2023航空零碳必由之路

航空零碳必由之路 下一代可持续航空煤油技术发展前景 关于落基山研究所（RMI） 落基山研究所(RMI)是一家于1982年创立的专业、独立、以市场为导向的智库。我们与企业、政策制定者、科研机构及创业者协作，识别并规模化推广能源系统转型解决方案，推动全球能源系统转型，践行1.5°C温控气候目标，创造清洁、繁荣的零碳共享未来。落基山研究所在北京、美国科罗拉多州巴索尔特和博尔德、纽约市、加州奥克兰及华盛顿特区设有办事处。 作者与鸣谢 作者 李婷、刘琦宇、王喆、张翌晨、朱凌琪 作者姓名按姓氏首字母排列。除非另有说明，所有作者均来自落基山研究所。 联系方式 刘琦宇，qliu@rmi.org 引用建议 落基山研究所，航空零碳必由之路——下一代可持续航空煤油技术发展前景，2023 鸣谢 (排名不分先后)宁波市发展规划研究院中国产业发展促进会生物质能产业分会中国石化镇海炼化宁波明州生物质中国石化石油化工科学研究院中国民航科学技术研究院以及为本研究提供意见和建议的来自企业和研究机构的各位专家 摘要 自双碳目标提出以来，随着可再生能源的大规模推广应用和清洁技术的快速发展，电力、工业、建筑、交通等主要行业已经在节能减排方面取得了长足进展。作为未来交通行业实现碳中和的关键，航空行业的低碳转型已经逐渐成为了行业关注的重点。随着能源转型行动的逐步深入，航空业作为传统的“难减排”领域正得到越来越多的关注。由于具备热值较高、零排放等特点，可持续航空煤油成为了航空零碳重要的解决方案。 我国的可持续航煤产业正处于起步阶段，得益于《“十四五”民航绿色发展专项规划》等政策的支持，2022年以来可持续航煤的需求与产能正在快速增加，相关市场也在迅速成熟。统计数据显示，我国已建成的可持续航煤年产能达到了20万吨，已宣布的可持续航煤规划产能已达390万吨，随着空中客车、中国国际航空、国泰航空等航煤消费企业与航司的加入，我国的可持续航煤市场已初具雏形。 然而，受到当前可持续航煤生产技术的限制，原料供应和成本将成为我国可持续航煤产业加速发展的主要挑战。考虑到目前主流的第一代油脂加氢技术所需的“地沟油”原料在未来几年内将接近供应上限，可持续航煤产业即将面临原料短缺的困境。同时伴随着市场供需关系的变化，地沟油的价格也在快速增长，逼近了市场承受能力的极限。因此，为了扩大产能、降低成本，发展以秸秆等生物质为原料的下一代可持续航空煤油技术势在必行。 为了更好地促进我国可持续航煤产业的发展，落基山研究所对国内外航空业与生物质利用产业发展现状进行了系统性梳理，广泛开展了生物质燃料相关企业、航司、研究机构与业内专家的调研和访谈，并结合已有文献与资料，对下一代可持续航煤技术的发展方向、技术特点和成本经济性等进行了深入的研究。报告的主要结论及建议包括： •在欧盟的“减碳55”一揽子政策、美国的通胀削减法案等国际政策以及国内双碳目标的影响下，及早推动我国航空行业的零碳转型是增强我国航空业国际竞争力并促进低碳发展的关键 •发展可持续航煤是实现航空零碳转型的最主要方式。目前，氢化油脂（HEFA）技术仍是可持续航煤产业的主流技术方向 •但由于原料不足的原因，HEFA技术难以作为长期解决方案满足市场需求，而气化-费托合成技术具备原材料充足、技术相对成熟等特点，因此更适用于作为航空行业脱碳的中远期解决方案 •秸秆作为我国产量最大的农业废弃物，是理想的可持续航煤原材料。为了实现秸秆的低成本、大规模利用，我国首先必须建立专业化、标准化的秸秆收集利用体系。 •费托合成技术在我国已有数十年的发展历史，主要应用于煤制油领域。依托已有的煤制油技术与产业发展费托合成技术，有助于实现生产成本的降低。 •为了支持产业发展，优化政策工具、建立市场机制和完善原料供应体系是加速可持续航煤产业发展的重要举措，其中在政府侧，设定强制掺混比例、制定可持续航煤常态化加注试点、给予生产和消费企业财政补贴和税收优惠等政策是实现下一代可持续航煤技术大范围推广的关键抓手。 目录 （一）研究背景及意义..................................................................7 （二）全球航空低碳转型与可持续航煤发展现状................................9 2.1.可持续航煤简介与其减排潜力......................................................................................92.2.欧美可持续航煤产业进展..........................................................................................102.3欧美可持续航煤政策.................................................................................................12 （三）我国可持续航煤产业发展趋势.............................................15 3.1.国际政策影响下的我国可持续航煤市场........................................................................153.2.我国可持续航煤相关政策..........................................................................................163.3.