全球民航业低碳转型新形势及其对我国的启示

王海林 陈守萌

自2015年《巴黎协定》提出要达成2℃/1.5℃温升控制目标以来，全球低碳转型进程日益加速。作为全球跨境移动排放源，民航业是公认的温室气体难减排的部门之一。民航业极高的安全性要求、大量的高碳排放运输装备以及高昂的减排成本等特点，决定了其低碳转型的难度大、耗时长，需要长期规划和近期努力相互迭代共同发力。当前全球民航业的整体规模较大，新兴经济体的快速发展带来的航空服务需求依旧强劲，预计在2050年前还将会保持年均2%～3%的增长规模，这也意味着，按照原有发展模式，民航业难以走上支撑全球实现2℃/1.5℃温升控制目标的低碳发展路径。

对此，民航业正积极开展气候行动，制定减排目标，探索在本世纪中叶努力实现整个行业净零排放的发展路径。2021年，国际航空运输协会（International Air Transport Association， IATA）率先做出在2050年之前实现全球民航业净零排放的承诺；国际民用航空组织（International Civil Aviation Organization， ICAO）也在2022年更新其气候目标，提出到2050年实现全行业CO2净零排放，支撑《巴黎协定》长期温升控制目标的实现。

一、全球民航业加速推进应对气候变化进程

目前，全球民航业已在新冠疫情后呈现快速回升态势，航空服务量有望在2024年恢复到疫情前2019年的水平，其碳排放也将从当前全球碳排放总量1.8%的占比进一步提升。在现有的技术水平和发展趋势下，民航业无法支撑全球2℃/1.5℃温升控制目标的实现，国际社会也不断重视民航业低碳转型路径的探索，助力行业深度脱碳的同时，进一步凝聚全球应对气候变化的信心。

ICAO在持续推动民航业低碳转型方面发挥了积极的作用。2004年，ICAO理事会制定了民航绿色转型的2005—2010年战略目标，并在2007年ICAO第36届成员国大会上呼吁民航业制定积极的应对气候变化行动纲领，推动形成国际民航业的量化减排目标。在2010年召开的ICAO第37届成员国大会上，全体成员国决议通过了到2050年燃油效率年均提高2%、2020年后国际民航CO2排放净零增长（Carbon Neutral Growth from 2020， CNG2020）两个目标，并推动制定了包括航空器技术改进、运营优化和可持续航空燃料（Sustainable Aviation Fuel， SAF）使用等在内的一揽子减排措施。

2016年，ICAO在其第39届成员国大会建立了国际航空碳抵消和减排计划（Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation， CORSIA），将其作为助力实现CNG2020目标的另一重要举措，运用市场机制抵消国际民航业难以削减的CO2排放量。2022年，为进一步支撑《巴黎协定》2℃/1.5℃温升控制目标，ICAO在其第41届成员国大会上决议通过了国际航空长期全球理想目标（Long Term Global Aspirational Goal， LTAG），明确提出到2050年实现国际航空业CO2净零排放。在LTAG目标的引领下，越来越多的组织加入到民航业低碳转型的行动中来。IATA、航空运输行动小组（Air Transport Action Group， ATAG）等也相继发布研究报告刻画民航业努力实现2050年净零排放的时间表、路线图以及关键技术和行动，国际商务航空理事会和通用航空制造商协会等也代表业界更新了商务航空对气候变化的承诺（BACCC），民航业脱碳进程日益加速。

在推动实现LTAG目标、促进国际航空业可持续增长的行动中，ICAO提出包括航空器技术改进、运营优化、SAF使用以及CORSIA实施在内的一揽子行动措施加速民航业脱碳。

