解读北京市朝阳区能源与交通创新中心：中国可持续航空燃料（SAF）产业研究报告

为什么航空业减排必须从燃料本身入手

报告引用中国民航局副局长韩钧的话指出，民航业约99%的碳排放与飞行中的燃油消耗直接相关。这意味着，航空公司、机场在减少客舱包装浪费、提升非燃油运营可持续性方面所做的努力，虽然值得肯定，但真正能够实现大幅碳减排的领域只有一个——燃料创新。

这段来自中国民航局2024年9月19日SAF试点项目启动新闻稿的表述，明确了规模化应用SAF的政策要求。报告同时指出，由于航空安全法规严格，新机型认证周期长达数十年，而商用氢动力和电动飞机最早要到2040年前后才可能投入市场，因此SAF是眼下唯一可行的“即插即用”方案。

SAF在化学结构上与传统航油几乎一致，在100%比例使用时最多可降低80%的碳足迹。但截至2024年11月，全球仅有示范航班使用了100%SAF，大多数配备SAF的航班掺混比例仅为2%至20%。报告提醒各利益相关方，在阅读SAF相关新闻稿时要仔细核查掺混比例、生产工艺和原料来源，因为不同生产商和用户提供的SAF质量和类型差异很大。

中国的五大优势与电子燃料路线选择

报告将中国的比较优势归纳为五条：丰富的廉价绿氢、丰富的廉价可再生能源、快速且低成本的研发能力、高工业排放以及丰富的工业废料。基于这些优势，iCET明确提出，电子燃料SAF（也称电转液PtL）是最适合中国的技术路线，因为它恰好能够利用绿氢和廉价可再生电力这两个关键要素。

不过，电子燃料还需要碳源。报告与清华大学化工系魏飞教授的交流显示，具有成本效益的电子燃料SAF需要高浓度二氧化碳。在各类碳源中，钢铁和水泥生产过程的排放二氧化碳浓度最高，而这两个工业过程目前被广泛认为在当前能源成本下电气化改造在经济上不可行。报告认为，高浓度二氧化碳可以在很大程度上抵消废物焚烧和直接空气捕集（DAC）路线因低产率导致的高成本问题。

与之形成对比的是生物燃料路线。报告指出，中国耕地资源匮乏，中央政府高度重视粮食安全，因此西方大规模实施的以农作物为原料的生物燃料在中国不具备规模化可行性。尽管农业废弃物、工业废弃物和城市垃圾有一定潜力，但其释放的碳浓度较低，会降低电子燃料和生物燃料的产率。

北方生产基地方案：工业排放与直接空气捕集两条路径

报告提出了两个以中国北方为制造基地的电子燃料方案，核心逻辑是利用中国光伏组件的产能过剩和廉价电力。由于大湾区土地极其昂贵，而公路和铁路运输成本极低，方案建议将制造基地设在北方，再通过管道和卡车运输至大湾区。

第一条路径以北方工厂排放为碳源。这一方案不仅利用了光伏过剩产能，还同时应对空气污染和绿氢过剩问题。报告称，多数受访SAF专家认为该技术将实现与常规航油的价格平价，比例显著高于预测HEFA路线实现平价的20%。但报告也指出一个现实障碍：欧盟目前不允许将工业排放用于SAF生产，需要实验和政策突破。

第二条路径以直接空气捕集为碳源。虽然DAC能耗更高，但监管上更为顺畅，欧盟现行法规积极推动DAC的使用，BP等公司也在研究如何降低成本。报告引用产率公式说明二氧化碳浓度对反应产率的关键影响：大气中二氧化碳浓度仅为0.04%，而工业设施烟囱中的二氧化碳通常超过25%。

