SAF產(chǎn)業(yè)研究報告
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C919經(jīng)過一個多小時的飛行后,平穩(wěn)降落在山東東營機場。同日,我國自主研發(fā)的ARJ21飛機在上海浦東機場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(xù)航空燃料,簡稱SAF,真的離我們很近了。
01
SAF的發(fā)展背景
在溫室效應日益加劇的環(huán)境下,國際社會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上,全世界近200個締約方簽署《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(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,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)年時間,預計未來20年全球航空業(yè)年均增速3.3%,亞太地區(qū)的增速可能達到4.5%。據(jù)IATA數(shù)據(jù),2024年三月,全行業(yè)航空客運總量同比增長了13.8%。可以預想到,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)預測,如果不控制航空運輸業(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:全球航空客運總量(按RPK計算),來源IATA
減緩航空溫室氣體的影響任重道遠,但勢在必行,國際社會對此制定了相關計劃。2021年10月,IATA在第77屆年會上批準了2050年實現(xiàn)全球航空運輸業(yè)凈零排放(fly net zero)的決議。IATA同時測算出,在2050年滿足100億人次飛行需求的情況下,要想實現(xiàn)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屆會員大會上確定了長期氣候目標,同樣計劃在2050年前實現(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劃。
1.2 航空業(yè)減排的主要措施SAF
按照IATA實現(xiàn)凈零排放的規(guī)劃來劃分,航空業(yè)可在四方面進行減碳:
(1)開發(fā)新技術,使用電力和氫能。在現(xiàn)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)動機,優(yōu)化空氣動力學設計方案,使用輕質(zhì)材料等;或是開發(fā)純電動飛機、混合動力飛機、氫能飛機。
(2)基礎設施和運營效率。優(yōu)化機場設施、空中交通管理,例如提高機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,減少機場擁堵。
(3)碳抵消計劃及碳捕獲。航空公司、機場或企業(yè)客戶通過投資碳抵消項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)重復獲得的原料經(jīng)過化學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(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,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)動飛機在理論上來說可完全實現(xiàn)零碳排放,不過相關技術研發(fā)的進展較為緩慢,2050年實現(xiàn)凈零排放的目標期限較為緊張,其中,電動飛機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大,都需要對飛機進行大規(guī)模的改造,未來一段時間內(nèi)可能僅能應用于短途航線,需要用不短的時間實現(xiàn)技術突破,無法大規(guī)模減碳。
優(yōu)化基礎設施和運營效率的實施相對較為簡單,可將碳減排落到實處。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,累計減少了1520萬噸碳排放。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。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,但并沒有實際改善環(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)模應用,實現(xiàn)大量碳減排。在技術和安全性方面,SAF產(chǎn)品只要通過相關標準的認證(ASTM-D7566,由美國材料與試驗學會 American Society of Testing Materials發(fā)布),則可與傳統(tǒng)航煤直接混合使用,不需要對飛機及其相關設備迭代,雖然目前有最大摻混比例限制,但在技術上可以實現(xiàn)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100%使用SAF的試飛,技術研發(fā)費用和時間成本也相對可控。
由對比可以看出,使用SAF在減碳力度、技術成熟度、制取難易度等方面在四個措施中最為可行,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,認為在全部可減少的碳排放量中,65%的減排將通過該方法實現(xiàn),運用新技術將貢獻13%,優(yōu)化效率將貢獻3%,碳抵消和碳捕貢獻19%。
圖2:實現(xiàn)2050年凈零碳排放的措施貢獻度,來源IATA官網(wǎng)
據(jù)IATA統(tǒng)計,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,預計2024年產(chǎn)量將增加兩倍,達到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,且還會定期達成更多協(xié)議,預計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)濟體的SAF政策及項目
