提升能源可持续性，促进航空业低碳转型

热门资讯 2025年07月23日 22:30 1 admin

　　近年来，我国航空业年碳排放已突破1亿吨，其中近八成来自于传统航空汽油和航空煤油。受自身化石燃料属性、石油储量、地缘政治等因素制约，传统航空燃料的可持续性较差，严重制约航空业低碳转型和可持续发展。基于可持续航空燃料、氢能和电推进等替代能源以提升能源可持续性，是目前公认的航空业主要减碳路径，可分别减碳85%、100%、20%—100%，但这三种技术路径仍面临诸多挑战，需要多策并举予以破解。

提升能源可持续性，促进航空业低碳转型

　　一是技术瓶颈亟需突破。可持续航空燃料（Sustainable Aviation Fuels，SAF）是一种从废油脂、农林废弃物、城市废弃物及非粮食作物等原料中提取的液体燃料，其可持续性体现在可减少传统航空燃油80%的碳排放，且原料不与粮食作物或水供应竞争，也不造成森林退化或生物多样性损失等。SAF可直接用于航空业，传统燃油发动机、飞机和机场基础设施等无需改变，其技术瓶颈主要在SAF研制环节。截至2024年底，美国材料与试验协会认证的11条SAF生产技术路线中，酯类和脂肪酸加氢技术已在我国投产40万吨/年，基本实现规模化应用；费托合成、醇喷合成等工艺在我国仍处于工程验证阶段；电转液等航空业普遍认为发展前景较大的工艺，我国尚处于实验室研发阶段。

　　氢能在航空业的应用技术路线主要是直接燃烧和氢燃料电池，可减少传统航空燃料100%的碳排放，但其生产、储运、加注、使用等各环节均存在瓶颈：一是目前制氢技术难以兼顾绿色和经济性，无法满足未来航空业的巨大需求；二是氢燃料的极低温、恒压存储与运输及安全性要求高，加大了储氢罐结构、冷却系统及其他配套设施的设计难度；三是由于氢燃烧不充分，传统航空燃油发动机不能直接使用氢燃料，而氢燃料电池系统能量密度仅为传统航空发动机的一半，因此需要全新或改进研制专门的发动机和飞机，难度较大。

　　电推进包括纯电推进和混合电推进，可分别减少传统航空燃油100%和20%—70%的碳排放，其瓶颈主要体现在电池、电动飞机及其发动机的研制方面：一是目前我国锂电池能量密度已达0.3—0.45kwh/kg，但仍远低于传统航空燃油的12.7kwh/kg，锂电池能量密度年增长率仅10%—15%，而电动飞机两小时飞行至少需要1kwh/kg，使得电动飞机电力系统和机体重量系数（0.7—0.85）约为传统燃油飞机的近两倍；二是纯电推进发动机需要全新设计，而纯电动飞机、混电飞机和发动机都需要改进设计，电池能量密度的不足加大了全新设计和改进设计的难度，目前的电推进技术只适合低功率和短距离飞行，功率和能量需求大、平台复杂的干线电动飞机尚处于概念阶段。

　　二是标准体系亟需完善。我国SAF、氢能及电推进等航空燃油替代技术的标准体系建设取得阶段性进展，但仍存在系统性不足和关键环节缺失：我国SAF产品性能验证、可持续评价和认证的标准亟需完善，如原材料分级和本土化碳足迹追踪标准缺失，直接影响相关企业出口；氢脆防护、燃烧控制等关键安全标准依赖美国，本土标准国产化不足30%，而氢电/油电混动系统协同控制、低温管路材料、电堆耐振动等标准的缺失，制约国产氢电混动飞机商业化进程及适航认证；锂电池循环寿命验证标准（≥2000次）尚未纳入审定流程，宁德时代《航空用锂硫电池安全要求》仍属企业标准。

