可持续航空燃料（SAF）产业全景分析：原料、技术与认证体系的协同演进与战略突破

随着全球气候变化问题日益严峻，航空业作为减排难度较大的行业之一，其绿色转型备受关注。可持续航空燃料（SAF）凭借其与传统航空燃料的良好兼容性、显著的全生命周期减排潜力以及相对成熟的商业化前景，已成为中短期内实现航空业深度脱碳的核心路径。本研究报告系统分析了当前航空能源体系的构成与挑战，重点剖析了SAF在原料来源、转化技术、安全性与可持续性认证等方面的现状与瓶颈，并针对性地提出了以中国为背景的发展战略与政策建议。研究表明，SAF产业的发展需要原料供应、技术创新、标准体系、政策激励与产业链协同的系统性突破，以克服当前面临的成本、规模和可持续性认证等关键障碍，最终实现航空业“净零排放”的宏伟目标。

 

一、航空能源系统宏观背景与技术路径

航空运输是全球经济与现代社会的重要支柱，但其对化石燃料的深度依赖使其成为温室气体排放的主要来源之一。据统计，航空业碳排放量占全球总量的2%-3%。随着地面交通等其他行业加速向电动化转型，航空业的碳排放占比预计将显著上升，其减排压力日益凸显。因此，探索和构建多元化的绿色航空能源体系，已成为全球共识。

当前的航空能源替代路径主要围绕三条主线展开，它们在技术成熟度、适用场景和产业化前景上存在显著差异。

电推进技术：此路径主要适用于短途、小型飞行器，是通用航空和城市空中交通（UAM）领域的热点。其核心优势在于动力系统零直接排放，噪音低。中国航空发动机集团已在兆瓦级纯电推进系统和混合动力系统方面取得进展，瞄准未来3至20吨级的电动垂直起降（eVTOL）及分布式电推进飞机市场。然而，受限于当前电池的能量密度，电推进技术尚无法满足大型商用客机，特别是中远程航线的能量需求。这构成了该技术在短期内大规模替代传统航油的根本性障碍。

氢燃料技术：氢能被视为航空脱碳的长期战略性选择。其燃烧产物仅为水蒸气，可实现零碳排放（若使用绿氢）。目前，氢燃料的应用分为两种主要形式：一是通过燃料电池发电驱动电动机，二是直接在改进的燃气涡轮发动机中燃烧。中国已成功实现兆瓦级氢燃料涡轮发动机的整机性能达标和持续性试验。更前沿的“氢爆震全电推进系统”技术也取得突破，展现出高功率密度和高效率的潜力。然而，氢燃料航空面临着一系列严峻挑战，包括液氢的低温储存技术、飞机结构的颠覆性重新设计、以及地面加注和运输等全套基础设施的天量投资与重建。空客的“FlyZero”翼身融合设计概念，正是应对这些挑战的一种激进但代价高昂的方案。

可持续航空燃料（SAF）：与前述两种需要变革飞机和发动机设计的路径不同，SAF被视为一种 “即用型”解决方案。它完全兼容现有的飞机、发动机和全球燃油供应基础设施，可以最高50%的比例与化石航煤直接混合使用，无需任何改装。这使其成为在现有技术框架下，最快实现航空业大规模减排的现实选择。根据国际航空运输协会（IATA）的评估，为实现2050年“净零”碳排放目标，SAF预计将承担约65% 的减排重任。因此，尽管电推进和氢能代表着未来，但SAF无疑是连接当下与未来、支撑航空业实现中期减排目标的关键支柱。

 

二、可持续航空燃料的发展现状分析

SAF并非单一化学物质，而是一个涵盖多种原料、多种工艺生产的低碳燃料家族。其核心在于从全生命周期角度，实现相较于传统化石航煤的碳减排，部分先进路径甚至可实现“负碳”效应。

2.1 多样化的原料来源与“减碳”机制的实现

SAF的原料体系构成了其可持续性的第一道基石，原料的多样性是分散供应风险、挖掘各地资源潜力的关键。

废弃资源类：这是目前商业化最成熟的原料路线，主要包括餐饮废油（俗称“地沟油”）和动物脂肪。通过将其转化为燃料，避免了这些废弃物在填埋或自然降解过程中产生的甲烷等温室气体，实现了资源的循环利用。中国商飞C919等飞机的首次SAF演示飞行，所使用的燃料即来源于废弃食用油。此外，城市固体废物、农业和林业残留物等也属于此类。它们通过生物化学转化，将生长过程中吸收的碳重新释放，理论上可实现近似“碳中和”的循环。

