前沿产业发展现状、挑战及机遇系列报告之—可持续燃料篇

Environmental Defense Fund 前沿产业发展现状挑战及机遇 系列报告之 可持续燃料篇 目录 要点01 现状03 可持续燃料技术路线及发展现状04 》可持续燃料国内外政策06 挑战11 可持续燃料成本较高，需求不足11 巫需加快制定可持续燃料的国家标准，并推动与国际标准接轨11 制备技术研发能力有待强化12 可持续燃料的原料来源可能成为未来的潜在风险12 机遇及建议13 加强对可持续燃料的政策支持13 建立可持续燃料标准体系13 建立试点示范，推动技术创新13 参考文献15 要点 [①现状 ·可持续燃料主要包括生物燃料、绿氢和基于绿氢的燃料（由绿氢和二氧化碳生成的氨和碳氢化 合初）。可持续燃料对于补充未来的能源结构以及实现净零排放至关重要。 ·中国长期以来都十分支持可持续然料的发辰，双碳目标提出以突的一系列政案提到对于可持 续然料的支持：例如：大力发展非粮生物质液本然料；利用可再生能源制氢，优化煤化工、合或氨、甲醇等原料结构；研发推广生物航空煤油、生物柴油、纤维素之醇、生物天然气、生物质热解等生物燃料制备技术；研究利用电力合成燃料和化学品技术等。 可再生能源的数量目标。欧翌在2023年3月分别通过了&替代燃料基础设施部窖条例（AFIR】3 和&可持续燃料航运减排祭例，支持可持续燃料技术发展。2023年10月：欧洲理事会通过 了新的《可再生能源指令》，提出到2030年，先进生物燃科和非生物来源可再生然料（主要是 可再生氢和氢基合成燃料）占交通部门可再生能源供应份额的5.5%，其中非生物源可再生燃 料占比的最低要求为1%。 挑战 ，可持续燃料成本较高，与传统然料相比不具备竞争力，并且市场上缺乏对可持续然料明确的需求信号：制约了真大规模发展 ，中国目前可持续然料相关标准仍不完善中，现存标准的边界和阅值与国标准有所差距： ：制备技术研发能力有待强化，研发投入不足：阻碍了技术突限；技术创新和成果转化方面还需 更多剪力， ：未来，随若可持续燃料的大规模应用：其原料的来源可能存在不确定性。中国目前对于生物质废弃物尚形成有效的收运体系，这些原料来源分散、收集困难：且价格不稳定。 01 机遇及建议 为了实现全球的净零目标，可持续然料将在替代传统化石燃料方面做出巨大贡献。 ，政有需要加大对可持续燃料的政资支持，如为企业设定激质机制、对可持实燃料稳混比例设定要求，提供补贴政策等。 *完善可持续燃料标准体系，为可持续燃料设立明确的标准和指南，焦多方参与，制定行业标准。 *开展讨试点示范项目，推动可持续然料多元化、产业化发展，实破技术瓶领，提升技术的经济性， 报告作者：李蕴洁 孙阁 冉泽 liyunjie@cet.net.cn Sunkuo@cet.net.cn ranze@cet.net.cn 现状 为了应对气候变化，全球能源驱需向绿色低碳化转型，太阳能、风能等可再生能源正在快速发展，支摔差未来以新能源为主体的能源体系。然而，并不是所有的能源过程都可以实现电气化，如工业和交通等领域仍然需要使用燃料，因此，可持续燃料对于补充未灾的能源结构以及实现净 零排放至关主要。 本报告中可持续燃料主要包洁生物然料、绿氢和基于绿氢的然料（主绿氢和二氧化碳生成的 轰氢和碳氢化合物）。 生物燃料 是指由动物等生物质转化而成的气体、液体或固体燃料，具有可再生、清洁低碳、原料丰富等优点：生物质能是继煤炭、石油、天然气后的第四大能源，目前在世界一次能源消费中比重约为10%，是最为广泛的可再生资源。 绿氢 是用指用可再生能源电解水制取的氢气 是指基于绿氢的一系列燃料，如绿色甲醇、绿氨等，由于其在制中用到了可再牛电力， 通常也被称为电合成然料（e-fuels）。 EDF发布的《通往净零的路径：创新势在必行》1】报告中指出，可持续燃料是可再生能源电 力的必要充，在不易实现电气化的领域具有良好的应用前量，可主生电力、电网连通性与储能， 可持续然料这三大能源技术是气假技术的基础[1]。