　　三是经济性亟需提升。目前，我国新型航空燃料经济性较差，竞争力仍显不足：一是中国航空发动机研究院数据显示，由于原料产地分散、收集困难（如废弃油脂回收率仅57%）、技术不成熟或依赖进口、规模小，SAF成本约为航空煤油的2.5—8倍。二是占比为85%的灰氢成本较低但碳排放高；截至2024年底，我国绿氢产量占比不到1%，目前主流的碱性水电解和质子交换膜制氢平均成本分别约为25元/千克和35元/千克，约是灰氢的2—3倍，比欧美高1倍多；氢储运、发动机与飞机研制及配套设施布局的投入将进一步拉低航空氢燃料的经济性。三是日本航空器国际合作开发促进基金数据显示，电动飞机飞行相同距离的成本约为传统航空燃料的1.7倍，而我国电推进系统关键部件、电动飞机及配套设施的研制与布局需要大量投入，使其飞行成本至少为传统燃料的2倍。

　　四是产业链亟需完善。囿于技术、经济及运营方面的瓶颈，目前我国新型航空能源燃料产业各环节企业规模小、头部和专精特新企业严重不足、产能产量小、尚无法形成完备的产业链。目前，我国SAF全国规划产能达到250万吨/年，但实际投产仅50万吨/年，仅占我国2024年航油消费量的1.7%；而SAF主要依赖的废弃油脂原料分散、回收率偏低、收储成本高等加剧了产业链网络的布局建设。氢燃料生产、运输、储存、使用在航空领域各环节基本是新尝试，比如质子交换膜制氢设备成本高，目前尚处于商业化初期，产业链国产化程度较低；电动飞机产业链上游工业芯片、电池、新材料、传感器、检测装备等环节短板明显，下游市场运营、综合保障、延伸服务等环节缺失。

　　目前，我国新型航空能源燃料技术及产业发展总体上处于起步阶段，针对诸多瓶颈，需要加强顶层设计、加快技术创新、完善标准体系等，以促进航空业低碳转型，助力“双碳”目标实现。

　　一要强化顶层设计，明确发展方向。相关部门需协同企业、研究单位、行业协会等，以航空业零碳为最终目标，尽快制定航空业SAF、氢能和电推进的产业发展规划，围绕发展重点、关键技术、企业培育、产业布局等进行顶层设计；进一步基于相关技术进步效率和经济性变化，出台专项政策并适时调整，借助财政资金并引导社会资本，以项目攻关、示范工程、专项补贴等政策形式，支持相关技术创新、装备研制、产能建设等，培育头部和专精特新小巨人企业，促进新型航空燃料产业基础高级化及产业链现代化。

　　二要加快技术创新，突破产业瓶颈。加强油脂基、纤维素基和绿氢技术等不同种类SAF的多元化发展，支持企业提高拥有自主知识产权SAF产品的产能，加大较少企业涉足的关键技术领域的研发投入与合作研究；聚焦航空氢能和电动能源高效、高功重比、低成本的研制，着力储氢系统、氢燃气涡轮、氢燃料等多种电池、电动机等关键部件的研制，以及氢能飞机与发动机一体化、机载安全储氢、氢燃料运输、稳定燃烧与计量控制、分布式推进、桁架支撑翼和翼身融合等技术的创新突破。

　　三要完善标准体系，引导产业发展。建立健全航空业及SAF行业的碳排放监测标准、核查体系及相应的可持续性认证认可机制，积极参与国际航空碳抵消和减排计划框架下的国际规则制定与实施。针对制取—储运—使用—补充的全链环节，围绕技术情景、安全性等，加快氢燃料市场准入、适航取证等标准体系建设。建议电动飞机适航标准工作组协同相关单位，编制高质量的电动能源适航标准体系及运营支持体系。

　　四要加强产业协同，开展试点应用。鼓励燃料、航空制造、航司等产业链各环节企业，以市场为导向进行联合投资，积极开展部分机场的试点应用，结合当地原料供给与新型航空燃料运营基础设施条件，促进SAF、氢燃料及电动能源的供需联动，充分利用现有资源优势开展新型航空燃料产业补链、延链和强链，持续降低技术及应用成本，适时扩大应用机型和机场范围，推动新型航空燃料全产业链可持续高质量发展。

　　（张力菠系南京航空航天大学经济与管理学院教授、南京航空航天大学低碳发展研究院副院长；王群伟系南京航空航天大学经济与管理学院教授、院长）

中国能源报联系电话：010-65369450，邮箱：nengyuanwang@126.com，地址：北京市朝阳区金台西路2号人民日报社