【华金证券】ESG系列研究报告——可持续航空燃料（SAF）.pdf

2024-04-23

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一、航空业减排与 SAF

在全球范围内，全球航空业产生的二氧化碳排放量（9.14 亿吨）约占人类排放总量（430亿吨）的 2.1%，航空运输占所有运输来源二氧化碳排放量的12%，大约80%的航空二氧化碳排放量是由飞行距离超过 1,500 公里的航班排放的，对此没有实际的替代运输方式。2016 年，联合国下属的国际民用航空组织（ICAO）通过了国际航空碳抵消和减排计划（CORSIA），旨在到 2035 年将航空二氧化碳净排放量限制在2020 年的水平。工业界也设定了相关的目标，即到 2050 年将二氧化碳排放量在 2005 年的基础上减少50%。

（一）航空业减排四大措施

根据 ATAG，航空业减排的主要措施由以下四个大方面构成：1、新技术。具体包括加快对激进机身设计、电力和氢推进的研究；与非航空技术供应商建立合作伙伴关系；为新的绿色科技初创企业提供孵化器机会；为电动和氢燃料飞机的新能源需求做准备。 2、运营和基础设施。致力于全面实施固定地面电力、基于重量的效率措施、连续进近和离场、机场协同决策、空气动力学效率机会和辅助滑行机会；合作加快新能效措施的调查、测试和认证；鼓励整个系统的效率行动；在所有适用的机场调查新的进近技术和程序；调查增加使用多式联运的机会，包括连接航空客运和乘客前往机场。3、可持续航空燃料（SAF）。所有航空公司都应研究有关可持续航空燃料的试飞机会，无论规模大小。 4、碳抵消计划以及碳捕获、利用与封存。碳抵消计划通过参与特定的减排项目来抵消温室气体排放，而碳捕获、利用与封存技术则是一种直接从源头减少温室气体排放并将其安全封存的技术路径，两者都是应对气候变化和实现环境可持续发展的重要手段。支持国际民航组织国际航空碳抵消和减排计划（CORSIA）并确保其继续发展。

（二）SAF 有效助力航空业减排

在诸多措施中，研发飞机新技术及提高运营与基础设施效率这两项措施是一个需要长期持续且不断进步的过程。在过去十多年，机队的燃油效率在稳步提高，不过，常规技术领域的优化所能产生的碳减排效果相对有限。根据国际航空运输协会（IATA）的分析，到2050年，65%的减排将通过使用 SAF 来实现，未来，最重要的碳减排措施在于应用更大比例的SAF。可持续航空燃料（SAF）是一种旨在减少航空业对环境影响的新型航空燃料，中国将SAF定义为符合可持续性标准的非化石燃料。中国《“十四五”民航绿色发展专项规划》中的定义为：“可持续航空燃料是指符合航空适航标准和航空燃料可持续性评价标准的航空燃料。它通过使用更清洁、可再生的原料，如餐饮废弃油、动植物废油脂等，替代传统的石油基航空燃料，以实现减少二氧化碳排放和促进航空业可持续发展的目标。SAF 不仅可以与传统燃油按一定比例混合使用，而且在化学性质上与常规喷气机燃料等效，无需对飞机发动机进行改良，现有的基础设施条件可以支持其分配和存储。

SAF 的生产过程涉及将生物制造的绿色航油与传统燃油混合，或者采用乙醇、甲醇等可再生醇合成的方式，这些方法都旨在提供一个更为清洁的生产过程，并与现有基础设施兼容。此外，SAF 被视为一种插入式解决方案，意味着它可以完全替代传统航空燃料，而不需要对飞机进行任何改装。 SAF 的发展受到了国际社会的广泛关注，预计将在实现 2050 年净零排放目标中发挥关键作用。例如，挪威政府规定，自 2020 年起，国内使用的所有航空燃料中必须有0.5%是SAF，到2030 年，这一比例将提高到 30%；2023 年，欧洲议会批准了欧洲清洁燃料法案航空法规，要求到 2025 年在欧盟机场起降的飞机使用燃料中至少 2%为“绿色燃料”，到2050年这一比例将递增至 70%。这些改变表明 SAF 不仅是技术上的突破，也是全球减碳努力中的一个重要组成部分。

