前言
生物航煤技術(shù)路徑分為四類(lèi),其中HEFA 是目前唯一實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的成熟線(xiàn),占據(jù)市場(chǎng)主體地位;FT和AtJ,PtL分別憑借原料選項(xiàng)豐富和成本優(yōu)勢(shì),有望提升未來(lái)市占率。僅考慮目前比較成熟的 HEFA 技術(shù)路線(xiàn),藻類(lèi)植物、食用油、植物油、動(dòng)物油脂為生物航煤生產(chǎn)的主要原材料,其中廢棄油脂碳排放量相對(duì)較小,有望成為生物航煤生產(chǎn)核心原材料。而國(guó)內(nèi)潛在廢棄油脂資源可達(dá) 600-800 萬(wàn)噸/年,發(fā)展生物航煤行業(yè)具備顯著優(yōu)勢(shì)。
隨著生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步,全球生物航煤產(chǎn)能快速擴(kuò)大,2024年將接近 230萬(wàn)噸。全球生物航煤產(chǎn)能主要由亞太、歐洲和北美三地貢獻(xiàn),總占比超99%。國(guó)內(nèi)公司中鎮(zhèn)海煉化、怡斯萊(EcoCeres)和嘉澳環(huán)保擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)展較快。
生物航煤是目前最現(xiàn)實(shí)可行的燃料替代方案和航空業(yè)減排途徑。據(jù)預(yù)測(cè),如若不做出額外減排努力,2050 年全球航空業(yè)碳排放或?qū)⑦_(dá)到 22 億噸。航空業(yè)減排需求迫切,全球生物航煤需求量有望快速增長(zhǎng),預(yù)計(jì)2050年達(dá)3.58億噸。國(guó)內(nèi)生物航煤應(yīng)用也穩(wěn)步推進(jìn),但受原材料來(lái)源不穩(wěn)定等因素影響,生物航煤價(jià)格高于傳統(tǒng)的化石噴氣燃料,航空企業(yè)對(duì)生物航煤的利用積極性不高;且生物航煤相關(guān)政策不具有強(qiáng)制性,對(duì)生物航煤的使用推動(dòng)性有限,使得目前國(guó)內(nèi)生物航煤市場(chǎng)整體呈現(xiàn)供過(guò)于求狀態(tài)。
一、生物航煤技術(shù)路線(xiàn)中HEFA已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,占據(jù)市場(chǎng)主體地位
根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)生物航煤行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)研究與未來(lái)投資分析報(bào)告(2024-2031年)》顯示,生物航煤是在生物柴油技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)而成的,是指以多種動(dòng)植物油脂為原料,采用加氫技術(shù)、催化劑體系和工藝技術(shù)生產(chǎn)的航空煤油。
生物航煤技術(shù)路徑主要包括酯類(lèi)和脂肪酸類(lèi)加氫工藝(HEFA)、費(fèi)托合成工藝(FT 或 G+FT)、醇噴合成工藝(AtJ)、電轉(zhuǎn)液工藝(PtL)四類(lèi)。其中,HEFA 是目前唯一實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的成熟線(xiàn),占據(jù)市場(chǎng)主體地位;FT 和 AtJ原料選項(xiàng)(農(nóng)林廢棄物、城市固體廢物、工業(yè)廢棄等)更豐富,未來(lái)有望逐漸走出示范階段進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營(yíng),市場(chǎng)份額提升;PtL 還處在初期試驗(yàn)階段,但相對(duì)于傳統(tǒng)航油,PtL減排潛力顯著且?guī)缀醪挥脫?dān)心原料問(wèn)題,未來(lái)或?qū)崿F(xiàn)成本大幅下降,有希望成為遠(yuǎn)期最主要的技術(shù)路線(xiàn)。
生物航煤工藝技術(shù)路線(xiàn)
技術(shù)工藝 | 原料 | 初步加工 | 關(guān)鍵中間體 | 發(fā)展現(xiàn)狀 |
酯類(lèi)和脂肪酸類(lèi)加 氫工藝(HEFA) | 藻類(lèi)植物、食用油、植物油、動(dòng)物油脂 | 油脂提取、中和、脂肪提取 | 脂類(lèi) | 技術(shù)成熟度:成熟LCA 溫室氣體排放量較化石燃料減少73%~84%目前最具商業(yè)可行性的工藝,預(yù)計(jì)將在2030年前占據(jù)中國(guó) SAF 市場(chǎng)主導(dǎo)地位 |
