄物、有機(jī)固廢、工業(yè)廢氣和二氧化碳等眾多大宗低碳原料,為大規(guī)模合成可再生航空燃油提供了可能和基礎(chǔ)。此類(lèi)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)分散-集中相結(jié)合的模式,通過(guò)分散式技術(shù)合成醇類(lèi)中間體,運(yùn)輸?shù)郊械拇笠?guī)模航油精煉廠,可以解決生物質(zhì)等低碳資源分散難以大規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)的難題。
西安交大化工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)在《全碳素生物轉(zhuǎn)化沼氣制備生物航煤制造路線研究進(jìn)展》(張晨悅等,2023)中提出以餐廚垃圾厭氧消化產(chǎn)生的沼氣為原料,利用合成生物學(xué)技術(shù)和生物制造策略,將其中的全部碳素(CO2和CH4)高效轉(zhuǎn)化為生物航煤(SAF)。該制造路線利用光能自養(yǎng)微生物和好氧性嗜甲烷菌分別轉(zhuǎn)化CO2和CH4合成生物油脂,再將油脂提取并升級(jí)加工制備SAF。通過(guò)介紹光能自養(yǎng)微生物和好氧性嗜甲烷菌的關(guān)鍵酶和代謝途徑,總結(jié)菌種改造策略和發(fā)酵工藝優(yōu)化在提升油脂積累方面的研究進(jìn)展。在比較了不同生物油脂預(yù)處理和升級(jí)加工的工藝特點(diǎn)之后,分析了相關(guān)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和應(yīng)用場(chǎng)景。基于SAF的燃燒性能及其在生產(chǎn)過(guò)程中的全球變暖潛勢(shì)值,討論了SAF制造路線的技術(shù)可行性。最后,借助技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性分析展望了提升SAF制造路線經(jīng)濟(jì)性的策略,為生物技術(shù)在燃料生產(chǎn)領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用提供參考。
要在政策上全力支持生物航油等航空燃料新能源的研究,從技術(shù)、科研、生產(chǎn)、使用、裝備等全產(chǎn)業(yè)鏈上進(jìn)行規(guī)劃、研究、攻關(guān)和探索。
(5)鼓勵(lì)油品制造商、供應(yīng)商、航空公司、機(jī)場(chǎng)等全產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動(dòng)
航空業(yè)供應(yīng)鏈相對(duì)封閉。新興SAF供應(yīng)商需經(jīng)歷較長(zhǎng)的認(rèn)證周期,并經(jīng)過(guò)大量、多次的飛行測(cè)試。一方面,SAF產(chǎn)品為具備技術(shù)實(shí)力的新玩家?guī)?lái)進(jìn)入機(jī)會(huì);另一方面,供應(yīng)商需與飛機(jī)制造商、航空公司、機(jī)場(chǎng)、傳統(tǒng)航油廠商等航空業(yè)玩家形成聯(lián)動(dòng)。例如,Neste在研發(fā)測(cè)試階段便與波音合作實(shí)現(xiàn),World Energy為空客提供飛機(jī)交付燃料。對(duì)于新玩家,亦可以考慮與業(yè)界關(guān)系資源雄厚的傳統(tǒng)燃油供應(yīng)商合作切入。此外,國(guó)產(chǎn)飛機(jī)的發(fā)展為中國(guó)航空供應(yīng)商帶來(lái)新的機(jī)遇, 新玩家可加強(qiáng)與中資OEM的研發(fā)合作。
機(jī)場(chǎng)是航空運(yùn)輸鏈條上重要的樞紐,是飛機(jī)服務(wù)的中心、航空燃油供應(yīng)的主要場(chǎng)所,對(duì)于SAF的推廣應(yīng)用至關(guān)重要,機(jī)場(chǎng)集團(tuán)應(yīng)盡早布局相關(guān)能力,應(yīng)對(duì)未來(lái)市場(chǎng)需求。目前,還未有國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)向定期航班提供SAF加注服務(wù),產(chǎn)業(yè)合作也以提供試飛場(chǎng)地為主。機(jī)場(chǎng)可利用SAF服務(wù)方身份,更為深度參與至技術(shù)升級(jí)和模式創(chuàng)新。SAF可沿用傳統(tǒng)燃油設(shè)施,眾多機(jī)場(chǎng)積極借力相關(guān)基建,并優(yōu)化配套。部分領(lǐng)先機(jī)場(chǎng)綜合考慮自身碳中和目標(biāo)以及基地航司燃料使用,整合SAF需求向供應(yīng)商集中采購(gòu)。多個(gè)領(lǐng)先機(jī)場(chǎng)成立補(bǔ)貼項(xiàng)目,鼓勵(lì)本場(chǎng)航司使用SAF。機(jī)場(chǎng)亦有望通過(guò)深度參與SAF產(chǎn)業(yè)鏈布局共享新行業(yè)成長(zhǎng)帶來(lái)的收益。
航空公司可在產(chǎn)業(yè)鏈上下游尋求合作,穩(wěn)定SAF供應(yīng)、實(shí)現(xiàn)碳中和并降低成本挑戰(zhàn)。國(guó)際領(lǐng)先航司已進(jìn)行廣泛實(shí)踐。航司通過(guò)戰(zhàn)略投資、合資等形式與SAF供應(yīng)商建立緊密合作關(guān)系,占據(jù)新能源先發(fā)優(yōu)勢(shì)。此外,SAF應(yīng)用帶來(lái)的額外成本有望由終端客戶共同分擔(dān)。對(duì)于企業(yè)客戶,航司可利用SAF航班協(xié)助客戶推進(jìn)碳中和目標(biāo)。C端消費(fèi)者亦有較高溢價(jià)支付意愿?;诹_蘭貝格全球調(diào)研,多數(shù)旅客愿意支付約5%的碳減排溢價(jià)。航司可通過(guò)引入SAF航線里程獎(jiǎng)勵(lì)體系等做法進(jìn)一步提升C端消費(fèi)者的支付意愿,緩解SAF應(yīng)用早期的成本壓力。
SAF的產(chǎn)品研發(fā)周期長(zhǎng)、耗資大,除了企業(yè)與行業(yè)玩家的努力,政策幫扶亦十分關(guān)鍵。明確的SAF用量目標(biāo)、落地時(shí)間表與路線圖、引導(dǎo)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立等舉措可有效增強(qiáng)行業(yè)信心,提升SAF行業(yè)對(duì)社會(huì)資本的吸引力。在監(jiān)管之外,政府的直接撥款投資更是諸多研發(fā)生產(chǎn)機(jī)構(gòu)的重要資金來(lái)源。
參考文獻(xiàn)
[1]王翔羽.可持續(xù)航空燃料發(fā)展展望.航空動(dòng)力[J],2022(2):24-28.