二、SAF 技术路线

（一）四种生产工艺

根据北大能源研究院《中国可持续航空燃料发展研究报告现状与展望》报告，截至2021年10 月，被 ASTM 标准认定的 SAF 生产技术路线一共有 9 条，其中包括ASTMD7566认定的技术路线 7 条及 ASTMD1655 认定的技术路线 2 条，其中三类路线所生产的航空燃料被广泛运用，包括酯类和脂肪酸类加氢工艺（Hydroprocessed Estersand Fatty Acids ,HEFA）、费托合成工艺（Gas+ Fischer- Tropsch, FT 或 G+FT）、醇喷合成工艺（Alcoholto Jet, AtJ），以及尚未被其认定的电转液工艺（Powerto Liquid, PtL）。这四类技术路线，是目前航空业普遍认为未来具有较大发展前景的路线，也是全球主要燃料提供商在重点关注的领域。

1、HEFA

脂类和脂肪酸类加氢处理的技术路线（HEFA）是指将动植物油、废油或脂肪通过使用氢气（氢化）加工提炼成 SAF，一般包括加氢脱氧、异构化、裂化和分馏等流程。在该过程的第一步，通过加氢脱氧，去除油品中存在的氧气。接下来，直链石蜡分子被裂解并异构为喷气燃料。该过程与目前通过加氢处理以生产二代生物柴油的流程相似，只是对长链碳分子的裂解更加严重。适用于 HEFA 的原料较多，主要以油脂为主，包括动物油、植物油、餐饮废弃油等，也包括藻类物质。其原料丰富且来源众多，但利用非废弃的动物油或植物油生产航空燃料存在与人类争抢粮食等潜在的粮食安全问题。目前全球范围内，该技术路线已处于成熟水平，绝大部分SAF的生产是采用该技术路线，中国已经投产和预计投产的项目也均采用该路线。

2、G+FT

费托合成（G+FT）是指将含碳材料以合成气的形式分解为不同的单元构建，再组合成SAF和其他燃料。合成气一般是通过气化生物质（农林废弃物或城市有机固体废物等）所产生。迄今为止，有两种 G+FT 工艺已通过 ASTM 认证，一种是生产纯石蜡喷气燃料（SPK），另一种是带芳烃的化合物（SPK/A）。费托合成工艺本身比较成熟，其最初是应用于将煤炭和天然气等化石原料转为液体燃料或其他化工品，例如 Shell、Sasol 等公司均有此类项目，中国一些企业的煤制油项目也运用了此类工艺。考虑到可持续性，利用 G+FT 工艺路线生产SAF产品，要求原料不能是化石原料，而应是生物质、城市固体废物或工业废物等。目前，采用G+FT路线和AtJ路线的项目，大多数均处于示范和中试阶段，Fulcrum 公司在美国采用G+FT路线的SAF项目已开始进入商业化规模运行，香港国泰航空也参与了其早期投资。

3、AtJ

醇喷合成的路线（AtJ）是指将糖和淀粉类原料通过发酵产生醇类物质，或通过其他途径获得醇类物质，再通过脱水、低聚、加氢转化以及蒸馏转化为航空燃料。制备醇类物质的来源有多种获取途径，如玉米、甘蔗等农作物，以及农林废弃物、含碳的工业尾气等。多样化的原料来源是该技术路线的一个优势，不过在不同国家和地区，原料可获得性存在较大差异。如在美国和巴西，农作物原料较丰富，而在中国，此类原料的可用量则有限。该技术路线的整体成本随着生产醇类物质的技术途径不同而改变。

4、PtL

电转液路线（PtL）是一种通过电解水产生氢气，再与 CO2 合成转化为碳氢化合物燃料的过程。目前合成 PtL 燃料有两种合成路径，分别是费托合成法与甲醇合成法。该技术路线目前还处于起步阶段，尚未包含在 ASTM 认证体系中。不过，该路线具有显著的碳减排潜力，通过光伏和风能为电解水过程提供电力，同时对从其他途径铺集来的CO2 加以利用，因而具有较好减排效益。理论上来说，相比于传统航空煤油，PtL 航油在全生命周期内最高可实现99%-100%的减排。