醇噴合成工藝 (ATJ) | 甘蔗、糖漿、玉米 | 發(fā)酵、氣化 | 異丁醇 | LCA 溫室氣體排放量較化石燃料減少85%~94%在美國(guó)原料可用性高且價(jià)格低廉,而在中國(guó)原料成本相對(duì)較高 |
費(fèi)托合成工藝(FT) | 農(nóng)林廢棄物、林業(yè)剩余物、能源作物、廢棄物 | 預(yù)處理、油脂提取、分離 | 合成氣 | 技術(shù)成熟度:商業(yè)化試點(diǎn)LCA 溫室氣體排放量較化石燃料減少85%~94%潛在原料來(lái)源眾多,挑戰(zhàn)在于如何有效獲取和加工 |
電轉(zhuǎn)液工藝(PtL) | 空氣捕獲二氧化碳 | 與綠氫合成 | 合成物 | 技術(shù)成熟度:發(fā)展中LCA 溫室氣體排放量較化石燃料減少99%采用直接空氣碳捕獲技術(shù),減排潛力巨大,蘊(yùn)含的生產(chǎn)潛力 無(wú)可限量 |
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二、廢棄油脂有望成為生物航煤生產(chǎn)核心原材料,國(guó)內(nèi)資源優(yōu)勢(shì)顯著
生物航煤上游主要是生物質(zhì)資源,包括餐飲廢油(俗稱(chēng)“地溝油”)、動(dòng)植物油脂、農(nóng)林廢棄物等可再生資源。僅考慮目前比較成熟的 HEFA 技術(shù)路線(xiàn),藻類(lèi)植物、食用油、植物油、動(dòng)物油脂將會(huì)是 SAF 生產(chǎn)的核心原材料。但參考?xì)v史歐盟針對(duì)陸運(yùn)生物燃料原材料的政策,植物油脂的受青睞程度遠(yuǎn)不如廢棄油脂。因?yàn)闅W盟政策制定者認(rèn)為使用植物油脂將存在潛在的 ILUC(Indirect Land Use Change)風(fēng)險(xiǎn),即原本以森林碳匯形式存在的二氧化碳釋被放到大氣中,大大增加了生物燃料全生命周期中的碳排放量。在考慮 ILUC 的情況下,菜籽油基、向日葵基、棕櫚油基等植物油基的全生命周期碳排放量均會(huì)超過(guò)傳統(tǒng)石化柴油,故歐盟也給予了廢棄油脂基生物柴油雙倍計(jì)算碳積分的優(yōu)惠政策。廢棄油脂(Used Cooking Oil)有望成為生物航煤生產(chǎn)核心原材料。
國(guó)內(nèi)廢棄油脂產(chǎn)出量大,資源優(yōu)勢(shì)顯著。相較西餐,中餐更重油,因此我國(guó)餐廚垃圾中廢油含量更高;且我國(guó)人口基數(shù)大,使得廢棄油脂資源供給更為充足。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家餐廚垃圾占比約在20-30%,但考慮中餐重油的飲食習(xí)慣,我國(guó)餐廚垃圾占比可達(dá)40%-50%,即對(duì)應(yīng)1.2-1.5億噸餐廚垃圾,以潛在含油率 5%測(cè)算,我國(guó)潛在廢棄油脂資源可達(dá) 600-800 萬(wàn)噸/年。
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三、生物航煤產(chǎn)能集中于亞太、歐洲和北美,國(guó)內(nèi)公司中鎮(zhèn)海煉化等進(jìn)展較快
隨著生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步,全球生物航煤產(chǎn)能快速擴(kuò)大。根據(jù)數(shù)據(jù), 2024 年全球生物航煤在運(yùn)產(chǎn)能接近 230 萬(wàn)噸,主要由亞太、歐洲和北美三地區(qū)貢獻(xiàn),分別為 166.8 萬(wàn)噸、35.96 萬(wàn)噸和25.9 萬(wàn)噸,分別占比72.5%、15.6%、11.3%,總占比超99%。
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國(guó)內(nèi)公司中鎮(zhèn)海煉化、怡斯萊(EcoCeres)和嘉澳環(huán)保進(jìn)展較快。截至目前,鎮(zhèn)海煉化已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)航煤量產(chǎn),產(chǎn)能為 10 萬(wàn)噸/年,主要使用HEFA 技術(shù)處理餐余油脂。港股上市公司香港中華煤氣的子公司怡斯萊在張家港建設(shè)的10 萬(wàn)噸產(chǎn)能的 HEFA 裝置也已經(jīng)建成,主要面向國(guó)際市場(chǎng),并且已于2022年第四季度通過(guò)中國(guó)石油國(guó)際事業(yè)(倫敦)公司將 2000 余噸可持續(xù)航煤出口至歐洲。2024年 11 月 21 日,A 股上市公司嘉澳環(huán)保在連云港市灌云縣臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)生物航煤項(xiàng)目于近期投料成功,目前已順利產(chǎn)出符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的合格產(chǎn)品。
