“双碳”战略目标下民航业发展路径探析

　　摘要：随着全球气候问题的不断加剧，各个国家都纷纷开始关注碳排放对环境的影响，并结合自身的国情制定“双碳”目标以及相应的应对举措，我国于2020年正式提出“双碳”战略目标，这是顺应我国高质量发展的重要举措，也将会深刻影响经济社会的发展格局。民航业作为一个高能耗、高排放的行业，是“双碳”战略目标下需要重点改善的行业之一。本文通过分析“双碳”战略目标对民航业产生的影响，梳理出民航业应对碳中和目标可采取的发展路径，并提出了确保民航业碳中和目标顺利实施的政策建议。

　　航空业作为经济发展的重要支柱，长期以来都保持着较快的发展速度，尽管近几年受到新冠疫情的巨大冲击，但航空业后期的发展势头依然非常强劲。根据《2021能源数据》的统计数据显示，从2010年到2019年期间，我国民用飞机期末架数从2405架增加至6525架，增加了170%，碳排放量从4960万吨增加至1.14亿吨，增长了130%。另外，在我国的《新时代民航强国建设行动纲要》、《国家综合立体交通网规划纲要》等文件中提到，至2035年我国的民航机场将突破400个，我国航空出行次数预计将从2019年的0.47次增加至2035年的超过1次，这充分说明我国的民航业仍有较大的发展空间。

　　2016年，国际民用航空组织（ICAO）制定了国际航空碳抵消和减排计划（CORSIA），标志着航空业全球性减碳机制的构建，同时提出2035年实现全球民航业碳达峰，到2050年碳排放比2005年下降50%，最终实现碳中和增长。2020年，习在第75届联合国大会一般性辩论上首次提出了我国的“双碳”目标和时间线年前二氧化碳排放达到峰值，2060年前实现碳中和。

　　“双碳”战略目标的提出为我国民航业的高质量发展指明了新的方向，需要通过一系列技术、管理等方面的变革来确保民航业的绿色低碳发展。

　　在我国，交通运输行业是主要的能源消耗行业和碳排放行业， 2021年，我国能源活动导致的碳排放约101亿吨，其中交通运输行业碳排放超过10亿吨，交通运输行业每年的碳排放量约占全国碳排量总量的10%左右。而交通运输行业的碳排放主要由道路、铁路、民航、水路运输构成，其中道路运输导致的碳排放量占全国碳排量总量的比例约为7.6%，民航占比1.1%，水运占比1.0%，铁路占比0.3%。在以上几种交通运输方式中，民航业碳排放增长最快，从2010年开始年均增幅在10%左右。但随着新能源汽车技术的不断突破，铁路电气化程度的不断提升，预计在2060年，道路运输、铁路运输都将实现零排放，而民航受安全、技术、燃料等因素的影响，会成为交通运输行业碳排放最高的运输方式，其碳排放量占整个交通运输行业的比例预计将达到87%，这对于民航业的发展是一个非常大的挑战。

　　数据来源：1.王庆一《2021能源数据》；2.中国碳核算数据库（CEADs）

　　从能源活动相关行业碳排放的结构来看，通过民航每年的碳排放量为1亿吨左右，占全国碳排放总量的1%，其中碳排放量最大的当属航空公司燃油，占比约为94%，其次是机场单位、航司地面服务、其他单位，占比分别为3%、2%、1%。这充分说明，航空公司燃油消耗是造成民航业碳排放量大的关键因素，也是民航业实现“双碳”目标需重点改善的领域。

　　根据国际航协的预测，在2025年左右中国将超越美国成为世界民航第一大国，且中国经济正在从疫情的影响中逐步恢复，人们的客运、货运需求将持续增长，这必然会导致航空燃油的消耗量继续大幅增加，但在我国现行的民航政策环境下，很难在2030年实现碳达峰，更难以在2060年实现碳中和，只有构建更加科学规范的基于“双碳”的发展体系、优化燃料结构、加快清洁能源研发和使用、增设低碳交通配套设备，才能尽可能的接近碳达峰、碳中和的目标。

　　航空业为了达成减碳的目标，需要对现有的航空工业制造体系、航班运行管理体系、航空燃油能源体系进行大幅度的改革。但航空工业本身的技术难度较大，因而被称作人类工业文明史上的明珠，任何一方面的改革都是系统性工程，需要对上下游产业链的全方位调整。因此，必须准确把握民航业的减碳方向和关键技术研发，尽可能避免资源浪费。

