論可持續(xù)航空燃料發(fā)展評價與對策范文

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摘要：隨著傳統(tǒng)航空油料消耗量的上漲，油價波動對航空成本的影響日益顯著，飛行中產(chǎn)生的溫室氣體（GHG）也成為各國環(huán)保組織關(guān)注的問題。尋求可持續(xù)航空燃料代替品從經(jīng)濟(jì)成本、環(huán)境保護(hù)等方面具有重要的現(xiàn)實意義，文章綜述了可持續(xù)航空燃料代替品的發(fā)展現(xiàn)狀，從原料分類、試飛情況、瓶頸問題等多個維度對生物燃料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行分析，并對未來發(fā)展趨勢提出展望與對策。

關(guān)鍵詞：航空油料；可持續(xù)；生物燃料；溫室氣體

隨著航空業(yè)的蓬勃發(fā)展，航空油料的消耗量持續(xù)上漲，由此帶來的環(huán)境問題和經(jīng)濟(jì)問題不容忽視，據(jù)統(tǒng)計，目前全球航空運輸業(yè)每年消耗15億~17億桶航空煤油，排放的二氧化碳高達(dá)6.23億t，約占全球總排放量的2%[1]。每桶原油價格增加1美元，全球航空運輸業(yè)成本將增加16億美元。如何尋找到可持續(xù)的航空燃料代替品成為各國航空業(yè)尋求突破的問題。

1傳統(tǒng)航空油料特性

傳統(tǒng)的航油料即專門為飛行器而設(shè)的燃油品種，分為航空汽油（AviationGasoline，Avgas）、航空煤油（Jetfuel）兩大類，其中航汽用于往復(fù)式發(fā)動機(jī)的飛機(jī)，航煤用于航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)和沖壓發(fā)動機(jī)。航空油料屬于石油類產(chǎn)品，由不同餾分的烴類化合物組成，主要組成元素為碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S），還有微量的金屬及其它的非金屬元素。根據(jù)飛機(jī)發(fā)動機(jī)工作性能需求，對航空油料的品質(zhì)具有嚴(yán)格要求，需滿足有良好的潔凈度、良好的低溫性、良好的燃燒性能、適當(dāng)?shù)恼舭l(fā)性能、良好的熱氧化性、較小的起電性和著火危險性、適當(dāng)?shù)臐櫥阅堋o腐蝕性。

2尋求可持續(xù)航空燃料代替品的必要性

2.1經(jīng)濟(jì)成本航空油料是航空公司成本的重要組成部分，屬于可變成本，占營業(yè)成本的30%左右。國際油價波動將對航空公司的成本與收益造成很大影響，當(dāng)航油消費處于上升趨勢時，公司還需通過提高航油利用效率、上調(diào)票價、簽訂航油套期保值合約、收取燃油附加費等方式進(jìn)行調(diào)控。[2]另一方面，因空域資源緊缺的現(xiàn)狀，我國航班的平均滑行時間高于世界平均水平，據(jù)悉，窄體機(jī)地面滑行3分鐘的油耗相當(dāng)于空中飛行1分鐘所耗航油量。以波音737-800客機(jī)為例，每滑行5分鐘需要消耗67千克燃油。每天中國民航航班量14400架次，如果每個航班多滑行5分鐘，總油耗量就超過960噸，經(jīng)濟(jì)成本巨大。因此，從經(jīng)濟(jì)成本的角度考慮，尋求可持續(xù)航空燃料代替品具有重要的現(xiàn)實必要性。

2.2環(huán)境保護(hù)傳統(tǒng)航空油料在飛行活動中將產(chǎn)生大量的碳足跡，對環(huán)境具有負(fù)外部性，航空活動對環(huán)境的污染已受到各國的重視。1997年《京都議定書》提出，ICAO應(yīng)對“降低或限制全球航空活動的CO2排放量”負(fù)責(zé)。中國民航局也積極成立了民航節(jié)能減排辦公室，推行《關(guān)于加快推進(jìn)行節(jié)能減排工作的指導(dǎo)意見》等系列文件，提出要通過技術(shù)與管理創(chuàng)新，實現(xiàn)到2020年我國民航單位產(chǎn)出能耗和排放（收入噸公里能耗和收入噸公里CO2排放）比2005年下降22%。[3]

2.3需求量上升根據(jù)民航強(qiáng)國戰(zhàn)略的實施，民航十三五規(guī)劃的布局總覽，在運輸航空大力發(fā)展的勢頭下，通航產(chǎn)業(yè)也將迎來新一輪的發(fā)展期，逐步形成運輸航空與通用航空兩翼齊飛的蓬勃局面，根據(jù)Nygren等[4]預(yù)計在2026年之前航空業(yè)將以每年5%的速度增長，航空燃油需求則有近3%的增長率，航空燃料可能會出現(xiàn)短缺。航油消耗量的日益增長也是尋求可持續(xù)航空燃料代替品的現(xiàn)實需要。