（二）生物柴油

生物柴油是以植物油、动物油、废弃油脂或微生物油脂与甲醇或乙醇经酯化与酯交换而形成的脂肪酸甲酯或乙酯，主要用于交通燃料。生物柴油具有十六烷值高、燃烧稳定充分、环保、可再生、润滑性好等优点，其性能优于石化柴油，使用过程中无需对原有柴油引擎、加油设备、储存设备和保养设备进行改动；是国际公认的先进可再生清洁能源，世界生物柴油产业发展快速。欧盟、美国、印尼、马来等国生产生物柴油的主要原料为菜籽油、豆油、玉米油、棕榈油，我国生物柴油行业起步较晚，但在原料选择上非常有特色，选用废弃的“地沟油”为原料，这一方面解决了“地沟油”重回餐桌的食品安全难题；另一方面生物柴油对温室气体减排效果明显，以废弃油脂为原料的生物柴油全生命周期温室气体排放量较石化柴油减少超过85%。据中国科学院青岛生物能源与过程研究所对废弃食用菜籽油制取生物柴油进行的全生命周期能耗与CO2排放分析的结果显示，生产、应用 1 吨生物柴油，CO2 排放量较石化柴油减少2.5-3.7吨，减排效果十分明显。使用生物柴油的发动机，其尾气排放中的 PM2.5-PM10 颗粒物排放总体降低，毒性明显下降。

三、全球 SAF 行动

根据国际航空运输协会（IATA）的分析，到 2050 年，航空领域65%的减排将通过使用生物航煤来实现。欧洲、美国、新加坡和中国都推出了生物航煤目标。与此同时，在法国、英国等西欧国家，生物柴油用于发电正在加速发展。

（一）美国的 SAF 政策方针

1、美国 SAF 大挑战

2022 年 9 月，美国能源部（DOE）、运输部（DOT）和农业部（USDA）联合发布可持续航空燃料大挑战路线图，描绘了美国 SAF 的发展目标与愿景，围绕扩大SAF 供应和应用、降低SAF 成本和增强 SAF 可持续性三项重点任务，从六大行动项出发，系统论述了政府和行业如何采取一致行动构建完备的 SAF 产业生态、消除 SAF 产业链整合中的障碍，助力航空业净零碳排放宏伟蓝图的达成。该行动的总目标是降低成本，提高可持续性，扩大SAF 的供应和最终用途，到 2030 年实现国内 SAF 产量达到 30 亿加仑；到 2050 年，美国的SAF 产量将达到350亿加仑（相当于到 2050 年，占预计国内航空喷气燃料使用量的 100%）。具体内容包括：1) SAF 必须实现至少 50%的温室气体（GHG）减排。2) 2.45 亿美元资助与生产、运输、混合或储存 SAF 有关的项目。3) 2.45 亿美元赠款用于与 SAF 的生产、运输、混合或储存有关的SAF项目4) 确定了 6 个行动领域，以解决整个供应链中的障碍。从原料供应创新到最终使用的整个供应链中的障碍最终用途：原料创新、转化技术创新、建立供应链、政策评估分析、促进最终使用、宣传进展和建立支持。

2、2022 年美国《通货膨胀削减法》（IRA）

美国政府提供的生产支持将持续到 2027 年：

1) 从 2023 年-2024 年：针对 SAF 的混合信用额度（BTC）与传统喷气燃料（CJF）相比，每加仑 1.25 美元的SAF 可减少50%的温室气体排放； - 每提高 1%，增加 0.01 美元，最高不超过每加仑1.75 美元SAF。

2) 2025 年-2027 年：清洁燃料生产信用额度（CFPC）- 每加仑燃料 0.01 美元，可实现碳强度 49.8 公斤CO2e/mmBTU，温室气体排放减少 47%；每加仑燃料 0.11 美元，可实现碳强度 47 千克CO2e/mmBTU，温室气体排放减少50%；每加仑燃料 1.75 美元，可实现碳强度 0 千克 CO2e/mmBTU，温室气体减少100%。

3) FAST-Tech 计划：提供 4650 万美元的赠款，用于开发和展示新航空技术，以提高燃油效率和减少排放。

（二）欧盟的 SAF 政策方针

1、欧洲绿色协议（The European Green Deal）

欧盟委员会通过了一揽子建议，使欧盟的气候、能源、土地利用、交通和税收政策在2030年之前，将温室气体净排放量与 1990 年的水平相比至少减少55%。

2、The EU fit for 55 package

包含一系列相互关联的提案：更强大的欧盟排放交易体系来加速转型；欧盟航空燃料提案，来促进欧盟增加SAF 供应和保证航空业的公平竞争环境；《能源税收指令》（ETD）：旨在使清洁燃料在所有运输方式中更具吸引力；航空方面，停止所有化石燃料补贴，修改目前对欧盟内部航班喷气机燃料的免税政策。