根据IEA的数据，2022年可持续然料仅占全球终瑞源消插的1%左右，主要灾自液体生物燃料，而在2050年净需非放情景下，至到2030年 可持续然料的占比将接近5%。因此：需要更快地推广可持续燃料的生产和使用，以达到净零排 放所要求的水平。 03 >可持续燃料技术路线及发展现状 可持续燃料技术路线众多，常见的包括生物案油、生物航空煤油、绿色甲醇、绿氨等，具体 介绍如下： 生物柴油 生物案油是指以植物油脂和动物油脂等为原料，通过交换工艺制成的再生性类油然料，具有十六烷值高、低硫、无芳烃等 特点，可作为车用柴油调和组分是国际公认的可再生清洁然料 生物柴油的原料来源丰富，可取白棉籽、油菜籽、大豆、米赫以及动物油脂。此外，榨油渣和餐饮废油（即所谓的地沟油）也可利用。生物柴油可广泛用于交通领域的绿色低碳转型，可单独应用于柴油发动机：也可掺入普通柴油中混合使用。生物柴油中不含硫与芳香烃，与普通柴油相比，其燃察尾气中不含硫的氧化物，有助于减少大气污染物知温室气体排放，是一种环竞友 好的绿色能源。 《生物质能发展“十三五”规划 而2021年中国生物柴油市场规模 2020年中国生物柴油的利用量目标是远低于这一水平，可见国内生物柴油市 200万吨，市场利用规模约118.68亿元。场的利用潜力还未被有效开发。 生物航空煤油 生物航煤是以可再生资源为原料生产的航空煤油，原料主要包括餐饮废油，动植物油脂、农林废弃物等。与传统石油基航空煤油相比，全生命周期氧化碳排放最高可减排50%以上。生物航空煤 油被公认是世界航空运输业碳诚非的可行解决方案 但不具各价格优势：约是普通航空然料的2-4倍，必须通过政策激励措施才能够推动。到2030年， 可持续航空燃料拍的年产量有望从2021年的1.25亿 升增加到300亿升②，达到生产和利用的转折点。 现阶段SAF的主要技术路线 酯类和脂肪酸类加 费托合成工艺 醇喷合成工艺 电转液工艺 氢工艺（HEFA） (FT或G+FT) (AtJ) (PtL) 这四类技术路线是目前航空业遍认为未来具有较大发展前品的路线，也是全球主要然料提供商在重点关注的领域。脂类和脂肪酸类加氢处理的技术路线（HEFA）是将动植物油废油或脂肪防通过使用氢气（氢化）加工提炼成SAF，该技术路线已处于成熟水平，目前绝大 部分SAF的生产是采用该技术路线3。 目前，国内外都十分重视可持续航空燃料的发展，为航空业减碳提供解决方案。中国石化销 海炼化是亚洲第一家获得全球RSB（RoundtableonSustainableBiomaterials）可持续生物 航空燃料认证的企业，202之年12月，加注中石化值海炼化生物航煤媒的中国国标货运航空的商业货运航班完成国际首飞。2023年底，英国维珍航空的一架波音787客机从伦敦希思罗机场飞往 纽约：成为全球首架搭载100%的可持续航空燃料的洲际航班。 05 绿色甲醇 绿色甲醇主要包括生物甲醇和电合成甲醇。生物甲醇是以生物质为原料，通过热解气化，产 生含有一氧化碳、二氧化碳、室气的合成气：再经过催化剂合成生物甲醇：或者将生物质厌氧发酵产生的甲烷加氢整，从而合成生物甲醇：电合成甲醇是以可再生能源电解水制取的氢气和可再生二氧化碳（空气中捕集的二氧化碳或来自生物质的二氧化碳）为原料：通过化学过程合成的 甲醇。 表绿色甲醇主要制备路线比较 对比项生物质气化生物质发萨可再生二氧化搅加绿氧生物质和缘氧耦合 原材料 粘杆等农作物容易获得，但受季节 依爱可再生能源和 可获得性 影购，以及我国的控圾分类是弱项， 二氧化碳集 技大进 技术已有技术尚无明技术相对或购升持续进步已有技术， 可获得性处于早期价段 可获得性 楼化 有课划中的 商处于单期试验示范价段， 成酸度 商业规得化项目 有温剂中的项目 市场上有供应商尚不明确设督价格较高，但有下降趋势集成类技术 微处于军贰示范价段 技材术优料化不适用依扎大量可丹生能治和依托生物质、大量可再生 