中國(guó)生物航煤產(chǎn)能投產(chǎn)/規(guī)劃情況
狀態(tài) |
廠(chǎng)商 |
規(guī)劃產(chǎn)能 |
技術(shù)路線(xiàn) |
已投產(chǎn) |
鎮(zhèn)海煉化 |
10 萬(wàn)噸 |
HEFA |
易高-怡斯萊 |
10 萬(wàn)噸 |
HEFA |
|
金尚環(huán)保+霍尼韋爾 |
30 萬(wàn)噸 |
HEFA |
|
東華能源+霍尼韋爾 |
100 萬(wàn)噸 |
HEFA |
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尚未投產(chǎn)/規(guī)劃階段 |
嘉澳環(huán)保+霍尼韋爾 |
100 萬(wàn)噸 |
HEFA |
國(guó)家電投+國(guó)泰航空 |
20-40 萬(wàn)噸 |
合成燃料 |
|
山東??苹?span> |
50 萬(wàn)噸 |
HEFA |
|
四川天舟 |
50 萬(wàn)噸 |
HEFA |
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四、全球生物航煤需求量持續(xù)增長(zhǎng),中國(guó)市場(chǎng)整體呈現(xiàn)供過(guò)于求狀態(tài)
生物航煤與石油基航煤的組成與結(jié)構(gòu)相似、性能接近,滿(mǎn)足航空器動(dòng)力性能和安全要求,全生命周期二氧化碳最高可減排85%以上,是目前最現(xiàn)實(shí)可行的燃料替代方案和航空業(yè)減排途徑。
2019 年,全球航空業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體排放占全球整體排放的1.8%(約10.6 億噸二氧化碳當(dāng)量)。雖然全球航空市場(chǎng)受疫情影響在2020-2021年出現(xiàn)大幅下滑,但在未來(lái)數(shù)十年,業(yè)務(wù)量整體上預(yù)計(jì)將持續(xù)增長(zhǎng),產(chǎn)生的溫室氣體排放量和占比預(yù)計(jì)也將不斷增大。據(jù)預(yù)測(cè),如若不做出額外減排努力,2050 年全球航空業(yè)碳排放或?qū)⑦_(dá)到 22 億噸。
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航空業(yè)減排需求迫切,全球生物航煤需求量有望快速增長(zhǎng)。2020 年全球生物航煤需求量達(dá)5萬(wàn)噸,預(yù)計(jì)2030年全球生物航煤需求量達(dá)1835萬(wàn)噸,2050年全球生物航煤需求量達(dá)35800萬(wàn)噸。
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從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)看,2013年4月24日,東航A320首次使用中國(guó)自主研發(fā)的生物航空燃油進(jìn)行驗(yàn)證飛行。試飛組按照標(biāo)準(zhǔn)流程測(cè)試了混合生物燃油的加注比例、巡航階段溫度、飛行高度影響以及航前和航后的發(fā)動(dòng)機(jī)檢查,同時(shí)處理了特殊情況。該飛機(jī)在85分鐘后成功降落在虹橋機(jī)場(chǎng),標(biāo)志著中國(guó)首次自主生產(chǎn)生物航空燃料試飛成功。2013年4月,中國(guó)成功將地溝油、農(nóng)林廢棄物和油藻轉(zhuǎn)化為生物航煤,試飛中使用的部分航煤由地溝油和棕櫚油轉(zhuǎn)化而來(lái)。2022年12月,中國(guó)首個(gè)商業(yè)貨運(yùn)航班使用可持續(xù)航空燃料完成首飛,該航班使用的生物航煤由中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)。
國(guó)內(nèi)生物航煤應(yīng)用也穩(wěn)步推進(jìn),但受原材料來(lái)源不穩(wěn)定以及生產(chǎn)工藝成熟度、設(shè)備成本、轉(zhuǎn)化效率等因素影響,生物航煤價(jià)格高于傳統(tǒng)的化石噴氣燃料,航空企業(yè)對(duì)生物航煤的利用積極性不高;且生物航煤相關(guān)政策不具有強(qiáng)制性,對(duì)生物航煤的使用推動(dòng)性有限,使得目前國(guó)內(nèi)生物航煤市場(chǎng)整體呈現(xiàn)供過(guò)于求狀態(tài)。
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