绿色甲醇：SAF产业的先行突破口

由于中国SAF市场仍然较小，各利益相关方仍在等待更大规模的政策指令和补贴，报告建议先将SAF生产所需的基础产业引导至其他商业可行的应用场景。

据魏飞教授介绍，中国绿氢产业最初是为了给未来的氢燃料汽车提供燃料而在2000年代初启动的，但截至2024年，氢燃料汽车仍然不普及且成本高昂。然而，中国氢能产业的core基础设施依然存在，这些氢气大多被转化为绿色甲醇。绿色甲醇是绿氢和捕集碳生成电转液SAF过程中的中间化工产品，同时也是纺织、生物燃料和制药等多个行业的重要原料。

报告认为，通过这种更具商业可行性的方式建设北方绿色甲醇基础设施，各行业可以为未来SAF生产奠定基础。根据魏飞教授的研究，绿色甲醇生产的最佳路径是使用双功能催化剂加氢。这一绿色甲醇产能也可以方便地用于电转液SAF的生产。

生物燃料的四代技术与中国的不适应性

报告系统梳理了四代生物燃料技术。第一代以棕榈、大豆、油菜籽等产油作物为原料生产生物柴油，或以小麦、玉米、甘蔗等淀粉作物发酵生产生物乙醇。但报告引用世界自然基金会（WWF）的关切指出，这些作物与森林砍伐等环境破坏行为高度相关，且随着极端天气事件增加和粮食安全问题加剧，耕地应保留用于粮食生产。

第二代生物燃料使用废弃食用油和农业废弃物等非食用原料。废食用油通过加氢处理制成HEFA航油，这是首个获得政府批准的SAF，也是维珍航空伦敦至纽约航班88%的燃料来源。但报告指出HEFA的规模化局限：2022年美国废弃食用油即使100%回收转化，也只能满足全球三天飞行需求；美国最多能用HEFA满足其当前航空燃料消费的0.8%。中国南方航空也表示，HEFA不是SAF供应的单一解决方案，它只是过渡性产品。

第三代和第四代生物燃料分别利用微生物和基因工程提高产率，但仍面临油脂提取复杂、浓度低、能耗大等技术障碍。报告引用MotionECO的观点称，业界知道生物燃料永远无法满足不断增长的SAF需求，但合成燃料究竟能便宜多少仍存在不确定性。

全球SAF政策格局与中国的差距

报告对比了主要经济体的SAF政策。欧盟通过“欧洲绿色协议”下的“Fit for 55”一揽子计划，建立了ReFuelEU航空倡议，要求2025年SAF最低掺混比例为2%，每五年递增，到2050年达到70%。从2030年起，欧盟还要求SAF中合成航空燃料的比例逐步提高，到2050年达到28%。报告认为欧盟的强制指令模式避免了给纳税人造成过重负担，与美国基于激励的方法形成对比。

美国的做法是通过《通胀削减法案》为SAF提供税收抵免：减排50%以上的SAF可获得每加仑1.25美元抵免，每多减排1%再增加0.01美元，上限0.50美元，实际最高抵免约1.55美元每加仑。但这一税收抵免将于2025年1月1日到期，报告称尚不清楚新一届政府是否会推出新的SAF税收抵免。

阿联酋民航总局正与国际合作伙伴共同制定SAF认证框架，并设定了在两到三年内实现与传统航油价格平价的目标。以色列则设定了2027年SAF掺混比例2%、2050年70%的目标。相比之下，中国在2024年秋季才由发改委和民航局启动SAF试点项目，2024年9月19日至12月，12个航班从4个机场起飞使用SAF，2025年全年为第二阶段，航班数量将逐步增加。

中国SAF部署的瓶颈与未来展望

报告引用中石化镇海炼化党委书记莫鼎革2024年1月接受《人民日报》采访时的数据：到2025年，中国生物航煤消费量仅占航空燃料总量的0.17%，数量微不足道。莫鼎革解释，生物航煤成本远高于传统航空燃料，给航空公司带来了很高的采用门槛。中石化目前在镇海炼化生产中等规模的废弃食用油基SAF，但尚未生产合成电子燃料SAF。

