訂閱
糾錯
加入自媒體

SAF產(chǎn)業(yè)研究報告

6月5日,加注中國石化鎮海煉化自主研發(fā)生物航煤的國產(chǎn)大飛機C919經(jīng)過(guò)一個(gè)多小時(shí)的飛行后,平穩降落在山東東營(yíng)機場(chǎng)。同日,我國自主研發(fā)的ARJ21飛機在上海浦東機場(chǎng)成功完成了生物航煤試飛工作。

這是國產(chǎn)商用飛機首次加注生物航煤,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。

可持續航空燃料,簡(jiǎn)稱(chēng)SAF,真的離我們很近了。

01

SAF的發(fā)展背景

在溫室效應日益加劇的環(huán)境下,國際社會(huì )共同應對氣候變化目前已成為全球共識。2015年巴黎氣候變化大會(huì )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。據聯(lián)合國政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)發(fā)布的報告,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,其造成的溫室效應是在低空排放的3-4倍。同時(shí),航空業(yè)未來(lái)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(huì )上,國際航空運輸協(xié)會(huì )(International Air Transport Association,IATA)理事長(cháng)Willie Walsh表示,全球航空業(yè)面臨的挑戰還將持續數年時(shí)間,預計未來(lái)20年全球航空業(yè)年均增速3.3%,亞太地區的增速可能達到4.5%。據IATA數據,2024年三月,全行業(yè)航空客運總量同比增長(cháng)了13.8%?梢灶A想到,隨著(zhù)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。

根據國際民用航空組織(nternational Civil Aviation Organization,ICAO)預測,如果不控制航空運輸業(yè)的碳排放,到2050年該類(lèi)碳排放將占據全球碳排放總量的25%,航空業(yè)減碳排的緊迫性不言而喻。

圖1:全球航空客運總量(按RPK計算),來(lái)源IATA

減緩航空溫室氣體的影響任重道遠,但勢在必行,國際社會(huì )對此制定了相關(guān)計劃。2021年10月,IATA在第77屆年會(huì )上批準了2050年實(shí)現全球航空運輸業(yè)凈零排放(fly net zero)的決議。IATA同時(shí)測算出,在2050年滿(mǎn)足100億人次飛行需求的情況下,要想實(shí)現凈零排放,當年需要減少至少18億噸碳排放,在2050年前需累計減少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(huì )員大會(huì )上確定了長(cháng)期氣候目標,同樣計劃在2050年前實(shí)現全球航空業(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劃。

1.2 航空業(yè)減排的主要措施SAF

按照IATA實(shí)現凈零排放的規劃來(lái)劃分,航空業(yè)可在四方面進(jìn)行減碳:

(1)開(kāi)發(fā)新技術(shù),使用電力和氫能。在現有機型上不斷提升設計水平和材料應用水平,例如使用更加高效的發(fā)動(dòng)機,優(yōu)化空氣動(dòng)力學(xué)設計方案,使用輕質(zhì)材料等;或是開(kāi)發(fā)純電動(dòng)飛機、混合動(dòng)力飛機、氫能飛機。

(2)基礎設施和運營(yíng)效率。優(yōu)化機場(chǎng)設施、空中交通管理,例如提高機場(chǎng)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(xiàn)安排,減少機場(chǎng)擁堵。

(3)碳抵消計劃及碳捕獲。航空公司、機場(chǎng)或企業(yè)客戶(hù)通過(guò)投資碳抵消項目減少其他來(lái)源的碳排放,以抵消自己的排放量;或通過(guò)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)使用可持續航空燃料(sustainable aviation fuel,SAF)。SAF全稱(chēng)可持續航空燃料,是由各種可持續重復獲得的原料經(jīng)過(guò)化學(xué)反應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、農林廢棄物等,還可以通過(guò)合成氫氣和捕獲的CO2來(lái)生產(chǎn),因此相比化石燃料,SAF的全生命周期碳排放量會(huì )顯著(zhù)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(guò)程中也降低了顆粒物排放。

對比四方面的減碳措施,使用電驅動(dòng)及氫能驅動(dòng)飛機在理論上來(lái)說(shuō)可完全實(shí)現零碳排放,不過(guò)相關(guān)技術(shù)研發(fā)的進(jìn)展較為緩慢,2050年實(shí)現凈零排放的目標期限較為緊張,其中,電動(dòng)飛機的動(dòng)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(dòng)力飛機則因為氫氣的單位體積能量荷載效率低,需要對燃料倉大幅擴容。這兩者所占重量或體積過(guò)大,都需要對飛機進(jìn)行大規模的改造,未來(lái)一段時(shí)間內可能僅能應用于短途航線(xiàn),需要用不短的時(shí)間實(shí)現技術(shù)突破,無(wú)法大規模減碳。

優(yōu)化基礎設施和運營(yíng)效率的實(shí)施相對較為簡(jiǎn)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,FEGA),據其在2023年三季度公布的最新結果,自2005年成立以來(lái),FEGA已幫助航空公司減少了476萬(wàn)噸燃料消耗,累計減少了1520萬(wàn)噸碳排放。但相比2050年上百億的目標,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,但想要達成凈零排放的目標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劃,用來(lái)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(guò)直接減排技術(shù)減少,22%將通過(guò)碳捕獲處理,明確未來(lái)將不依靠碳抵消完成碳中和目標。另一方面,碳抵消產(chǎn)品是否準確可靠尚且存疑。例如,達美航空曾在2021年購買(mǎi)了高達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)保標榜自己,但并沒(méi)有實(shí)際改善環(huán)境,試圖掩蓋對社會(huì )和環(huán)境的破壞,以此保全和擴大自己的市場(chǎng)或影響力。