[2] 張晨悅,馬英群,王興,傅容湛,黃技偉,花秀夫,范代娣,費(fèi)強(qiáng).全碳素生物轉(zhuǎn)化沼氣制備生物航煤制造路線研究進(jìn)展.合成生物學(xué)[J].2023(4):1-13.
[3] 原賽男,朱曉峰. SAF—中短期民航減排的最佳手段.大飛機(jī)[J].2023(9):14-20.
[4]為頂尖創(chuàng)業(yè)者而生.云點(diǎn)道林|中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)深度研究——SAF專題研究.云道資本公眾號(hào).2023.08.08.
[5] 生物基. 浙江大學(xué)李正龍教授:新一代醇制可再生航空燃油技術(shù)先行者!生物基能源與材料公眾號(hào).2023.11.20.
[6]柳華. 智慧民航 | 柳華:可持續(xù)航空燃料的適航批準(zhǔn).民航二所公眾號(hào).2023.05.27.
[7]能源Time. 可減排80%!可持續(xù)航空燃料何以發(fā)展遲滯?https://baijiahao.baidu.com/s?id=1775440782525018228&wfr=spider&for=pc
[8] 財(cái)經(jīng)天下事.深度洞見(jiàn)|小荷才露尖尖角:可持續(xù)航空燃料(SAF)在中國(guó)市場(chǎng)的推廣之路. https://www.sohu.com/a/692888206_121118710
2022年,全球SAF產(chǎn)量增加了兩倍,達(dá)到約3億升(24萬(wàn)噸),潛在 SAF 生產(chǎn)商的項(xiàng)目公告正在迅速增加。國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)(IATA)預(yù)計(jì),2028年可再生燃料總產(chǎn)量將達(dá)到至少690億升(5500萬(wàn)噸),SAF將是其重要組成部分。
1、SAF技術(shù)路線
由于SAF的原料來(lái)源極為豐富,生產(chǎn)SAF的技術(shù)路線五花八門(mén),截至2021年,共有9條技術(shù)路線通過(guò)了ASTM(美國(guó)測(cè)試和材料學(xué)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定。但商業(yè)化前景最清晰的有四條,分別是酯類(lèi)和脂肪酸類(lèi)加氫工藝(Hydroprocessed Esters and Fatty Acids, HEFA)、費(fèi)托合成工藝(Gas+Fischer-Tropsch, FT或 G+FT)、醇噴合成工藝(Alcohol to Jet, AtJ),以及尚未認(rèn)定但最有潛力的電轉(zhuǎn)液工藝(Power to Liquid, PtL)。
從全球范圍來(lái)看,歐美是SAF主要的消費(fèi)市場(chǎng)和生產(chǎn)地,歐洲生產(chǎn)商的現(xiàn)有產(chǎn)能主要以HEFA 路線為主;新產(chǎn)能中,包含部分G+FT、AtJ 和 PtL路線。美國(guó)以 AtJ 路線為主。
在SAF的各大技術(shù)路徑中,HEFA短期內(nèi)成熟度最高,落地產(chǎn)能規(guī)模最大,但由于原料來(lái)源問(wèn)題,產(chǎn)能爬坡受限,難以應(yīng)對(duì)SAF需求量爆發(fā),但仍有3年左右過(guò)渡期機(jī)會(huì)。G+FT使用固體廢棄物或鋼廠廢氣作為原料,來(lái)源廣泛,技術(shù)逐漸成熟,具備成本優(yōu)勢(shì),是目前階段平衡成本與規(guī)模的合適路徑,處于技術(shù)大規(guī)模落地窗口期。
電轉(zhuǎn)液路線(PtL)是一種通過(guò)電解水產(chǎn)生氫氣,再與CO2合成轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔锶剂系倪^(guò)程。目前合成 PtL 燃料有兩種合成路徑,分別是費(fèi)托合成法與甲醇合成法。該技術(shù)路線目前還處于起步階段,尚未包含在ASTM認(rèn)證體系中。不過(guò),該路線具有顯著的碳減排潛力,通過(guò)光伏和風(fēng)能為電解水過(guò)程提供電力,同時(shí)對(duì)從其他途徑捕集來(lái)的CO2加以利用,因而具有較好減排效益。
PtL則由于采用綠碳+綠氫,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看最符合未來(lái)長(zhǎng)期降碳精神,但受制于綠氫電解槽的技術(shù)突破(催化劑替代、高端膜國(guó)產(chǎn)化、極板改良)和出貨量限制,以及二氧化碳捕集技術(shù)(DAC、BECCS、CCUS)成本尚未能打平經(jīng)濟(jì)賬,短期內(nèi)仍以示范為主,規(guī)模化看5-7年外,但產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的核心設(shè)備在短期已具備出海銷(xiāo)售機(jī)會(huì)。未來(lái)隨碳捕和制氫成本進(jìn)一步下降及工程化實(shí)現(xiàn),短期值得持續(xù)關(guān)注可規(guī)?;茪潆娊獠奂癉AC設(shè)備以布局早期項(xiàng)目。
2、SAF商業(yè)化面臨的挑戰(zhàn)
(1)制備成本高
