航空零碳必由之路：下一代可持续航空煤油技术发展前景--RMI.pdf

报告 / 2023.10 航 空零 碳 必由之 路 下一代可持续航空煤油技术发展前景rmi.org / 2 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1.5C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。rmi.org / 3 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 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，qliurmi.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rmi.org / 4 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 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。rmi.org / 5 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 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 . . 9 2.2.欧美可持续航煤产业进展 . . 10 2.3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 . . 15 3.2.我国可持续航煤相关政策 . . 16 3.3.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.HEF A技术路线的局限性 . . 19 4.2.下一代可持续航煤的三个技术方向 . . 21 4.3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 . . 24 5.2.秸秆制可持续航煤的优势 . . 26 5.3.秸秆利用难点 . . 27 5.4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 . 29 6.2.与煤制油产业结合发展可促进成费托SAF成本下降 . 31rmi.org / 6 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 （ 七 ） 下一代可持续航煤推广手段 . . 33 7.1.优化政策工具 . . 33 7.2.建立市场机制 . . 35 7.3.完善原料供应体系 . . 37 参考文献. 38rmi.org / 7 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 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 图表 1 IA T A 对 全 球航空 业 碳排放 趋势的预测 （ 亿 吨） 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 行业碳中和的情景下，可持续航煤将贡献航空领域高达65的减排量。由于化学电池和氢燃料电池技术都尚不 成熟，且能量密度方面难以和化石燃料相提并论，可持续航煤（Sustainable Aviation Fuel, SAF）成为了最具 可行性的解决方案。可持续航煤是指所有利用清洁原料制造、能够实现减排且能够直接应用于传统航空发动机 6.27 9.05 22 2050年前航空年碳排放可能再增加10亿吨rmi.org / 8 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 的清洁燃料，原料来源有废弃油脂、城市废弃物、农林废弃物、能源作物以及可再生电力等等，与传统航空煤 油相比可平均减少约80的碳排放 10 。不仅如此，可持续航煤作为一种原位替代燃料（Drop-in Fuel）不需要对 现有基础设施、飞机发动机和运行管理体系等进行大范围改造就可以直接加注使用，大大降低了减排成本。 