SAF則有著(zhù)廣泛的原料來(lái)源和制取渠道,可在航空業(yè)減碳場(chǎng)景中大規模應用,實(shí)現大量碳減排。在技術(shù)和安全性方面,SAF產(chǎn)品只要通過(guò)相關(guān)標準的認證(ASTM-D7566,由美國材料與試驗學(xué)會(huì ) American Society of Testing Materials發(fā)布),則可與傳統航煤直接混合使用,不需要對飛機及其相關(guān)設備迭代,雖然目前有最大摻混比例限制,但在技術(shù)上可以實(shí)現100%使用SAF,波音公司、空客公司等飛機制造商以及美聯(lián)航、阿聯(lián)酋航空等航空公司已經(jīng)測試過(guò)100%使用SAF的試飛,技術(shù)研發(fā)費用和時(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(lái)短期內主要的航空業(yè)減碳排放方案。IATA在2050實(shí)現凈零排放的規劃中,也對使用SAF這一措施有較高的期望,認為在全部可減少的碳排放量中,65%的減排將通過(guò)該方法實(shí)現,運用新技術(shù)將貢獻13%,優(yōu)化效率將貢獻3%,碳抵消和碳捕貢獻19%。

圖2:實(shí)現2050年凈零碳排放的措施貢獻度,來(lái)源IATA官網(wǎng)

據IATA統計,2023年SAF產(chǎn)量超過(guò)6億升(50萬(wàn)噸),是2022年產(chǎn)量3億升(25萬(wàn)噸)的兩倍,預計2024年產(chǎn)量將增加兩倍,達到18.75億升(150萬(wàn)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(wàn)噸)SAF,且還會(huì )定期達成更多協(xié)議,預計2029年可再生燃料產(chǎn)量將超過(guò)780億升(6300萬(wàn)噸),SAF未來(lái)的市場(chǎng)較為廣闊。

02

主要經(jīng)濟體的SAF政策及項目

SAF在全球范圍內尚處于初期階段,作為主要經(jīng)濟體的歐盟、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(lái)也逐漸重視,積極參與國際合作推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。以下為三個(gè)地區的不完全統計的政策。

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)現碳中和的目標后,歐盟隨即在2020年提出了歐洲綠色新政(European Green Deal)長(cháng)期發(fā)展戰略。在此戰略下,歐盟在過(guò)去幾年中圍繞該產(chǎn)業(yè)頒布了一系列政策措施來(lái)支持航空業(yè)碳減排,統稱(chēng)為“The EU fit for 55 package”,這里的55是指歐盟在歐洲氣候法中的規定:到2030年前實(shí)現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。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(huì )和歐盟理事會(huì )成員國正式通過(guò)了EU ETS的修改提議。根據歐洲議會(huì )的修訂案,歐盟計劃將減排目標從原有的43%增至62%;擴大碳市場(chǎng)覆蓋范圍,把ICAO的基于全球市場(chǎng)的國際航空碳抵消和減排計劃 (CORSIA)納入修訂后的EU ETS,并考慮在2027年將范圍由歐洲內部航線(xiàn)擴大到來(lái)往歐洲的航線(xiàn);擴大碳市場(chǎng)付費配額,到2026年逐步取消原有的免費碳配額比例;對生產(chǎn)和使用SAF的廠(chǎng)商進(jìn)行經(jīng)濟扶持,對生產(chǎn)企業(yè)發(fā)放來(lái)自ETS收入、預計總額16億歐元的補貼。

(2)ReFuelEU 計劃。該計劃于2023年10月由歐洲議會(huì )批準。具體規定,由農業(yè)或林業(yè)殘留物、藻類(lèi)、生物廢物、廢食用油或某些動(dòng)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)對航空燃料供應商規定了強制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%。據此,歐盟航空安全局被賦權擴大了環(huán)境監管范圍,從2025年起負責監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規定了道路交通運輸、熱力和電力燃料的最低消費稅稅率,自2003年后在“Fit for 55”中首次修訂。歐盟委員會(huì )認為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(cháng)了化石燃料的消費。在改革后,傳統化石燃料將開(kāi)始征稅,在2023-2033年,運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(lái)說(shuō)以鼓勵性、支持性政策為主,主要運用財政補貼、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(dòng)計劃》,該計劃確認了2050年美國航空業(yè)碳中和的長(cháng)期目標。此后,美國先后發(fā)布了三個(gè)主要政策:SAF大挑戰路線(xiàn)圖(Sustainable Aviation Fuel Grand Challenge)、可持續燃料標準(Renewable Fuel Standard and Low Carbon Fuel Standard)、通脹削減法案(Inflation Reduction Act, IRA)。

具體如下:

(1)SAF大挑戰路線(xiàn)圖。該政策由美國能源部(DOE)、運輸部(DOT)和農業(yè)部(USDA)與環(huán)保局、國家實(shí)驗室、大學(xué)等其他機構在2022年9月聯(lián)合制定,為美國SAF產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規劃了總體路線(xiàn),提出到2030年實(shí)現國內SAF產(chǎn)量達到30億加侖(900萬(wàn)噸);到2050年實(shí)現國內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)于擴大SAF供應和終端使用、降低SAF成本、提高SAF可持續性的可行措施,包括原料創(chuàng )新、SAF轉化技術(shù)創(chuàng )新、構建供應鏈、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)可持續燃料標準。該政策是一個(gè)長(cháng)期有效的類(lèi)似于碳排放額度的機制,規定傳統燃料供應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(mǎi)額度或支付罰金,而航空燃料供應商沒(méi)有強制摻混的要求,同時(shí)在本土銷(xiāo)售SAF會(huì )產(chǎn)生環(huán)境權益,可在市場(chǎng)交易額度并獲利。

