解读可持续航空燃料(SAF)标准进展

2025-02-18 9 次浏览交通产业航空航天生态产业
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碳通通 · 脱水解读

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可持续航空燃料(SAF)正在成为航空业降碳的主要抓手,而这其中,标准是决定一项燃料能否真正进入机场油罐车的硬门槛。陶志平教授在第18次原油评价及加工大会上,系统梳理了SAF从国际背景、认证体系到ASTM D7566各项技术指标的进展。这份材料里藏着一个关键问题:对于国内企业来说,SAF到底要满足哪些指标、走哪些认证流程,才有可能被批准加注?

核心判断

  • 国际民航组织CORSIA机制分四阶段推进,2027年起进入强制参加阶段。
  • ATAG提出2050年航空零排放路径中65%依靠可持续航空燃料。
  • ASTM D7566是SAF进入商业航班的关键标准门槛,规定含合成烃类航油指标。
  • 目前ASTM批准的SAF工艺路线已达8条,混合限制从5%到50%不等。
  • 国内已具备建设自主标准体系的条件,需以标准为牵引开发工艺。

脱水解读

全球航空脱碳:SAF承担六成以上减碳任务

材料开篇梳理了主要经济体的双碳政策。美国政府提出2050年前实现净零排放,英国通过《绿色工业革命10点计划》推动储能、海上风能和生物质减排,欧盟"Fit for 55"一揽子提案要求2030年碳减排46%、2050年碳中和,日本则发布《2050碳中和绿色增长战略》发展电气化和氢能化。这些政策共同指向一个趋势:本世纪中叶前航空能源必须完成全球性转型。

航空运输行动组织(ATAG)在Waypoint 2050报告中给出了航空业2050年零排放的具体路径:65%依靠可持续航空燃料,13%依靠新技术、电动和氢能,13%依靠补偿和碳捕获,3%依靠基础设施和运营效率提升。这意味着SAF不是可选项,而是航空脱碳的主力措施。

CORSIA机制:从自愿到强制的四阶段路线

国际航空碳抵消和减排计划(CORSIA)是推动SAF需求的核心机制。材料显示,该机制分为四个阶段:2017—2018年为准备时段,仅执行监控、报告和验证并设置基准;2019—2020年为第一阶段,由81个国家和地区自愿参与;2021—2023年为第二阶段,参加国基于2018年收入吨公里(RTK)数据确定;2024—2026年为第一阶段强制参加;2027—2035年为第二阶段强制参加,覆盖全部国家和地区。

参加基于2018RTK*数据

,材料中列出了2018年国际RTK排名前十的国家:中国以90,858.7百万RTK位居第一,占比12.35%;美国83,488.6百万RTK,占比11.35%;阿联酋55,928.4百万RTK,占比7.60%。中国排名第一意味着国内航司在CORSIA强制阶段将面临直接的减排压力。

三足鼎立的航油标准与ASTM D4054认证流程

材料指出,国内外航油产品标准呈现"三足鼎立"格局。新燃料要证明可用于现有发动机,需要走"Drop-in"(即直接替代)路径,核心是逆向分析证明新燃料与传统航煤性能一致。美国ASTM D4054鉴定及批准规程是这套认证体系的核心文件,它规定了从规格性质、特定用途性质、组件/装置试验到引擎/APU试验的完整链条。

该流程涉及多个关键环节:JFTOT、FRL4.2、FRL6.1、FRL6.2&6.3、FRL6.4等试验节点,之后进入ASTM研究、参考报告审查、OEM审查批准,最后通过ASTM投票表决过程纳入规格。波音、霍尼韦尔、罗罗、空客等OEM都参与审查和批准环节。整个流程的核心逻辑是:先证明燃料本身符合指标要求,再证明发动机和飞机可以安全使用。

ASTM D7566:SAF混合燃料的技术指标大全

ASTM D7566标准规定了含合成烃类的航空涡轮燃料的具体要求,涵盖流动性、燃烧性、腐蚀性、热安定性、污染物等维度。通用指标包括:总酸值最大0.1 mgKOH/g,冰点最大-47℃,20℃粘度最大8 mm²/s,芳烃体积分数最大25%,燃烧净热值最小42.8 MJ/kg,烟点最小25 mm,闪点最小38℃,15℃密度775—840 kg/m³。

