中国可持续航空燃料发展研究报告：现状与展望-北京大学能源研究院.pdf-solarbe文库

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北京大学能源研究院中国可持续航空燃料发展研究报告现状与展望 THE PRESENT AND FUTURE OF SUSTAINABLE AVIATION FUELS IN CHINA 北京大学能源研究院 Institute of Energy, Peking University 2022.10 致谢封面图片© Photo by Rudragos on Pixabay 北京大学能源研究院是北京大学下属独立科研实体机构。研究院以国家能源发展战略需求为导向，立足能源领域全局及国际前沿，利用北京大学学科门类齐全的优势，聚焦制约我国能源行业发展的重大战略和科技问题，按照“需求导向、学科引领、软硬结合、交叉创新、突出重点、形成特色”的宗旨，推动能源科技进展，促进能源清洁转型，开展专业及公众教育，致力于打造国际水平的能源智库和能源科技研发推广平台。气候变化与能源转型项目北京大学能源研究院于 2021 年 3 月启动了气候变化与能源转型项目，旨在助力中国应对气候变化和推动能源转型，实现 2030 年前碳达峰和 2060 年前碳中和的目标。该项目通过科学研究，设立有雄心的目标，制定清晰的路线图和有效的行动计划，为政府决策提供建议和支持。该项目积极推动能源安全、高效、绿色和低碳发展，加速化石能源消费的减量化直至退出。该项目具体的研究领域涵盖宏观的能源与环境、经济和社会的协调综合发展；化石能源消费总量控制；能源开发利用技术创新；电力部门向可再生能源为主体的系统转型；推动电气化；高耗能部门的低碳绿色发展；可持续交通模式；区域、省、市碳中和模式的示范推广；散煤和塑料污染治理；碳中和与碳汇；碳市场；社会公正转型等。中国可持续航空燃料发展研究报告现状与展望 The Present and Future of Sustainable Aviation Fuels in China 报告编写人员丁奕如 1 、杨雷 1 、郑平 1 、王倩钰 1 、吕继兴 2 2022 年 10 月 1 北京大学能源研究院 2 中国民航大学致谢本研究报告由北京大学能源研究院组织编写。可持续航空燃料在全球航空业碳减排中将发挥至关重要的作用，但相应的研究工作目前还较缺乏，在中国尤其如此。有鉴于此，我们组织此次研究工作，历时一年，意在摸清行业现状，并对未来做出初步展望，这也是我们希冀推动该领域研究工作的一次努力探索。在调研和报告起草过程中，我们有幸获得众多来自政府主管部门、产业界和研究机构专家的协助。受益于他们所提供的第一手信息和专业的反馈意见，本报告得以对中国可持续航空燃料市场的发展状况做出梳理。我们感谢他们的大力支持，尤其感谢高华、相金晶（阿格斯）李耀光（北京海新能源科技股份有限公司）董燕、晁伟（北京首钢朗泽科技股份有限公司）王世尧、许耀华（标普全球）陈闽、陈丽仙、李琳、王曌（波音中国）王欢、顾宪（ bp 航空中国区）邢子恒（国泰航空有限公司）朱萃汉、张伶英（杭州能源工程技术有限公司）张玮、于占福（罗兰贝格）李海兴、彭敏、韩任华（壳牌中国）马腾、徐浦天哲（全国生物柴油行业协作组）刘疏桐（道兰环能 MotionECO）汪同嘉（中地油新能源（山东）有限公司）龚丰、赵恒晖（中国航空油料集团有限公司）王晨光（中国科学院广州能源研究所）杨晓军（中国民航大学）于敬磊（中国民航科学技术研究院）向海（中国民航航空总局第二研究所）杨智渊（中国民用航空航油航化审定中心）张晓丽（中国南方航空集团有限公司）黄爱斌（中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司）同时，感谢张喆、吕明旭和廖衍光在资料整理方面的协助。作者团队特别感谢波音公司对本研究项目的支持。