據(jù)國(guó)際清潔交通委員會(huì)(ICCT)相關(guān)統(tǒng)計(jì),SAF的生產(chǎn)成本約為航空煤油的2~8倍。其中,即便是當(dāng)前相對(duì)成熟的HEFA工藝,產(chǎn)品的最低市場(chǎng)價(jià)格也相當(dāng)于航空煤油的1.9~2.8倍,特別是注意到其他行業(yè)對(duì)豆油、棕櫚油、用過(guò)的食用油以及棕櫚脂肪酸餾出物這些HEFA生產(chǎn)原料的迫切需求與競(jìng)爭(zhēng),短期內(nèi)想要進(jìn)一步降低HEFA的成本還有很大的困難。由于燃料成本占整個(gè)民航業(yè)運(yùn)營(yíng)成本的25%~40%,即便航空公司愿意以更高的價(jià)格購(gòu)買(mǎi)一些SAF來(lái)支持其可持續(xù)發(fā)展,但這終究不是長(zhǎng)久之計(jì),盡快將SAF降到與航空煤油基本相同的成本是當(dāng)下非常急迫的任務(wù)。一些燃料供應(yīng)商已經(jīng)注意到了富含一氧化碳的工業(yè)廢氣和易于氣化的城市固體廢物的潛在利用價(jià)值,其相較于農(nóng)業(yè)生物質(zhì)原料更易獲取也廉價(jià)得多。
(2)供應(yīng)能力不足
2019 年全球航空業(yè)共消耗了約3600億L 燃料,預(yù)計(jì)未來(lái)還將以 3% 左右的年化速率不斷增長(zhǎng),而目前的SAF的年產(chǎn)量?jī)H為5000萬(wàn)L,不到總量的 0.02%,即便不考慮價(jià)格的問(wèn)題,在今后的幾年必須大幅增加SAF的產(chǎn)能才能滿足市場(chǎng)的需求。然而,各種獲得認(rèn)證的SAF工藝都或多或少地面臨原料的長(zhǎng)期可用性以及大規(guī)模生產(chǎn)的問(wèn)題,工業(yè)廢物廢氣的來(lái)源極為有限,而生產(chǎn)其他生物質(zhì)原料又需要占用大量的耕地和水資源。長(zhǎng)期最可行的技術(shù)方案就是利用費(fèi)托方法將工業(yè)途徑得到的氫(如電解)和大氣中二氧化碳合成用來(lái)制備燃料的碳?xì)浠衔铮@也會(huì)帶來(lái)巨大的可再生電力需求缺口。此外,在全球范圍內(nèi)支持SAF的基礎(chǔ)設(shè)施體系也遠(yuǎn)未成形,為使傳統(tǒng)煉油廠具備原料一體化處理能力,額外的投資必不可少,而若在現(xiàn)有供應(yīng)鏈之外拓展SAF專業(yè)工廠,相應(yīng)地也要配套建設(shè)管道運(yùn)輸和分裝儲(chǔ)存系統(tǒng)。
(3)組分特性不明確
為確保減排潛力最大化,理想狀態(tài)下的SAF應(yīng)無(wú)須與任何傳統(tǒng)燃料混合使用,但由于現(xiàn)在生產(chǎn)技術(shù)大多只是復(fù)刻了航空煤油中以正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴為代表的石蠟類(lèi)組分,業(yè)界對(duì) SAF 的性能特性到底能在多大程度上還原航空煤油還缺乏全面的認(rèn)識(shí),導(dǎo)致了SAF在商業(yè)使用中的混合體積被限制在了50%以下。波音公司的最新測(cè)試顯示在波音777飛機(jī)上使用100%HEFA 燃料時(shí),以前沒(méi)有接觸過(guò)燃料的密封件,即便不需要芳香烴組分也能獲得可接受的性能,不過(guò)在充分的化工機(jī)理研究和令人信服的試驗(yàn)證據(jù)出現(xiàn)前,業(yè)界對(duì)于老舊飛機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 中能否用環(huán)烷烴代替芳香烴仍持審慎的態(tài)度,目前ICAO發(fā)布了SAF的國(guó)際航空碳抵消和減排計(jì)劃(Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation, CORSIA)默認(rèn)生命周期排放值(LCA),如下表所示。據(jù)此可以看出,不同原料、不同工藝SAF的LCA存在較大差異。為了允許與航空煤油組分不同的 SAF 能單獨(dú)使用,未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)也可能會(huì)重新設(shè)計(jì)以保持最佳的運(yùn)行性能。
(4)認(rèn)證流程繁瑣
ASTM D4054是評(píng)估新型航空燃料和燃料添加劑的核心標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程,旨在確保使用替代航空燃料的飛機(jī)安全可靠地運(yùn)行。整個(gè)測(cè)試由航空OEM主導(dǎo),一般分為4個(gè)主要步驟,是一個(gè)反復(fù)迭代和異常嚴(yán)格的評(píng)估過(guò)程。這也導(dǎo)致了目前SAF的認(rèn)證需要3~5年的時(shí)間、500萬(wàn)美元以上的成本,全流程費(fèi)用支出則高達(dá)1000萬(wàn)~1500萬(wàn)美元,耗費(fèi)大量燃料樣品對(duì)于很多新興燃料供應(yīng)商也是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)。減少認(rèn)證時(shí)間并降低認(rèn)證成本已經(jīng)勢(shì)在必行,2020 年1月ASTM D4054快速認(rèn)證附件得到批準(zhǔn),但通過(guò)該附件認(rèn)證的SAF最大混合比例被限制在10%以下,后續(xù)仍有很多工作要做。當(dāng)然也要注意到,雖有簡(jiǎn)化 ASTM認(rèn)證流程的空間,但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,對(duì)SAF性能規(guī)范的要求只會(huì)收緊而不是放寬。
3、SAF國(guó)際動(dòng)態(tài)