SAF在全球范圍內(nèi)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。以下為三個地區(qū)的不完全統(tǒng)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年實現(xiàn)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。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,歐盟計劃將減排目標從原有的43%增至62%;擴大碳市場覆蓋范圍,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)部航線擴大到來往歐洲的航線;擴大碳市場付費配額,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的廠商進行經(jīng)濟扶持,對生產(chǎn)企業(yè)發(fā)放來自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月由歐洲議會批準。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。同時對航空燃料供應商規(guī)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(jù)此,歐盟航空安全局被賦權擴大了環(huán)境監(jiān)管范圍,從2025年起負責監(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,實際上助長了化石燃料的消費。在改革后,傳統(tǒng)化石燃料將開始征稅,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,相對來說以鼓勵性、支持性政策為主,主要運用財政補貼、稅務減免等政策手段。2021年,美國政府發(fā)布了《美國航空業(yè)氣候行動計劃》,該計劃確認了2050年美國航空業(yè)碳中和的長期目標。此后,美國先后發(fā)布了三個主要政策:SAF大挑戰(zhàn)路線圖(Sustainable Aviation Fuel Grand Challenge)、可持續(xù)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(zhàn)路線圖。該政策由美國能源部(DOE)、運輸部(DOT)和農(nóng)業(yè)部(USDA)與環(huán)保局、國家實驗室、大學等其他機構在2022年9月聯(lián)合制定,為美國SAF產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃了總體路線,提出到2030年實現(xiàn)國內(nèi)SAF產(chǎn)量達到30億加侖(900萬噸);到2050年實現(xiàn)國內(nèi)SAF產(chǎn)量350億加侖(超1億噸),航空燃油100%加注SAF。同時論述了政府和行業(yè)關于擴大SAF供應和終端使用、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)化技術創(chuàng)新、構建供應鏈、政策和估值分析、促進終端使用、溝通進展和建立支持六個方面。
(2)可持續(xù)燃料標準。該政策是一個長期有效的類似于碳排放額度的機制,規(guī)定傳統(tǒng)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)購買額度或支付罰金,而航空燃料供應商沒有強制摻混的要求,同時在本土銷售SAF會產(chǎn)生環(huán)境權益,可在市場交易額度并獲利。
(3)通脹削減法案。該法案由美國財政部和國內(nèi)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?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%的每個百分點,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)提供稅務減免,每加侖SAF減排GHG的每個百分比可抵稅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,4700萬美元支持低排放航空技術項目。
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)展時間線。不過,多個政策已表明政府將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年前碳達峰行動方案》,將航空業(yè)納入碳市場重點碳排放行業(yè)名單中,大力推進先進生物航煤、SAF等替代燃料。另一方面,2022年的十四五規(guī)劃和之后的相關政策中多次出現(xiàn)了與SAF相關的內(nèi)容,具體包括:
(1)《“十四五”民航綠色發(fā)展專項規(guī)劃》提出推動 SAF 商業(yè)應用取得突破,力爭2025 年當年 SAF 消費量達到2萬噸以上,“十四五”期間消費量累計達到5萬噸;同時也針對節(jié)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(guī)劃》提到要推進SAF常態(tài)化試點和可持續(xù)認證機制,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制。
(3)《“十四五”生物經(jīng)濟發(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,推進生物航空燃料示范應用。
(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、生物航空煤油等領域先進技術裝備研發(fā)和推廣使用。
(5)《綠色低碳先進技術示范工程實施方案》提到在過程降碳端推進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(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)濟三方面的標準認定,旨在建立滿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)》提出開展可持續(xù)航空燃料在國產(chǎn)民用飛機上的試點應用,基于成熟的可持續(xù)航空燃料應用情況,在國產(chǎn)民用飛機上開展不同摻混比例的試點驗證。
(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)頂層設計;亟需建立健全體制機制,推動形成認證標準、原料供給等產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展的工作合力;亟須強化關鍵技術攻關,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(zhàn)略主動權和制度性話語權。
2.4 全球進行中的SAF項目
ICAO統(tǒng)計并持續(xù)跟蹤了全球所有的SAF項目,并根據(jù)項目進度劃分。截至2024年5月24日,正在運營中投產(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)計的正在運營中生產(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)計的313個工廠項目中,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,工廠的計劃產(chǎn)能只是提供了理想狀況下當年能夠生產(chǎn)的數(shù)額,與該工廠當年實際生產(chǎn)的SAF總量沒有必然聯(lián)系,實際產(chǎn)量會受到很多其他因素干擾。例如,2023年Neste在新加坡的工廠因為設備改造原因停工了一個季度,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年實現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn),且接到多個訂單,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。