图表 2 I A T A 对 2050年时航空技 术路 径 减 排贡献 的 预 测 （ ） 在政策和技术进步的支撑下，我国已经初步建成了可持续航煤市场，当前已建成和已规划的产能总计达到了 390万吨，行业正在进入快速发展的阶段。然而，除了快速增长的可持续航煤产业，我国的生物柴油产业同样 需要废弃油脂进行生产，在多方竞争下，废弃油脂供应规模已经接近饱和，原材料价格也因此飙升。无论从原 材料供应的角度，还是从生产成本的角度来看，当前的可持续航煤技术都无法满足未来的市场需求增长。 解决上述问题的唯一手段就是发展下一代可持续航煤生产技术。不同于第一代技术所需的“ 地沟油“ ，下一代 技术将主要利用农业、林业废弃物等生物质原料来生产可持续航煤，相比于地沟油，这些原材料有丰富、廉 价、相对易获得等特点，能够支持航空业的长期减排。 -3 100 航空碳排放2019 基础设施和运行效率 纯电动或氢能 碳补偿和捕集 可持续航空煤油 航空碳排放2050 -13 -19 -65 0rmi.org / 9 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 二 全 球 航 空 低 碳 转 型 与 可 持 续 航 煤 发 展 现状 2 .1. 可持 续 航 煤简 介 与 其 减 排 潜 力 可持续航煤有四种主流生产技术路线，分别是油脂加氢（Hydroprocessed esters and fatty acids, HEFA）、气 化-费托合成（Gasification/Fischer-Tropsch）、醇制油（Alcohol-to-Jet）和合成燃料（Power-to-Liquid） 技术。当前大多数可持续航煤生产企业采用的都是HEFA路线，而其他三种新技术由于技术或产业链尚不成熟， 只存在小规模或实验性的生产项目。 油脂加氢是第一代真正“可持续”的可持续航煤技术，目前已经实现规模化生产。HEFA主要使用废弃油 脂或是专门种植的油料植物作为原材料，经过去除杂质、加氢脱氧、正构烷烃异构化等工序，最终产出与 化石燃料类似的碳氢化物。HEFA的转化率大约为90，即1吨原料可以产出0.9吨产物。与传统航空燃油相 比，HEFA最高能实现约80的碳减排。 气化-费托合成（以下简称费托合成）目前只有小规模商业示范项目，可使用农业与林业废物、城市固体废 物、种植的纤维素能源作物等作为原材料。费托合成的原理是将原料气化形成氢气和一氧化碳混合的合成 气，再加入费托反应器，在催化剂的作用下形成碳氢化合物。费托合成的转化率大约为20。据测算，费托 合成最高能实现约90的碳减排。 醇制油目前也尚在小规模商业示范项目阶段，目前全球年产量约为100吨左右，未实现规模化量产。醇制油 的主要原料为任何可以转化为醇类物质的生物质原料，包括农林废弃物、玉米、甘蔗等。醇制油技术能够将 醇类物质通过脱水、低聚、加氢转化以及蒸馏等一系列工艺流程最终转化为可持续航煤 11 。该技术的转化率约 为13。醇制油的碳减排潜力约为90。 受限于过高的成本，合成燃料技术还在技术发展初期，距离商业化应用距离较远。其主要原料为二氧化碳和 使用清洁电力生产的绿氢，能够将绿氢与二氧化碳合成转化为碳氢化合物。规模化量产合成燃料需要廉价、 充足的清洁电力作为基础，此外还要辅以成熟的碳捕捉技术，因此短期内很难实现。根据测算，合成燃料技 术能达到接近99的碳减排。 12 目前全球可持续航煤的产量和使用量都在快速增长。各国的减排政策和市场对气候问题的关注是可持续航煤快 速增长的主要驱动力，强化了航司的可持续航煤购买需求。根据IATA的数据，从2019年起全球可持续航煤产量 几乎每年都会翻倍，2019年时全球产量为3.1万吨，而2022年时这一数字已经达到24万吨 13,14 。rmi.org / 10 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 图表 3 全 球可持 续 航 煤产 量 （ 万 吨） ICAO在此基础上预测，如果各国政策能够继续保持支持力度，2030年全球可持续航煤产能可达1700万吨。 15 而 按照IATA的2050零碳目标的规划，至2050年可持续航煤需求量将超过3.5亿吨/年。 16 2 . 2. 欧 美 可 持 续 航 煤 产 业进展 欧美国家在可持续航煤领域内起步较早，在市场中占主导地位，产业发展阶段更成熟，产能和技术也相对领 先，一定程度上代表了全球可持续航煤产业的最先进水平。