歐盟是第一個(gè)提出SAF強(qiáng)制摻混比例目標(biāo)的全球主要經(jīng)濟(jì)體。為促進(jìn)SAF 的使用,歐洲推出減稅、強(qiáng)制使用和津貼等組合拳,推動(dòng)航空企業(yè)加速進(jìn)行低碳轉(zhuǎn)型。機(jī)場(chǎng)機(jī)載航空燃料中不斷提高SAF使用比例,力爭(zhēng)在2025年將其占航空燃料比重提升至2%以上,到2050年提升至63%以上。與此同時(shí),歐洲議會(huì)ETS投票通過(guò)了“SAF津貼(SAF allowances)”決議,津貼主要用于資助低碳、零碳燃料技術(shù)研 發(fā)以及SAF推廣應(yīng)用等。制定SAF津貼被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是歐洲為推動(dòng)SAF實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和使用的重要舉措。
美國(guó)政府則通過(guò)了《可持續(xù)航空燃料法案》《可持續(xù)天空法案》,為SAF生產(chǎn)提供稅收減免和補(bǔ)貼,并為新技術(shù)開(kāi)發(fā)、供應(yīng)鏈建設(shè)等提供定向撥款。2022年,美國(guó)能源部通過(guò)《通脹削減法案》要求,SAF生產(chǎn)商生產(chǎn)燃料時(shí)將整個(gè)生命周期內(nèi)的溫室氣體排放量相對(duì)傳統(tǒng)燃料至少降低50%。同年,美國(guó)能源部發(fā)布了報(bào)告“可持續(xù)航空燃料大挑戰(zhàn)”,旨在降低成本,增強(qiáng)可持續(xù)性,并擴(kuò)大生產(chǎn),使國(guó)內(nèi)可持續(xù)航空燃料產(chǎn)量達(dá)到每年30億加侖。到2030年溫室氣體排放量比使用傳統(tǒng)燃料至少減少50%;到2050年,預(yù)計(jì)航空噴氣燃料使用量減少100%,即年減少350億加侖。
按照歐美設(shè)定的政策,預(yù)計(jì)2030年SAF將占比達(dá)5%,隨著其他原料途徑不斷擴(kuò)大,預(yù)計(jì)到2030年代中期,SAF將占據(jù)航空燃料市場(chǎng)的20%。中短期內(nèi),化石能源與可持續(xù)航空燃料將是共存的狀態(tài),但未來(lái)新技術(shù)會(huì)慢慢取代化石能源。
美國(guó)達(dá)美航空目標(biāo)是到2030年底10%的運(yùn)營(yíng)使用SAF。達(dá)美已與SAF制造商Gevo簽署協(xié)議,從2026年年中起,連續(xù)七年每年采購(gòu)約2.84億升SAF。同時(shí)另一家公司DG Fuels將建立一條全新SAF供應(yīng)鏈,2027年底起,七年內(nèi)共向達(dá)美供應(yīng)約14.6億升SAF。阿聯(lián)酋航空公司,近期已承諾投資2億美元開(kāi)發(fā)先進(jìn)燃料和能源技術(shù)解決方案。互聯(lián)網(wǎng)巨頭谷歌也在近期宣布加入全球最大的SAF項(xiàng)目之一,該項(xiàng)目由全球商務(wù)旅行和Shell Aviation領(lǐng)銜。目前,印度德里英迪拉·甘地國(guó)際機(jī)場(chǎng)、挪威奧斯陸機(jī)場(chǎng)、瑞典斯德哥爾摩機(jī)場(chǎng)、美國(guó)洛杉磯機(jī)場(chǎng)和西雅圖機(jī)場(chǎng)等機(jī)場(chǎng)已開(kāi)始供應(yīng)SAF。如下表所示,歐美地區(qū)SAF生產(chǎn)線競(jìng)相布局。
4、中國(guó)SAF進(jìn)展
(1)中國(guó)航空公司SAF試飛活動(dòng)
中國(guó)SAF研究起步并不晚,2011年,由波音與國(guó)航合作推動(dòng)的SAF用于客機(jī)首次驗(yàn)證試飛取得成功。但由于缺乏政策補(bǔ)貼,我國(guó)SAF產(chǎn)業(yè)大致處于知識(shí)儲(chǔ)備階段,相比于國(guó)際航空領(lǐng)域超四十萬(wàn)次SAF試飛,中國(guó)的試飛次數(shù)也屈指可數(shù)。
(2)中國(guó)SAF相關(guān)政策進(jìn)展
作為典型的政策驅(qū)動(dòng)型產(chǎn)業(yè),中國(guó)發(fā)展SAF的路徑措施尚不明朗。相比于歐美明確的摻混指令和可持續(xù)交通燃料應(yīng)用目標(biāo),民航局和其他相關(guān)部門(mén)出臺(tái)的法律政策和標(biāo)準(zhǔn)體系也不完善。
2023年7月12日,民航局航空器適航審定司發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《航空替代燃料可持續(xù)性要求(征求意見(jiàn)稿)》、《艙內(nèi)非金屬材料燃燒產(chǎn)生毒性氣體的濃度測(cè)試方法(征求意見(jiàn)稿)》,為建立我國(guó)SAF可持續(xù)認(rèn)證體系邁出了重要一步。滿足國(guó)際通用要求并符合中國(guó)國(guó)情的航空替代燃料可持續(xù)性標(biāo)準(zhǔn),即將出爐。為了滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)考慮國(guó)內(nèi)航空替代燃料發(fā)展的實(shí)際情況,促進(jìn)行業(yè)發(fā)展,并參考ICAO標(biāo)準(zhǔn),民航局將減排閾值設(shè)定為10%。標(biāo)準(zhǔn)建立后填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白,為指導(dǎo)航空燃料生產(chǎn)供應(yīng)鏈條的各相關(guān)利益方開(kāi)展研發(fā)應(yīng)用,推進(jìn)可持續(xù)航空燃料的行業(yè)深度發(fā)展,助力實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
(3)國(guó)內(nèi)擬/在建SAF項(xiàng)目產(chǎn)能
