2024航空业净零碳转型路径比较报告-国际航空运输协会

1 执行摘要 向净零二氧化碳(CO2）到2050年的排放量是航空运输业面临的最大挑战。航空业做出了重大决定，以达到净零CO22021年的排放量，其次是2022年的国际民航组织成员国。为了实现这一目标，需要一系列措施，包括航空能源转型、飞机技术突破、运营改进、基于市场的措施和政策支持。鉴于与这一旅程相关的重大不确定性，到2050年，该行业将不会有单一的普遍途径达到净零。因此，各种组织都开发了净零CO。2航空运输的路径，包括国际航空运输协会（IATA），国际能源署（IEA），国际民用航空组织（ICAO），航空运输行动小组（ATAG），国际清洁运输理事会（ICCT），任务可能伙伴关系（MPP），DESTINATION2050和U.S.S.美国联邦航空管理局（FAA）。同时，许多关于航空网零过渡的学术研究也发表在领先的科学期刊上。 但是，SAF的这种广泛的可能贡献也表明其全球供应存在不确定性，这取决于原料的可用性，生产成本以及政府和金融家的支持行动。 3)技术和运营效率的提高预计将在净零过渡过程中发挥相对一致的作用，共同促进2050年约30%的减排。 4)氢和电池动力飞机的减排在整个路线图中也是高度不确定的，这取决于是否采用了强有力的氢能源政策以及可再生能源价格的快速下降，这使得基于电力的技术得以快速吸收。 5)路线图中建模的基线排放对CO的量有直接影响2到2050年需要减少的排放量。因此，除了给定路线图基线中使用的需求增长率外，了解基线中包含的内容和不包含的内容也很重要（例如，管道中的能效提高与2019年的冻结技术）。 本报告首次全面审查了航空业十四个领先的净零过渡路线图。通过将这些路线图中讨论的大量信息分解为各个方面进行比较，该报告旨在帮助航空公司和利益相关者更好地了解它们的关键差异和相似之处。具体来说，该报告比较了选定的路线图的范围，关键输入假设，建模的航空能源需求，各自的CO。2排放量，以及不同缓解杠杆的减排潜力。 6)净零转型对航空排放的需求影响仅在少数路线图中建模，预计减排贡献将小于10％。然而，根据IEA2050净零路线图，强有力的需求管理政策将使这一影响加倍。 7)为了在2050年实现净零，几乎所有的全球路线图都表明，航空业将需要基于市场的措施和碳清除的帮助来弥合这一差距(范围从95MtCO2到370MtCO2)在2050年他们的残余排放量和净零排放之间。即使碳去除技术被认为是“部门外”的缓解措施，开发这些技术仍然至关重要，因为它们将在供应CO方面发挥关键作用2作为生产动力-液体(PtL)燃料的原料。 此分析的一些关键发现包括： 1)到2050年实现净零排放的可能途径在路线图中存在很大差异，这取决于路线图旨在传达航空脱碳技术和解决方案如何演变的主要愿景。鉴于路线图的目的不同，一个路线图可能会比其他路线图更重视某些缓解杠杆。 2)所有路线图都假定SAF将负责最高数量的CO2到2050年减少，贡献24%-70%(中位数为53%)的CO2减排量比较 1.背景 由于其今天几乎完全依赖石油基喷气燃料作为能源，航空业面临着向净零二氧化碳(CO2)到2050年的排放量。然而，航空业在2021年第77届国际航空运输协会(IATA)年度大会上集体宣布后，致力于实现这一雄心勃勃的目标。国际民用航空组织(ICAO)成员国也同意长期 净零CO的长期理想目标(LTAG)2到2022年2050年的排放量。实现这一雄心勃勃的目标将需要快速的CO2航空部门的减排，而需求预计将继续增长，尤其是新兴经济体。在这种情况下，许多组织和研究人员已经为航空部门制定了不同的可能途径，计划和过渡方案的净零路线图。 transportdemand,fuelprices,gripoliticaldevelopments,and the level of priorities the aviationsectorgets for sharven resources.Secondly,theexisting net - zero pathways different in purposes andscope. For example, some may focus on what w2部门内缓解措施和部门外缓解措施减少的排放量- 首先,每种情景可能对航空部门以外的因素有不同的背景假设,例如航空的社会经济驱动因素。 of-sectorcarbonremovingtechnologiesandmarket-basedmeasures.In contrast,other roadmap may focus on whatlevelofCO2根据部门内缓解措施的最大潜力，到2050年航空部门能够实现的减排。最后，现有的路线图采用了不同的需求建模方法。有些采用自顶向下的方法，具有预先确定的需求增长率，过渡措施作为“缺口填充”应用于这种增长的基础上，以在2050年之前将排放量减少到净零，而有些则采用自下而上的方法对航空需求增长进行建模，以反映不同过渡措施对需求的影响。 为了填补这一空白，本报告旨在对十四个主要的全球和区域净零CO进行全面审查。2Pathways,with a focus on whatmodelingapproaches these roadmap adopted in theiranalysis, what mitigation options are considered, whatdevelopments would be needed in these options for theairportsector to stay on track with the net-zerotransition, and how many CO2减排这些过渡措施将共同有助于使航空业产生零CO2到2050年的排放量。表1显示了本报告审查的十四个路线图。 2.路线图范围 本报告中选择的净零路线图都有自己的范围（表2）。