航空器技术改进方面，核心是持续提高飞机的燃油效率，通过提高发动机性能、优化空气动力学设计和减轻飞机自重等措施有效减少航空燃料的消耗，并加速推进纯电动飞机、氢能动力飞机等零排放新型动力飞机商业化进程，相关举措可在2050年贡献13%～20%的CO2减排量。运营优化方面，主要通过空中交通管理（Air Traffic Management， ATM）的系统性优化以及飞机和机场、空域等基础设施的协同等，提升每次飞行中能源使用效率，预期可在2050年贡献3%～8%的CO2减排量。SAF方面，充分发挥其全生命周期碳排放水平低、现有航空动力技术和基础设施兼容性好的优势，在原料侧实现对传统的化石基航空煤油的替代。近年来SAF备受关注，发展较快，预期可在2050年貢献40%～65%的CO2减排量。此外，CORSIA为民航业抵消剩余碳排放提供了市场手段，航空公司可通过从碳市场中购买和注销合格的碳配额来中和国际民航业务中的排放量，其可在2050年贡献11%～32%的CO2减排量。上述四类减排措施分别从动力侧、运营侧、燃料侧和市场侧挖掘民航业的减排潜力，随着技术的进步和推广，未来可为民航业在深度脱碳的进程中发挥重要的作用。

二、欧美民航业推进低碳转型的新进展

（一）美国民航业的长期目标及其转型举措

民航是美国最主要的交通出行方式之一，也是交通部门中仅次于道路交通的第二大碳排放贡献者。2022年美国人均GDP达7.68万美元，人均乘机次数达到3人次左右，约为世界平均水平的5倍。如此之大的民航服务需求不仅消费了大量的航空煤油，同时也产生了大量的CO2排放，2022年美国航空碳排放量达2.33亿吨，约占美国交通部门能源消费碳排放的1/8。为了加速推进民航业的低碳转型，美国联邦航空管理局（Federal Aviation Administration， FAA）2021年发布了《美国航空气候行动计划》，公布了美国民航业到2050年实现净零排放的目标。该目标涵盖CO2、N2O和CH4三类温室气体，覆盖主体包括美国境内和离境的所有航班以及本土机场，从行业减排的维度进一步呼应美国“全经济尺度、全部温室气体”“2050年实现温室气体净零排放”的减排承诺。

为实现航空业2050年净零排放目标，FAA将减排努力聚焦在飞机和发动机研发、运营优化以及SAF部署三大方向。在飞机和发动机研发方面，美国将努力在2035年前后引进新式窄体飞机，在2040年前后引进新式宽体飞机，实现燃油效率较目前25%～30%的提升；进一步加速推进全电动、氢动力等零碳燃料飞机的研发和产业化，努力在2040年前后进入机队，替代传统的航空煤油动力飞机。到2050年，上述新技术渗透叠加现有机队更新可贡献17%的CO2减排量，零碳飞机部署有望贡献11%的CO2减排量。

在运营优化方面，美国将继续支持下一代航空运输系统（NextGen），加速美国国家空域系统（NAS）的現代化，在信息系统的帮助下努力减少飞机在滑行、起飞、巡航和着陆各个阶段的能源消费和碳排放。预计该方面的努力可在2050年前每年贡献2%左右的CO2减排量。在SAF部署方面，美国在2022年制定了可持续航空燃料大挑战（SAF Grand Challenge）战略，通过加强政府与SAF行业和企业的合作，加速SAF的研发、生产和部署，进一步提高其经济效益和社会效益。若按期达成《美国航空气候行动计划》设定的目标，到2030年，美国国内SAF年产量可达30亿加仑（约900万吨）；到2050年，这一数字将进一步增至350亿加仑（约 10 500万吨），其对美国民航业的CO2减排量的贡献可高达70%。

