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可持續(xù)航空燃料(SAF)是指以動植物油脂或農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)為原料,采用加氫法或費托合成等技術生產(chǎn)的航空燃料,故也稱生物航煤。
其燃燒性質(zhì)與傳統(tǒng)化石航煤沒有區(qū)別,可與化石航煤混合使用且無需對發(fā)動機進行改裝,但可實現(xiàn)二氧化碳減排55%至92%。
國際民航組織已確定2050年前實現(xiàn)國際航空業(yè)凈零排放的目標,可持續(xù)航空燃料(SAF)被全球航空業(yè)視為能否實現(xiàn)減排突破的關鍵。
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,但這類原料會占用土地并且會消耗糧食儲量。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、麻風樹、餐飲廢油等。這類原料的脂肪酸含量很高,可以通過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,直接通過空氣碳捕獲技術進行合成生產(chǎn)的技術路線也在研究中。
圖表1:可持續(xù)航空燃料(SAF)原料種類及主要特點
在HEFA技術路線下,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)流程為利用動植物油脂及廢棄食用油經(jīng)加氫脫氧、異構化、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路徑與HEFA十分類似,只是生產(chǎn)SAF時需要對長鏈烷烴進行更深度異構化的裂解與分餾。
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,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)工廠項目的公告數(shù)量整體呈現(xiàn)指數(shù)上升趨勢,尤其是近兩年(2023-2024年),合計公告數(shù)達162個,占過去10年公告數(shù)量總和(275個)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)量及增長趨勢(個,%)
據(jù)不完全統(tǒng)計:目前,全球已公布的可持續(xù)航空燃料(SAF)工廠有352個,除了9個已取消或暫停的項目外,還有343個活躍的SAF工廠項目,分布在全球54個國家,預計總產(chǎn)能達到8960萬噸/年。
按工廠狀態(tài)分類,大部分項目(262個,占總數(shù)的73%)還未投產(chǎn),其中:233個還處于最初公告狀態(tài),產(chǎn)能約占預計總產(chǎn)能的2/3;處于前端工程設計和建設中的項目共有29個,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))(萬噸,%)
已投產(chǎn)的項目數(shù)量總計81個,其中:用于生產(chǎn)可持續(xù)航空燃料(SAF)的項目有37個,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目有44個,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,%)
國際航空運輸協(xié)會(IATA)預計:2024年,全球SAF產(chǎn)量將增加三倍,達到19億升(150萬噸),占當年航空燃料需求的0.53%。
2030年前,約140個生產(chǎn)SAF的可再生燃料項目將投入生產(chǎn),如果所有項目都可按公布的計劃投產(chǎn),2030年可再生燃料的總產(chǎn)量將達到5100萬噸。
圖表6:2024-2030全球可持續(xù)航空燃料(SAF)總產(chǎn)量預測(萬噸)
與傳統(tǒng)航煤相比,SAF可實現(xiàn)全生命周期內(nèi)減少50%~90%二氧化碳排放,是2050年以前實現(xiàn)國際航空業(yè)凈零排放的主要技術路線。2022年,全球可持續(xù)航空燃料(SAF)消費量僅約8萬噸,僅占航空燃料總量的0.02%。
國際航空運輸協(xié)會預測:2025年和2030年全球可持續(xù)航空燃料(SAF)需求量將分別達到600萬噸和2000萬噸;到2050年,SAF將承擔航空業(yè)65%以上的減排貢獻,需求量高達35,800萬噸。
圖表7:2025-2050年全球可持續(xù)航空燃料(SAF)需求量預測(萬噸)
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)需符合相關標準。美國政策對SAF的原料無限制,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)即通常所說的生物航煤主流技術,是目前唯一實現(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,原料供應規(guī)模受限,未來產(chǎn)能增長空間有限。
目前全球絕大多數(shù)SAF項目以及我國已投產(chǎn)和計劃投產(chǎn)的項目均采用該路線。二氧化碳加氫合成航煤有望實現(xiàn)低碳或零碳生產(chǎn),受到各國高度關注,研發(fā)示范步伐加快。
根據(jù)對全球已投產(chǎn)可持續(xù)航空燃料(SAF)工廠的生產(chǎn)工藝的不完全統(tǒng)計:使用酯和脂肪酸加氫工藝(HEFA)的工廠數(shù)量最多,占60%;其次是共煉工藝(Co-Processing),占19%。費托加氫合成(FT)、醇制噴氣燃料(AtJ)、烴/酯/脂肪酸加氫(HC-HEFA-SPK)等工藝也被使用,與其他SAF工藝合計占據(jù)約20%的市場份額。