因此，本节将重点梳理欧美国家的可持续航煤产业 进展，以供参考。 欧 盟 产业 欧盟是国际航空市场的主要参与者，产生了全球约15的航空活动 17 ，在欧盟积极的减排政策引领下，欧洲 的可持续航煤产量也在全球首屈一指。根据落基山研究所统计截至2023年6月，欧盟已建成投产产能约28.6 万吨，其中除400吨为合成燃料路线外，其余均使用HEFA技术。另外，根据欧盟航空安全局（European Aviation Safety Agency）估算，如果欧洲所有生物质燃料工厂均调整工艺、最大化可持续航煤生产，那么理论 上现有产能可以达到230万吨 18 。除了已有产能外，欧盟国家未来还将继续加大对可持续航煤的投资，根据落基 山研究所统计截至2023年6月，欧盟境内已投产或已宣布的可持续航煤项目总共产能约400万吨，其中HEFA路 线将承担其中280万吨的产能，其他三种新一代技术则将共同承担剩余120万吨产能。 欧盟航空安全局根据欧盟2022年版ReFuelEU政策的预设目标推测，欧盟2030年可持续航煤的需求量将达到 230万吨，2040年约为1480万吨，而2050年这一需求量将持续上涨到约2800万吨 19 ，而在2023年9月ReFuelEU 目标提高后，这一数字还会进一步提高。欧盟航空安全局还预测，从技术选择角度来看，HEFA和醇制油技术 路线至2030年将满足60的可持续航煤市场需求，至2040年可持续航煤的主要供应将来源于费托合成、合成燃 料、醇制油技术。 图表 4 欧 盟 可 持 续 航 煤 规 划产 能 及 技 术 路线 （万 吨） 3.1 2019 2021 2020 2022 7.8 12.5 24 已建 已建已规划 HEFA 气化-费托 醇制油 合成燃料rmi.org / 11 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 欧盟的可持续航煤生产企业主要是一些老牌化工企业。例如，道达尔能源（TotalEnergies）是欧洲最大的可持 续航煤和生物柴油生产商之一，已运营三家可持续航煤工厂。其中最早的La Mde工厂估计年产能可达10万吨， 主要使用棕榈树油和厨余油作为原料。与道达尔规模相当的纳斯特（Neste）目前在芬兰设有Porvoo工厂，年 产能约10万吨。此外，纳斯特还积极在东南亚和欧洲布局，预计到2023年年底，其在荷兰和新加坡的工厂就将 投产，分别为纳斯特带来40万吨和100万吨的新增产能，使其全球总产能达到150万吨。纳斯特使用的原料同样 主要来自于棕榈油、厨余油和动物油脂。壳牌目前虽然还没有投产的可持续航煤工厂，但他们计划在2024年至 2030年期间在全球范围内建设四家工厂。其中，荷兰和新加坡的工厂将使用厨余油作为原料，值得注意的是壳 牌在德国和瑞典的工厂将采用合成燃料技术。以上这些案例表明欧盟的老牌化工企业已经具备一定的可持续航 煤生产能力，同时也在积极扩大产能并尝试新一代技术。 图表 5 R eF uelE U预测 可持续航煤 供给 路 线图 20 美 国 可持续航煤产 业 美国是全世界最大的航空市场，覆盖了全球25的航空活动。美国的可持续航煤产业虽起步略晚于欧盟，但是 在政策目标（将在下一节中介绍）的积极推动下正在迅速扩张，目前可持续航煤产量已经从2021年的1.5万吨 跃升至了2022年的4.65万吨 21 。美国已投产的技术路线最为多样，醇制油和费托合成等下一代技术已经实现了 小规模量产。全美范围内，已宣布的规划产能共计约520万吨，其中HEFA技术将承担400万吨的产能，剩余部 分规划产能分别来源于费托合成和醇制油技术。 0.8 35 30 25 20 15 10 5 0 1.3 1.8 0.4 1.8 2.3 0 4.5 5.9 0.8 3.5 5.8 0.3 3.7 12.7 0 0 0.2 百万吨/年 2030 2050 2040 油脂加氢 醇制油 直接进口 合成燃料 气化-费托合成 电力驱动rmi.org / 12 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 图表 6 . 美 国 可 持 续 航 煤 规 划产 能 及 技 术 路线 （万 吨） 不同于欧盟以老牌化工企业为主导的格局，美国的可持续航煤生产企业多为新兴生物质燃料企业，并且美国目 前发展的技术路线与欧洲相比也更多元化。