3可持續(xù)航空燃料代替品的發(fā)展與展望

3.1可持續(xù)航油燃料代替品的分類目前可持續(xù)航油燃料的重要研究方向集中在生物燃料上。生物燃料泛指由生物質(zhì)組成或萃取的固體、液體或氣體燃料，它在生產(chǎn)過程中吸收的二氧化碳與燃燒過程中排放的二氧化碳基本抵消，也即在全生命周期內(nèi)的二氧化碳排放屬于循環(huán)狀態(tài)。按照生物燃料的生產(chǎn)原料，分為來源于可食用生物質(zhì)資源（淀粉、糖類、可食用油脂）；來源于非可食用生物質(zhì)資源（非食用油脂、木質(zhì)纖維素）；來源于微藻，三類。[5]

3.2生物燃料的發(fā)展現(xiàn)狀以生物燃料替代傳統(tǒng)石油燃料在飛機(jī)上使用時，無需對飛機(jī)發(fā)動機(jī)作出結(jié)構(gòu)設(shè)計上的改變，只需替換油品即可，因此在更換使用上具有一定的便捷性，根據(jù)實際操作，生物燃料在能源效能、駕駛、操控性等方面均不遜色于傳統(tǒng)石油燃料，因此從安全性和操作性上來說，使用生物燃料作替代是具有可行性的。2011年10月28日，國航波音747-400進(jìn)行國內(nèi)首次航空生物柴油試驗飛行，歷經(jīng)一小時平穩(wěn)落地后標(biāo)志著中國首次航空生物柴油客機(jī)飛行試飛成功。該飛機(jī)的2號郵箱中加注了13.1噸混合生物柴油，其余的1、3、4號郵箱分別加注了13.1噸傳統(tǒng)航煤，油箱為各自單一的發(fā)動機(jī)供油。并通過增大推力、減小推力、正常下降過程中，檢測是否有低燃油流量、低燃油警告或其它發(fā)動機(jī)警告狀態(tài)，檢測發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)，據(jù)悉飛行狀況一切正常。此外，根據(jù)“可持續(xù)航空燃料計劃”（ITAKA），以小桐子油、棕櫚油、餐飲廢油、微藻作為生物燃料的試飛計劃也在各國陸續(xù)開展。從試飛經(jīng)驗上，為生物燃料進(jìn)入商業(yè)運營的可靠性提供數(shù)據(jù)支撐。

3.3生物燃料面臨的瓶頸問題盡管生物燃料在實際試飛中表現(xiàn)出不俗的應(yīng)用前景，但要形成產(chǎn)業(yè)鏈，不可避免地會遇到諸多瓶頸問題，諸如原材料的獲取，無論是以可食用生物質(zhì)資源還是非可食用生物質(zhì)資源為生物燃料的原料，如何安全高效并且具有經(jīng)濟(jì)效益地獲取上游原料都是值得思索的問題。即便采用最新科技研發(fā)的微藻技術(shù)，盡管不需要占用耕地面積和淡水資源，避免“與人爭糧”的局面，但藻類的收割和干燥過程依舊十分昂貴。又如盡管生物燃料的使用無需改造發(fā)動機(jī)，但對于儲存、運輸油品的管罐系列設(shè)施設(shè)備卻還需進(jìn)一步設(shè)計優(yōu)化、在長期儲存中盡量減少腐蝕、微生物滋生等問題，保證航油的潔凈性。此外，作為一門新興技術(shù)，能否順利推廣還涉及行業(yè)規(guī)章、社會治理、大眾認(rèn)知度等多維度的問題。生物燃料符合民航業(yè)倡導(dǎo)綠色低碳飛行的指導(dǎo)思想，相信在未來將是航油新能源發(fā)展趨勢的重要方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐惠喜.生物航油為航空業(yè)帶來新曙光[N].經(jīng)濟(jì)日報，2009-08-27（15）.

[2]柴建，張鐘毓，李新，等.中國航空燃油消費分析及預(yù)測[J].管理評論，2016，28（1）：11-21.

[3]戴平，王峰云.航空活動對全球氣候影響研究綜述[J].科技風(fēng)，2011（17）：15-16.

[5]喬凱，傅杰，周峰，等.國內(nèi)外生物航煤產(chǎn)業(yè)回顧與展望[J].生物工程學(xué)報，2016，32（10）：1309-1321.

作者：詹婷雯 鄧志彬 單位：中國民用航空飛行學(xué)院