目前,國(guó)內(nèi)SAF商業(yè)化仍處于起步階段,已投入產(chǎn)能的僅兩家,分別為中石化鎮(zhèn)海煉化分公司和張家港易高環(huán)保投資有限公司,規(guī)劃產(chǎn)能總計(jì)約15萬(wàn)噸/年,生產(chǎn)方式為以廢油脂為原料的HEFA工藝。目前國(guó)內(nèi)擬/在建SAF項(xiàng)目產(chǎn)能規(guī)模約為313.02萬(wàn)噸/年。
2023年7月,國(guó)電投塔城120萬(wàn)千瓦風(fēng)電制氫合成綠色航空煤油項(xiàng)目簽約,拉開(kāi)了國(guó)內(nèi)綠氫合成綠色航油時(shí)代的帷幕。此后,億利集團(tuán)阿拉善烏蘭布和350萬(wàn)千瓦立體風(fēng)光氫治沙制取航空燃料一體化示范項(xiàng)目、黑龍江省杜爾伯特風(fēng)光制氫制航油項(xiàng)目、中能建白城市可再生綠色能源一體化項(xiàng)目、巴彥卓爾蘆竹生物質(zhì)零碳產(chǎn)業(yè)園等綠色航油項(xiàng)目相繼簽約。
今年以來(lái),還有霍尼韋爾公司宣布將在中國(guó)天津港保稅區(qū)建設(shè)華北可持續(xù)航空燃料生產(chǎn)基地標(biāo)桿項(xiàng)目,在中國(guó)正式啟動(dòng)使用乙醇制噴氣燃料工藝技術(shù)(ethanol-to-jet fuel process technology)。該項(xiàng)技術(shù)利用玉米基、纖維素基或糖基乙醇原料生產(chǎn)SAF,以解決植物油、動(dòng)物脂肪和地溝油等傳統(tǒng)SAF原料供應(yīng)不足等問(wèn)題。
春秋航空公司與空客公司簽署了諒解備忘錄。雙方將加強(qiáng)在民航綠色和可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域合作,其中包括推廣和應(yīng)用SAF。中國(guó)商飛已與波音展開(kāi)合作,針對(duì)可再生航空燃料開(kāi)展研究,探索出的基于“地溝油”等廢棄油脂的生物燃料已在多次試驗(yàn)中取得良好效果。國(guó)家電投與空中客車(chē)公司簽署合作意向書(shū),雙方將在可持續(xù)航空燃料(SAF)產(chǎn)業(yè)鏈及可再生能源供應(yīng)等領(lǐng)域開(kāi)展合作。
(4)供應(yīng)渠道商
從中國(guó)傳統(tǒng)航油的產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看,中國(guó)航空油料集團(tuán)有限公司(中航油)負(fù)責(zé)從產(chǎn)油商收購(gòu)航空燃料,而后統(tǒng)一供應(yīng)國(guó)內(nèi)航空公司。中航油是目前中國(guó)內(nèi)地最主要的集采購(gòu)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、檢測(cè)、銷(xiāo)售和加注為一體化的航油供應(yīng)渠道商,負(fù)責(zé)超過(guò)95% 以上的國(guó)內(nèi)航油供應(yīng)。曾經(jīng)全面參與了中國(guó)的SAF四次試飛和商飛的航油供應(yīng),還曾參與中科院廣州能源所和民航二所合作開(kāi)展了國(guó)家級(jí)、省部級(jí)生物航油的研發(fā)項(xiàng)目。雖然目前中航油尚未由規(guī)?;腟AF加注服務(wù),但未來(lái)SAF的采購(gòu)、銷(xiāo)售和加注等環(huán)節(jié)應(yīng)該會(huì)由中航油掌控。
5、中國(guó)SAF如何彎道超車(chē)
中國(guó)汽車(chē)制造商將在今年成為全球最大的汽車(chē)出口國(guó),主要?dú)w功于中國(guó)新能源汽車(chē)在產(chǎn)業(yè)鏈、技術(shù)等方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“彎道超車(chē)”。那么中國(guó)在SAF方面如何實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)呢?我們從以下幾個(gè)方面提出建議:
(1)加快完善我國(guó)SAF可持續(xù)認(rèn)證體系,簡(jiǎn)化適航認(rèn)證并推進(jìn)與國(guó)際認(rèn)證的互通
目前我國(guó)已經(jīng)建立了完善的航空替代燃料的適航審定體系與驗(yàn)證體系,并在多款機(jī)型上開(kāi)展了試飛試用和商業(yè)航線運(yùn)行。加快建立可持續(xù)航空燃料的默認(rèn)生命周期排放值的計(jì)算方法,并獲得ICAO認(rèn)可,打破我國(guó)航空替代燃料可持續(xù)認(rèn)證和全生命周期碳排放值受制于人的現(xiàn)狀。
目前我國(guó)航空替代燃料認(rèn)證以美國(guó)ASTM-4054認(rèn)證流程為主要參考流程,其流程要求航空替代燃料通過(guò)燃料理化特性分析、部件試驗(yàn)、臺(tái)架試驗(yàn)及整機(jī)試驗(yàn),其中整機(jī)試驗(yàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備生產(chǎn)廠商提供。