　　随着各个国家对减碳工作的重视，国际市场上对碳排放标准、碳交易体系的竞争愈发激烈，尤其是欧盟碳边境调节机制（CBAM）的建立，势必会影响到国际贸易以及民航业的国家化发展。2018年，国际民用航空组织(ICAO)制定了国际航空碳抵消和减排计划(CORSIA)，明确了航空公司国际航线碳排放基准线，若超出基准线则需要进行补偿。随后，国际航空运输协会（IATA）、国际能源署等都对航空业减碳工作进行了具体的要求，这将导致航空公司国际航线运营压力大幅增加。

　　现阶段，绿色清洁能源与动力技术是改善民航碳排量现状，促进实现“双碳”战略目标的重要途径，具体分为下面三个研究方向：

　　第一、可持续航空燃料的研发与应用。可持续航空燃料(SAF)是利用可再生能源和可回收废物研制而成，用于替代传统的航空煤油的新型绿色航空燃料。相关数据显示，SAF的使用可以大幅减少航班温室气体的排放，相比航空煤油可减少80%-90%的碳排放，是民航业实现绿色发展的重要技术之一。根据国际航空运输协会（IATA）的公布数据，2022年全球SAF产能为3亿升，约占全年航空燃料消耗的0.1%-0.15%，已有超过50多个航司开始使用这种新型可持续航空燃料。总体来看，SAF的优势在于：适用于当前任何类型的飞机而无需进行设备改造；减碳能力强，可作为航空煤油的替代品。但SAF也存在明显缺点，即：成本高昂，通常为航空煤油成本的3倍左右；产能有限，与实际需求差距较大。

　　第二、航空氢动力技术的研发与应用。氢动力研究也是目前的一个主要研究领域，包括两个研究方向：一是氢燃料电池，其基本原理是借助氢的化学能进行发电，通过这种化学能转化为电能的方式来驱动电机，由电机供能来满足航空器动力需求，但氢燃料电池功率极为有限，难以支撑长距离航空运输，因而更适合通勤和支线飞机；二是氢燃料发动机，即使用氢作为燃料来替代航空煤油，通过这种方式来持续为航空器提供动力，这种方式基本可满足中型和大型客机的动力需求。但是，氢动力技术面临液化储存难度大、储存空间需求大等突出问题，仍然面临较大的技术难题。

　　第三、电动飞机技术的研发与应用。现阶段，电动飞机的研制已经在全球多个国家展开，累计已经有超过200多个电动飞机项目处于在研状态。我国的中国商用飞机有限公司也研制了“灵雀H”氢燃料电混合动力飞机。但由于电池功率的限制，电动飞机的市场定位是通用航空和市域交通。电动飞机的研发目前仍然面临较大的功率、安全问题。

　　总体来看，可持续航空燃料 (SAF)具有“即用性”的特点，能够在不改变现有飞机结构特点下直接替换航空燃油，在未来一段时间内是实现我国“双碳”战略目标最有效、最可行的方案，需重点关注和研究。

　　通过改善飞行器自身的性能来降低碳排放也是一个重要的研究方向，具体可以划分为两个方面：第一、机身结构的优化与改善。现阶段，比较前沿且有效的机身结构优化技术有：翼身融合技术、桁架支撑翼技术等，这些技术的核心思路都是利用空气动力学的原理来改变飞行器的气动布局，从而达成节省燃油消耗的目的，以上技术通常能减少10%-20%的碳排放；第二、新型机身材料的应用。这种技术的核心是通过使用新材料来降低飞机自重，从而降低对于燃油的消耗，目前可以考虑的主要有：轻质的复合材料、智能的压电材料、镍基高温合金材料等。

　　另外，作为航空煤油主要消耗单位的航空公司，可以使用翻新技术来优化老旧飞机的性能，如使用融合式翼梢小翼、电动滑行系统和机舱轻量化技术等，来提升飞机的节油性能，实现降低碳排放的目的。

　　航空公司作为民航业碳排放的主要单位，通过优化其现行的粗放式的航班运行管理体系，将有助于实现航空公司的高质量发展，降低碳排放，具体可以从如下几个方面着手：一是优化航线规划。通过采用现代航行技术、气象科学和大数据分析等手段，制定更加合理的航班航线，尽可能避开恶劣天气和复杂地形，减少飞行阻力和燃料消耗；二是优化起降程序。通过优化起降程序，如有效利用滑行时间、减少飞机等待时间、精简航班间隔等，使得飞机的起降时间更为紧凑，从而减少飞机的飞行时间和燃料消耗；三是管理飞机燃油效率。通过培养和管理专业飞行员，改善他们的飞行技巧，减少飞行姿态中的能量损失和燃料浪费，提高飞机的燃油效率；四是优化机队管理。通过建立科学的机队管理模式，派遣更符合航线需求机型，降低机组和飞行工作人员的变动频率，提高机组安全性和运行效率，从而减少碳排放量。