从区域覆盖来看，十条路线图覆盖全球航空市场，两条聚焦国际航空，两条专门看某个区域市场。路线图的航空活动覆盖范围也有所不同。IATA，ATAG，IEA和目的地2050路线图仅关注商业客运，而Dray等人。（2022年）和ICCT涵盖商业客货运输。国际民航组织，美国联邦航空局和MPP制定的路线图涵盖了更广泛的范围，其中一些甚至涵盖了所有类型的空中交通，包括军事和政府航班以及通用航空。 部分，涵盖燃料生产阶段产生的排放。对于生命周期的这一部分(WTT)，所有报告都考虑CO2E，即CO2plusany otheremissionsgenerated during the production of the fuel orcollectionofthefeeding.FiveroadmapapplyaCO2以生命周期的TTW部分为指标，考虑航空的非CO2飞行运行阶段的排放。 表2还显示了基于市场的措施（MBMs）和碳清除量是否在选定的路线图中充当“部门外”缓解措施。MBM包括欧盟排放交易计划（ETS）和ICAO的国际航空碳抵消和减少计划（CORSIA）。碳去除通常考虑碳捕获和储存(CCS)和直接空气捕获(DAC)等技术来吸收CO。2值得注意的是,当不考虑独立的减排方案时,CCS和DAC通常被认为在供应CO方面发挥关键作用。2作为生产动力到液体（PtL）燃料的原料;因此，开发碳去除技术对于所有审查的净零过渡方案至关重要。 此外，航空燃料生命周期的边界条件在整个路线图中都不同。例如，十四个路线图中的八个仅考虑了常规喷气燃料排放的油箱到尾流（TTW）部分，该部分仅涵盖了飞机上燃料燃烧产生的排放。其余六个路线图使用Well-to-Wae（WTW）或常规燃料的完整生命周期，涵盖了燃料生产和常规喷气燃料燃烧的排放。然而，考虑到CO的减少，所有路线图都考虑了可持续航空燃料（SAF）的生命周期排放。2在井对罐(WTT)期间获得了SAF Note: 1尽管在IEA航空模型中只考虑了TTW，但WTT阶段与燃料提取，精炼等相关的排放在IEA的全球能源和气候模型（GEC）中占了比重，航空是其中的一部分。2平均而言,化石喷射A燃料的WTW排放比TTW排放高约20%。3EU+区域涵盖欧盟27国，英国（UK）和欧洲自由贸易协会（EFTA）。 3.比较路线图的模型输入、假设和模型输出 路线图的前瞻性意味着，无论路线图遵循什么净零路径，都需要一个模型来预测CO2基于不同的技术、运营、燃料和经济假设的航空部门的排放。本文回顾的所有路线图都使用了不同的建模方法 扩展并在他们的模型中做出不同的假设来预测CO2到2050年航空部门的排放量。本节比较了选定路线图的模型输入和关键假设，然后详细讨论了相应模型输出的差异。 3.1模型输入和关键假设 航空运输的交通需求是该行业排放的关键驱动因素。需求将从当前水平增长的速度直接影响 CO2到2050年，行业需要减少排放量。选定的路线图采用了不同的方法来预测需求（表3）。 Atop-down approach uses a pre-determinedcompoundannual growth rate(CAGR)between thebasis year and 2050 to excluate air traffic demand by2050. Under this approach, demand growth is a modelinput. With this pre - determined demand, CO2与 在业务照常情况下的需求（即，到2050年，航空能源仍由石油基喷气燃料提供100％）估计为基线。然后，应用不同的缓解措施以从基线水平减少排放，直到2050年行业达到净零。 因此，过渡措施是基线CO之间的“间隙填充物”2排放和净零排放。一些研究假设通过嵌入这一增长的技术来提高能源效率，因此基线排放比需求增长慢(例如，IATAS2)。其他分析在给定年份冻结技术，并以与交通增长相同的增长率推断排放(美国航空气候行动计划)。 解耦功能取决于特定的用例。 如表3所示，大多数路线图使用自顶向下的方法，其中使用预定的需求复合年增长率作为模型输入。相比之下，IATA、IEA和Dray等人开发了四种过渡途径。（2022）以自下而上的方式预测了需求，他们在需求预测中都使用了开源的，基于计量经济学的UCL航空综合模型（AIM2015）（尽管IATA路线图没有使用AIM模型中的需求响应函数）。因此，需求增长是这些路线图中的模型输出之一。关于这一点的一个例子是Dray等人。（2022年），其中需求增长（中等需求情景）为。bio-SAF桥接功率-液体(PtL)情景是每年3.4%，而需求增长生物SAF桥接液氢(LH2)假设为3.3%，尽管两者都使用了相同的“中等需求”外部社会经济需求驱动因素。 相比之下，一些路线图采用自下而上的方法，使用计量经济学模型预测需求，其中以CAGR衡量的需求增长是模型输出而不是预先确定的值。因此，自下而上的模型使路线图能够根据净零过渡期间各种因素对需求的影响来调整需求增长。可能影响航空需求的因素包括由于可持续性的经济措施而导致的航空旅行价格上涨（例如Procedre欧盟排放交易计划），由于航空能源转型成本增加而导致的航空旅行价格上涨（例如Procedre使用SAF的成本更高)，不断变化的消费者行为(例如Procedre更多的电话会议而不是商务旅行)，以及需求管理政策措施(例如Procedre禁止短途航班)。通过这种自下而上的方法，航空需求增长及其相应的总CO。2净零过渡对需求的影响以及所采用的过渡措施的减排量可能会发生变化。 为了更好地反映未来航空需求的不确定性，八大路线图对需求增长率有多种情景。然而，只有Dray等人。（2022）和ICAOLTAG在所有三种需求情景下都提供了可能的过渡途径。其余六个路线图仅在整个分析过程中使用其集中需求增长方案，或对其他需求方