SAF,是一种旨在减少航空业碳排放的创新燃料,生产原料包括废油脂(通常为地沟油)、农林废弃物、城市废弃物以及非粮食作物等。
国际民航组织(ICAO)建立了全球第一个行业减排机制“国际航空碳抵消和减排机制(CORSIA)”,已确定2050年前实现国际航空业净零排放的目标。CORSIA是一种基于市场的机制,利用合格排放单元(EEU)来抵消无法通过航空技术改进、日常运营技改以及可持续航空燃料等减少的国际航班碳排放增量。
2021年起,航空运营商能够正常的使用可持续航空燃油(SAF)冲抵碳排放抵消量。例如,捷蓝航空(JetBlue)是目前唯一一家使用SAF进行定期航班飞行的美国航空公司,其宣布了到2030年SAF占总燃料使用量10%的目标,并自2023年起停止国内航班的碳抵消计划,仅少量购买碳信用额度以抵消国际航班碳排放。
IATA多个方面数据显示,2023年,全球可持续航空燃料的产量超过6亿升,仅占航空业总燃料需求的0.53%;至少有43家航空公司承诺使用了约162.5亿升SAF,且不断有公司宣布签订新的采购协议;预计2024年全球SAF产量将达到18.75亿升。其中,在未来5年内HEFA技术生产的SAF将占总量的85%。
与传统航空燃料相比,其最高可减少 85%的碳排放量,具体取决于原料选择和生产的基本工艺。
截至目前,全球有11种SAF生产工艺获批,与航空煤油最大混合体积比例不超过50%。
其中,目前HEFA是唯 一实现商业化的成熟路线,醇喷和费托法处于示范项目阶段,电转液还处在研发试验阶段。同时,HEFA被认为是2030年前最主要的工艺路线%的SAF项目会使用此工艺制造。长久来看,当SAF市场需求量超过HEFA的潜在供应量时,醇喷和费托法等新技术将作为补充进入到商业化阶段,但从应用成熟度和产品经济性角度HEFA依然最优,将作为SAF长期的基础产能。
预计到2050年,中国航空燃料消费总量将达到1.325亿吨, 2031年至2050年的复合年均增长率将为4% 。随技术的进步和中国全面脱碳目标的推进,预计到 2050年,中国的SAF需求量将达到8,600万吨/年。得益于原料加工效率提高、绿色氢气生产规模扩大,到 2050年,中国的SAF产能或将达到8,200万吨/年。
得益于独特的饮食结构,中国是全球废弃餐油的主要生产国,并建立了广泛的收集渠道,使得中国具备HEFA工艺的战略性机会。
目前中国废弃餐油的潜在储备量超过1200万吨,按照75%的SAF出品率,可支撑近1000万吨的SAF供应量。然而,目前中国的废弃餐油大多数都用在出口,2023年中国废弃餐油产量超300万吨,其中206万吨用于出口,比例高达68%,并未实现在SAF等高价值场景的经济效益。未来,随国家“因地制宜发展新质生产力”的战略推进,以及金尚科技等国内SAF行业先行者的积极布局,中国有望成为全世界SAF的主要供应国。
2024年初,美国的SAF产能仅为2000桶/日,主要由位于加利福尼亚州和蒙大拿州的2家工厂生产。如果所有宣布的产能都上线,SAF的生产能力将增至近3万桶/日。Phillips 66公司的Rodeo Renewed项目预计从今年夏天开始生产,能够生产SAF约1万桶/日,而Diamond Green Diesel公司的Port Arthur项目预计今年底能生产约1.5万桶/日的SAF。
乙醇到喷气燃料(AtJ)技术通过几个精确的化学转换步骤,将生物质衍生的乙醇转化为可与传统喷气燃料混合使用的SAF。这一技术不仅关注于生产的全部过程的科学与技术层面,而且强调其环境和经济的双重效益。以下是AtJ技术的关键步骤及其对应的技术细节和应用影响。
目前中国废弃餐油的潜在储备量超过1200万吨,按照75%的SAF出品率,可支撑近1000万吨的SAF供应量。然而,目前中国的废弃餐油大多数都用在出口,2023年中国废弃餐油产量超300万吨,其中206万吨用于出口,比例高达68%,并未实现在SAF等高价值场景的经济效益。未来,随国家“因地制宜发展新质生产力”的战略推进,以及金尚科技等国内SAF行业先行者的积极布局,中国有望成为全世界SAF的主要供应国。
2024年初,美国的SAF产能仅为2000桶/日,主要由位于加利福尼亚州和蒙大拿州的2家工厂生产。如果所有宣布的产能都上线,SAF的生产能力将增至近3万桶/日。Phillips 66公司的Rodeo Renewed项目预计从今年夏天开始生产,能够生产SAF约1万桶/日,而Diamond Green Diesel公司的Port Arthur项目预计今年底能生产约1.5万桶/日的SAF。
过程:脱水过程中,乙醇被加热并在催化剂的作用下去除氧元素,转化为疏水性更强的烃类化合物,即乙烯。