(3)通脹削減法案。該法案由美國財政部和國內稅收署(IRS)發(fā)布,為SAF的生產(chǎn)、應用和研發(fā)提供經(jīng)濟支持,旨在鼓勵生產(chǎn)能夠實(shí)現減排至少50%生命周期溫室氣體(GHG)的SAF。

具體規定為:

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(guò)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)項目提供補貼,由美國聯(lián)邦航空局(FAA)提供共計約2.9億美元,其中2.45億美元支持SAF基礎設施項目,4700萬(wàn)美元支持低排放航空技術(shù)項目。

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(xiàn)。不過(guò),多個(gè)政策已表明政府將SAF作為航空業(yè)脫碳戰略的重要一環(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年前碳達峰行動(dòng)方案》,將航空業(yè)納入碳市場(chǎng)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年的十四五規劃和之后的相關(guān)政策中多次出現了與SAF相關(guān)的內容,具體包括:

(1)《“十四五”民航綠色發(fā)展專(zhuān)項規劃》提出推動(dòng) SAF 商業(yè)應用取得突破,力爭2025 年當年 SAF 消費量達到2萬(wàn)噸以上,“十四五”期間消費量累計達到5萬(wàn)噸;同時(shí)也針對節油減排提出預期性目標:“十四五”期間,運輸航空機隊噸公里油耗降至 0.293 千克,運輸航空噸公里 CO排放降至 0.886千克。

(2)《“十四五”民用航空發(fā)展規劃》提到要推進(jìn)SAF常態(tài)化試點(diǎn)和可持續認證機制,以及推動(dòng)建立符合國情和行業(yè)發(fā)展階段的航空碳減排市場(chǎng)機制。

(3)《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規劃》指出,在有條件的地區開(kāi)展生物柴油推廣試點(diǎn),推進(jìn)生物航空燃料示范應用。

(4)《“十四五”可再生能源發(fā)展規劃》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(guò)程降碳端推進(jìn)SAF的研發(fā)生產(chǎn)供應等示范項目。

(6)《航空替代燃料可持續性要求(征求意見(jiàn)稿)》提出了中國對于SAF在環(huán)境、社會(huì )、經(jīng)濟三方面的標準認定,旨在建立滿(mǎn)足國際通用需求和中國國情的SAF認證體系。

(7)《綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要(2023—2035 年)》提出開(kāi)展可持續航空燃料在國產(chǎn)民用飛機上的試點(diǎn)應用,基于成熟的可持續航空燃料應用情況,在國產(chǎn)民用飛機上開(kāi)展不同摻混比例的試點(diǎn)驗證。

(8) 2024年全國兩會(huì )期間,多位代表委員就加快推動(dòng)中國SAF發(fā)展提出相關(guān)建議。中國民航局原局長(cháng)馮正霖指出,中國SAF推廣起步較早,在制備原料方面有著(zhù)資源稟賦優(yōu)勢,但是行業(yè)發(fā)展還面臨一些問(wèn)題,亟需從國家層面做好產(chǎn)業(yè)生態(tài)頂層設計;亟需建立健全體制機制,推動(dòng)形成認證標準、原料供給等產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展的工作合力;亟須強化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量和效益;亟須建立有效機制,增強國際民航合作的戰略主動(dòng)權和制度性話(huà)語(yǔ)權。

2.4   全球進(jìn)行中的SAF項目

ICAO統計并持續跟蹤了全球所有的SAF項目,并根據項目進(jìn)度劃分。截至2024年5月24日,正在運營(yíng)中投產(chǎn)SAF并且已經(jīng)公布產(chǎn)能的工廠(chǎng)共有48所。以下為按照制造商與工廠(chǎng)所在國家劃分后的產(chǎn)能占比,詳見(jiàn)附錄:

圖3:全球制造商已投產(chǎn)SAF產(chǎn)能占比,數據來(lái)源ICAO,截至2024年5月24日

圖4:已投產(chǎn)SAF工廠(chǎng)所在國家的產(chǎn)能占比,數據來(lái)源ICAO,截至2024年5月24日

從選取的48所工廠(chǎng)總體來(lái)看,歐美制造商占有相當大的比重,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(chǎng)所在國家來(lái)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統計的正在運營(yíng)中生產(chǎn)SAF并且已經(jīng)公布產(chǎn)能的48所工廠(chǎng)信息,數據來(lái)源ICAO,截至2024年5月24日

需要注意的是,在ICAO統計的313個(gè)工廠(chǎng)項目中,有很大一部分尚未開(kāi)始生產(chǎn),公布的產(chǎn)能在未來(lái)仍有很大的變數。同樣需要注意的是,工廠(chǎng)的計劃產(chǎn)能只是提供了理想狀況下當年能夠生產(chǎn)的數額,與該工廠(chǎng)當年實(shí)際生產(chǎn)的SAF總量沒(méi)有必然聯(lián)系,實(shí)際產(chǎn)量會(huì )受到很多其他因素干擾。例如,2023年Neste在新加坡的工廠(chǎng)因為設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,鎮海煉化在2022年實(shí)現了規;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?jì)H為600噸左右,距離規劃產(chǎn)能10萬(wàn)噸相去甚遠。

2.5   我國SAF的生產(chǎn)工藝

SAF產(chǎn)品需經(jīng)過(guò)一系列的國際標準認定,最主要的是美國材料與試驗學(xué)會(huì )(ASTM)發(fā)布的D7566標準。該標準規定了SAF熱穩定性、揮發(fā)性、流動(dòng)性等數十種理化特性的范圍,并不斷更新符合標準的技術(shù)路線(xiàn)。技術(shù)路線(xiàn)根據生產(chǎn)工藝、原材料、產(chǎn)出物進(jìn)行劃分。在A(yíng)STM發(fā)布的D7566-2024a版本中,被認定的SAF技術(shù)路線(xiàn)一共有8條,按認證時(shí)間排列如下:

表1:ASTM-D7566認定的8條技術(shù)路線(xiàn),數據來(lái)源ASTM,截至2024年5月24日

8條技術(shù)路線(xiàn)主要涉及了3類(lèi)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)、用于氣制航煤的費托合成工藝(Gas+Fischer-Tropsch,FT)。

其他未經(jīng)過(guò)認證但已研發(fā)的工藝路線(xiàn)包括:電轉液工藝(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,被認定的HEFA、FT、AtJ,以及未被認定的PtL,這四類(lèi)是普遍認為有較大前景的,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、餐飲費油、動(dòng)物脂肪通過(guò)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(guò)催化加氫的方法將原料中的甘油三酯、不飽和脂肪酸轉為飽和脂肪酸。第二步是飽和脂肪酸通過(guò)加氫脫氧和脫羥反應轉化成直鏈烷烴。第三步是裂化和異構化反應,進(jìn)一步選擇加氫裂化和深度異構化生成高度支化的烷烴。最后經(jīng)過(guò)分餾過(guò)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(lái)源眾多,包括動(dòng)物油、植物油、餐飲廢棄油、藻類(lèi)物質(zhì)等。HEFA產(chǎn)出的生物柴油有高熱穩定性、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,容易導致燃油低潤滑性和燃油泄漏問(wèn)題。

目前,該技術(shù)路線(xiàn)已在全球范圍內處于成熟水平,據IATA預測,未來(lái)五年,約85%的工廠(chǎng)將通過(guò)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(xiàn),例如世界知名能源供應商Neste Oil、Total Energy等,我國大部分SAF供應方同樣采用了HEFA,例如鎮海煉化、易高、君恒集團等。

AtJ

AtJ是指將糖和淀粉類(lèi)原料通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生醇類(lèi)物質(zhì),或通過(guò)其他途徑獲得醇類(lèi)物質(zhì),再通過(guò)脫水、低聚、加氫轉化以及蒸餾轉化為航空燃料。該工藝可簡(jiǎn)單分為2步。第一步是醇的生產(chǎn),最常見(jiàn)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(guò)發(fā)酵、水解、氣化等過(guò)程制取。第二步是醇的轉化,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(lái)源有多種獲取途徑,如玉米、甘蔗等農作物。不過(guò)在不同國家和地區,原料可獲得性存在較大差異。受原料影響,AtJ路線(xiàn)主要應用在北美和南美,例如美國和巴西,我國相比之下較不適用。采用該路線(xiàn)的項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(guò)酸氣脫除、加氫調節生成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(guò)生物質(zhì)產(chǎn)生,例如農林廢棄物、城市有機固體廢物等,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)入脫除系統中去除CO2、H2S等酸性氣體,提高合成的經(jīng)濟性,同時(shí)避免催化劑中毒。第四步是氣體調節,主要是加氫調節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(guò)程,將CO和H2反應生成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,未轉化的合成氣和一些FT氣體重整后可循環(huán)至反應器;液體產(chǎn)品通過(guò)精煉獲得不同類(lèi)型的燃料;多余的氣體可以用來(lái)發(fā)電。

FT燃料通常不含硫、氮,且熱穩定性高,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項目大部分也和AtJ一樣處于試驗階段,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(guò)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(guò)費托合成或甲醇合成轉化為SAF。

該技術(shù)路線(xiàn)目前還處于發(fā)展初期,距離商業(yè)化應用較遠,不過(guò)理論上來(lái)說(shuō)可實(shí)現零碳排放,是航空業(yè)降碳的終極目標。正在研究該路線(xiàn)的供應方包括德國的Atmosfair、美國的Dimensional Energy。我國的國電投也在2023年7月于新疆塔城開(kāi)始建設1萬(wàn)噸/年的示范項目。一旦實(shí)現大規模應用,該路線(xiàn)即可解決交通業(yè)的降碳問(wèn)題。

2.6 SAF工廠(chǎng)采用的生產(chǎn)工藝

在前文提及的48家已投產(chǎn)工廠(chǎng)中,所用的生產(chǎn)工藝對應的規劃產(chǎn)能所占比例如下:

表2:已投產(chǎn)SAF工廠(chǎng)采用的生產(chǎn)工藝占比,數據來(lái)源ICAO,截至2024年5月24日

從數據中可以看出,大部分工廠(chǎng)的生產(chǎn)工藝還是HEFA,這也符合IATA對于HEFA在未來(lái)短期時(shí)間內占據主流的預期。究其原因,還是因為HEFA在原料收集和技術(shù)上有一定優(yōu)勢。HEFA的原料來(lái)源廣泛,從廚房中用過(guò)的油、植物油到動(dòng)物脂肪,甚至藻類(lèi),都可以成為HEFA的原料,同時(shí)HEFA的生產(chǎn)工藝相對來(lái)說(shuō)很成熟,不需要再對技術(shù)進(jìn)行顛覆性的長(cháng)期研發(fā),產(chǎn)業(yè)鏈完善,生產(chǎn)成本可控。不過(guò),HEFA受到油脂資源的限制,當今處于SAF產(chǎn)業(yè)的發(fā)展初期,HEFA還能夠支撐供給,在未來(lái)必然會(huì )面臨產(chǎn)能不足的問(wèn)題。

因此,世界各國目前以HEFA作為短期過(guò)渡生產(chǎn)路線(xiàn),同時(shí)正在不斷研究其他三條路線(xiàn),不過(guò)發(fā)展側重點(diǎn)各有不同。其中,AtJ需要用玉米、甘蔗等能夠生成醇類(lèi)物質(zhì)的原料,更適合北美及南美地區。歐洲則依靠自身的科技優(yōu)勢,結合出臺的多項政策推動(dòng)FT和PtL的發(fā)展。