World Energy是北美最大可持续航煤生产企业，截至2022年底，其 已投产的工厂仅有位于加州的一家，这家工厂使用霍尼韦尔授权的ecofining技术（HEFA），原料为动物脂肪 和厨余油，年产能约为8万吨。目前，World Energy正在计划扩大加州工厂的产能并在休斯顿建设新厂，总规划 产能可达80万吨。 美国企业在下一代技术的布局上也处在领先地位。比较值得注意的是Fulcrum Bioenergy公司，虽然Fulcrum产量 不高，但是是目前全球为数不多的正在使用费托合成技术生产可持续航煤的公司。Fulcrum Bioenergy于2022年5 月宣布其位于Sierra的工厂是全球第一个成功利用费托合成技术商业化投产的可持续航煤工厂，其主要原料为城市 固废，转化率约为20，预计每年可利用17.5万吨的原料生产出3.3万吨的可持续航煤。此外，Fulcrum还计划继 续建设两家应用费托合成技术的工厂，总产能预计可提升至14万吨 22 。而Gevo公司目前拥有一座采用醇制油技术 的工厂，尽管产量几乎可以忽略不计，但作为示范性项目仍然具有重要意义。未来，Gevo还计划建设一座16万吨 的新醇制油工厂以扩充产能。 图表 7 美 国 近 年 可 持 续 航 煤 产 量（ 万 吨 ） 2.3 欧美 可 持续航煤政策 欧 盟政策 欧盟可持续航煤产业的蓬勃态势在很大程度上要归功于政策，过去几年中，欧盟颁布了一系列政策措施来支持 航空业碳减排，而可持续航煤正是这些措施的核心。 为了应对气候变化，欧盟在2020年提出了欧洲绿色新政（European Green Deal）长期发展战略，旨在通过立 法的形式确保2050年实现碳中和。在此战略下，欧盟先后提出了一系列政策提案，统称为Fit for 55一揽子政策 组合（简称FF55，其中“55” 指欧盟将在2030年前实现温室气体净排放量与1990年相比至少减少55的中期 目标）。其中，欧洲碳排放交易体系（EU Emissions Trading System, ETS）的修改提案、ReFuelEU Aviation 提案和2021修订版的能源税指令（Energy Taxation Directive, ETD）对可持续航煤产业的影响最大。 0.56 0.53 0.50 0.71 1.35 1.50 4.65 2019 2017 2018 2016 2021 2022 2020 HEFA 气化-费托 醇制油 合成燃料 已建 已建已规划rmi.org / 13 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 表格 1 欧盟主 要 可持续航煤政策 FF55政策提案名称 政策提议 当前政策方案 FF55政策提案方案 欧洲碳排放交易体系 （ETS） 更新 扩大ETS在航空领域覆盖范围 欧洲内部航线 2027年视情况可能扩大至来往欧洲航线 减少ETS免费碳配额比例 85 2026年后不再提供免费配额 使用ETS资金支持SAF产业 无 使用ETS收入补贴SAF生产企业， 预计总额 16亿欧元 为SAF提供免费排放许可 无 2024年起额外对使用SAF的航司提供免费 排放许可 RefuelEU Aviation提案 强制要求航空燃料供应商掺混 使用SAF 无要求 2025 – 2050年间掺混比例 从2 逐步提 高至 70 能源税指令 （ETD） 更新 提高化石航煤税率 免税 2023 -2033年间逐步提高至 €10.75/GJ * 政策梳理更新于2023年10月 ETS的作用对象是航空公司，FF55提案要求扩大碳市场的覆盖范围和付费配额比例，增大航司的碳成本压力， 压缩传统航空煤油的成本经济性优势。同时提案还为使用可持续航煤的航司提供碳成本豁免和资金奖励以增加 可持续航煤的吸引力；RefuelEU Aviation提案针对的则是航空燃料供应商，提案要求供应商在欧盟出售的航空 燃料中必须掺入一定比例的可持续航煤，比例要求将从2025的2逐渐增加至2050年的70；ETD更新提案则 要求对传统化石航煤征税，由于历史原因，航煤一直不在欧盟能源税的征收范围内，这与欧盟航空低碳转型的 目标背道而驰，能源税指令更新提案旨在纠正这一错误。 美国政 策 不同于欧盟以强制性目标和惩罚性措施为核心的政策体系，美国的可持续航煤政策更多以鼓励性、支持性为 主，主要运用财政补贴、税务减免等政策手段。