文/张淑平 大飞机杂志
随着全球变暖的日益加剧,航空业负碳增长和绿色发展的需求越来越紧迫。中国想要实现双碳目标和民航业绿色高质量发展,就要不断加快可持续燃料的研发,其中也包括燃料的可持续性认证工作。本文对国际和中国国内可持续认证的基础(包括指标体系、全生命周期温室气体计算方法、可持续燃料减排阈值)现状进行了总结,并指出了国际当前可持续认证体系在中国国内应用中存在的问题。
建立SAF可持续认证体系的必要性
随着全球气候变化加剧、极端气候灾难频发、能源危机出现,可持续能源使用和碳减排成为了人类面临的众多挑战。国际民航组织(ICAO)制定的国际航空碳抵消和减排计划(CORSIA)强制要求其成员国从2027~2035年承担碳抵消责任。中国作为成员国主动承担碳减排的人类责任,明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”的双碳目标。《“十四五”民用航空发展规划》提出中国民航到2025年将实现绿色转型。中国航空运输碳排放量达到每年1亿吨左右,约占全球航空业总排放量的14%。目前,中国民航运输业中碳排放量主体为航空公司用油,其年均碳排放量约占全行业碳排放总量的94%,是中国民航碳减排的主攻方向。
可持续航空燃料(SAF)是民航运输行业在基于电动、混合电动和氢气等低碳密集型推进系统成熟应用之前,实现脱碳目标的中期关键措施。SAF全生命周期的温室气体排放量比传统燃料低,根据国际航空运输协会的计算结果,可持续航空燃料的减排潜力约在2%~80%之间。此外,与电能、氢能等其他绿色航空新能源相比,可持续航空燃料具有原料多样、能量密度高、制备方式灵活、与现有航空动力系统兼容度高等优势,SAF可直接加注在当前所使用的飞行器中,无需对飞机进行任何结构改造。
自2011年以来,全球已有70.7万个航班使用替代生物质作为燃料。预计到2030年,全球可生产的可持续航空燃料可达300万至1300万吨,温室气体排放量可减少800万至3500万吨二氧化碳当量。要在2050年实现航空业减排50%的温室气体减排目标,可能需要1.4亿吨到1.9亿吨可持续航空燃料,相当于在2030年至2050年期间年均SAF生产和使用量增长14%~18%。同时随着技术创新、政策支持和市场需求扩大,可持续航空燃料有望成为航空业转型升级的重要驱动力。因此不断加快SAF研发和使用,以及SAF使用中的配套标准建设是实现航空业可持续发展的重点方向。
SAF当下作为最经济可行的中国航空减排路径,其发展主要面临研发、适航审定、试飞应用、可持续认证等几大任务,如果缺少可持续认证,生产出来的“非化石基航煤”即使具备减排效果,也不能被认定为“SAF”,并在ICAOCORSIA碳抵消机制下履约。因此,建立SAF可持续认证体系是中国推广民航可持续燃料和实现双碳目标的前提。SAF可持续认证是评估航空可持续燃料对环境、社会、经济等可持续性方面的影响,同时对航空可持续燃料的全生命周期排放量进行测算,并证明“非化石基航煤”符合《ICAOCORSIA合格燃料的可持续性标准(CORSIA Sustainability Criteriafor CORSIA Eligible Fuels)》在可持续性和温室气体排放标准方面的要求。
目前国际上已经有一些认证体系采用了ICAO认可的模型计算SAF全生命周期温室气体排放值,计算方法也符合航空燃料可持续性标准,然而在中国市场的实际应用中又存在各种具体问题,例如认证费用高昂、数据安全无法保障、缺乏符合中国土地管理方式的计算参数、人权标准不适合中国国情等。SAF可持续性认证需要考虑地方实际,如果盲目采用欧盟和北美的发展基础作为评价标准,对中国推广SAF应用非常不利。
截至目前,中国在绿色、低碳认证等方面已经做了大量工作。在指标体系方面,由工信部牵头开展的绿色设计产品评价和市场监管总局负责的绿色产品评价的指标体系与ISCC认证体系基本一致。在温室气体排放计算方法方面,中国的LCA模型和数据库均已达到国际先进水平。只是针对中国生物质燃料全生命周期温室气体排放量核算过程中的一些参数默认值仍需完善。从当前形势来看,在中国制定能与国际接轨的可持续认证体系势在必行且时间紧迫。
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中国SAF市场分析
总体来看,中国的SAF市场虽然整体上处于初级阶段,但其生产、销售、使用和监管的产业链已基本完备。与传统航油相比,中国SAF原料可获得性更高,生产商和销售商也更加多元化,供应方的产能潜力也更大。此外,基于广阔的航空市场空间,随着航空业碳减排的推进,未来潜在政策引导和支持下,中国SAF供需两侧均有快速增长的潜力。然而,要真正实现这一市场的全面爆发,还需要解决诸如生产成本、技术成熟度、基础设施配套以及可持续性认证等关键问题。