圖表10:全球部分已投產(chǎn)可持續(xù)航空燃料(SAF)工廠的生產(chǎn)工藝占比(%)
中國具備豐富的潛在可持續(xù)航空燃料(SAF)原料資源,包括每年2.35億噸的城市有機固體廢棄物、2.1億噸的農(nóng)業(yè)廢棄物、1.95億噸的林業(yè)廢棄物、500萬噸的工業(yè)廢棄制乙醇、340萬噸的廢棄食用油脂。
若這些原料得到充分的利用,理論上可持續(xù)航空燃料(SAF)的產(chǎn)能上限超過4600萬噸/年,發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>
圖表11:中國各類別可持續(xù)航空燃料可用量及產(chǎn)能上限(百萬噸/年)
中國可持續(xù)航空燃料市場整體處于初期階段,圍繞其生產(chǎn)、銷售、使用,以及監(jiān)管等環(huán)節(jié)的運營模式,基本與傳統(tǒng)航油一致。
相較傳統(tǒng)航油,可持續(xù)航空燃料原料的可選性更大,因此生產(chǎn)商和原材料供應方也更加多元化。
圖表12:中國可持續(xù)航空燃料產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)及重點企業(yè)分布
資料來源:Wind、韋伯咨詢
在供給側(cè),中國石化2009年啟動SAF研發(fā),其后開展了一系列示范性生產(chǎn);中國石油于2011年完成首次生物航煤驗證飛行,在“十三五”和“十四五”期間開發(fā)了生物航煤工藝包。
中國正在加大政策和技術支持力度,推動可持續(xù)航空燃料(SAF)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。作為全球廢棄餐油的主要生產(chǎn)國之一,我國利用原料優(yōu)勢并建立收集渠道,使得HEFA工藝成為國內(nèi)當前SAF制備的主要工藝。
目前,我國有6家企業(yè)已投產(chǎn),均采用HEFA工藝;中石化鎮(zhèn)海煉化、河南君恒生物、山東海新能科三家企業(yè)通過了中國民航局適航認證,現(xiàn)有SAF產(chǎn)能合計達到35萬噸/年。
圖表13:中國可持續(xù)航空燃料(SAF)已投產(chǎn)的企業(yè)情況梳理
除了上述已有的SAF產(chǎn)能,我國還有大量SAF項目處于規(guī)劃階段,待項目全部建成投運后,規(guī)劃SAF產(chǎn)能將大幅提高至近700萬噸/年的規(guī)模。
圖表14:中國可持續(xù)航空燃料(SAF)未投產(chǎn)的企業(yè)產(chǎn)能規(guī)劃分布(萬噸)
可持續(xù)航空燃料產(chǎn)業(yè)具有較強的政策驅(qū)動屬性,政策導向?qū)π袠I(yè)發(fā)展具有重要影響。
SAF背后的核心驅(qū)動因素,即受國際航空公約保護的全球性航空業(yè)降碳政策CORSIA,現(xiàn)階段共有126個成員國參與。CORSIA的正式參與范圍將于2027年從歐盟及其成員國輻射全球。
2024-2026年,該政策先于126個成員國內(nèi)部實行,成員國內(nèi)部航線及成員國之間的國際航線開始征收碳稅+罰款;2027年,非成員國與成員國之間的往返航線,也需要征收對應的碳稅+罰款;SAF摻混政策最后并非是某些國家發(fā)起的地域性政策,而是最終形成多國共同發(fā)起和響應的全球性趨勢。
圖表15:2023-2027年“國際航空碳抵消和減排計劃”(CORSIA)政策及趨勢
中國民航局從2010年開始加大對SAF研發(fā)應用的重視程度,將SAF作為行業(yè)脫碳重要戰(zhàn)略儲備。
2021年發(fā)布《2030年前碳達峰行動方案》,將航空業(yè)納入碳市場重點碳排放行業(yè)名單,大力推進SAF等替代燃料發(fā)展。
2022年1月,中國《“十四五”民航綠色發(fā)展專項規(guī)劃》提出:力爭“十四五”期間SAF消費量達到5萬噸、2025年當年達到2萬噸。相較于我國約3000萬噸/年的航油消費量,該目標略顯保守,但發(fā)展SAF的方向已明確,未來市場潛力巨大。
2023年10月,工業(yè)和信息化部、科技部、財政部、民航局聯(lián)合印發(fā)《綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要(2023—2035年)》提出:到2025年,實現(xiàn)使用SAF的國產(chǎn)民用飛機示范應用。
2024年9月,中國發(fā)改委和中國民航局正式啟動了SAF應用試點,9月19日起,國航、東航、南航分別從北京大興、成都雙流、鄭州新鄭、寧波櫟社機場起飛的12個航班將正式加注可持續(xù)航空燃料。
圖表16:近年來中國可持續(xù)航空燃料(SAF)主要政策規(guī)劃及內(nèi)容
隨著政策推動和技術進步和產(chǎn)品價格下降等因素的推動,預計到2030年,中國的可持續(xù)航空燃料(SAF)需求量將達到300萬噸/年,而到2050年,這一數(shù)字可能達到8,600萬噸/年,這意味著20年內(nèi)接近30倍的增長,未來市場發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>
圖表17:2030-2050年中國可持續(xù)航空燃料(SAF)需求規(guī)模預測(萬噸/年)
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《2025年中國可持續(xù)航空燃料(SAF)行業(yè)專題調(diào)研與深度分析報告》