對于我國未來(lái)的發(fā)展路線(xiàn),落基山研究所在其SAF報告中認為可以綜合HEFA、FT和PtL三條路線(xiàn)。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制傳統航煤的產(chǎn)業(yè)基礎,可快速轉型;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目,在未來(lái)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航煤拉齊,實(shí)現航空業(yè)零碳的終極目標;AtJ因為原料短缺不適合我國。具體分為三個(gè)階段:

近期(2035年之前):HEFA為主,FT和PtL以小規模試生產(chǎn)的形式作為補充。

HEFA技術(shù)較為成熟且已有規劃產(chǎn)能,在近景市場(chǎng)具有可推廣性,有潛力帶動(dòng)SAF市場(chǎng)的規;l(fā)展。而受限于成本、技術(shù)因素,FT和PtL在這一階段很難大規模生產(chǎn),只能做小規模嘗試。

中期(2035-2050年):FT替代HEFA,PtL逐步加速。

隨著(zhù)HEFA產(chǎn)能見(jiàn)頂,進(jìn)一步的SAF只能有FT補充,屆時(shí)FT經(jīng)過(guò)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(huì )改善PtL的經(jīng)濟性。

遠期(2050年后):PtL成為主流,航空業(yè)最終實(shí)現100%零碳。

在綠氫規;、生物質(zhì)原料供應已基本達到飽和的情況下,PtL憑借產(chǎn)能和成本優(yōu)勢將占據SAF的主流地位,我國航空業(yè)也將借此在未來(lái)實(shí)現全面零碳轉型。

03

全球SAF主要參與者

3.1   主要SAF生產(chǎn)商

本節將選取前文中提到的產(chǎn)能前5大廠(chǎng)商Neste oil、Diamond Green、REG、WorldEnergy、TotalEnergy做介紹。

Neste oil

Neste(耐斯特)是一家總部設在芬蘭的世界最大的生物柴油生產(chǎn)商,屬?lài)衅髽I(yè),業(yè)務(wù)主要聚焦于可再生產(chǎn)品、油品以及市場(chǎng)與服務(wù)三個(gè)板塊。

表3:Neste oil現有SAF信息,數據來(lái)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現有SAF信息,數據來(lái)源Diamond Green Diesel、ICAO,截至2024年5月24日

REG

REG全稱(chēng)Renewable Energy Group,可再生能源集團。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(ài)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現有SAF信息,數據來(lái)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(shū)。

表6:WorldEnergy現有SAF信息,數據來(lái)源WorldEnergy、ICAO,截至2024年5月24日

TotalEnergy

即道達爾能源。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現有SAF信息,數據來(lái)源TotalEnergy、ICAO,截至2024年5月24日

3.2主要使用SAF的航空公司

ICAO統計了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)議簽訂數量如下:

表8:SAF承購總量前十航空公司,數據來(lái)源ICAO,截至2024年5月24日

3.3   中國SAF項目一覽

目前,國內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,已統計的工廠(chǎng)規劃產(chǎn)能總計超過(guò)50億升/年,生產(chǎn)路線(xiàn)主要是HEFA工藝,F有項目計劃產(chǎn)能信息如下:

表9:中國現有SAF項目信息,香橙會(huì )搜集整理,截至2024年5月24日

3.4  主要生產(chǎn)商

(1) 中國石化鎮海煉化

鎮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(wàn)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(guò)國際可持續生物材料圓桌RSB(Roundtable on Sustainable Biomaterials)三個(gè)系列認證,成為亞洲第一家生物航煤裝置全系列產(chǎn)品通過(guò)全球RSB系列認證的企業(yè)。目前,已與空客、國航、多彩貴州等航空公司達成供給合作。

(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(kāi)發(fā)新能源項目,是中國知名的生物航煤及SAF生產(chǎn)商。2021年以來(lái),易高通過(guò)HEFA工藝生產(chǎn)的SAF一直在出口至歐洲,并在2022年啟動(dòng)了馬來(lái)西亞SAF工廠(chǎng)的項目。2023年底,易高計劃將兩所工廠(chǎng)擴產(chǎn),并計劃在瑞士和新加坡設立新辦事處,以加速其在歐洲、美國和中東等增長(cháng)市場(chǎng)的擴張。

(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證批準的民營(yíng)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(guò)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(guò)民航局認證,位于河南濮陽(yáng)工業(yè)園區的生產(chǎn)基地也是我國最大規模的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、內蒙古久泰集團合作生產(chǎn)SAF,也于2023年11月與國電投智慧能投(碳資產(chǎn)管理公司)簽署了戰略合作備忘錄,圍繞綠色航煤技術(shù)、市場(chǎng)、碳資產(chǎn)管理、可持續認證等方面加強全產(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(lèi):HEFA類(lèi)的EcofiningTM工藝,原料為動(dòng)物脂肪、廢食用油、黃色油脂等11種,GHG排放可減少50%-80%;AtJ類(lèi)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(lèi)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(huì )根據中央政府的相關(guān)政策和規劃,才會(huì )統一落實(shí)SAF相關(guān)工作,目前大部分航空公司雖然沒(méi)有明確的SAF商飛計劃,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統計的全球范圍SAF承購量的第十位。

國泰航空是亞太地區最早設定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(kāi)展“企業(yè)可持續航空燃油計劃”的航空公司,并在香港國際機場(chǎng)主基地加注SAF,又于2023年將此項目拓展至多個(gè)海外機場(chǎng),并陸續與中菲行快遞集團、日郵物流、非牟利機構伙伴商界環(huán)保協(xié)會(huì )、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發(fā)展論壇,也是參會(huì )成員中唯一來(lái)自中國的航空公司,國泰航空CEO賀以禮稱(chēng)中國的SAF產(chǎn)業(yè)發(fā)展對于國泰航空實(shí)現SAF使用目標和碳中和目標至關(guān)重要。在同年3月,公司設定了到2030年將碳排放量較2019年水平減少12%的新目標;并在同年4月起,為響應歐盟號召,在從荷蘭阿姆斯特丹史基浦機場(chǎng)(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機場(chǎng)自愿為商業(yè)航班加注SAF。