2021年，美国政府发布了美国航空业气候行动计划 23 ， 该计划确认了2050年美国航空业碳中和的长期目标，此后，美国先后发布了可持续航空燃料大挑战路线图 Sustainable Aviation Fuel Grand Challenge、可持续燃料标准包括Renewable Fuel Standard 和 Low Carbon Fuel Standard，简称RFS和LCFS、通胀削减法案（Inflation Reduction Act，简称IRA）等三个主要政策。 表格 2 美 国 主 要 可持续航煤政策 . 政策名称 政策措施/目标 生效时间 通胀削减法案 IRA 对使用SAF的企业提供税务减免。每加仑SAF（约3kg）可抵税1.25 – 1.75美元 2023–2024 对SAF生产企业提供税务减免。 每加仑SAF可抵 （1.75 * 减排系数） 美元 2025–2027 对SAF研发项目提供补贴，共计2.9亿美元 2022-2026 可持续燃料标准RFS、 LCFS等 类似于双积分政策。航空燃料供应商在本土销售可持续燃料会产生环境 权益，可进入市场进行交易。除了全美通行的RFS市场外，加州等地也 有自己的LCFS市场，与RFS并存 长期有效 可持续航空燃料大挑战路线图 本土产量达到30亿加仑（900万吨） 2030 本土产量达到350亿加仑（超1亿吨） 2050 * 政策梳理更新于2023年10月rmi.org / 14 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 2022年发布的可持续航空燃料大挑战路线图提出了2030年本土产量达900万吨、2050年产量达到1亿吨、 航空燃油100加注可持续航煤等较为激进的目标，为产业发展规划了总体路线；可持续航煤燃料标准是一个类 似于双积分政策的市场化机制，政策要求汽油和柴油供应商在燃料中混入一定比例的生物燃料或低碳燃料，如 无法实现，则必须向超额混入的企业付费购买RIN（Renewable Identification Number）或支付罚金。而航空 燃料企业一方面不受强制混入要求的约束，一方面其使用的可持续航煤仍可以生成RIN并以此获利；2022年发 布的通胀削减法案则系统性地为可持续航煤的生产、应用和研发企业提供税务减免和财政补贴。除此以外，美 国部分州政府也出台了自己的可持续航煤政策。rmi.org / 15 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 三 我国 可 持续航煤产 业发展趋势 与欧美相比，我国在对待可持续航煤的态度上更加谨慎，目前尚未发布明确的长期目标和支持措施。不过，在 能源转型和双碳目标的支撑下，可持续航煤在航空碳减排中的作用正得到越来越多的重视。同时，由于各国航 空业之间存在紧密的联系，全球可持续航煤产业的发展对我国的影响已经逐渐显现，国际组织和欧美国家对于 航空碳排放的严格要求既给我国航空业带来了更大的减排压力，也给我国生物质燃料企业创造了更大的发展空 间。在这些因素的影响下，我国可持续航煤产业即将经历一段高速发展期。 3.1.国 际 政 策 影响下 的 我 国 可 持 续 航 煤市 场 由于航空业还处在发展中阶段，碳排放仍在快速增加，我国面临着更大的航空减排压力。2019年，我国年人均 航空出行次数仅为0.47，距离发达国家还有一定差距。但预计随着经济的发展和出行需求的快速增加，这一数 字到2050年时将达到1.5 24 。据中国商飞公司发布的民用飞机中国市场预测年报2019–2038年预测，到2038 年，为满足运量增长需求，中国客机机队规模将达到8678架，较2021年增长超过100。而伴随着航空需求而 来的是日益增长的航空燃油消耗和碳排放。在2014到2019年间，中国航空煤油年消耗量从2207万吨增长到了 3684万吨，5年间增长了67，而航空碳排放也从2014年的约7000万吨增长到了2019年的11605万吨 25 。 图表 8 20 19 年航 空 旅 行 次 数 与 人 均 G DP 对 比 26 在航空碳排放与日俱增的同时，我国航空业在国际上面临的碳减排压力也在持续增加。根据ICAO制定的规则， 我国将于2027年正式参与国际航空碳抵消和减排计划（CORSIA）。该计划旨在将全球国际航线碳排放控制在 2019年水平的85以下，超过的部分航空公司必须以碳抵消的方式予以控制。