然而,現(xiàn)有的認(rèn)證流程及平臺(tái)在我國(guó)應(yīng)用中存在三大問(wèn)題:首先,不同型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于替代燃料變化的敏感度存在差異,不同發(fā)動(dòng)機(jī)在用于航空替代燃料認(rèn)證時(shí)的結(jié)果難以互相參考,現(xiàn)有流程下的燃料認(rèn)證僅限于認(rèn)證時(shí)所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)而無(wú)法擴(kuò)展,成為“燃料-發(fā)動(dòng)機(jī)”的組合認(rèn)證而非燃料的許可證;其次,由于我國(guó)測(cè)試技術(shù)未達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,對(duì)于整機(jī)試驗(yàn)難以在不拆解結(jié)構(gòu)的前提下對(duì)所有認(rèn)證所需參數(shù)進(jìn)行測(cè)量;最后,對(duì)于我國(guó)而言,商用大型發(fā)動(dòng)機(jī)起步較晚,仍處于發(fā)展階段,國(guó)內(nèi)商用航空市場(chǎng)由國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī)占主導(dǎo)地位,由于燃料認(rèn)證的特殊性(如對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)損傷的不確定性、部件拆分試驗(yàn)需求、較高時(shí)間成本與人力成本),在我國(guó)航空替代燃料適航認(rèn)證時(shí),國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備生產(chǎn)廠商提供幾乎不可能提供認(rèn)證所需的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。
要解決上述三大問(wèn)題,需要:打破“燃料-發(fā)動(dòng)機(jī)”的組合認(rèn)證現(xiàn)狀,建立以安全性為主導(dǎo)的可擴(kuò)展的燃料認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn);針對(duì)性設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)認(rèn)證平臺(tái),使其可以在保障整機(jī)匹配耦合的前提下完成所需參數(shù)的測(cè)量;建立替代燃料認(rèn)證專用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)及配套平臺(tái),擺脫國(guó)外設(shè)備生產(chǎn)商約束。
另外,推進(jìn)我國(guó)適航認(rèn)證和可持續(xù)認(rèn)證體系與國(guó)際認(rèn)證體系的互通,有助于簡(jiǎn)化認(rèn)證流程、縮短認(rèn)證時(shí)間,有利于SAF的“走出去”和“引進(jìn)來(lái)”。
(2)在“綠碳+綠氫”的PtL電轉(zhuǎn)液路線方面盡快取得技術(shù)突破
即使所有人都不吃油了,節(jié)省下來(lái)的生物油料也只能滿足航空業(yè)50%的需求。我國(guó)地溝油原材料端回收體系尚不完善,5.6%回收率只有美國(guó)的七分之一。而且,由于飲食習(xí)慣不同,我國(guó)的“ 地溝油 ”固體雜質(zhì)多、含水分高、酸性腐壞嚴(yán)重,預(yù)處理成本很高。農(nóng)林和城市固體廢物收集困難,不能穩(wěn)定供應(yīng),質(zhì)量不佳;糖和淀粉類(lèi)原料雖規(guī)模龐大,但存在“與人爭(zhēng)糧”“與糧爭(zhēng)地”的情形。
而PtL電轉(zhuǎn)液路線可充分借助中國(guó)在新能源電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和裝備制造方面的優(yōu)勢(shì)。理論上來(lái)說(shuō),PtL電轉(zhuǎn)液路線中的原材料只需氫、CO2,而氫可通過(guò)新能源電力電解海水制取,原材料來(lái)源廣泛,不存在瓶頸,相比于傳統(tǒng)航空煤油,PtL 航油在全生命周期內(nèi)最高可實(shí)現(xiàn)99%-100%的減排,是目前減排比例最高的技術(shù)路線。
但該路線是空氣碳捕二氧化碳+綠氫,經(jīng)過(guò)催化反應(yīng)生成合成氣,再經(jīng)歷費(fèi)托反應(yīng)進(jìn)一步合成SAF,核心技術(shù)難點(diǎn)在于前置環(huán)節(jié)的空氣碳捕二氧化碳和綠氫生成導(dǎo)致SAF生產(chǎn)成本過(guò)高,降本困難。隨著生產(chǎn)技術(shù)和裝備方面的突破,該路線將能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的SAF量產(chǎn)。
2022年,莊信萬(wàn)豐公司宣布推出名為HyCOgenTM的逆水煤氣變換技術(shù),旨在將捕集的CO2和綠色H2轉(zhuǎn)化為可持續(xù)航空燃料(SAF)。通過(guò)將 HyCOgen 技術(shù)與FTCANS費(fèi)-托合成技術(shù)(與BP公司合作開(kāi)發(fā))相結(jié)合,為高效且經(jīng)濟(jì)有效地生產(chǎn)基于可再生能源的SAF提供了一個(gè)集成的、可擴(kuò)展的解決方案,能夠在各種規(guī)模的項(xiàng)目中進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效的部署——從單個(gè)電解槽供氫的小規(guī)模項(xiàng)目,到使用多個(gè)大型電解槽模塊的世界級(jí)項(xiàng)目。
(3)SAF的原料供應(yīng)應(yīng)多元化,并與環(huán)保資源循環(huán)利用相結(jié)合
SAF的原料供應(yīng)要因地制宜,采用多元化、多渠道的方式,川渝可以適用餐飲廢油,西北沙漠適用廢氣、綠電綠氫,東北、新疆適用農(nóng)林廢棄物,湖北、湖南適用蘆竹。我國(guó)生物質(zhì)資源量每年約34.9億噸,多集中于東北、西南及中部地區(qū),可作為能源利用的約4.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,并且我國(guó)生物質(zhì)能技術(shù)研發(fā)與國(guó)際處于同一水平。