气体与电能类：这代表了SAF技术的前沿方向。其核心是利用可再生能源（如风电、光伏）电解水制取“绿氢”，再与从工业排放或空气中直接捕获的二氧化碳（CO₂）结合，通过费托合成或甲醇合成等工艺生产燃料。这一路径被称为“电转液”或“电化学燃料”。其终极愿景是实现“从空气中来，到空气中去”的闭合碳循环，理论上可以实现负碳排放。尽管目前该技术复杂、成本高昂，尚处于研发示范阶段，但因其不占用土地和水资源，且减排潜力巨大，被视为SAF长期发展的核心支撑。

2.2 多元化的工艺技术实现高效转化

针对不同原料，已发展出多条主流生产技术路线，其成熟度和经济性各异。

酯类和脂肪酸加氢：这是目前全球产量最大、商业化程度最高的SAF生产技术。HEFA工艺将废弃油脂等原料通过加氢脱氧、异构裂化等步骤，转化为结构规整的链烷烃。中国石化镇海炼化、河南君恒生物等企业已掌握成熟的HEFA生产技术。其技术挑战主要在于原料成分复杂、性质不稳定，对催化剂寿命和生产过程的适应性提出高要求。

醇制航煤：AtJ技术以糖类、淀粉类（如玉米）或木质纤维素发酵产生的乙醇为原料，经过脱水、低聚和加氢等步骤制成SAF。该路线理论转化效率高，原料来源灵活。对于农业资源丰富的地区，是一条有吸引力的路径。

费托合成：FT技术具有“原料万能性”的特点，可将生物质、城市垃圾甚至工业废气合成气化后，经催化反应转化为液态烃类燃料。该技术路线产品纯净，但系统复杂，投资巨大。

创新技术路线：中国的研究机构正致力于突破性技术。例如，华东师范大学团队开发了一种不同于传统HEFA的新技术路线，通过反应原理和催化剂的创新，使以废弃油脂为原料的SAF生产成本降低30%以上，且产品组分更优，有望实现完全替代而非掺混。

 

2.3 安全性认证与ASTM标准体系

航空安全是绝对红线。任何SAF要进入商业航班，必须经过极其严苛的安全性认证，证明其与现有飞机和发动机系统完全兼容。这一领域的权威标准由美国材料与试验协会主导建立。

标准框架：ASTM D1655是传统石油基航空燃料的基准规范。ASTM D7566则是专门针对含合成烃类（包括SAF）的航空涡轮燃料的标准。任何通过ASTM D7566附录认证的SAF，即被视为符合D1655标准，可安全用于商业飞行。

认证流程：ASTM D4054为新燃料认证提供了标准化程序。这是一个多阶段、迭代的严格过程，包括：初步的规范与性能数据筛选；核心的发动机部件、台架乃至整机测试；最终由业界专家投票批准。中国商飞C919等机型在加注SAF演示飞行前，均完成了此类完整的适航验证过程。

2.4 可持续性认证框架

SAF的“可持续”属性需要独立的第三方认证来证明，这是其获得政策补贴和市场溢价的前提。国际民航组织为执行国际航空碳抵消和减排计划，批准了两大主流可持续性认证体系：

可持续生物材料圆桌会议认证：RSB认证体系覆盖环境、社会和经济可持续性的广泛原则，被认为是要求最严格的标准之一。

国际可持续发展和碳认证：ISCC认证体系在欧洲市场应用广泛，它通过供应链的可追溯性来确保原料的可持续来源。

这些认证主要评估SAF全生命周期的温室气体减排量、对土地和水资源的影响、是否涉及毁林、以及对生物多样性和社区权益的影响等。中国的SAF产业要参与全球市场，建立与国际接轨又符合国情的可持续性认证体系至关重要。

 