如果您对报告有何意见建议，请联系 genergypku.edu.cn 目录执行摘要 x 缩写与术语 xii 第1章航空业发展与碳减排 1 1.1 航空业发展状况 2 1.2 航空业碳减排进程 8 第2章航空碳减排措施与 SAF角色 15 2.1 航空业碳减排的主要措施 16 2.2 应用 SAF是最重要的减排举措 17 2.3 需要大幅提高 SAF的生产和消费 20 第3章 SAF技术路线 23 3.1 主要技术路线 24 3.2 应用现状 24 3.3 发展前景 26 第4章中国 SAF管理机制与相关政策法规 29 4.1 法规与政策 30 4.2 适航审定 33 第5章中国 SAF市场主要参与方 37 5.1 产业链概况 38 5.2 生产商 38 5.3 供应渠道 44 5.4 航空公司 45 5.5 其他参与方 50 第6章中国 SAF发展展望 55 6.1 技术路线 56 6.2 产能 57 6.3 原料可获得性 58 6.4 标准制定 59 第7章政策推动是 SAF发展的关键 61 7.1 政府指令要求是破局关键 62 7.2 支持措施不可或缺 63 7.3 多方协作是落实所需 66 7.4 中国未来政策发展取决于多方面因素 66 第8章政策建议 69 附录 1 SAF标准发展状况 71 1. 工艺与性能标准 71 2. 可持续性标准 73 附录 2 SAF商业运营模式案例国泰航空 80 附录 3 欧美机场探索 SAF产业链联合行动案例 81 尾注 83 北京大学能源研究院 ▏ vii 图目录图1-1全球航空客运量变化（1945-2022年） 2 图1-2 中国航空客运量变化（2017-2021年） 6 图1-3 COVID-19对中国和美国的国内航空客运业的影响 7 图1-42021年中国各航空（集团）公司运输周转量分布 7 图1-5全球宣布净零排放的国家 8 图1-61990-2019年人类活动引起的全球温室气体排放量（按地区分布） 9 图1-7 1900-2021年能源燃烧和工业过程引起的CO 2 排放量 10 图1-82020-2021年化石燃料产生的CO 2 排放量相对2019年的变化 10 图1-9航空业温室气体排放在全球总排放中占比 11 图2-1 不同减排措施对航空业减排的贡献 17 图2-2 IATA 规划的SAF 发展目标 20 图2-3 2021年SAF 市场发展进展 21 图3-12020-2050年不同SAF 技术路线发展预期 27 图4-1中国民用航空法律法规体系 30 图5-1中国SAF 市场产业链 38 图5-2 中国及亚洲其他地区部分HVO 与SAF 产能分布 39 图5-3 全球提供SAF 加注服务的机场数量 52 图6-1不同SAF 技术路线在中国发展的机遇与挑战 56 图6-2 2025年中国SAF 理论上可达产能规模 57 图6-3 2025年中国航油消费量预计及SAF 理论上可达占比 58 viii ▏ INSTITUTE OF ENERGY, PEKING UNIVERSITY 表目录表1-1COVID-19对全球航空客运业的影响 3 表1-2 2021年全球航空客运市场对比2019年的变化率 3 表1-3 2021年主要国家国内客运市场对比2019年的变化率 4 表1-4全球航空客运量预期（2022-2025年） 5 表1-5国际航空产生的累积碳排放在未来全球碳预算中占比 12 表1-6中国航空业CO 2 排放量（2016-2021年） 12 表2-1 航空业实现碳减排的主要措施 16 表2-2 航空业实现2050年净零排放的关键时间点与行动 18 表2-3 低碳能源应用于不同航程航班的可能时间表 19 表3-1欧洲市场生产SAF 的主要生产商与产量 25 表3-2 美国市场生产SAF 的主要生产商与产量 26 表4-1中国涉及SAF 推广应用的相关政策 31 表4-2 中国生物柴油相关政策 32 表4-3 中国生物航油相关标准 35 表4-4 中国生物柴油相关标准 35 表5-1镇海炼化SAF 及相关业务领域工作进展 40 表5-2 易高SAF 及相关业务领域工作进展 41 表5-3 海新能科HVO 产销量 43 表5-4 中国航空公司SAF 飞行记录 45 表5-5 全球航空公司SAF 整体飞行规模 46 表5-6 2008-2019年全球部分航空公司SAF 飞行记录 46 表5-7 中国主要航空公司减碳实践 49 表5-8 波音针对SAF 的部分行动 51 表5-9 全球提供SAF 加注服务的部分机场清单 53 表6-1中国 SAF 生产原料的潜在可利用量 59 表7-1 欧盟规划的SAF 掺混比例要求 62 表7-2 美国政府部门与航空业的SAF 承诺与行动 64 表7-3 中国碳减排相关政策出台的部分动因分析 66 北京大学能源研究院 ▏ ix © Pho t o b y Bilal EL -D aou on Pix ab a y 执行摘要在新冠疫情发生前的 2019 年，全球航空业产生的温室气体排放占全球整体排放的 1.8（约 10.6 亿吨二氧化碳当量）。虽然全球航空市场受疫情影响在 2020-2021 年出现大幅下滑，但在未来数十年，业务量整体上预计将持续增长，产生的温室气体排放量和占比预计也将不断增大。