标准中还包含补充要求表:芳烃体积分数最小8%,T50-T10最小15℃,T90-T10最小40℃,润滑性最大0.85 mm,-40℃粘度最大12 mm²/s。材料的结论很明确:所有最终产品均需符合这些要求。此外,D7566还针对不同工艺路线设置了附录,比如FT-SPK附录要求冰点最大-40℃、15℃密度730—770 kg/m³,HEFA-SPK附录要求终馏点温度最大255℃、T90-T10最大5℃,SIP-HFS附录要求燃烧净热值最大43.5 MJ/kg、饱和烃最小98%。这些附录意味着不同工艺生产的SAF需要满足各自特定的指标范围。

八条已获批SAF工艺路线与共炼技术新进展

材料详细列出了ASTM D7566已批准的8条可替代航煤工艺路线。A1费托合成煤油(FT-SPK)于2009年获批,原料为废木材、草、市政污泥等生物质,混合限制50%;A2氢化酯和脂肪酸合成煤油(HEFA-SPK)2011年获批,原料为植物油、动物脂肪、再生油,混合限制50%;A3氢化发酵糖合成异构烷烃(SIP)2014年获批,原料为藻类等油性生物质,混合限制10%;A4含芳烃费托合成煤油(SPK/A)2015年获批;A5醇制合成煤油(ATJ)2016年获批,原料为玉米芯、草、秸秆等农业废弃物,混合限制50%;A6催化水热解法合成煤油(CHJ)2020年获批;A7碳氢化合物、酯和脂肪酸加氢合成煤油(HC-HEFA-SPK)2020年获批,混合限制10%;A8含芳烃醇制合成煤油(ATJ-SKA)2023年获批,混合限制50%。

共炼技术方面,材料透露2024年很可能将甘油酯、甘油二酯和甘油酸三酯、游离脂肪酸和脂肪酸酯烃类衍生物原料放宽达到30%。废塑料得到的油经过加氢后可以0.7wt%进入焦化装置生产喷气燃料,相关工作组已经成立。这说明D7566标准仍在快速迭代,每年基本有新的路线进入标准。

SAF安全性验证与客户端使用规则

SAF要真正进入机场油罐车,需要层层把关。材料指出,SAF是喷气燃料中含合成馏分的燃料,必须获得批准并符合标准要求。合成馏分与传统喷气燃料混合后,需要满足产品质量和使用性能符合性、环境要求可持续性,并且不改变现在的基础设施。

具体操作路径是:符合ASTM D7566标准即符合现在所有油料操作要求,等于批准可以加注;之后进入ASTM标准目录,OEM/发动机厂家批准使用3号或Jet A-1航煤加注。整个过程需要D1655和D7566双重确认,严格控制质量,不需要分离跟踪,也不需要再认证。这就是Drop-in燃料的核心优势:加注端无需改造,传统航煤的基础设施可以继续使用。

国内SAF展望:标准牵引、技术降本、政策护航

材料最后给出四条展望和建议。第一,2050年前可持续生物航空燃料是航空领域降碳的最佳选择。第二,高昂的成本限制SAF大规模应用,应加大技术研发降成本。第三,国内基本具备自己的条件,开始开展自己的标准体系建设,引领或与世界一致。第四,以标准为牵引开展SAF工艺技术开发,因为D7566发展很快,每年基本有新的路线进入标准;同时完善国内政策与标准,引导可持续航空生物产业的健康发展。

这四条建议的核心逻辑是:标准是产业发展的牛鼻子,国内需要在跟踪国际标准的同时建设自主标准体系,通过标准牵引工艺开发,再通过政策引导产业健康发展,最终实现降碳目标与产业竞争力的平衡。

图说解读

航空零排放路径分解

ATAG Waypoint 2050报告给出了航空业2050年实现零排放的四条路径。其中可持续航空燃料占比最高,达到65%,是绝对主力。补偿和碳捕获占19%,新技术、电动和氢能占13%,基础设施和运营效率提升仅占3%。这个结构说明,在现有技术条件下,SAF是航空业中期减碳最现实的抓手。