2.5 我國SAF的生產(chǎn)工藝
SAF產(chǎn)品需經(jīng)過一系列的國際標準認定,最主要的是美國材料與試驗學會(ASTM)發(fā)布的D7566標準。該標準規(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,并不斷更新符合標準的技術路線。技術路線根據(jù)生產(chǎn)工藝、原材料、產(chǎn)出物進行劃分。在ASTM發(fā)布的D7566-2024a版本中,被認定的SAF技術路線一共有8條,按認證時間排列如下:
表1:ASTM-D7566認定的8條技術路線,數(shù)據(jù)來源ASTM,截至2024年5月24日
8條技術路線主要涉及了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)、用于氣制航煤的費托合成工藝(Gas+Fischer-Tropsch,F(xiàn)T)。
其他未經(jīng)過認證但已研發(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,被認定的HEFA、FT、AtJ,以及未被認定的PtL,這四類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研發(fā)的生產(chǎn)工藝。
HEFA
HEFA是指將植物油、餐飲費油、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轉(zhuǎn)化成直鏈烷烴。第三步是裂化和異構化反應,進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,但芳烴含量低,容易導致燃油低潤滑性和燃油泄漏問題。
目前,該技術路線已在全球范圍內(nèi)處于成熟水平,據(jù)IATA預測,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)均采用該技術路線,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(zhèn)海煉化、易高、君恒集團等。
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,合成氣進入脫除系統(tǒng)中去除CO2、H2S等酸性氣體,提高合成的經(jīng)濟性,同時避免催化劑中毒。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通過光伏和風能產(chǎn)生的綠電進行水電解,產(chǎn)生氫氣,再將氫氣與碳捕的二氧化碳通過費托合成或甲醇合成轉(zhuǎn)化為SAF。
該技術路線目前還處于發(fā)展初期,距離商業(yè)化應用較遠,不過理論上來說可實現(xiàn)零碳排放,是航空業(yè)降碳的終極目標。正在研究該路線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月于新疆塔城開始建設1萬噸/年的示范項目。一旦實現(xiàn)大規(guī)模應用,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在未來短期時間內(nèi)占據(jù)主流的預期。究其原因,還是因為HEFA在原料收集和技術上有一定優(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HEFA的生產(chǎn)工藝相對來說很成熟,不需要再對技術進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,同時正在不斷研究其他三條路線,不過發(fā)展側(cè)重點各有不同。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報告中認為可以綜合HEFA、FT和PtL三條路線。HEFA目前技術成熟且已有產(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,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,已有多個風光電一體制綠氫示范項目,在未來電解制氫技術更進一步、電力資源更廉價時,PtL有希望在成本上與傳統(tǒng)航煤拉齊,實現(xiàn)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)的形式作為補充。
HEFA技術較為成熟且已有規(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)模化發(fā)展。而受限于成本、技術因素,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,進一步的SAF只能有FT補充,屆時FT經(jīng)過技術研發(fā),生產(chǎn)成本有望與HEFA平價,甚至低于HEFA;同時,綠氫、碳捕技術的成本下探會改善PtL的經(jīng)濟性。
遠期(2050年后):PtL成為主流,航空業(yè)最終實現(xiàn)100%零碳。
在綠氫規(guī)模化、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(jù)SAF的主流地位,我國航空業(yè)也將借此在未來實現(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,屬國有企業(yè),業(yè)務主要聚焦于可再生產(chǎn)品、油品以及市場與服務三個板塊。
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。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領域已與多個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(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)計的工廠規(guī)劃產(chǎn)能總計超過50億升/年,生產(chǎn)路線主要是HEFA工藝,F(xiàn)有項目計劃產(chǎn)能信息如下:
表9:中國現(xiàn)有SAF項目信息,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)務主要集中于在中國開發(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,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工廠的項目。2023年底,易高計劃將兩所工廠擴產(chǎn),并計劃在瑞士和新加坡設立新辦事處,以加速其在歐洲、美國和中東等增長市場的擴張。
(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企業(yè),也是首家進行常態(tài)化SAF生產(chǎn)煉制的企業(yè)。君恒生物經(jīng)過5年研發(fā)成功突破技術難關,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(技術提供商)