04

中國SAF發(fā)展面臨的問(wèn)題

4.1 政策方面的問(wèn)題(political)

目前,SAF產(chǎn)業(yè)整體帶有顯著(zhù)的“政策驅動(dòng)”屬性,政策導向是影響該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素,僅僅依靠市場(chǎng)機制難以進(jìn)行推廣并替代傳統航煤。在目前的中國市場(chǎng)中,傳統燃料不必承擔碳排放帶來(lái)的社會(huì )成本外部性。這導致SAF的環(huán)境價(jià)值無(wú)法體現,相比傳統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劃,從供需兩側同時(shí)發(fā)力,對SAF產(chǎn)業(yè)進(jìn)行扶持發(fā)展,推動(dòng)航空業(yè)脫碳,實(shí)現碳中和的目標。具體來(lái)說(shuō),可以從設置強制摻混比例、建立碳交易機制和完善原料供應鏈體系、進(jìn)行經(jīng)濟支持四方面推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

4.1.1 設置強制摻混比例

首先,最重要的政策是應設定強制摻混比例。強制SAF摻混比例是提高SAF應用量,市場(chǎng)規模擴張的最有效的手段。這一政策已經(jīng)應用在歐美SAF產(chǎn)業(yè)中,前文中提到,歐盟規定在2025-2050年之間,將摻混比例逐漸從2%提到70%,美國規定汽油和柴油供應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(wú)法實(shí)現,則要購買(mǎi)額度或支付罰金,而航空燃料供應商可在市場(chǎng)交易額度并獲利。對比之下,我國提出力爭到2025年SAF年消費量達到5萬(wàn)噸,不能否定這是政府積極推動(dòng)SAF的政策,但這畢竟不是強制性的,且與中國整體4000萬(wàn)噸/年的航油消費規模相比,5萬(wàn)噸的目標確實(shí)相差甚遠,較難堅定產(chǎn)業(yè)鏈上下對研發(fā)應用SAF的決心。特別是,中國的航空公司及燃料生產(chǎn)商均是國企占主導地位,在政策不明朗的情況下,產(chǎn)業(yè)鏈各方都會(huì )保持戰略性知識儲備狀態(tài),不會(huì )主動(dòng)做出大規模的研發(fā)計劃和投資決策。

考慮到航司成本壓力,初步實(shí)行的強制摻混比例不宜過(guò)高,待產(chǎn)業(yè)發(fā)展到一定階段后,再逐步放大強制摻混比例。例如歐盟最初的比例只有2%,到2050年才會(huì )逐步增至70%,長(cháng)期來(lái)看,SAF的成本會(huì )隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐步下降,逐漸增加的摻混比例并不會(huì )對航司造成過(guò)大的負擔。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SAF在2035年占比達到10%、2050年占比接近50%的可能性。

4.1.2 建立碳交易機制

需要建立的碳交易機制包括SAF碳排放核算和傳統航煤的碳成本。

從SAF的角度來(lái)看,SAF的價(jià)格一部分是其環(huán)境權益,即是說(shuō),企業(yè)生產(chǎn)SAF到底為這個(gè)社會(huì )的環(huán)境產(chǎn)生了多少價(jià)值,而衡量SAF環(huán)境權益必須依賴(lài)完善透明的碳核算體系和標準,從而建立SAF市場(chǎng)化機制,同時(shí)SAF產(chǎn)品的碳排放認證最好能和國際標準互通,這更有利于未來(lái)我國成為全球SAF產(chǎn)業(yè)的中心。

而從傳統航煤的角度來(lái)看,隨著(zhù)整個(gè)社會(huì )逐漸加深對企業(yè)外部性的認知,要求傳統航煤對其碳排放買(mǎi)單的呼聲也越來(lái)越大,這樣的碳成本可以加速傳統航煤和SAF的成本平價(jià)。目前在國際上,歐盟的ETS碳市場(chǎng)已經(jīng)覆蓋了歐盟內部航線(xiàn),并將擴展到來(lái)往歐盟的航線(xiàn),同時(shí)擴大付費配額占比,在此壓力下,歐盟多家航司開(kāi)始在SAF產(chǎn)業(yè)上布局。我國的碳市場(chǎng)尚未覆蓋到航空業(yè),市場(chǎng)轉型缺乏動(dòng)力,在航空業(yè)的碳成本正式落地后,我國航司也會(huì )有相應的動(dòng)力進(jìn)行轉型。

4.1.3 完善原料供應鏈體系

穩定的供應鏈體系是SAF發(fā)展的基礎,也是未來(lái)降低生產(chǎn)成本必須經(jīng)過(guò)的一步。目前,我國SAF供應鏈尚不成熟,存在產(chǎn)能不足、成本過(guò)高等問(wèn)題。今年兩會(huì )期間,中石化寧波鎮海煉化有限公司董事長(cháng)莫鼎革提出建議,加快建立廢棄油脂等生物基原料規;咝Ч⿷w系,加快建立自主可控的可持續認證體系,完善產(chǎn)業(yè)政策支持體系,推動(dòng)SAF產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