四、中国的 SAF

在碳达峰和气候变化议题日益重要的背景下，航空业减排提上日程。2021年，国际航空运输协会（IATA）在其 77 届年会上批准了 2050 年实现净零排放的决议，大幅提高了之前较2005年减排 50%的目标；2022 年 10 月，国际民航组织（ICAO）确立了长期气候目标，在2050年前实现国际航空业务净零排放，这意味着各国政府和业界愿意暂时搁置争端，齐心协力向2050年实现净零碳排放同一目标进发。2023 年 6 月，国际航空运输协会第79 届年度大会公布了关于航空业 2050 年实现净零碳排放的一系列路线图，涉及到飞机技术、能源基础设施、运营、财务和面向净零碳排放的政策考虑等多个方面政策举措。

（一）中国的 SAF 相关政策

在国际追求净零排放的大背景下，我国也在积极探索航空业绿色减碳的发展路径。2021年，“双碳”目标的发布在航空领域意味着中国民航业将迎来绿色转型的重要机遇，同时也面临着不小的挑战。航空公司需要加快技术创新和应用，提高能效和使用清洁能源的比例，以实现碳达峰和碳中和的目标。2022 年，《“十四五”民航绿色发展专项规划》的提出，意味着中国民航业将进入一个全新的发展阶段。具体而言，“十四五”期间民航绿色发展的主要任务划分为四个板块：绿色治理、低碳战略、污染防治、科技创新。这表明，未来几年内，中国民航业将重点关注这些领域的发展，以实现行业的绿色转型。大力推动行业脱碳，加强先进适用技术的应用，并力争到2025 年可持续航空燃料累计消费量达到 5 万吨。民航业绿色转型要坚持能源低碳化，并将此作为行业绿色转型的主战场，努力推动可持续航空燃料商业应用取得突破。2023 年10月，四部门联合发布的《绿色航空制造业发展纲要（2023—2035 年）》提出了到2025 年的几个关键目标：使用可持续航空燃料的国产民用飞机实现示范应用，电动通航飞机投入商业应用，电动垂直起降航空器（eVTOL）实现试点运行，氢能源飞机关键技术完成可行性验证。这些目标指向了航空制造业在节能减排、降噪性能提升以及绿色制造水平全面提升方面的努力方向。

（二）SAF 产业链

中国 SAF 市场整体处于初期阶段，围绕其生产、销售、使用，以及监管等环节的运营模式，基本与传统航油一致。相较传统航油，SAF 原料的可选性更大，因此生产商和原材料供应方也更加多元化。

1、生产商

在生产商方面，目前，中国 SAF 与 HVO（第二代生物柴油）市场比较活跃的企业有中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司、易高环保投资有限公司、北京海新能源科技股份有限公司71、中地油新能源（山东）有限公司、龙岩卓越新能源股份有限公司、北京首钢朗泽新能源科技有限公司、石家庄常佑生物能源有限公司、浙江嘉澳环保科技股份有限公司、东华能源股份有限公司等。其中易高、镇海炼化已在进行小规模 SAF 试产；海新能科、中地油新能源等企业有计划新建 SAF 产能或者改扩建现有生物柴油产能用以生产 SAF；首钢朗泽在推动利用富含CO和CO2 的工业尾气通过生物发酵直接转化为生物乙醇技术的商业化生产，并计划进一步用乙醇试产生物柴油或 SAF；卓越新能等企业也在生产一代生物柴油的基础上，进一步新建HVO产能，公司自主研发的烃基生物柴油生产工艺，可通过进 4E00 步分馏组分产出生物航煤；霍尼韦尔公司已经在中国谈妥了三个 SAF 项目的合作，其中包括是嘉澳环保在灌云的100 万吨/年SAF；东华能源则是携手技术伙伴霍尼韦尔布局生物航煤，进行副产氢高值化利用。2022年2月，东华能源与霍尼韦尔特性材料和技术集团在茂名市民中心，签署可持续航空燃料（SAF）产业基地战略合作协议。另外，杭州能源工程技术有限公司等企业参与了中国早期的SAF 研发项目，中国科学院广州能源研究所等科研单位也在积极研究从农林废弃物中制取SAF 的工艺路线。