根据民航行业发展统计公报 人均飞机出行次数 2019年人均国内生产总值 10 1 0.1 0.01 ＄ 20 ， 000 ＄ 60 ， 000 ＄ 40 ， 000 ＄ 80 ， 000 ＄ 100 ， 000rmi.org / 16 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 的周转量数据计算，2019年，我国国际航线碳排放大约为4060万吨，占我国航空业总排放量的35。若我国航 空业保持现有的增长速度，到2033年时，我国仅在国际航线上的减排责任就将达到1618万吨二氧化碳。如此规 模的碳排放很难依靠效率提升和碳抵消来完全消除，航空业必须要依靠可持续航煤来从源头上实现碳减排。 表格 3 C O R S IA 对我国航 司 的 减排要 求估 算 2019 2027 2033 我国国际航线碳排放 （万吨） 4060 4660 5800 行业平均排放增长因子 NA 27 39 我国平均排放增长因子 NA 26 40 我国减排责任 （万吨） NA 1088 1618 合国内SAF需求* （万吨） NA 340 506 3 . 2 . 我 国 可 持续航煤 相 关政策 为了有效应对国际航空业的减排压力，同时助力双碳目标的实现，我国也通过一系列政策的制定的方式促进航 空行业的加速减排。一方面，航空业已经被纳入了碳市场重点碳排放行业名单中，为未来通过市场机制进行碳 排放控制奠定了基础。另一方面，2022年发布的“十四五”民用航空发展规划则正式将合理有效管控行 业碳排放、完善航空碳排管理制度、推动建立符合国情和行业发展阶段的航空碳减排市场机制确定为了民航业 在“十四五“期间的主要任务。在这一背景下，十四五规划和相关政策中多次出现了与碳减排和可持续航煤相 关的内容 “十四五”民航绿色发展专项规划明确设立了至2025年可持续航煤消耗量需达5万吨的目标。 “十四五”民用航空发展规划提到要推进可持续航煤常态化试点和可持续认证机制，以及推动建立符合 国情和行业发展阶段的航空碳减排市场机制。 “十四五”生物经济发展规划提到鼓励可持续航煤的试点项目。 2030年前碳达峰行动方案指出要大力推进先进生物液体燃料、可持续航空燃料替代传统燃油。 国家发改委印发的绿色低碳先进技术示范工程实施方案提到在过程降碳端推进可持续航空燃料的研发生 产供应等示范项目。 民航局航空器适航审定司牵头起草了航空替代燃料可持续性要求（征求意见稿），该举措主要着眼于环 境、社会和经济三个方面的可持续标准认定，旨在建立既满足国际通用要求又适合中国情况的航空替代燃料 的可持续认证体系建设，而非盲目追随现有的国际既定标准。 考虑到我国航空业仍处于快速发展阶段，且2020年后受疫情影响较大，为了避免过于激进的可持续航煤政策给 航空业带来太大的经济压力，我国目前尚未发布明确的可持续航煤发展时间线。不过，多个政策文件已明确表 明政府对可持续航煤产业发展的积极支持态度，这一明确的政策导向增强了市场信心，激发了企业积极投入可 持续航煤的研发和推广，也为可持续航煤产业的投资扩能提供了强有力的动力和方向。rmi.org / 17 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 3. 3.我 国 可 持 续 航 煤 的发 展 现状 我国的可持续航煤产业起步较晚，目前仍然处于早期探索阶段。在这一阶段，产业主要以小规模实验性应用项 目为主。2011年，镇海炼化首次利用HEFA技术生产出可持续航煤，标志着我国初步具备了生产可持续航煤的 能力。在2021至2017年期间，镇海炼化的可持续航煤装置作为示范项目，分批进行了数次试生产，主要提供给 国内主要航司的实验性飞行项目。而到2018年时，因为经济可行性和市场关注度的问题，生物航煤需求不足， 试点项目暂停，可持续航煤在我国的发展进入相对停滞期。 随着政策和市场对可持续航煤的关注度逐渐升温，产业在短暂的停滞后迎来了快速发展的阶段。2021年， “十四五”民航绿色发展专项规划发布，其中首次提出了到2025年累计消费可持续航煤5万吨的目标，明 确了我国对于可持续航煤的鼓励态度。同时在国际上，随着以欧盟RefuelEU计划为代表的航空减排政策陆续推 出，全球对可持续航煤的需求大幅提升。在政策和市场的双重推动下，相关产业迅速做出了反应，镇海炼化在 2022年重启可持续航煤项目并实现了规模化生产，随后嘉澳环保、东华能源等传统生物质燃料龙头企业也相继 宣布开始进行可持续航煤的生产和研发布局。 