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可持續(xù)航空燃料(SAF)是指以動(dòng)植物油脂或農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)為原料,采用加氫法或費(fèi)托合成等技術(shù)生產(chǎn)的航空燃料,故也稱生物航煤。
其燃燒性質(zhì)與傳統(tǒng)化石航煤沒(méi)有區(qū)別,可與化石航煤混合使用且無(wú)需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改裝,但可實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排55%至92%。
國(guó)際民航組織已確定2050年前實(shí)現(xiàn)國(guó)際航空業(yè)凈零排放的目標(biāo),可持續(xù)航空燃料(SAF)被全球航空業(yè)視為能否實(shí)現(xiàn)減排突破的關(guān)鍵。
SAF的原料種類通??梢苑譃槿悾?/span>
第一代原料主要是可食用的農(nóng)作物,但這類原料會(huì)占用土地并且會(huì)消耗糧食儲(chǔ)量。因此,該類原料并不是非常理想。
第二代原料通常是非食用性的油料作物或木質(zhì)纖維素,如:亞麻薺、麻風(fēng)樹(shù)、餐飲廢油等。這類原料的脂肪酸含量很高,可以通過(guò)加氫酯化等方法得到生物航煤。
第三代原料是藻類。與其他生物質(zhì)原料相比,藻類不僅含油量很高,而且占用的土地較少。
同時(shí),直接通過(guò)空氣碳捕獲技術(shù)進(jìn)行合成生產(chǎn)的技術(shù)路線也在研究中。
圖表1:可持續(xù)航空燃料(SAF)原料種類及主要特點(diǎn)
在HEFA技術(shù)路線下,可持續(xù)航空燃料(SAF產(chǎn)業(yè)鏈與生物柴油產(chǎn)業(yè)鏈高度重合。
產(chǎn)業(yè)鏈中游主要是SAF生產(chǎn)商和供應(yīng)端,不僅包括傳統(tǒng)石化企業(yè),也包括生物合成企業(yè)(生物柴油等)、新能源企業(yè)(氫能等)等新興企業(yè)。生產(chǎn)流程為利用動(dòng)植物油脂及廢棄食用油經(jīng)加氫脫氧、異構(gòu)化、裂化分餾等流程生成SAF。
其中,生物合成企業(yè)生產(chǎn)二代烴類生物柴油的技術(shù)路徑與HEFA十分類似,只是生產(chǎn)SAF時(shí)需要對(duì)長(zhǎng)鏈烷烴進(jìn)行更深度異構(gòu)化的裂解與分餾。
圖表2:可持續(xù)航空燃料(SAF)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)分布
近十年來(lái),全球可持續(xù)航空燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。從2015年至今,全球范圍內(nèi)可持續(xù)航空燃料(SAF)工廠項(xiàng)目的公告數(shù)量整體呈現(xiàn)指數(shù)上升趨勢(shì),尤其是近兩年(2023-2024年),合計(jì)公告數(shù)達(dá)162個(gè),占過(guò)去10年公告數(shù)量總和(275個(gè))的比重接近60%。
圖表3:2015-2024年全球可持續(xù)航空燃料(SAF)工廠公告數(shù)量及增長(zhǎng)趨勢(shì)(個(gè),%)
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì):目前,全球已公布的可持續(xù)航空燃料(SAF)工廠有352個(gè),除了9個(gè)已取消或暫停的項(xiàng)目外,還有343個(gè)活躍的SAF工廠項(xiàng)目,分布在全球54個(gè)國(guó)家,預(yù)計(jì)總產(chǎn)能達(dá)到8960萬(wàn)噸/年。
按工廠狀態(tài)分類,大部分項(xiàng)目(262個(gè),占總數(shù)的73%)還未投產(chǎn),其中:233個(gè)還處于最初公告狀態(tài),產(chǎn)能約占預(yù)計(jì)總產(chǎn)能的2/3;處于前端工程設(shè)計(jì)和建設(shè)中的項(xiàng)目共有29個(gè),產(chǎn)占比約8%。
圖表4:全球可持續(xù)航空燃料(SAF)工廠產(chǎn)能及占比(按生產(chǎn)狀態(tài))(萬(wàn)噸,%)
已投產(chǎn)的項(xiàng)目數(shù)量總計(jì)81個(gè),其中:用于生產(chǎn)可持續(xù)航空燃料(SAF)的項(xiàng)目有37個(gè),占全部產(chǎn)能的比重約為9%;用于生產(chǎn)生產(chǎn)其他可再生燃料的項(xiàng)目有44個(gè),占全部產(chǎn)能的比重約為17%。
圖表5:全球可持續(xù)航空燃料(SAF)工廠數(shù)量及占比(按生產(chǎn)狀態(tài))(個(gè),%)
國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)(IATA)預(yù)計(jì):2024年,全球SAF產(chǎn)量將增加三倍,達(dá)到19億升(150萬(wàn)噸),占當(dāng)年航空燃料需求的0.53%。
2030年前,約140個(gè)生產(chǎn)SAF的可再生燃料項(xiàng)目將投入生產(chǎn),如果所有項(xiàng)目都可按公布的計(jì)劃投產(chǎn),2030年可再生燃料的總產(chǎn)量將達(dá)到5100萬(wàn)噸。
圖表6:2024-2030全球可持續(xù)航空燃料(SAF)總產(chǎn)量預(yù)測(cè)(萬(wàn)噸)
與傳統(tǒng)航煤相比,SAF可實(shí)現(xiàn)全生命周期內(nèi)減少50%~90%二氧化碳排放,是2050年以前實(shí)現(xiàn)國(guó)際航空業(yè)凈零排放的主要技術(shù)路線。2022年,全球可持續(xù)航空燃料(SAF)消費(fèi)量?jī)H約8萬(wàn)噸,僅占航空燃料總量的0.02%。
國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)預(yù)測(cè):2025年和2030年全球可持續(xù)航空燃料(SAF)需求量將分別達(dá)到600萬(wàn)噸和2000萬(wàn)噸;到2050年,SAF將承擔(dān)航空業(yè)65%以上的減排貢獻(xiàn),需求量高達(dá)35,800萬(wàn)噸。
圖表7:2025-2050年全球可持續(xù)航空燃料(SAF)需求量預(yù)測(cè)(萬(wàn)噸)
可持續(xù)航空燃料(SAF)是由生物質(zhì)、廢物或清潔合成資源制成的化石噴氣燃料替代品,化學(xué)性質(zhì)與化石燃料相似,可由多種途徑生產(chǎn)。
目前,SAF需與化石燃料混合使用,且生產(chǎn)需符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)政策對(duì)SAF的原料無(wú)限制,但要求其生命周期排放至少減少50%。
SAF的生產(chǎn)途徑包括加氫處理酯類和脂肪酸(HEFA)、乙醇制航空燃料(AtJ)、費(fèi)托合成(FT)和電轉(zhuǎn)液燃料(PtL)等。
圖表8:可持續(xù)航空燃料(SAF)的主要生產(chǎn)途徑及技術(shù)類型
截至2024年,全球已經(jīng)有11種SAF生產(chǎn)工藝獲批,與航空煤油最大混合體積比例不超過(guò)50%。
圖表9:截至2024年全球11種可持續(xù)航空燃料生產(chǎn)工藝及摻混比例(%)
其中,加氫酯和脂肪酸煤油(HEFA-SPK)即通常所說(shuō)的生物航煤主流技術(shù),是目前唯一實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的成熟路線;但因其以油料作物和餐廚廢油為原料,原料供應(yīng)規(guī)模受限,未來(lái)產(chǎn)能增長(zhǎng)空間有限。