我國(guó)竹類(lèi)資源、面積、蓄積量均居世界第一,也是全球竹產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大、竹制品生產(chǎn)最多和貿(mào)易量第一大國(guó)。與其他植物相比,竹類(lèi)植物具有品種多、生長(zhǎng)速度快、再生能力強(qiáng)、一次造林成功即可持續(xù)利用等特點(diǎn)。目前,我國(guó)在竹材加工環(huán)節(jié)的利用率較低,不足40%,形成了大量的加工廢料,從而為生物質(zhì)能源提供了優(yōu)質(zhì)原料。因此竹質(zhì)資源可作為生產(chǎn)航油的重要原料來(lái)源。
阿拉善烏蘭布和350萬(wàn)千瓦立體風(fēng)光氫治沙制取航空燃料一體化項(xiàng)目,將綠氫與70萬(wàn)噸(干基)沙柳氣化的合成氣耦合制取綠色航油;黑龍江杜爾伯特風(fēng)光制氫制航油項(xiàng)目總體規(guī)劃“1.2GW綠電(風(fēng)電、光伏)+綠氫+15萬(wàn)噸綠色航煤”,利用生物質(zhì)/城市固廢為原料,全面開(kāi)發(fā)和落地新能源制氫和綠色航空煤油一體化項(xiàng)目;內(nèi)蒙古巴彥淖爾基于蘆竹全產(chǎn)業(yè)鏈打造生物質(zhì)零碳產(chǎn)業(yè)園,匯聚風(fēng)、光綠電、綠氫、綠色甲醇、綠色航煤和綠色纖維等項(xiàng)目,充分發(fā)揮蘆竹吸碳、固碳能力,實(shí)現(xiàn)園區(qū)負(fù)碳經(jīng)濟(jì)。以上項(xiàng)目屬于因地制宜,實(shí)現(xiàn)了資源的回收利用,國(guó)家應(yīng)從稅收優(yōu)惠、環(huán)保補(bǔ)貼等方面進(jìn)行支持,鼓勵(lì)更多這類(lèi)項(xiàng)目落地。
(4)在政策上支持醇制航油技術(shù)、全碳素生物轉(zhuǎn)化制備生物航煤等新技術(shù)的研發(fā)
現(xiàn)行的美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的可再生航空燃油技術(shù)中,醇制航油技術(shù)受到了歐美國(guó)家眾多巨頭企業(yè)的廣泛關(guān)注。然而目前醇制航空燃油技術(shù)主要通過(guò)乙醇?xì)庀嗝撍鸵蚁┒嗖骄酆?加氫異構(gòu)合成可再生航油組分。該技術(shù)所需反應(yīng)單元多、能耗高、成本高,且不同過(guò)程所需溫度條件差別較大,能量管理困難,可利用的原料也受很大的限制。李正龍教授對(duì)乙醇制可再生航空燃油技術(shù)進(jìn)一步升級(jí),降低能耗和成本;通過(guò)研發(fā)新型生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)進(jìn)一步降低乙醇生產(chǎn)成本,并實(shí)現(xiàn)對(duì)木質(zhì)素的高值化利用,為生物質(zhì)低成本制備乙醇和高品質(zhì)航油奠定基礎(chǔ)。更重要的是,通過(guò)融合甲烷、二氧化碳、合成氣等C1資源的高值化利用新技術(shù),李正龍教授團(tuán)隊(duì)將醇制航油技術(shù)的上游原料拓展到多種農(nóng)林廢棄物、有機(jī)固廢、工業(yè)廢氣和二氧化碳等眾多大宗低碳原料,為大規(guī)模合成可再生航空燃油提供了可能和基礎(chǔ)。此類(lèi)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)分散-集中相結(jié)合的模式,通過(guò)分散式技術(shù)合成醇類(lèi)中間體,運(yùn)輸?shù)郊械拇笠?guī)模航油精煉廠,可以解決生物質(zhì)等低碳資源分散難以大規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)的難題。
西安交大化工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)在《全碳素生物轉(zhuǎn)化沼氣制備生物航煤制造路線研究進(jìn)展》(張晨悅等,2023)中提出以餐廚垃圾厭氧消化產(chǎn)生的沼氣為原料,利用合成生物學(xué)技術(shù)和生物制造策略,將其中的全部碳素(CO2和CH4)高效轉(zhuǎn)化為生物航煤(SAF)。該制造路線利用光能自養(yǎng)微生物和好氧性嗜甲烷菌分別轉(zhuǎn)化CO2和CH4合成生物油脂,再將油脂提取并升級(jí)加工制備SAF。通過(guò)介紹光能自養(yǎng)微生物和好氧性嗜甲烷菌的關(guān)鍵酶和代謝途徑,總結(jié)菌種改造策略和發(fā)酵工藝優(yōu)化在提升油脂積累方面的研究進(jìn)展。在比較了不同生物油脂預(yù)處理和升級(jí)加工的工藝特點(diǎn)之后,分析了相關(guān)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和應(yīng)用場(chǎng)景。基于SAF的燃燒性能及其在生產(chǎn)過(guò)程中的全球變暖潛勢(shì)值,討論了SAF制造路線的技術(shù)可行性。最后,借助技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性分析展望了提升SAF制造路線經(jīng)濟(jì)性的策略,為生物技術(shù)在燃料生產(chǎn)領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用提供參考。
要在政策上全力支持生物航油等航空燃料新能源的研究,從技術(shù)、科研、生產(chǎn)、使用、裝備等全產(chǎn)業(yè)鏈上進(jìn)行規(guī)劃、研究、攻關(guān)和探索。