2、供应渠道

在供应商方面，中国航空油料集团有限公司（中航油）是目前中国内地最主要的集采购、运输、储存、检测、销售和加注为一体化的航油供应渠道商，负责超过95%以上的国内航油供应。预计其在未来 SAF 的采购、销售和加注等环节仍是主要参与方。中国内地的航油采购来源，国内航班的航油主要来源于中国石油天然气集团有限公司（中石油）、中国石油化工集团有限公司（中石化）、中国海洋石油集团有限公司（中海油）。国际航班（包括国内航空公司飞往境外的航班）的航油来源则主要是进口油（保税油），中国航油（新加坡）有限公司（中航油新加坡公司）负责航油进口业务。就中国内地而言，航空公司目前还没有规模化应用SAF，中航油目前也没有提供常规化的 SAF 采购和加注服务。不过，中航油曾经全面参与了中国的四次试飞和商飞的航油供应（第五次是南航从法国接空客新飞机回国时使用了生物航油），尤其是2011年第一次跟国航的试飞项目，专门在北京首都机场建设了用于 SAF 的收、储、混、发设施。同时，中航油还参与了 SAF 相关的研发项目。2019 年、2020 年和 2021 年中航油分别与中科院广州能源所和民航二所合作开展了国家级、省部级生物航油的研发项目，但目前距离市场化应用尚有一段距离。

3、航空公司与飞行实践

中国航空公司大部分属于国有企业，一般会根据中央政府的相关政策和规划，才会统一落实SAF 相关工作。目前，中国航空公司整体尚处于知识储备阶段，尚无公开明确的SAF商业飞行计划。但在试飞、商飞方面，在 2011 年 10 月，由中国国航、中国石油、波音公司和霍尼韦尔UOP 共同合作，中国首次航空可持续生物燃料验证飞行在北京首都国际机场成功实施。南航、东方航空、海南航空和多彩贵州航空均有进行试飞/商飞活动。国泰航空自2016年以来，执行了38 次空客飞机飞行，并承诺到 2030 年将 SAF 在燃料消耗总量中的占比提升至10%。

（三）SAF 面临的挑战

目前，中国 SAF 法治保障不足。中国现行的 SAF 制度规则以分散的调控政策为主，尚未形成全方面的框架规则，法律约束力和政策透明度还需要进一步加强。目前，我国的SAF相关法治存在着三个问题——政策法规缺乏整体性、未明确统一的可持续性标准和扶持政策停留在宏观规划层面。

1. 政策法规缺乏整体性

SAF 是由可再生原料制成的航空替代燃料，是短期内实现化石燃料可持续替代的可行性方案。因此，无论从技术还是从政策制定的角度，都不能脱离航空替代燃料谈论SAF。目前，中国关于支持 SAF 的政策依据来源于多个部委文件和民用航空适航审定管理文件，与国家关于鼓励生产和利用可再生能源、生物柴油的法律法规和政策文件互有交集和差异，在适用时缺乏上下一致的整体性。

2、未明确统一的可持续性标准

中国的可持续性要求主要由民用航空行业标准进行规定。2023 年7 月，民航局适航审定司发布了《航空替代燃料可持续性要求（征求意见稿）》，可持续性要求包括环境可持续性要求、社会可持续性要求和经济可持续性要求三项内容，内容基本与 ICAO 定义的可持续性标准相同，待正式颁布后将会形成适航审定方面的制度约束。目前，关于SAF 的针对性补贴、碳抵消制度等仍存在制度空白，是每个规则单独制定可持续性标准，还是直接援引民航局的可持续性适航标准，可能会存在不同主管部门制定不同标准的情况。

3、扶持政策停留在宏观规划层面

自 2006 年《中华人民共和国可再生能源法》生效以来，中国相继颁布了《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》《可再生能源发展基金征收使用管理暂行办法》《可再生能源电价附加补助资金管理办法》等补贴规则，内容涵盖产品补贴、投资补贴、消费补贴、税收优惠、公用事业建设中的中央财政支出部分等方面，是中国可再生能源产业发展最重要的推动力。但从目前的政策法规来看，SAF 的产业扶持政策还停留在宏观规划层面，缺乏有针对性的具体补贴措施。中国目前的补贴规则主要针对可再生能源，尚未发布针对SAF 生产、消费和使用的补贴规则。根据财政部提请十四届全国人大一次会议审议的《关于 2022 年中央和地方预算执行情况与2023 年中央和地方预算草案的报告》，可再生能源电价附加收入安排的支出低于预期。可再生能源补贴的发放不及时，一方面，说明补贴的可分配总额有限，能落实到SAF产业的补贴就更少了；另一方面，如果预期发放的 SAF 补贴没有到位，可能导致企业现金流短缺，进一步降低开发和生产的积极性。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）