过程:乙烯分子在高压和催化剂存在的条件下被转化成长链烃类,这些长链烃类在化学性质上与常规喷气燃料相似,为航空使用提供了所需的单位体积内的包含的能量和挥发性。
过程:长链烃类在加氢过程中与氢气反应,转化为更稳定的饱和烃类,来提升燃料的抗氧化性和储存稳定性。
应用:首个商业化AtJ生产设施在美国乔治亚州的开放标志了此技术的商业可行性和扩展潜力。
环境效益:该技术能显著减少温室气体排放,生产的全部过程中的碳中和甚至碳负排放,同时减少硫和颗粒物排放,提供了显著的环境保护效果。
随着全球对减少航空业碳排放的需求日益增加,SAF及其生产技术的发展显示出巨大潜力。AtJ技术的灵活性和可扩展性,使其能够在全世界内本地化生产,满足日渐增长的SAF需求。未来,随技术的逐步优化和规模化生产,可预见其在全球航空燃料市场中的重要位置将更加稳固。
目前,中国关于支持 SAF的政策依据来源于多个部委文件和民用航空适航审定管理文件,与国家关于鼓励生产和利用可再次生产的能源、生物柴油的法律和法规和政策文件互有交集和差异,在适用时缺乏上下一致的整体性。如果缺少发展和改革委员会及其他部门的政策支持,发展别的类型的 SAF 只能依据“一事一议”的路径,将大大限缩投资动力,不利于综合推进航空替代燃料事业的发展。
中国的可持续性要求主要由民用航空行业标准做规定。2023 年 7 月,民航局适航审定司发布了《航空替代燃料可持续性要求(征求意见稿)》,可持续性要求包括环境可持续性要求、社会可持续性要求和经济可持续性要求三项内容。但关于 SAF 的针对性补贴、碳抵消制度等仍存在制度空白。
SAF不是单纯的能源产业,它涉及能源、环保、交通(民用航空)、农业等多个部门和领域,是全国统一航空大市场中的关键创新领域,其经济性量产将会给整个中国民用航空业的产业体系带来非常大影响。国内 SAF 制度实现系统协同的难度在于,各部门对于 SAF 支持的侧重点不同。因此,跨部门的合作需要进行深入协同。
单一主体占据绝对市场支配地位不利于释放市场活力,发展 SAF 产业需要从制度上支持引导多元主体参与市场之间的竞争。民航局可以将 SAF 为试点,开放生产端和供应端的市场之间的竞争,国家市场监督管理总局加大对相关行业的监督力度,对航空燃油市场进行行业管理机制创新,有利于摸索航空燃业高水平质量的发展新路径。
首先,中国制定相关产业扶持规则要尽量与国际贸易、国际投资规则兼容,尤其要与WTO规则、中国对外签署的区域贸易协定、双边投资协议等规则兼容。
其次,中国可以充分的利用WTO规则和区域贸易协定关于政府采购的规定,在加强政府采购竞争机制的透明度和客观性的同时,利用政府影响力带动产业发展。
最后,中国要逐步加大对CORSIA 机制和ICAO航空替代燃料工作的制度影响,就可持续性标准等关键规则提出自己的主张,争取尽快建立起符合SCS指定要求的认证计划,代表发展中国家提出更加公平的认证标准。
目前,国内SAF商业化仍处于起步阶段,已投入产能的仅两家,分别为中石化镇海炼化分公司和张家港易高环保投资有限公司,规划产能总计约15万吨/年,生产方式为以废油脂为原料的HEFA工艺。目前国内拟/在建SAF项目产能规模约为313.02万吨/年。
2023年7月,国电投塔城120万千瓦风电制氢合成绿色航空煤油项目签约,拉开了国内绿氢合成绿色航油时代的帷幕。此后,亿利集团阿拉善乌兰布和350万千瓦立体风光氢治沙制取航空燃料一体化示范项目、黑龙江省杜尔伯特风光制氢制航油项目、中能建白城市可再生绿色能源一体化项目、巴彦卓尔芦竹生物质零碳产业园等绿色航油项目相继签约。
今年以来,还有霍尼韦尔公司宣布将在中国天津港保税区建设华北可持续航空燃料生产基地标杆项目,在中国真正开始启动使用乙醇制喷气燃料工艺技术。该项技术利用玉米基、纤维素基或糖基乙醇原料生产SAF,以解决植物油、动物脂肪和地沟油等传统SAF原料供应不足等问题。
春秋航空公司与空客公司签署了谅解备忘录。双方将加强在民航绿色和可持续发展领域合作,这中间还包括推广和应用SAF。中国商飞已与波音展开合作,针对可再生航空燃料开展研究,探索出的基于“地沟油”等废弃油脂的生物燃料已在多次试验中取得良好效果。国家电投与空中客车公司签署合作意向书,双方将在可持续航空燃料(SAF)产业链及可再次生产的能源供应等领域开展合作。
从中国传统航油的产业链来看,中国航空油料集团有限公司(中航油)负责从产油商收购航空燃料,而后统一供应国内航空公司。中航油是目前中国内地最主要的集采购、运输、储存、检测、销售和加注为一体化的航油供应渠道商,负责超过95% 以上的国内航油供应。曾经全面参与了中国的SAF四次试飞和商飞的航油供应,还曾参与中科院广州能源所和民航二所合作开展了国家级、省部级生物航油的研发项目。虽然目前中航油尚未有规模化的SAF加注服务,但未来SAF的采购、销售和加注等环节应该会由中航油掌控。(来源:网络)