从需求端来看,由于中国航空运输市场业务规模的不断提升,航空油料市场需求旺盛,2019年中国航油消费量为3684万吨,随着市场的逐步回暖,航油需求量会持续上升。预计2025年,航油需求量约为4120万吨,乘客周转量和货物运输量分别达到7.7亿人次和800万吨。如果205万吨/年的SAF潜在产能可提供185万吨产品供应市场,2025年SAF供应量将可达航油消费总量的4.5%。到2035年,我国预计将产生4500万吨的SAF增量需求。
从生产端来看,近几年,中国生产生物柴油供应市场进入快速发展期。2025年中国SAF的规划消费量预计将达到2万吨。目前,中国SAF和生物柴油市场中有中国石化镇海炼化、北京海新能、中地油新能源、龙岩卓越新能源等多家较活跃的企业,以上公司均已进行了小规模SAF试产。
从应用端看,航空公司为降低运营成本和碳排放,积极寻求使用SAF替代传统燃料。国航、东航和海航在2011~2017年间进行了五轮次SAF相关飞行活动,并探索在定期航班稳定开展SAF加注。2016年至今,香港国泰航空累计适用超过200吨,并于2022年开展“可持续航空燃油计划”,预计2025年达到2%的SAF使用目标。2023年4月四川航空接收了一架加注了可持续航空燃料的320NEO飞机,并执行了从天津到成都的飞行任务。随着中国政府在推动航空碳减排方面的态度逐渐明确,民航绿色专项规划提出2025年全行业SAF的消费量将达到2万吨、十四五期间的累计消费量达5万吨的发展目标。
国际SAF可持续认证类型
现有的可持续性验证方法根据强制程度大致分为政策法规、认证和标准三类。
从覆盖行业以及地域来看,相比法规和图1|2025年中国SAF产业链与产业需求情况和标准,认证种类更多样,选择的成员国和行业企业更多。尤其在政府管理力量薄弱的国家,认证是其影响国际供应关系实现可持续发展的主要方式。目前ICAO已认可且覆盖范围较广的认证体系有可持续生物燃料圆桌会议(RSB)认证体系、国际可持续碳认证ISCC认证体系。RSB是由瑞士洛桑联邦理工大学能源中心协调发起的国际行动,依照温室气体排放、粮食安全、环境保护等12条生物燃料可持续发展的基本原则对申请人进行认证。
ISCC认证体系是基于欧盟可再生能源指令开发,主要关注土地保护、经济和社会可持续性等,表明生物质和生物燃料产品来源于可持续的原料和生产方式。认证类型十分多样,还有针对特定原料的认证,如RSPO(Roundtable of Sustainable Palm Oil)棕榈油可持续发展圆桌会议和Bonsucro欧盟生产标准(蔗糖体系认证)等;针对类型的森林管理委员会(Forest Stewardship Council,FSC)的认证;针对特定区域法规的RSBEURED认证标准。
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与航空可持续燃料相关的可持续性政策法规有:2010年美国环保署颁布的《可再生燃料标准》(Renewable Fuel StandardⅡ,RFSⅡ)、2009年欧盟委员会颁布的《可再生能源指令》(Renewable Energy Directive,RED)。政策法规具有法律效力,不仅对交通、发电、供热和制冷的生物液体燃料的强制掺混目标进行了强制性规划,同时对燃料的温室气体排放等重要可持续指标提出了门槛阈值。然而,RED对不同范围、不同严格程度、不同利益相关者有不同的参与标准要求,这有可能会降低RED的执行门槛,导致拉丁美洲和加勒比地区的可持续性关键问题(如社会和经济问题)仍得不到解决。
中国尚未在“可持续发展”的具体监管框架下发布政策和法规。然而需要强调的是在2016年ICAO第39届大会上包括中国在内的191个成员国和国际组织会员共同通过了国际航空碳抵消和减排计划(Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation, CORSIA),该计划以政治决议形式明确了全球民航业减排目标及保障措施。
从时间要求上来看,2024~2026年所有成员可自愿加入该计划,2027~2035年所有成员将强制承担其碳抵消责任。运营商必须提交每个阶段报告以证明自身符合CORSIA的抵消要求和已经购买了足额的碳信用以抵消过去阶段增长的排放量。