如若不做出额外减排努力，仅国际航空业务在 2020-2050 年期间累积产生的二氧化碳（ CO 2 ）排放就将占到全球同期总排放的 7.0。航空业是“难减排”行业之一，但全球航空业已经制定了积极的目标，即提出到 2050 年实现净零排放。在研发飞机新技术及提高运营与基础设施效率之外，发展可持续航空燃料（ SAF）将是实现净零目标最重要的措施。根据国际航空运输协会 IATA的分析，到 2050年， 65 的减排将通过使用 SAF 来实现。北京大学能源研究院 ▏ xi 中国目前是继美国之后的第二大航空市场，潜在的需求增长还将持续扩大中国未来的市场规模。虽然，航空碳排放目前仅占中国整体碳排放的 1 左右，但中国工业化进程已发展到中后期，传统重工业的发展规模及引起的碳排放已逐步进入平台期，预计将在未来 10 年左右开始下降。相比之下，整体还处于持续增长期的航空业未来产生的碳排放不容小觑。中国 SAF 供需市场还处于初期阶段。在消费侧，自 2011 年以来内地航空公司仅实施过四次 SAF 试飞和商飞活动，尚未形成对 SAF 的真正需求。在供给侧，市场仅有两家企业具备 SAF 实际生产能力，整体规划产能在 15 万吨 / 年左右，目前还均处于试生产阶段。这与欧美市场供需双方在过去十多年持续尝试且在近两年有逐渐发力迹象的情况相比，有一定差异。在全球范围内， SAF 产业整体都带有显著的“政策驱动” 属性，政策导向是影响该产业发展的重要外部环境；其中，是否具有强制性或推荐性的 SAF 掺混比例是最重要的影响消费侧的因素。在欧美市场，政府已经设定或规划了国家或地区层面的可持续交通燃料应用目标和具体的掺混指令要求，此类政策信号对 SAF 等生物燃料的发展起到最直接的推动作用。全球 SAF 每年消费量从 2016 年的 6000 多吨增长到 2021 年的 8 万吨，这些消费绝大多数发生于欧美。在中国，包括航空业在内的诸多行业在碳减排领域的努力是实现中国碳达峰碳中和目标的关键所需。在“十四五”民航绿色发展专项规划中，中国提出力争到 2025 年 SAF 累计消费量达到 5 万吨。这是一个积极的政策信号，不过 5 万吨并非具有强约束力的目标，发展路径也有待进一步明确。从整体看，中国 SAF 产业链各环节目前还处于知识储备阶段。如果中国政府在未来释放更强烈的政策信号，进一步促进航空减排，势必将会激活 SAF 需求市场。当需求增长时，供应端的产能也可随之扩大。理论而言，如果将中国现有及规划的氢化生物柴油（ HVO）产能进行改扩建用以制备 SAF，外加目前已有的 SAF 产能，预计 2025 年 SAF 的总潜在产能可达 205 万吨，供应量届时可达中国当年航油总消费量的 4.5。生产 SAF 的原料在中国分布较广，可利用量大，这为 SAF 的供给提供了保障。不过，如何加强不同技术路线的开发，加强产业链协作和设计相应的激励机制，以提高 SAF 产品的经济性，仍存在较多不确定性。整体来说，中国 SAF 行业既面临挑战也存在机遇。如果充分利用内外部有利条件，逐步发挥 SAF 的减排潜力，将在降低航空业碳排放、实现中国碳达峰碳中和目标、增强能源安全方面做出重要贡献。 © Pho t o b y Honglin Sh a w on U nspla sh xii ▏ INSTITUTE OF ENERGY, PEKING UNIVERSITY 缩写与术语 ASTM American Society for Testing Materials 美国材料与试验协会 ATAG Air Transport Action Group 航空运输行动小组 CORSIA Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation 国际航空碳补偿和减排计划 HVO Hydrogenated Vegetable Oil 氢化植物油 / 氢化生物柴油 IATA International Air Transport Association 国际航空运输协会 LCA Lifecycle Assessment 生命周期评价 ICAO International Civil Aviation Organization 国际民航组织 LCFS Low Carbon Fuel Standard 美国加州 - 低碳燃料标准 IEA International Energy Agency 国际能源署 ISCC International Su