建立類(lèi)似公用事業(yè)部門(mén)的原料收集利用產(chǎn)業(yè),需設定統一的收集標準,將原有分散、碎片化的收集環(huán)節垂直整合。首先,需要政府部門(mén)牽頭完善原料收集標準,規范原料收集流程,標準化原材料產(chǎn)品,同時(shí)加強原料收集培訓,提高收集企業(yè)準入門(mén)檻,提升專(zhuān)業(yè)化程度。其次,要建立統一管理的原料收儲運網(wǎng)絡(luò ),徹底整合目前廢料收集散而亂的現狀,將原料收儲運網(wǎng)絡(luò )的覆蓋范圍從城市擴散到鄉鎮縣,同時(shí)探索將收儲點(diǎn)納入村集體財產(chǎn)、企業(yè)租用支付費用、收儲利潤村民共享等機制。最后,通過(guò)財政、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(chǎng),完成交易規則,吸引社會(huì )資本投入,最終實(shí)現原料回收的獨立穩定運行。

完善供應鏈也需聯(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大挑戰將美國不同部門(mén)聯(lián)合起來(lái),包括能源部、交通部、聯(lián)邦航空管理局等聯(lián)邦政府部門(mén),并通過(guò)多方共同努力,促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步和規;l(fā)展。目前,美國能源部牽頭的生產(chǎn)項目將玉米秸稈等農業(yè)廢物循環(huán)利用,已建成一條成本甚至低于傳統航空煤油的SAF生產(chǎn)線(xiàn),該生產(chǎn)線(xiàn)只需改造美國已有的200多個(gè)乙醇處理工廠(chǎng),無(wú)需建造新設施即可在未來(lái)幾年實(shí)現規;a(chǎn)供應。

4.1.4 進(jìn)行經(jīng)濟支持

給予SAF產(chǎn)業(yè)各方財政支持,尤其是SAF生產(chǎn)商和消費航司。這類(lèi)政策就是直白地對SAF產(chǎn)業(yè)進(jìn)行經(jīng)濟上的支持,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貼。也需要對SAF技術(shù)研發(fā)企業(yè)給予相應激勵,參考美國SAF大挑戰路線(xiàn)圖,設置2.9億美金用于新興技術(shù)開(kāi)發(fā)的獎金,以及歐盟使用來(lái)自碳排放交易收入對技術(shù)研發(fā)企業(yè)進(jìn)行補貼,預計16億歐元。

4.2  成本方面的問(wèn)題(economic)

目前SAF難以推廣最主要的原因便是成本居高不下,與傳統航煤相比,SAF的價(jià)格是化石燃料的2-6倍,在沒(méi)有其他政策干預的時(shí)候,具有絕對的價(jià)格劣勢。對此,一方面要通過(guò)技術(shù)研發(fā)和完善供應鏈降低生產(chǎn)成本,另一方面通過(guò)碳稅縮小傳統航煤和SAF的價(jià)格差距。麥肯錫聯(lián)合世界經(jīng)濟論壇根據可能的成本下降給出了預測,基于目前價(jià)格,2020年HEFA、FT、AtJ、PtL四種路線(xiàn)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)格區間將從[1600,5600]降至[900,1500],最終在2050年四種路線(xiàn)的平均生產(chǎn)成本為每噸1070、1426、1621、1259美元。同時(shí)傳統航煤平均價(jià)格700美元/噸,需要再通過(guò)碳稅彌補每噸400-800美元左右的成本。

圖5:四種SAF生產(chǎn)工藝成本現狀及預測,來(lái)源世界經(jīng)濟論壇、McKinsey

4.2.1 HEFA

依次來(lái)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(lái)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(lái)看,我國是食用油消費大國,油脂原料較其他國家有一定優(yōu)勢。2021年食用油消費量達到3700萬(wàn)噸,占全球食用油的25%,假設廢棄油脂產(chǎn)率約為30%,年理論供應量約為1100萬(wàn)噸。然而,這個(gè)數字對于生產(chǎn)SAF而言還不夠。受限于經(jīng)濟性和收集體系的完善度,目前每年僅有約300-400萬(wàn)噸廢棄油脂被回收利用,而又因為出口的高額利潤和退稅政策,這之中只有極小部分留在了我國。根據中國海關(guān)總署及相關(guān)研究院統計,約有一半會(huì )被直接出口至歐美,另一半會(huì )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(wàn)噸,自用32.4萬(wàn)噸,已接近供給極限。即使通過(guò)完善產(chǎn)業(yè)鏈提高回收率,國內SAF廠(chǎng)商需要的是降本,對于收集廠(chǎng)商而言,不如出口獲得高收入劃算。綜合來(lái)看,HEFA的降本只能從綠氫著(zhù)手,油脂原料可提供的降本有限。

圖6:HEFA工藝成本結構及變化預測,來(lái)源世界經(jīng)濟論壇、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(huì )隨著(zhù)技術(shù)迭代和規;幸欢ㄏ陆。然而對于我國來(lái)說(shuō),AtJ的原材料本身并不富裕,在技術(shù)上也沒(méi)有優(yōu)勢,強行將該路線(xiàn)規;性谠牧虾图夹g(shù)上被北美“卡脖子”的風(fēng)險。因此,該技術(shù)路線(xiàn)并不適合我國的大規模運用。

圖7:AtJ工藝成本結構及變化預測,來(lái)源世界經(jīng)濟論壇、McKinsey

4.2.3 FT

FT的成本主要集中在固定成本上,包括工廠(chǎng)建造成本、設備成本等,占據了總成本的80%,原材料成本的占比不到10%。因此在規;a(chǎn)后,具有極大的降本潛力,可在2050年的時(shí)候將成本降低24%。我國具備FT的技術(shù)基礎,主要的問(wèn)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氫化合物轉化為液態(tài)燃料,擁有很高的產(chǎn)能天花板,僅秸稈一項原料在我國的產(chǎn)量就超過(guò)8億噸,即使只有10%的秸稈能被用于SAF,對應的產(chǎn)能也將超過(guò)1000萬(wàn)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(lái),完善FT制SAF的供應鏈,將該路線(xiàn)的生產(chǎn)成本壓下去。