这些政策法规的碳排放主要有两个要求,一个是要求与化石喷气燃料相比,可持续喷气燃料全生命周期内的净温室气体排放量须至少减少10%;另一个是可持续燃料不应使用从碳储量较高的土地获取的生物质来生产。
标准主要为共识标准,此类标准涉及面最广,不设定指标阈值,不具有法律约束,仅对各国的生物质能可持续生产、使用和贸易提供参考性的标准建议。标准是国际生物燃料市场可持续性治理的主要模式。2011年全球生物能源伙伴关系制定的《生物质能可持续指标》(Global BioenergyPartnership Sustainability Indicators for Bioenergy, GBEP-SIB)在不影响各个国家决策权的前提下设计包含了24个指标来尽可能保障可持续能源发展。
2015年国际标准化组织通过的《ISO13065:生物质能可持续性标准》可广泛用于企业、采购商和政府之间沟通和不同生产工艺的可持续指标对比,但是它的判断标准有一些过时导致现在采纳率低。而中国目前仍缺乏与国际互认的可持续航油温室气体排放核算方法。中国于2018年正式发布了《生物质能可持续性认证要求(RB/T175-2018)》(2018),这一标准是中国能源领域第一部可持续性认证标准,涵盖了环境、社会和经济3个维度的可持续性指标,对生物质能温室气体排放有明确的要求。但是,目前这一标准中缺乏配套的具体生物质能温室气体排放核算方法作为支撑。
认证、法规和标准各有不同侧重,但是都非常重视温室气体、土地、水资源、空气质量等环境要素。中国民航局最新颁布的《航空替代燃料可持续性要求》(征求意见稿)根据中国实际情况,涵盖了与ICAO标准相同的9个要素(温室气体、水、大气、土壤、碳储量、废弃物、生物多样性、用水、土地使用),并根据中国经济社会发展现状增加企业经营和当地经济发展两个要素。由于温室气体排放和土地类型两项指标在国际可持续认证中要求有更为严格的数量指标和认证依据,这两个要素是当下中国可持续认证标准获得国际认可的指标难点。
已有认证体系在中国应用中存在的问题
国际已有认证体系费用高昂且存在数据安全问题。在RSB和ISCC体系下,一方面认证费用高昂,从原料收集到生产供应的每个环节,除一系列手续费外,还需按照认证的具体数量缴纳费用(每吨0.1欧元),意味着从原料到生产再到加注至少要缴纳三次数量费。另一方面,被认证方必须提供全部生产工艺参数及物料平衡表,其中不仅包括减排量、土地变更等技术指标,还包括人权、劳工权等政治性指标,容易导致SAF设计和生产中的关键数据、商业机密及行业核心关键信息泄露。最主要的是中国主管部门在RSB和ISCC认证体系下无法实施有效监管,容易丧失SAF发展主动权和标准制定权。
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中国目前还没有完整的SAF认证体系,主要问题是缺乏认证主体、适合中国地域特征的LCA计算方法、与SAF全产业链分析相匹配的数据系统、以及适合中国产业发展水平的排放阈值等。中国民用航空行业的监管体系主要依赖于政府机构及其附属研究机构的直接监督与管理。这一体系与欧盟和北美地区的做法形成鲜明对比,后者在相当程度上采用了行业协会甚至是第三方机构,以实施更多元化的引导与审查机制。政府机构又需要制定明确的认证要求和流程以后才能在中国指定认证主体。
另外,LCA虽已有成熟的国际软件和算法,但能够应用的地域差异较大。以ISCC认证标准为例,其认证过程对温室气体计算所涉及参数使用有详细的说明和要求,并提供了生物质的种植/生产、加工、运输和分销各节点的默认值。但默认值大多根据欧盟平均水平设置,根据目前中国生物质燃料产业链碳排放核算工作开展情况,部分环节仍无法开展实测,只能采取默认值,若采用ISCC相关默认值,可能与实际情况差异较大,不利于中国相关企业公平参与国际竞争。因此确定中国生物质燃料全生命周期温室气体排放核算过程中主要参数的默认值、建立健全中国SAF全产业链大数据跟踪系统,是完善生物质燃料可持续认证体系工作的重要内容。
中国当前发布的《航空替代燃料可持续性要求》征求意见稿温室气体排放阈值只有10%。根据当前公布的传统燃料排放值,一些高技术企业即使不减排也可以达到减排阈值的要求,难以真正达到减少碳排放的目标和要求,当前也难以得到国际组织认可和接受。如果中国生产出SAF得不到可持续认证,那么前期的科研投入都将是巨大的浪费。在西方可持续性标准体系给中国带来政治风险的同时,我们应积极推动中国塑造适合自身且能得到国际互认的可持续性标准体系,促进中国可持续航空燃料的研发应用,保障产业持续健康发展。
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