　　在航空业中，也需要加强全员低碳经营意识的培养，以推动航空业向更加环保和可持续的方向发展。具体而言，可以以下几个方面入手：一是提高全员的环保意识。航空公司可以通过开展各种形式的公益活动，如植树造林、回收垃圾等，提高员工的环保意识，让员工客观认识到环保的重要性；二是推广节能减排技术。航空公司可以鼓励员工积极学习和推广节能减排技术，例如机上设备优化、飞行航线优化等，同时向员工传递环保理念和知识；三是制定低碳经营指南。航空公司可以制定低碳经营指南，提醒员工在工作和生活中注意节能减排，鼓励员工采取环保措施，如使用可重复利用的餐具、减少纸张使用等；四是加强培训。航空公司可以加强低碳经营相关知识的培训，包括环保法规、节能减排技术、低碳生活等内容，提高员工的环保意识和实践能力。

　　为了进一步推动“双碳”目标下民航业的可持续发展，政府部门和民航局可以从如下几个方面开展工作：

　　政府部门应积极倡导和鼓励推广节能减排技术，通过税收、补贴等措施鼓励企业投入研发和生产可持续航空燃料；鼓励民航企业采用先进的航空器材、设备和工艺等，通过技术提升和创新降低能耗和碳排放量；加快绿色航空相关上下游产业链布局，合理规划航空港区，降低能源消耗。这些政策措施有助于提升民航业低碳经营意识和水平，同时也为民航的转型升级和高质量发展提供支持。

　　2020年初，民航局提出了要推进以“平安、绿色、智慧、人文”为核心的“四型”机场建设。其中的绿色代表的是机场从选址、规划、设计、施工、运营整个过程的资源集约化利用，减少碳排放。具体的，可以针对不同机型设计相应的低能耗运营方案，构建相适应的候机楼、停机坪等运营设施，降低碳排放；在运营上，可考虑借助地面能源设备为飞机滑行阶段供能，减少燃油消耗等。

　　民航局要加快构建以低碳发展为导向的运行技术标准体系改革，优化空域结构和航路，提升航班运行效率；推进研究航空器单发滑行的可行性，减少飞机在地面滑行阶段的能源消耗；加快四维航迹控制技术的使用与推广，通过该技术提前计算并规划飞机的飞行轨迹，从而实现优化飞行、减少燃料消耗和碳排放的目的，实现空中交通管制的全过程自动化。

　　航空运营的产业链较为复杂，涉及到空管、航司、机场等多部门的协调，应开建立统一空中交通管制系统来实现协调调度的一体化，融入先进的情报、通讯、导航，以及监控技术，打破各个运行单位之间的信息与技术壁垒，避免航路拥堵，缩减飞机地面滑行时间和空中等待时间等，构建全方位、一体化、精细化的航空运营协调体系，最大化降低航班不必要的碳排放。

　　综上所述，“双碳”背景下民航业的发展是一项复杂的系统性工程，需要全链条、全领域、全要素、全周期的参与，各个相关单位要从政策、技术、管理、环保等多维度展开，更要实现与数字化经济、绿色产业之间的深度融合，并平衡好安全、效益、减碳之间的关系。在政府和民航局的引导下，民航业必然朝着绿色、低碳的方向发展，推动民航业可持续发展，助力实现“双碳”战略目标。

　　[2]彭天铎,袁志逸,任磊,欧训民.中国碳中和目标下交通部门低碳发展路径研究[J].汽车工程学报,2022,12(04):351-359.

　　[4]韩玉琪,王则皓,刘英杰,王永梅.通向碳中和的航空新能源动力发展路径分析[J].航空动力,2022(03):13-15.

　　[6]戢时雨,刘建国,朱跃中.“双碳”目标下中国民航用能低碳发展路径探讨[J].国际石油经济,2022,30(04):31-39.

　　本文为澎湃号作者或机构在澎湃新闻上传并发布，仅代表该作者或机构观点，不代表澎湃新闻的观点或立场，澎湃新闻仅提供信息发布平台。申请澎湃号请用电脑访问。