圖8:FT工藝成本結構及變化預測,來(lái)源世界經(jīng)濟論壇、McKinsey

4.2.4 PtL

PtL以三個(gè)重要技術(shù)為基礎: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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)中成本較低、產(chǎn)能較高,也是可以達成零碳的路線(xiàn),將是未來(lái)最理想的航空業(yè)降碳方案。近年來(lái),我國在光伏、風(fēng)電和電解槽等關(guān)鍵技術(shù)和設備已經(jīng)實(shí)現了較大幅度的降本,但合成燃料的價(jià)格仍然與傳統燃料相距甚遠,需要未來(lái)新的技術(shù)研發(fā)以達成進(jìn)一步的降本。

圖9:PtL成本結構及變化預測,來(lái)源世界經(jīng)濟論壇、McKinsey

4.3  社會(huì )方面的問(wèn)題(social)

社會(huì )方面可能的問(wèn)題集中在3個(gè)方面:航空公司對于SAF在宣傳上的誤導、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宣傳,主要是航空公司通過(guò)不恰當的宣傳是乘客額外支付了費用。2023年,歐洲消費者組織(European Consumer Organization,ECO)與來(lái)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(huì )投訴,稱(chēng)17家歐洲航空公司對乘客存在誤導行為。具體為,航空公司聲稱(chēng)乘客支付額外費用就可以中和、抵消飛行中的碳排放。ECO認為這個(gè)宣傳語(yǔ)并不準確,實(shí)際氣候補償效益非常不確定,目前航空業(yè)實(shí)施的任何舉措都無(wú)法防止碳排放,航空公司為促進(jìn)SAF的應用而通過(guò)此種宣傳收取額外費用,實(shí)際上誤導了消費者。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(xiàn)上有所體現。這兩種路線(xiàn)的原料包含秸稈、玉米、甘蔗等作物,若SAF在這兩條路線(xiàn)上實(shí)現了規;,其原材料價(jià)格的上漲有可能促使農民或種植園大幅增加該類(lèi)作物的種植及供應,這可能會(huì )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(lái)的高成本會(huì )使得航司將成本轉移給公民,盡管IATA目前的調查中顯示,86%的公民對SAF帶來(lái)的價(jià)格增長(cháng)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(huì )進(jìn)一步增長(cháng),屆時(shí)公民是否能接受SAF仍然是個(gè)未知數。

4.4  技術(shù)方面的問(wèn)題(technology)

技術(shù)方面的問(wèn)題主要在于目前國內沒(méi)有一套成熟的認證體系。丁水汀、甘宸宇等針對SAF的認證體系提出了一系列問(wèn)題。

首先,目前的認證流程對于新燃料并不友好。以具有代表性的ASTM為例,ASTM對于新燃料的認證流程要求對燃料進(jìn)行大量試驗,用試驗代替安全性表明中的概率問(wèn)題,根據ASTM估計,其中規范屬性審查需要37.8L,用途屬性適合性審查需要320.8L,部件與臺架試驗最多需要37854.1L,發(fā)動(dòng)機試驗最多需要851718L。如此多的燃料需求極大地提高了認證成本與表明難度,很大程度上制約了其發(fā)展潛力。

其次,國內還沒(méi)有一套完整的體系對SAF進(jìn)行可持續認證,主要存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題。

一是國際上ICAO在CORSIA機制下已經(jīng)制定了航空業(yè)的SAF可持續性標準,其他認證機構也陸續出臺了各自的標準。但國內航空業(yè)還未制定相關(guān)標準,需要比對國際標準制定適合國內國情的SAF可持續性標準。

二是依據可持續性標準需要對SAF全生命周期溫室氣體排放進(jìn)行評估。國際上采用標準全球貿易分析模型(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(kāi)發(fā)更為精準的全生命周期排放評估模型(包含副產(chǎn)品的固碳模型)。

三是在可持續認證過(guò)程中,需要依據可持續性認證指南對SAF進(jìn)行審查。當前國內還沒(méi)有相應的審查機構,需盡快確定全產(chǎn)業(yè)鏈認證計劃,明確可持續認證工作流程及相關(guān)管理要求。

四是由于可持續性認證需要考慮SAF全產(chǎn)業(yè)鏈的質(zhì)量和能量流。國內目前還未有與SAF全產(chǎn)業(yè)鏈分析相匹配的數據系統,需開(kāi)發(fā)一套數據采集溯源系統對其數據信息進(jìn)行追蹤和更新。

至于解決方法,則需要結合ICAO CORSIA機制與我國國情,建立自主的、能與國際標準互通的可持續認證體系,加快SAF產(chǎn)業(yè)推進(jìn)。同時(shí),開(kāi)展相應研究,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)鏈數據采集溯源系統。

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(xiàn),發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢。香橙會(huì )研究院后續也會(huì )對該產(chǎn)業(yè)進(jìn)行持續跟進(jìn)。

       原文標題 : SAF產(chǎn)業(yè)研究報告

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫(xiě),觀(guān)點(diǎn)僅代表作者本人,不代表OFweek立場(chǎng)。如有侵權或其他問(wèn)題,請聯(lián)系舉報。

發(fā)表評論

0條評論,0人參與

請輸入評論內容...

請輸入評論/評論長(cháng)度6~500個(gè)字

您提交的評論過(guò)于頻繁,請輸入驗證碼繼續

暫無(wú)評論

暫無(wú)評論

文章糾錯
x
*文字標題:
*糾錯內容:
聯(lián)系郵箱:
*驗 證 碼:

粵公網(wǎng)安備 44030502002758號