从占比结构看,如果SAF的65%无法落地,航空业2050年零排放目标将面临根本性挑战。这也是为什么CORSIA机制和各国政策都在强力推动SAF需求的原因。

可持续航空燃料
65%
补偿和碳捕获
19%
新技术与氢能
13%
基建与运营效率
3%
航空业2050年零排放路径构成
碳通通

CORSIA四阶段推进节奏

CORSIA机制从2017年启动,到2035年实现全部国家和地区强制参加,整个推进节奏非常清晰。准备时段仅执行监控、报告和验证并设置基准,2019—2020年由81个国家和地区自愿参与,2021—2023年扩大到基于2018年RTK数据的参与国,2024—2026年进入第一阶段强制参加,2027—2035年第二阶段覆盖全部国家和地区。

对中国来说,中国2018年国际RTK以90,858.7百万吨公里位居全球第一,占比12.35%。这意味着在2027年进入强制阶段后,国内航司将面临直接的碳抵消成本压力,SAF的规模化应用不再是远期议题。

2017—2018年
准备时段,设置基准
2019—2020年
第一阶段,自愿参与
2021—2023年
第二阶段,基于2018年RTK
2024—2026年
第一阶段强制参加
2027—2035年
第二阶段,全部国家强制
CORSIA机制实施时间表
碳通通

ASTM D7566核心通用指标

ASTM D7566对含合成烃类航空涡轮燃料设定了一整套通用指标。总酸值最大0.1 mgKOH/g,冰点最大-47℃,20℃粘度最大8 mm²/s,芳烃体积分数最大25%,燃烧净热值最小42.8 MJ/kg,烟点最小25 mm,闪点最小38℃,15℃密度在775—840 kg/m³之间。

这些指标是SAF进入商业航班的硬门槛。其中冰点-47℃对高纬度航线尤为重要,芳烃含量上限25%则兼顾了燃烧性能和材料兼容性。任何一条指标不达标,燃料就无法通过ASTM D7566认证,也就无法进入机场加注体系。

0.1mgKOH/g
总酸值
最大值
-47℃
冰点
最大值
25体积%
芳烃
最大值
42.8MJ/kg
燃烧净热值
最小值
38℃
闪点
最小值
775kg/m³
15℃密度
下限
ASTM D7566通用技术要求关键限值
碳通通

八条获批SAF工艺路线全景

从2009年到2023年,ASTM D7566共批准了8条可替代航煤工艺路线。FT-SPK和HEFA-SPK分别于2009年和2011年获批,混合限制均为50%;SIP于2014年获批,混合限制仅10%;SPK/A、ATJ、CHJ、ATJ-SKA混合限制均为50%;HC-HEFA-SPK于2020年获批,混合限制10%。

混合限制直接决定了每条路线生产的SAF能掺入传统航煤的比例。50%限制意味着最多一半是合成组分,10%限制则大幅压缩了市场空间。原料来源决定了混合限制的高低,也决定了工艺路线的商业化潜力。目前共炼技术正在推动原料范围进一步放宽,2024年很可能将部分原料放宽到30%。

FT-SPK
50%
HEFA-SPK
50%
SIP
10%
SPK/A
50%
ATJ
50%
CHJ
50%
HC-HEFA-SPK
10%
ATJ-SKA
50%
ASTM D7566已批准SAF工艺路线及混合限制
碳通通

SAF客户端使用规则链条

SAF要真正进入机场加注体系,需要走完一条完整的合规链条。首先是合成馏分生产,然后必须符合ASTM D7566标准要求,进入ASTM标准目录。之后需要OEM/发动机厂家批准使用,与传统航煤进行调和,最终产品符合ASTM D1655要求后,才被批准可以加注飞行。

这条链的核心逻辑是:D7566管生产端和合成组分,D1655管调和端和最终产品。符合D7566即符合现在所有油料操作要求,不需要分离跟踪,也不需要再认证。这就是Drop-in燃料的优势:加注端完全沿用现有基础设施,不增加航空公司改造负担。