三、可持续航空燃料发展的关键挑战

尽管前景广阔，但SAF产业目前仍处于商业化初期，面临多重相互关联的挑战，形成了“鸡与蛋”的循环困局。

3.1 原料供应不稳定与全球需求不匹配

原料的可获得性与成本是制约SAF规模化生产的首要瓶颈。

资源竞争与波动：废弃油脂等主流原料本身是有限资源，且收集体系分散，质量参差不齐，导致供应不稳定、价格波动大。同时，这些原料也与生物柴油等产业存在竞争。

地域性失衡：拥有丰富生物质资源的地区（如农业大国）与航空燃料主要消费地（国际枢纽机场）往往不匹配，增加了原料运输和供应链的成本与复杂性。

前沿原料技术不成熟：以CO₂和绿氢为原料的PtL路线虽前景广阔，但其核心的碳捕集和高效电解水制氢技术成本高昂，距离大规模商业化应用尚有距离。

3.2 工艺技术的成熟度不足与产业化难题

目前，除HEFA路线外，多数SAF生产技术仍处于示范或中试阶段，规模化生产面临技术与经济双重挑战。

核心技术依赖：部分先进工艺的关键催化剂、工艺包仍依赖国外，存在 “卡脖子”风险。自主创新能力亟待加强。

生产成本高昂：这是SAF市场推广的最大障碍。目前SAF的价格通常是传统航煤的数倍。高昂成本源于原料、技术不成熟导致的低收率、以及生产规模小带来的高单位成本。

产业化生态薄弱：从实验室的克级样品，到千吨级中试装置，再到百万吨级的商业化工厂，每一步都需要巨大的资金投入和长时间的工程化验证，目前完整的产业生态尚未形成。

 

3.3 安全性与可持续性认证体系的高成本与复杂性

认证成本高昂：完成全套ASTM安全性认证，需要投入巨额资金和数年时间进行海量测试，对中小企业构成极高门槛。

可持续性标准不统一：虽然国际上有RSB、ISCC等体系，但各国和地区（如欧盟、美国）的政策与标准存在差异。中国尚未建立完善且被国际广泛认可的本土SAF可持续性认证体系，这既不利于规范国内市场，也阻碍了国产SAF进入国际供应链。

3.4 市场需求不足与“鸡与蛋”困局

这是当前SAF产业发展的核心症结。

价格劣势：航空公司面临激烈的市场竞争和燃油成本压力，在缺乏强制政策或足够补贴的情况下，主动大规模采购高价SAF的动力不足。

供需相互观望：生产商因看不到清晰、稳定、大规模的市场需求信号，不愿冒险投资建设大型生产装置；而航空公司则因SAF供应不稳定、价格高，不愿签订长期采购协议。双方陷入相互等待的僵局。

 

四、系统性解决措施与发展路径

破解SAF发展困局，需要政府、产业、科研机构多方协同，从供给侧和需求侧同时发力，进行系统性构建。

4.1 完善原料供应体系与技术创新

拓宽原料来源：在稳步发展废弃油脂路线的同时，应大力扶持AtJ（利用纤维素乙醇）和FT（利用农林废弃物）路线，并长期战略性布局PtL（电转液）路线。建立全国性的废弃油脂和生物质资源收储运体系。

加大技术攻关：通过国家重点研发计划等渠道，支持“产学研用”联合攻关，突破低成本催化剂、高效反应器、系统集成优化等核心关键技术。鼓励像华东师大那样的颠覆性原始创新。

推进示范应用：支持建设万吨级乃至十万吨级的商业化示范项目，通过“干中学”不断优化工艺、降低成本、验证经济性。

4.2 建立健全标准与认证体系

加快标准制定：积极参与国际标准修订，同时加快建立涵盖原料、生产、混输、加注、可持续性评价等全链条的中国SAF标准体系。推动国内标准与国际主流标准互认。

优化认证流程：在确保安全的前提下，研究探索更高效、更具成本效益的认证方法。支持国内权威检测认证机构的能力建设。

 

4.3 强化政策激励与市场需求创造

这是打破“鸡与蛋”困局的关键钥匙。

设定强制性掺混目标：这是国际通行且最有效的政策工具。欧盟规定2025年SAF掺混比例为2%，2030年升至6%。中国也应尽快制定并公布分阶段的、具有法律约束力的全国性SAF掺混指令，为市场提供长期稳定的需求预期。

创新成本分担机制：除了直接补贴和税收优惠（如美国《通胀削减法案》），可探索多元化的市场机制。例如：①绿色溢价分摊：借鉴新加坡模式，设立旅客自愿或强制的“绿色飞行”附加费，用于采购SAF。②政府绿色采购：将使用SAF的航班纳入政府公务出行、邮政航空等强制性采购目录。③碳市场激励：将航空业纳入全国碳排放权交易市场，并给予使用SAF明确的减排量认定和收益。

推行长期购电协议：鼓励大型航空公司与SAF生产商签署长期固定价格采购协议，锁定未来十年的部分需求，为生产商融资和扩产提供“定心丸”。

4.4 促进全产业链协同发展

纵向整合与投资：鼓励航空公司向上游延伸，通过设立产业基金、股权投资等方式直接参与SAF生产项目，绑定供应并分享产业成长红利。

横向合作联盟：推动形成“需求联盟”，多家航空公司联合向生产商发出采购邀约，形成规模需求，增强议价能力。

构建产业生态圈：围绕SAF，构建从原料收集、燃料生产、混合储运、机场加注到航司应用的完整产业链生态，提升整体效率和韧性。

 