报告列举了中国SAF采用的五大瓶颈：所有SAF产品的高成本限制了价格敏感的航空公司、乘客和航空货运客户的需求；当前价格下SAF需求低迷，压缩了国内生产的市场激励；有限的耕地和容易耗尽的废弃食用油供应使本土生物燃料不可行；国企、航空公司和跨国公司对生物燃料的过度强调限制了公众和政策制定者对生物燃料局限性的认知；绿氢和绿色甲醇的高成本使合成SAF成本居高不下。

报告同时指出中国航空市场面临的系统性挑战：中国尚未建立系统性的自上而下国家级SAF战略实施计划；没有完整的SAF市场机制或交易体系，认证标准缺失，原料供应未跟踪和标准化，产业链缺乏结构和监管；全球关于SAF充分规模化所需技术研发投资规模的研究极少，关于中国需求和潜力的全面研究几乎空白。报告认为，随着可再生能源普及带来的能源成本下降和生产效率提升，合成SAF将变得更加可负担，而欧盟在相关标准体系建设方面已走在国际前列，中国有望通过国际合作发展相应的标准体系。

这组数据勾勒出SAF产业的宏观背景。2024年全球航空燃料市场规模为4317亿美元，预计到2032年增长至8197亿美元，年复合增长率8.35%。航空业碳排放占全球碳排放的3%，这意味着航空减排对全球碳中和目标具有不可忽视的影响。 维珍航空2023年11月的首航航班使用100%SAF，碳足迹比传统航油航班低70%，但加注成本约126万美元，是传统航油的十倍。SAF在100%比例使用时最多可降低80%的碳排放。 中国的数据则显示出巨大差距。中石化镇海炼化党委书记莫鼎革2024年1月表示，到2025年中国生物航煤消费量仅占航空燃料总量的0.17%。而“十四五”绿色民航发展规划提出的2025年SAF年消费目标为5万吨（约6300万升），北京大学的研究指出这一目标“是一个积极的政策信号”，但“并非约束性目标，实现路径尚不明确”。

欧盟通过ReFuelEU航空倡议建立了全球最系统的SAF强制掺混时间表。从2025年起，所有航空燃料中SAF最低比例为2%，此后每五年递增，到2050年后达到63%。这一递增节奏为SAF生产商提供了长期稳定的市场预期。 值得注意的是合成航空燃料的单独要求。从2030年起，欧盟要求SAF中合成燃料比例最低0.7%，到2050年后达到28%。报告引用ReFuelEU研究人员的判断，认为合成航空燃料在所有考虑的燃料中脱碳潜力最高，且“特别节约资源”。 报告认为，欧盟的强制指令模式与美国的税收抵免激励模式形成鲜明对比。欧盟的做法避免了给纳税人造成过重负担，而美国的激励模式则对政府预算造成压力。美国《通胀削减法案》下的SAF税收抵免将于2025年1月1日到期，报告称尚不清楚新一届政府是否会推出新的抵免政策。

这组数据揭示了生物燃料路线的规模化天花板。2022年美国废弃食用油即使100%回收并转化，也只能满足全球三天飞行需求；美国最多能用HEFA满足本国航空燃料消费的0.8%。维珍航空首航航班使用了88%的HEFA掺混比例，但报告指出飞机发动机是为传统航油优化的，合成SAF化学纯度更高，需要添加芳香烃等成分来匹配现代发动机性能。 成本方面，使用废弃食用油为原料的HEFA SAF成本是传统航油的两到三倍，而这是一项已经成熟的技术，报告认为进一步的中国投资不会继续降低成本。 碳源浓度是电子燃料路线的关键变量。工业烟囱中的二氧化碳浓度通常超过25%，而大气中仅为0.04%，两者相差超过600倍。报告引用产率公式说明，二氧化碳浓度和氢气输入浓度对反应产率至关重要。费托合成的理论最大热效率仅为60%，这也是电子燃料成本较高的原因之一。