我国可持续航煤的发展现状.......................................................................................17 （四）下一代可持续航空煤油技术的路线选择.................................19 4.1.HEFA技术路线的局限性............................................................................................194.2.下一代可持续航煤的三个技术方向..............................................................................214.3我国下一代可持续航煤技术选择..................................................................................23 （五）原料——利用秸秆拓高可持续航煤产能上限...........................24 5.1.我国秸秆利用现状....................................................................................................245.2.秸秆制可持续航煤的优势..........................................................................................265.3.秸秆利用难点..........................................................................................................275.4秸秆收集体系是降本增产的关键..................................................................................28 （六）成本——煤制油产业助力可持续航煤突破价格下限..................29 6.1费托SAF成本估算.....................................................................................................296.2.与煤制油产业结合发展可促进成费托SAF成本下降.........................................................31 （七）下一代可持续航煤推广手段................................................33 7.1.优化政策工具..........................................................................................................337.2.建立市场机制..........................................................................................................357.3.完善原料供应体系....................................................................................................37 参考文献...............................................................................38 (一)研究背景及意义 交通部门是全球第二大二氧化碳排放源，占碳排放总量的25%1，仅次于电力。2021年，随着新冠疫情逐渐消退、世界经济逐步复苏，全球交通碳排放较前一年增长了8%，达到了将近77亿吨。2在我国，交通作为主要的耗能部门和碳排放源，2021年占总碳排放的10%。3随着十四五规划的逐步落实、中国经济的持续发展、国民生活水平的不断提高，我国交通运输碳排放仍在持续增长，是增速最快的部门之一。 而在交通部门中，航空是公认的“难脱碳”领域。过去二十年中，全球航空业的平均碳排放增速约为2.5%，2010至2018年间，航空业增速更是达到了每年4%4，远高于公路、铁路及航运等其他交通领域5。尽管目前航空业仅占全球碳排放的2.4%，但是根据国际民航组织（ICAO）预测，若保持现有排放水平，至2050年时航空碳排放将占到全球总碳排放的25%6。而世界经济论坛则预测到2050年时，航空碳排放可能增加到22亿吨/年。7 我国近年来的经济增长同样也驱动了航空出行需求的快速增加。据空客公司预测，在未来20年，中国的航空运输量将以每年5.3%的速度增长，大大高于3.6%的世界平均水平。这意味着2041年前，中国总共将需要购买8420架飞机，占未来20年全球约39500架新飞机总需求的20%以上8。照此发展，到2050年时，我国航空煤油消耗将超过每年1亿吨，产生碳排放3.5亿吨。可见，尽早推进航空业的低碳转型对碳中和目标的实现至关重要。 目前，航空行业的减排方式主要包括能效提升和清洁能源替代两种，其中能效提升是指通过提升机场管理、飞行路线、机队运营等环节的效率来降低不必要的能耗，进而实现节能降碳。由于航空领域本身的碳排放基数相对较大，依靠能效提升所能实现的碳减排相对有限，根据世界经济论坛预测，能效提升最多只能将航空碳排放降低5%，IATA则认为只有3%，对于航空业的整体减排的贡献相对较小。9 因此长期来看，航空行业的零碳转型仍然需要依靠清洁燃料的替代，根据IATA的减排图景预测，在2050年航空行业碳中和