降本潜力 电群水技术进步能源电降水技术进步 高等 中等（农林资区富票地区)中等（学电富票） （农林、绿电均定集： 适合场景适合农村地区话合动电富销 ，绿毛绿氧或本 ·生物质收集 *生物质预处理 *大规缸模换收提透以原实本现 ，需要能复靠和诺能系流，物导致 经产性过差额外清20%-30%店定资产结合生物历气化 ·要智能化系统降合调配综合 ·回内难以热到等合回要求的二 进步方向 *建立稳定的、大规模的生优质效购需道*光达风电降本瑞效 ■改进生物质处运技术以增如后工艺·电择情降本增效涂程效率+关超在化剂进步 赶标按贸生产本 ，复华护大型比仍三进据方向，以应对大，能能降本增效 ，逆氢技术进步 结合生物质制及电制的进步方间 为扩大生购两来源，应加大对能源提均研发和种描 智慧能说系选 ·获辅集理本增效 来源：上海元控能源科技有限公司 06 甲酵作为燃料，广泛用于道路交通和航运交通，作为原料，可以为化工行业提供充足后备。甲醇产业的下游体系较为链全，可以作为基础的化工原料用于生产各类化工产品，也可以作为燃料广泛应用于汽车、韶舶、锅炉、供暖等领域。 09道路交通方面航运交通方面 国内车企很早就涉足甲醇燃料和甲醇coscO，马士基（Maersk）等大 汽车产业。2005年吉利开启甲醇燃料和甲型航运公司都在积极推动绿色甲醇在船用醇汽车的研究，目前已掌握了甲醇汽车核替代燃料预域的应用。随若“双碳”政策心专利技术，具备了甲汽车整车研发的落地，目前全球范国内远洋航运企业对 制造、销告的全链条体系能力。甲醇相比于甲醇等低碳燃料需求开始增长：但传统柴油能直接减少二氧化碳排放，并有效陷的燃料供应企业还未进行相关产能的布局：低氨氧化物及颗粒物等污染物，是清洁的这就为新兴企业进入远洋航运领域的燃料绿色能源，作为车用燃料，国家已将其纳供应体系带来了干载难逢的机会：通过科入国家标准体系管理，2023年9月，国家技攻关和积极布局，有可能实现在远洋航标准M100车用甲醇燃料正式实施。运领域能源供应的突破，重塑航运领域的 能源供应体系。 2022年6月，中国自主研发的首艘4.99万吨甲醇双燃料化学品／成品油船正式交付，同年 9月，中国石化燃料油公司为该铅首航加注90吨甲醇燃料，成为国内第一个开展甲醇燃料加注 作业的暂燃供应企业。 07 绿氨 绿氢主要是以可再生能源电解水制取的氧氢气以及空气中的 氧气为原料，再通过一定的合成工艺生产的氨气。氨目前是世界上生产及应用最广泛的化学品之一主史用于工业农业等领域，制作硝酸化肥等产品，未来，随若可再生能源的广泛 应用，绿氨可以向能源和交通等领域拓忘，用于昭拍航运燃料 发电等场景，绿氛的能源密度高于氢气，日可利用现有氢供应 和基础设施，在集装箱股等大型拍远航领域具有较好的推 广应用前景。航运业内普追认为，绿气是未来航运业脱碳的主 无盗料 恨据国际可再生能源署的估算：为了满足&巴翠协定中全球气温上升控制在1.5摄氏度以内的目标，到2050年全球将新产生亿吨级的绿氨需求量。据英国劳氏船级社预测，在2030-2050年间，氨作为航运燃料的占比将从7%上升为20%，取代液化天然气等或为最主要 的航运燃料。 绿氨制备方面绿氨应用方面 中国、中东、日韩等可再生能源体系发日本、韩国和欧盟在绿氨船舶燃料方面达，氨离求大的国家及地区均已布局了绿氨的技不拼发，产研结合和商业化试点正在世的示范工程，中国最大的绿氢合成绿氛示范界前列，中国、韩国，日本和欧等国都十 项目一大安风光制绿氢合成氢一体化示范分重视航运业的氨燃料动力船舶的研究和开 项目正在建设中。发：中国船舶、川崎、现代重工等企业陆续 宣布了复动力船舶的研发和交付计划。 然而，目前绿氨的主要技术工艺尚未完全成型，绿氢制备工艺主要是基于传统的哈伯法进行改良：绿氢合或的变革性技术电催化合或氢仍处于实验室研发阶段，由于催化剂活性有限、阴极析氢反应竞争激烈等原因，现有大多数研究所能实现的产氨速率和法控第效率仍然