截至2023年8月，镇海炼化已经实现了可持续航煤量产，产能为10万吨/年，主要使用HEFA技术处理餐余油 脂。易高-怡斯莱在张家港建设的10万吨产能的HEFA装置也已经建成，主要面向国际市场，并且已于2022年 第四季度通过中国石油国际事业（伦敦）公司将2000余吨可持续航煤出口至欧洲。四川天舟的产能为20万吨/ 年的HEFA项目将于2023年年底完成中交。其余可持续航煤项目将在未来1–5年内逐步建成投产。截至2023年9 月，我国已宣布的可持续航煤项目总规划产能约390万吨。在目前已经建成或已宣布的项目中，HEFA技术路线 的总产能为350万吨，仍然是行业最主流的技术路线选择。其中，跨国企业霍尼韦尔将与三家本土企业合作， 以技术提供商的方式授权HEFA技术工艺，总规划产能达230万吨。除此以外，目前已有的生物柴油企业也可以 通过工艺改造转而生产可持续航煤。 表格 4 我 国 可 持 续 航 煤 产能 厂商 规划产能 （万吨） 技术路线 已投产 镇海炼化 10 HEFA 易高-怡斯莱 10 HEFA 尚未投产/规划阶段 金尚环保霍尼韦尔 30 HEFA 东华能源霍尼韦尔 100 HEFA 嘉澳环保霍尼韦尔 100 HEFA 国家电投国泰航空 20–40 合成燃料 山东海科化工 50 HEFA 四川天舟 50 HEFA 图表 9 我 国 可 持 续 航 煤 规 划产 能 及 技 术 路线 （万 吨） 已建 已建已规划 HEFA 气化-费托 醇制油 合成燃料rmi.org / 18 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 在其他可持续航煤技术路线方面，国家电投与国泰航空计划打造我国第一个合成燃料航煤项目，该项目计划在 2024–2026年期间建造四座可持续航煤工厂，利用国电投的绿色能源优势使用绿电制氢合成生产可持续航煤， 每个工厂产能约5–10万吨。目前国家电投已经开始建设位于新疆塔城的年产1万吨可持续航煤的示范项目，该 项目利用120万千瓦的风电制绿氢，并通过CCUS技术捕捉二氧化碳，最终将两者合成为可持续航煤，实现了对 新疆本地的可再生电力资源的最大化本地消纳和高附加值利用。 除了生产企业，可持续航煤产业的下游环节在逐步走向成熟。目前空客公司与中航油签订了为期三年共3000吨 的国产可持续航煤采购协议，用于空客天津基地进行飞机交付和测试。中航油（北京）机场航空油料公司近期 开始进行可持续航煤配套工艺流程改造项目，也为国内机场实现常态化供应可持续航煤做出了重要铺垫。 图表 10 中 国 可 持 续 航 煤 产业 发 展 历 程 第一阶段 早期探索 第二阶段 快速发展 2011 – 2017 2018 2021 六月 2022 二/九月 2022 在示范项目中， 镇海 炼化为国内数家主要 航司试验项目提供生 物航煤 生物航煤试点项目暂 停， 发展进入停滞期 十四五规划中提到生 物航煤发展目标 镇海炼化实现可持续 航煤规模化生产 其他燃料生产企业和 消费企业陆续加入rmi.org / 19 航空零碳必由之路下一代可持续航空煤油技术发展前景 四 下 一 代 可 持 续 航 空 煤 油 技 术的 路 线 选择 在各国政府和国际组织提出的航空低碳目标下，全球市场对可持续航煤的需求将大幅增长，也对其生产和供应 能力提出了更高的要求。在当前的四种主要生产技术中，HEFA技术最成熟、产业链最完善、生产成本最低。然 而，由于HEFA技术受到有限油脂资源的限制，随着餐厨废油供给逐渐见顶，HEFA必然会面临产能不足和售价 过高的挑战。因此，提前研发下一代技术可能是我国可持续航煤行业长期发展的关键。 4 .1.H E F A 技 术 路线 的 局限 性 HEFA技术与传统石油化工中利用催化加氢将重质油转化为轻质油的过程类似，同样是将长碳链的生物质油脂催 化加氢，得到短碳链的轻质油，产物主要为生物柴油。依托于成熟的石化工艺，这项技术的壁垒不高，甚至一 些HEFA工厂就是由传统的石油化工加氢装置改装而来。由于工艺流程较短，HEFA的生产成本也十分可控，远 低于其他三种技术。因此，在可持续航煤需求增加的背景下，HEFA成为了各路企业入局的首选技术路线。 然而，HEFA产业正面临着原料短缺的难题。虽然我国的可持续航煤规划产能高速增长，但是，由于原材料供给 紧张，实际产量和规划产能存在较大差距。以镇海炼化为例，虽然