霍尼韋爾是世界領先的SAF生產(chǎn)技術研發(fā)企業(yè),與全球多家企業(yè)都進行了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、市場、碳資產(chǎn)管理、可持續(xù)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,原料是綠氫和二氧化碳,合成的eMethanol(電子甲醇)后進一步轉(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)中央政府的相關政策和規(guī)劃,才會統(tǒng)一落實SAF相關工作,目前大部分航空公司雖然沒有明確的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(tǒng)計的全球范圍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)航空燃油計劃”的航空公司,并在香港國際機場主基地加注SAF,又于2023年將此項目拓展至多個海外機場,并陸續(xù)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、國電投等多個公司進行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)展對于國泰航空實現(xiàn)SAF使用目標和碳中和目標至關重要。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(AMS)始發(fā)的多個航班上,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,政策導向是影響該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素,僅僅依靠市場機制難以進行推廣并替代傳統(tǒng)航煤。在目前的中國市場中,傳統(tǒng)燃料不必承擔碳排放帶來的社會成本外部性。這導致SAF的環(huán)境價值無法體現(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)同時發(fā)力,對SAF產(chǎn)業(yè)進行扶持發(fā)展,推動航空業(yè)脫碳,實現(xiàn)碳中和的目標。具體來說,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、進行經(jīng)濟支持四方面推動產(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,市場規(guī)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(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,如果無法實現(xiàn),則要購買額度或支付罰金,而航空燃料供應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年消費量達到5萬噸,不能否定這是政府積極推動SAF的政策,但這畢竟不是強制性的,且與中國整體4000萬噸/年的航油消費規(guī)模相比,5萬噸的目標確實相差甚遠,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)計劃和投資決策。
考慮到航司成本壓力,初步實行的強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擔。事實上,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現(xiàn)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(tǒng)航煤的碳成本。
從SAF的角度來看,SAF的價格一部分是其環(huán)境權益,即是說,企業(yè)生產(chǎn)SAF到底為這個社會的環(huán)境產(chǎn)生了多少價值,而衡量SAF環(huán)境權益必須依賴完善透明的碳核算體系和標準,從而建立SAF市場化機制,同時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,隨著整個社會逐漸加深對企業(yè)外部性的認知,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。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,并將擴展到來往歐盟的航線,同時擴大付費配額占比,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的動力進行轉(zhuǎn)型。
4.1.3 完善原料供應鏈體系
穩(wěn)定的供應鏈體系是SAF發(fā)展的基礎,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⿷w系,加快建立自主可控的可持續(xù)認證體系,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),需設定統(tǒng)一的收集標準,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準,規(guī)范原料收集流程,標準化原材料產(chǎn)品,同時加強原料收集培訓,提高收集企業(yè)準入門檻,提升專業(yè)化程度。其次,要建立統(tǒng)一管理的原料收儲運網(wǎng)絡,徹底整合目前廢料收集散而亂的現(xiàn)狀,將原料收儲運網(wǎng)絡的覆蓋范圍從城市擴散到鄉(xiāng)鎮(zhèn)縣,同時探索將收儲點納入村集體財產(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,完成交易規(guī)則,吸引社會資本投入,最終實現(xiàn)原料回收的獨立穩(wěn)定運行。
完善供應鏈也需聯(lián)合各行各業(yè)共同進行布局。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,促進技術進步和規(guī);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(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多個乙醇處理工廠,無需建造新設施即可在未來幾年實現(xiàn)規(guī);a(chǎn)供應。