(5)鼓勵(lì)油品制造商、供應(yīng)商、航空公司、機(jī)場(chǎng)等全產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動(dòng)
航空業(yè)供應(yīng)鏈相對(duì)封閉。新興SAF供應(yīng)商需經(jīng)歷較長(zhǎng)的認(rèn)證周期,并經(jīng)過(guò)大量、多次的飛行測(cè)試。一方面,SAF產(chǎn)品為具備技術(shù)實(shí)力的新玩家?guī)?lái)進(jìn)入機(jī)會(huì);另一方面,供應(yīng)商需與飛機(jī)制造商、航空公司、機(jī)場(chǎng)、傳統(tǒng)航油廠商等航空業(yè)玩家形成聯(lián)動(dòng)。例如,Neste在研發(fā)測(cè)試階段便與波音合作實(shí)現(xiàn),World Energy為空客提供飛機(jī)交付燃料。對(duì)于新玩家,亦可以考慮與業(yè)界關(guān)系資源雄厚的傳統(tǒng)燃油供應(yīng)商合作切入。此外,國(guó)產(chǎn)飛機(jī)的發(fā)展為中國(guó)航空供應(yīng)商帶來(lái)新的機(jī)遇, 新玩家可加強(qiáng)與中資OEM的研發(fā)合作。
機(jī)場(chǎng)是航空運(yùn)輸鏈條上重要的樞紐,是飛機(jī)服務(wù)的中心、航空燃油供應(yīng)的主要場(chǎng)所,對(duì)于SAF的推廣應(yīng)用至關(guān)重要,機(jī)場(chǎng)集團(tuán)應(yīng)盡早布局相關(guān)能力,應(yīng)對(duì)未來(lái)市場(chǎng)需求。目前,還未有國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)向定期航班提供SAF加注服務(wù),產(chǎn)業(yè)合作也以提供試飛場(chǎng)地為主。機(jī)場(chǎng)可利用SAF服務(wù)方身份,更為深度參與至技術(shù)升級(jí)和模式創(chuàng)新。SAF可沿用傳統(tǒng)燃油設(shè)施,眾多機(jī)場(chǎng)積極借力相關(guān)基建,并優(yōu)化配套。部分領(lǐng)先機(jī)場(chǎng)綜合考慮自身碳中和目標(biāo)以及基地航司燃料使用,整合SAF需求向供應(yīng)商集中采購(gòu)。多個(gè)領(lǐng)先機(jī)場(chǎng)成立補(bǔ)貼項(xiàng)目,鼓勵(lì)本場(chǎng)航司使用SAF。機(jī)場(chǎng)亦有望通過(guò)深度參與SAF產(chǎn)業(yè)鏈布局共享新行業(yè)成長(zhǎng)帶來(lái)的收益。
航空公司可在產(chǎn)業(yè)鏈上下游尋求合作,穩(wěn)定SAF供應(yīng)、實(shí)現(xiàn)碳中和并降低成本挑戰(zhàn)。國(guó)際領(lǐng)先航司已進(jìn)行廣泛實(shí)踐。航司通過(guò)戰(zhàn)略投資、合資等形式與SAF供應(yīng)商建立緊密合作關(guān)系,占據(jù)新能源先發(fā)優(yōu)勢(shì)。此外,SAF應(yīng)用帶來(lái)的額外成本有望由終端客戶共同分擔(dān)。對(duì)于企業(yè)客戶,航司可利用SAF航班協(xié)助客戶推進(jìn)碳中和目標(biāo)。C端消費(fèi)者亦有較高溢價(jià)支付意愿?;诹_蘭貝格全球調(diào)研,多數(shù)旅客愿意支付約5%的碳減排溢價(jià)。航司可通過(guò)引入SAF航線里程獎(jiǎng)勵(lì)體系等做法進(jìn)一步提升C端消費(fèi)者的支付意愿,緩解SAF應(yīng)用早期的成本壓力。
SAF的產(chǎn)品研發(fā)周期長(zhǎng)、耗資大,除了企業(yè)與行業(yè)玩家的努力,政策幫扶亦十分關(guān)鍵。明確的SAF用量目標(biāo)、落地時(shí)間表與路線圖、引導(dǎo)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立等舉措可有效增強(qiáng)行業(yè)信心,提升SAF行業(yè)對(duì)社會(huì)資本的吸引力。在監(jiān)管之外,政府的直接撥款投資更是諸多研發(fā)生產(chǎn)機(jī)構(gòu)的重要資金來(lái)源。
參考文獻(xiàn)
[1]王翔羽.可持續(xù)航空燃料發(fā)展展望.航空動(dòng)力[J],2022(2):24-28.
[2] 張晨悅,馬英群,王興,傅容湛,黃技偉,花秀夫,范代娣,費(fèi)強(qiáng).全碳素生物轉(zhuǎn)化沼氣制備生物航煤制造路線研究進(jìn)展.合成生物學(xué)[J].2023(4):1-13.
[3] 原賽男,朱曉峰. SAF—中短期民航減排的最佳手段.大飛機(jī)[J].2023(9):14-20.
[4]為頂尖創(chuàng)業(yè)者而生.云點(diǎn)道林|中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)深度研究——SAF專題研究.云道資本公眾號(hào).2023.08.08.
[5] 生物基. 浙江大學(xué)李正龍教授:新一代醇制可再生航空燃油技術(shù)先行者!生物基能源與材料公眾號(hào).2023.11.20.
[6]柳華. 智慧民航 | 柳華:可持續(xù)航空燃料的適航批準(zhǔn).民航二所公眾號(hào).2023.05.27.
[7]能源Time. 可減排80%!可持續(xù)航空燃料何以發(fā)展遲滯?https://baijiahao.baidu.com/s?id=1775440782525018228&wfr=spider&for=pc
[8] 財(cái)經(jīng)天下事.深度洞見(jiàn)|小荷才露尖尖角:可持續(xù)航空燃料(SAF)在中國(guó)市場(chǎng)的推廣之路. https://www.sohu.com/a/692888206_121118710