航空业和航运业脱碳现状与展望分析

在2023年至2050年间，航空业的 排放有望减少75%，这一成就主要 得益于从2030年起对可持续航空燃 料的采用”。

1.航空业脱碳

大部分航空运输为客运，按计费吨公里当量（RTKeq）计算，31 货运约占20% 。30受经济增长和航空运输成本下降的影响，航空 业近年来迅速发展（2010年至2019年间，客运和货运分别增长 约70%和40%）。30此种增长趋势还将继续，因为交通模式转变 和采取减量措施等行为手段预计无法弥补航空需求的增长。 2023年至2050年间，总航空运输量预计将增长2.5倍，年均增长 率为4%。32 这主要得益于全球（尤其是新兴国家）的人口和经济 增长，以及商业、旅游和国际合作带动的全球互联性增强。

技术发展和运营措施带来的效率提升

2022年，飞机的平均燃油消耗量为12.1MJ/RTKeq，几乎仅为2000 年代初期的一半。33 这一显著改善，主要得益于数十年来燃油效率 的不断提高——从1960年到2019年，年均提高1%。34 从短期来看， 由于新飞机的能效比现有机型高15%左右，在机队中逐步应用新 一代飞机技术，可以提高效率。35但考虑到新飞机设计项目数量 较少，预计到2030年代中期，已交付飞机的效率可能不会出现明显 的飞跃式变化。德勤根据分析预测，从2022年至2035年，燃油效率 每年将提升1.1%（见附录2）。 从长远来看，目前在空气动力学（如混合翼机身、主动气流控 制）、喷气发动机（如开式转子技术）以及通过先进复合材料 实现轻量化等方面取得的科研进展，预期可使下一代飞机的效 率比目前机型提高30%。36通过在机队中逐步应用这些技术，预计 在2035至2050年间，技术效率可实现每年1.5%的提升。 与此同时，在2050年之前，运营措施（如有效载荷最大化37 和航 线优化38）带来的效率提升，可助力每年减少0.45%的燃料消耗 （见附录2）。综合技术带来的效率提升，我们预计飞机的平均燃 油效率在2022至2035年间将每年提高1.6%，从2035年起每年可提高 近2%。因此，相比于2022年，到2035年和2050年，飞机的平均燃 油消耗将分别减少18%和39%。

低碳燃料需求

鉴于燃油效率的提升不及航空运输需求的增长，在燃油脱碳尚 未实现的情况下，航空业的温室气体排放将会增加。 目前，由化石煤油提炼的喷气燃料几乎满足了所有的航空能源需 求，造成了大量的温室气体排放。34 实现气候中性意味着需要摆 脱化石燃料，3 航空业也不例外。 目前航空业有两种可行的替代 燃料选择：一种是采用需要对飞机设计和推进技术进行重大改 变的燃料，如电池和氢气；另一种是使用生物燃料或合成燃料 等即用型燃料替代传统燃料。 氢能和电池驱动的飞机仅支持轻量化、短距离的航空运输，因 此只能在很小程度上取代化石燃料。39 航空业实现燃料转型的关 键途径是使用可持续航空燃料（SAF），这种燃料在化学和物理特 性上与传统的基于煤油的喷气燃料极其相似。40 只需将其注入现 有的基础设施和发动机，便可直接作为传统燃料的替代品。39

低碳航空燃料仍处于早期发展阶段。德勤预测，其大规模发展将 从21世纪30年代开始。到2030年，化石燃料在燃料组合中仍占 90%左右（13.2艾焦耳），到2050年将降至约20%（3.7艾焦耳）。 由于与大多数设备的兼容性有限，氢能和电力的直接使用仅限于 于特定区域范围内，到2050年分别只占最终航空能源消耗的7%和 3%。可持续航空燃料，到2040年和2050年将分别占航空能源消耗 的43%和70%，是航空业实现脱碳的关键因素。在各种低碳燃料中， 生物煤油发展最快，将在2030年前超过1.2艾焦耳。但其应用却受 限于生物质原料的供应（见文本框1）。这就使得合成煤油到2050 年将成为主要低碳燃料来源，几乎占2050年航空燃料供应量的 40%（6.8艾焦耳）。因此，航空业的二氧化碳排放量在2030年前 都将保持稳定，到2050年降至2.4亿吨，相比目前的排放量下降 75%。4

2.航运业脱碳

航运在全球贸易中扮演着至关重要的角色，占全球货运量的 80%以上。47在经济增长和全球化的推动下，预计在2050年 以前，航运需求将以近2%的年均增长率稳步增长（以吨公里 为单位计）。48航运业应用场景广泛，拥有多个细分市场， 各应用场景和细分市场都有自己的船舶设计要求和形态、航 线特征及所面临的脱碳挑战。然而，从排放量来看，约75% 的排放来自油船、干散货船、杂货运输船及集装箱船的长途 货物运输。49 与航空业一样，航运业的脱碳也有赖于效率提 升措施、消费者行为改变以及转向更为清洁的能源。

