可持续航空燃料(SAF):氢能应用新风口

文摘   科学   2024-08-01 12:34   山东  

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SAF燃料定义

可持续航空燃料(SAF),又称绿色航煤,是以可持续重复获得的原料(生物原料或合成原料),经过化学反应生成的航空煤油替代品,被视为实现航空业减排目标最有潜力的措施。

SAF燃料是一种与传统航空燃料具有相同特性的液态碳氢化合物,目前中国对于SAF燃料的认定标准为,碳和氢元素占比要达到99.5%以上。

SAF燃料不需要对现有的飞行器及航空基础设施进行额外改,使用时一般按比例掺用到传统航空燃料中,最多可减少80%-85%的二氧化碳排放量。

SAF燃料技术路线

目前SAF燃料的生产主要通过以下四条技术路线,虽然这四种技术路线的原材料各不相同,但本质都是从原料中提出碳氢混合气,并调整为适合SAF燃料的分子结构和原子数量。

从上表可以看出生产SAF燃料的四条技术路线均拥有加氢环节,这是因为从秸秆等原料得到的合成气一般碳含量过高,为满足SAF燃料标准,需要额外补充氢源。从加氢比例来看,FT路线和PtL路线对氢需求量更大,厂商一般会配备专门的制氢系统。

从技术成熟度来看,HEFA路线成熟度最高,AtJ、FT路线其次, PtL路线尚不成熟,短期内无法实现商业化应用。目前全球的SAF燃料项目中,大多采用HEFA技术,少量采用AtJ、FT技术,这主要是因为HEFA技术壁垒较低,工艺相对简短。但相比其它三种技术,HEFA技术的原材料运输成本高,因此选址严重受限,成长空间相对有限。

SAF燃料生产成本

据国际清洁交通委员会(ICCT)相关统计,SAF燃料的生产成本约为传统航空煤油的2~8倍。

所有技术路线中,HEFA技术路线的生产成本最低,目前HEFA技术生产的SAF燃料最低市场价格也相当于航空煤油的2倍以上。根据2023年8月S&P Platts 的统计显示,西北欧地区 SAF燃料的估价为 1,857.79 美元/吨,而西北欧地区航空煤油价格为 858.54 美元/吨。

高昂的成本是制约SAF燃料市场推广的主要因素,因为在航空业中,燃料成本占比约为25%~40%,因此改用SAF燃料后,势必导致航空业运营成本上涨。以欧盟 2% 的混入量为例,即使不计算混合的成本,纯粹数学计算的话,成本会从 858.54 美元/吨上涨到 878.53 美元/吨(涨价 2.33%)。

从降本空间来看,HEFA技术未来降本空间主要集中在绿氢成本上,由于该技术加氢比率仅为3%—6%,因此降本空间有限,加氢比例更高的FT技术和PtL技术未来降本空间相对更大。根据落基山研究所(RMI)预测,随着技术发展,中期(2035-2050年)内FT技术的生产成本有望持平,甚至低于HEFA技术;远期(2050年)后,随着可再生能源制氢成本和碳捕集成本的持续下降,PtL技术有望成为成本最低的SAF燃料生产技术,成为未来市场的主流模式。

SAF燃料政策

由于SAF燃料成本过高,在推广过程,严重依赖政府政策的激励和干预。目前全球各地区中,欧盟对于SAF燃料的支持力度最大,率先提出了强制掺混比例要求,规定自2022年起,所有从欧洲经济区内机场起飞的航班均须混合加注一定比例的SAF,目前规定的混加比例为1%,到2025年将提升至2%,2030年至5%,2050年至63%以上。除欧盟外,各国也相继出台了适用SAF燃料的支持政策,但基本都是补贴、退税等鼓励性政策,没有做出强制性要求。

对于中国来说,目前民航局正在编制满足国际通用要求并符合中国国情的航空替代燃料可持续性标准,所以暂未推出针对SAF燃料的具体扶持政策。不过,2022年1月民航局印发的《“十四五”民航绿色发展专项规划》提到,力争到2025年SAF累计消费量达到5万吨。这是我国首次从政府层面提出SAF燃料使用的量化目标。

除此之外,由于中国是国际民用航空组织(ICAO)成员国,根据国际航空业碳抵消与削减机制(CORSIA)规定,需按照配额承担相应的航空业减碳责任,而航空业减碳方法中,SAF燃料贡献量约65%,因此SAF燃料成为了各成员国的必然选择。此前中国曾对CORSIA机制提出了保留意见,只是答应履行民航碳排数据统计及提交的义务,但不履行相应的碳抵消和减排义务,但自第二阶段(2027年-2035年),所有成员国都要强制参加CORSIA计划。

SAF燃料市场供需

据QYResearch调研团队最新报告“全球可持续航空燃料 (SAF燃料) 解决方案市场报告2023-2029”显示,预计2029年全球可持续航空燃料 (SAF燃料) 解决方案市场规模将达到145.9亿美元,未来几年复合增长率CAGR为49.0%。

据IATA估计,为实现航空业2050净零排放,可持续航空燃料的应用量需达到4,490 亿升(约3.58亿吨)。经德勤中国测算,如果中国航空业与IATA的SAF燃料使用目标保持一致,预计到2030年,中国的SAF燃料需求量将达到300万吨/年,随着技术的进步和中国“双碳”目标的推进,预计到2050年,中国的SAF燃料需求量将达到8600万吨/年。

根据统计数据显示,目前我国已建成的SAF燃料年产能约20万吨,已宣布的SAF燃料规划产能超300万吨。国内SAF燃料的产能潜力主要来自第二代生物柴油(加氢植物油)企业,可顺利改建为SAF燃料生产线,预计 2025 年 我国SAF燃料的总潜在产能可达 205 万吨,供应量可达同年中国航油总消费量的4.5%。

结语

SAF燃料是一种高成本减碳手段,推广过程严重依赖政策干预。虽然我国尚未出台强制掺混SAF燃料的政策,但根据CORSIA机制,我国将于2027年强制执行碳抵消和减排计划,因此我国航空业对于SAF燃料拥有明确的市场需求。

目前,主流的四大SAF技术路线,都需要额外添加氢源,且随着技术迭代,氢源添加量也会相应放大,这将进一步打开氢能的应用空间,利好制氢企业和制氢设备商。

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