五、推进可持续航空燃料产业高质量发展

中国拥有发展SAF产业的显著优势：丰富的废弃油脂和农林废弃物资源、世界领先的可再生能源装机容量、完整的航空工业体系以及巨大的国内市场。为将这些优势转化为产业竞争力，特提出以下建议：

5.1 加强顶层设计与战略规划

将SAF明确提升至国家能源安全和绿色低碳转型的战略高度。在“十五五”能源、交通、民航等专项规划中，设定清晰的SAF发展目标、技术路线图和产能布局。建议以2025年ICAO相关政策实施为节点，尽快启动全国性的SAF强制掺混计划，初期可从1%起步，并明确2030年、2035年的提升目标。

5.2 推进核心技术自主攻关与标准体系建设

设立国家科技专项：针对PtL等前沿路线、低成本纤维素乙醇转化、高效催化剂等“卡脖子”技术，组织优势力量进行联合攻关，推动自主知识产权技术落地。

建设国家级研发与认证平台：依托国内领先的石化企业、航空制造企业和科研院所，建立国家级SAF工程研究中心和适航认证中心，为全行业提供技术研发、测试评价和认证服务。

 

5.3 加大政策支持与金融创新

财政税收激励：对SAF生产项目给予投资补贴，对产品给予消费税减免或增值税即征即退。将SAF生产设备纳入技术改造支持目录。

绿色金融支持：将SAF项目明确纳入绿色信贷、绿色债券等支持范围，鼓励开发可持续发展挂钩贷款等创新金融工具。

航空碳市场设计：在设计航空业进入全国碳市场的规则时，对使用经认证的SAF产生的减排量，给予明确的抵消或奖励机制。

5.4 促进航空发动机产业与SAF协同发展

树立“燃料即部件”的先进理念，推动航空发动机与SAF的协同设计与验证。

主动适配：发动机研发单位应提前介入SAF研发过程，从燃烧室设计、燃油系统材料相容性、润滑油匹配等方面，研究如何更好地发挥SAF的性能潜力，甚至开发SAF“友好型”或“专用型”发动机。

联合验证：中国航发、中国商飞应与中石化、中石油等SAF生产商紧密合作，建立“燃料-发动机-飞机”一体化验证平台，加速国产SAF在国产大飞机（C919、C929）上的应用取证进程。

5.5 深化国际合作与市场拓展

融入全球体系：积极参与ICAO、ASTM等国际组织的规则与标准制定，推动中国标准国际化。鼓励国内SAF生产商申请国际可持续性认证，为进入国际航空燃料供应链扫清障碍。

打造区域标杆：依托“一带一路”倡议，在生物质资源丰富的伙伴国家，合作建设SAF生产设施，探索建立区域性的绿色航空走廊，提升中国在全球绿色航空治理中的影响力。

 

六、总结与未来展望

可持续航空燃料是连接传统航空与零碳未来的关键桥梁，其发展并非简单的燃料替换，而是一场涉及能源、化工、交通、农业和环保等多个领域的系统性革命。

短期来看，SAF产业的主要任务是打破僵局、建立市场。通过明确的强制掺混目标、创新的成本分担机制和坚定的政策支持，撬动首批规模化产能建设，让产业运转起来。预计未来五到十年，以废弃油脂为主的HEFA路线将继续主导市场，同时AtJ和FT路线将逐步实现商业化。

中期来看，随着生产规模扩大、技术持续进步和产业链日益成熟，SAF的生产成本将显著下降，逐步缩小与传统航煤的价格差距。原料来源将更加多元化，纤维素乙醇和城市废弃物转化路径将扮演更重要角色。中国有望凭借其资源与市场优势，成为全球SAF重要的生产国和消费国。

长期来看，以可再生能源驱动的“电转液”技术将走向成熟，并有望在本世纪中叶成为SAF供应的主力军，最终实现航空燃料的真正零碳化乃至负碳化。届时，SAF将与电动航空、氢能航空等路径并存，共同构建一个多元化、韧性十足、环境友好的全新航空能源体系。

中国的SAF产业起步稳健，试点工作已从区域测试迈向全国布局。只要坚持系统思维，强化创新驱动，完善政策环境，促进产业链协同，中国不仅能为本国航空业的绿色转型提供坚实保障，也必将为全球航空业应对气候变化的伟大事业贡献不可或缺的中国智慧与中国方案。天空的蔚蓝，需要可持续的燃料来守护，这条绿色飞行之路，正在我们脚下坚实延伸。

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