4.1.4 進行經(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。這類政策就是直白地對SAF產(chǎn)業(yè)進行經(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技術研發(fā)企業(yè)給予相應激勵,參考美國SAF大挑戰(zhàn)路線圖,設置2.9億美金用于新興技術開發(fā)的獎金,以及歐盟使用來自碳排放交易收入對技術研發(fā)企業(yè)進行補貼,預計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的價格是化石燃料的2-6倍,在沒有其他政策干預的時候,具有絕對的價格劣勢。對此,一方面要通過技術研發(fā)和完善供應鏈降低生產(chǎn)成本,另一方面通過碳稅縮小傳統(tǒng)航煤和SAF的價格差距。麥肯錫聯(lián)合世界經(jīng)濟論壇根據(jù)可能的成本下降給出了預測,基于目前價格,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。同時傳統(tǒng)航煤平均價格700美元/噸,需要再通過碳稅彌補每噸400-800美元左右的成本。
圖5:四種SAF生產(chǎn)工藝成本現(xiàn)狀及預測,來源世界經(jīng)濟論壇、McKinsey
4.2.1 HEFA
依次來看,HEFA的成本集中在油脂原料和氫氣上,油脂原料價格難以下降,但未來風光水電解技術的發(fā)展可以使綠氫的價格下降,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1100萬噸。然而,這個數(shù)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(jù)中國海關總署及相關研究院統(tǒng)計,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)構及變化預測,來源世界經(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個部分都會隨著技術迭代和規(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,在技術上也沒有優(yōu)勢,強行將該路線規(guī)模化有在原材料和技術上被北美“卡脖子”的風險。因此,該技術路線并不適合我國的大規(guī)模運用。
圖7:AtJ工藝成本結(jié)構及變化預測,來源世界經(jīng)濟論壇、McKinsey
4.2.3 FT
FT的成本主要集中在固定成本上,包括工廠建造成本、設備成本等,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年的時候?qū)⒊杀窘档?4%。我國具備FT的技術基礎,主要的問題是目前我國相關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(zhuǎn)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的供應鏈,將該路線的生產(chǎn)成本壓下去。
圖8:FT工藝成本結(jié)構及變化預測,來源世界經(jīng)濟論壇、McKinsey
4.2.4 PtL
PtL以三個重要技術為基礎: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。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、風電和電解槽等關鍵技術和設備已經(jīng)實現(xiàn)了較大幅度的降本,但合成燃料的價格仍然與傳統(tǒng)燃料相距甚遠,需要未來新的技術研發(fā)以達成進一步的降本。
圖9:PtL成本結(jié)構及變化預測,來源世界經(jīng)濟論壇、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不恰當?shù)男麄魇浅丝皖~外支付了費用。2023年,歐洲消費者組織(European Consumer Organization,ECO)與來自19個歐盟國家的23個成員組織聯(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行為。具體為,航空公司聲稱乘客支付額外費用就可以中和、抵消飛行中的碳排放。ECO認為這個宣傳語并不準確,實際氣候補償效益非常不確定,目前航空業(yè)實施的任何舉措都無法防止碳排放,航空公司為促進SAF的應用而通過此種宣傳收取額外費用,實際上誤導了消費者。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(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在這兩條路線上實現(xiàn)了規(guī);,其原材料價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,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的價格可能會進一步增長,屆時公民是否能接受SAF仍然是個未知數(shù)。
4.4 技術方面的問題(technology)
技術方面的問題主要在于目前國內(nèi)沒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行大量試驗,用試驗代替安全性表明中的概率問題,根據(jù)ASTM估計,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,部件與臺架試驗最多需要37854.1L,發(fā)動機試驗最多需要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?jié)摿Α?/p>
其次,國內(nèi)還沒有一套完整的體系對SAF進行可持續(xù)認證,主要存在以下幾點問題。
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(xù)性標準,其他認證機構也陸續(xù)出臺了各自的標準。但國內(nèi)航空業(yè)還未制定相關標準,需要比對國際標準制定適合國內(nèi)國情的SAF可持續(xù)性標準。
二是依據(jù)可持續(xù)性標準需要對SAF全生命周期溫室氣體排放進行評估。國際上采用標準全球貿(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)認證過程中,需要依據(jù)可持續(xù)性認證指南對SAF進行審查。當前國內(nèi)還沒有相應的審查機構,需盡快確定全產(chǎn)業(yè)鏈認證計劃,明確可持續(xù)認證工作流程及相關管理要求。
四是由于可持續(xù)性認證需要考慮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)信息進行追蹤和更新。
至于解決方法,則需要結(jié)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(xù)認證體系,加快SAF產(chǎn)業(yè)推進。同時,開展相應研究,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(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)鏈上下關注,我國也在積極探索技術路線,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)進行持續(xù)跟進。
原文標題 : SAF產(chǎn)業(yè)研究報告
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