技术发展和运营措施带来的效率提 升

由于每艘船舶承载的货运量大（通过优化物流）且航速 相对较低，航运在运输每吨公里货物时的能耗显著低于 其他货运方式：大约为0.1兆焦耳/吨公里，50这比卡车运 输能效约高10倍51，比航空运输能效约高100倍。33然而， 航 运 领 域 的 能 效 仍 存 在 改 善 的 空 间 ， 国 际 海 事 组 织 （International Maritime Organization）据此设定了一项 高 标 准 的 能 效 指 标 —— 船 舶 能 效 设 计 指 数 （ Energy Efficiency Design Index），要求2025年以后投放市场的所 有新船舶，其能效须比2000年至2010年期间交付的船舶 提高30%。52 提高能效的措施主要集中在优化流体力学（例如，船体设 计和空气润滑）及提升推进效率（如发动机余热回收及长 远来看的风力辅助推进）方面。然而，由于船舶的使用寿 命较长（超过30年），在现役船队中集成最新的技术改进 是一个渐进且缓慢的过程。预计到2050年，船队的更新升 级及新船的添置将助力技术能效每年提高约0.7%（见附录 2）。 从短期来看，最有可能实现航运能效提升的路径在于优化运 营。53借力数字化及先进软件技术的发展，对货运承载、航 线以及航速进行优化，能够显著降低整体能耗，单艘船舶的 能效最高可提高38%。54综合运用技术和运营两方面的能效提 升措施，预计航运能源强度在2022年至2030年期间将下降 13%，到2050年将降至0.06兆焦耳/吨公里以下，相当于船队 平均能效将在现有水平上提高三分之一。

低碳燃料需求

与航空业一样，航运业通过技术进步和运营优化预期实现的 能效提升，可能会被不断增长的需求所超越。因此，航运业 脱碳需要转向清洁能源。虽然电力和氢能可以为部分船舶提 供动力，但对于国际航运中常见的长途航运需采用液体燃料， 因为其具有较高的能量密度及卓越的长期储存能力。只有那 些可频繁停靠港口充电的小型船只，如渡船和沿海船舶，才 适合进行电气化改造。尽管氢能的质量能量密度高于电池， 但由于其体积能量密度较低，以及液化储存成本较高，对于 长途航行而言并不实用。因此，根据德勤的展望，到2050年， 在航运业能源消耗中，电力和氢能将分别达到0.4艾焦耳 （3%）和1.3艾焦耳（10%）。液体生物燃料因其与现有的 发动机和基础设施兼容，可作为航运的一种可行选择。到 2030年，在航运燃料供给中，生物燃料占比将达到6%（0.6 艾焦耳），这主要得益于与化石燃料混合使用。然而，对可 持续生物质的激烈跨行业争夺限制了它们的大规模应用（见 文本框1）。生物燃料在航运业中的使用量增长速度在2030 年之后会放缓，到2050年在整个行业的燃料消耗中的占比将 达到13%（1.7艾焦耳）。

在航运领域，领先的燃料脱碳方案当属合成液体燃料，特别是甲 醇和氨。预计到2050年，这两种燃料合计将占航运燃料消耗量的 70%（8.9艾焦耳），届时将带动二氧化碳排放减少6亿吨。 甲醇和氨均不是即用型燃料，它们的采用需要新型推进发动机的 研发，以及相应的基础设施和供应链建设。因此，将甲醇和氨纳 入燃料结构中，需要在整个航运生态系统中进行长期规划并进行 协同投资。该行业最终会主要选择氨还是甲醇，亦或者采用更为 均衡的多燃料技术路线目前尚不可知（有关氨和甲醇的详细对比， 请参阅第3.1节文本框3）。由于担心资产搁浅，这种不确定的环 境可能阻碍对相关基础设施的投资。

3.德勤对航空业和航运业脱碳的展望

根据德勤的展望，在2030年之前，航空业的二氧化碳排放将不再增加， 到2050年将减少约75%，而这将主要归功于效率提升措施（减排30%） 及低碳燃料的应用（65%）。据此，到2050年，该行业的二氧化碳年 排放量将减少至2.2亿吨。到2050年，航运业的二氧化碳排放量将几乎 为零，届时残余二氧化碳排放量约为4,500万吨。这两个行业之所以存 在残余二氧化碳排放量，是因为并非所有国家均统一设定了到2050年 实现净零排放目标。例如，作为全球第一和第三大二氧化碳排放国的 中国和印度，分别计划在2060年和2070年实现净零排放。55此外，鉴 于净零排放的全球性和跨行业性，这些排放属于最难减排的类型，需 要通过直接空气捕获和具有碳捕集和封存能力的生物能源，在其他行 业实现负排放以进行抵销。

合成燃料对于航空业和航运业长期的脱碳进程而言不可或缺。先进 技术和运营改进带来的效率提升能够减缓燃料消耗的增长，而生物 燃料的潜力不足以满足这些行业大部分的燃料需求。合成燃料在当 前的燃料结构中几乎无足轻重，到2030年其作用也依旧有限（在26 艾焦耳的总能源消耗量中占1.6艾焦耳），但预计到2050年将成为航 空业和航运业的主要能源，届时消耗量将达到约16艾焦耳。 实现如此规模的合成燃料生产，将需要超过1.5亿吨的清洁氢和约7亿 吨基于DAC或生物源的二氧化碳。这将是一项重大的工业和技术挑 战，因为清洁氢行业尚处于发展初期，而二氧化碳捕获技术也尚未 发展到工业规模。