合成馏分生产
符合D7566标准
进入ASTM标准目录
OEM批准使用
与传统航煤调和
符合D1655要求
机场加注飞行
SAF从生产到加注的合规路径
碳通通

不同工艺路线的指标差异

不同SAF工艺路线对应的ASTM D7566附录在指标上存在明显差异。FT-SPK附录要求冰点最大-40℃、15℃密度730—770 kg/m³;HEFA-SPK附录要求终馏点温度最大255℃、T90-T10最大5℃;SIP-HFS附录要求燃烧净热值最大43.5 MJ/kg、饱和烃最小98%;SPK/A附录要求芳烃含量最大20体积%、水分离指数最小90;ATJ-SPK附录要求T90-T10最大21℃、环烷烃最大15%;HC-HEFA-SPK附录要求烟点最小25mm、环烷烃最大50%;ATJ-SKA附录要求T50-T10最小15℃、环烷烃最大40%。

这些差异说明,不同工艺生产的SAF不能简单互换,必须按各自附录的指标范围进行质量控制。共炼路线则另辟蹊径,通过炼油装置直接掺入原料,2024年可能将部分原料放宽至30%,废塑料油可0.7wt%进入焦化装置生产喷气燃料。

工艺路线
关键指标
限值
备注
FT-SPK
冰点
最大-40℃
15℃密度730—770
HEFA-SPK
终馏点温度
最大255℃
T90-T10最大5℃
SIP-HFS
燃烧净热值
最大43.5 MJ/kg
饱和烃最小98%
SPK/A
芳烃含量
最大20体积%
水分离指数最小90
ATJ-SPK
T90-T10
最大21℃
环烷烃最大15%
HC-HEFA-SPK
烟点
最小25mm
环烷烃最大50%
ATJ-SKA
T50-T10
最小15℃
环烷烃最大40%
共炼
原料掺入比例
2024年可能放宽至30%
废塑料可0.7wt%
ASTM D7566各附录关键技术指标对比
碳通通

数据解读

指标数值单位出处
总酸值0.1mgKOH/g第12页
冰点-47℃第12页
20℃粘度8mm²/s第12页
芳烃体积分数25%第12页
燃烧净热值42.8MJ/kg第12页
烟点25mm第12页
闪点38℃第12页
15℃密度775—840kg/m³第12页
硫醇性硫0.003质量%第12页
总硫0.3质量%第12页
ASTM D7566通用技术要求关键限值

这组数据来自ASTM D7566标准中"含合成烃类的航空涡轮燃料"通用技术要求。总酸值最大0.1 mgKOH/g,冰点最大-47℃,20℃粘度最大8 mm²/s,芳烃体积分数最大25%,燃烧净热值最小42.8 MJ/kg,烟点最小25mm,闪点最小38℃,15℃密度在775—840 kg/m³之间。 这些指标是SAF进入商业航班的硬门槛。其中冰点-47℃对高纬度航线至关重要,芳烃含量上限25%则兼顾了燃烧性能和材料兼容性。所有最终产品均需符合这些要求,任何一条不达标都无法通过认证。此外,硫醇性硫最大0.003质量%,总硫最大0.3质量%,对燃料腐蚀性提出了严格约束。

指标数值单位出处
中国90858.7百万RTK第7页
美国83488.6百万RTK第7页
阿联酋55928.4百万RTK第7页
英国42775.7百万RTK第7页
德国32299.2百万RTK第7页
韩国28952.4百万RTK第7页
卡塔尔26594.3百万RTK第7页
土耳其23811.9百万RTK第7页
俄罗斯21396.7百万RTK第7页
爱尔兰20380.3百万RTK第7页
CORSIA机制2018年国际RTK排名前十

这组数据反映了2018年国际收入吨公里(RTK)排名前十的国家,是CORSIA第二阶段确定参加国和减排义务的基础。中国以90,858.7百万RTK位居全球第一,占比12.35%;美国83,488.6百万RTK,占比11.35%;阿联酋55,928.4百万RTK,占比7.60%。 中国排名第一意味着在CORSIA 2027年进入第二阶段强制参加后,国内航司将面临直接的碳抵消成本压力。英国、德国、韩国、卡塔尔、土耳其、俄罗斯、爱尔兰分列第四至第十位。 这组数据还显示,CORSIA第二阶段参与方覆盖全球约90%的RTK,但最不发达国家、内陆发展中国家和小岛屿发展中国家可以豁免。这种差异化安排反映了国际航空减排中"共同但有区别的责任"原则。

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可持续航空燃料(SAF)标准进展——陶志平

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