（二）欧洲民航业的长期目标及其转型举措

为推动欧洲民航业的低碳转型和可持续发展，2021年，欧洲航空联盟、国际机场理事会欧洲分会、欧洲航空航天和国防工业协会、民用空中航行服务组织和欧洲支线航空协会五家机构共同发布了欧洲民航业低碳转型战略——《目标2050》（Destination 2050）。该战略明确提出，2050年欧洲境内和离境的所有商业航班要实现CO2净零排放。2022年，超过35个欧洲国家、146个行业利益相关方团体签署了图卢兹宣言，确认了2050年实现欧洲民航业CO2净零排放的集体倡议目标，并再次呼吁依托《欧盟航空脱碳协定》制定具体的政策和措施来支持民航业的低碳转型。

为实现2050年净零目标，欧洲拟通过改进飞机和发动机技术、优化空中交通管理（ATM）和飞机运营、使用SAF、采取市场化措施等削减欧洲民航部门92%的碳排放，依靠碳汇或负碳技术抵销剩余8%的碳排放。在改进飞机和发动机技术方面，通过发动机技术的革新可提升15%～25%的飞机燃油效率，通过电动飞机以及氢动力飞机等下一代零碳技术的部署可进一步大幅减少CO2排放。预计到2050年，上述措施可贡献欧洲民航业44%的CO2减排量。在运营优化方面，欧洲计划将在优化飞机航线、减轻飞机重量、提升飞行效率、推广空域和空中交通管理（ATM）、回收尾流能量以及机场地面运营优化等方面挖掘脱碳潜力，预计到2050年可贡献7%左右的CO2减排量。

此外，欧洲也十分重视发展SAF，计划到2030年实现SAF产能达320万吨，到2050年进一步提升到3200万吨，使其贡献40% 左右的CO2减排量。在市场机制方面，欧洲将继续在其碳排放交易体系下加速推进国内航空业的减碳进程，同时也将积极发挥CORSIA对其国际航空减碳的作用，二者可在2050年贡献9%的CO2减排量。

三、中国民航业低碳转型的潜力及路径浅析

当前我国人均GDP刚刚突破1万美元，人均乘机次数仅为0.5人次/年的全球平均水平。若对标欧盟人均GDP达3万美元时人均乘机次数为1.5人次/年，美国在人均GDP达4万美元时人均乘机次数超过2人次/年的发展情形，则中国到2060年在人均GDP比当前翻两番达约4万美元时，人均乘机次数也将可能接近2人次/年的水平，届时我国民航周转量或将是当前水平的4倍左右。

若进一步考虑人均民航出行距离的显著增加，到2060年我国民航总周转量将可能达到当前水平的6倍，即未来40年我国航空服务需求的年均增长将达到4.5%，这与许绩辉等的判断较为一致。若要在如此之大的潜在服务需求增长下加速民航业脱碳，需要充分立足于我国的国情，积极发挥各项举措，努力实现民航业的跨越式发展。

民航服务需求替代方面，我国综合交通体系的不断完善和高速铁路的规模化发展可在一定程度上实现对民航服务需求增长的分担。特别的，我国高速铁路已经形成了“八横八纵”、覆盖全国大部分城市的规模化网络，可在出行距离小于1500km的近中距离出行服务中实现对民航服务出行的替代。未来，在交通部门脱碳的压力下，绿色电力为支撑的高速铁路可在替代民航服务中发挥重要的作用，在2060年有望在上述服务增长规模下实现20%的民航服务需求替代，有效减少民航业脱碳的压力。

民航技术和运营减碳方面，我国有能力实现全球民航业的减排预期。特别的，随着以C919为代表的新一代国产飞机进入民航市场，我国飞机自主研发和生产制造能力持续提升，机队节能减排增效的进程加速，其可助力我国民航业年均2.5%左右的减排贡献；随着我国信息技术和大数据技术的快速发展，航空运营和管理能力也将进一步提升，可助力民航实现年均减排3%左右，赶超全球平均水平。此外，电动飞机和氢燃料飞机也有望与全球同步在2035年前后进入民航市场，到2060年初步形成一定的机队规模。

发展SAF方面，我国拥有较好的SAF原料资源基础，可为民航业近中期脱碳提供有效的技术支撑。特别是随着SAF的技术突破和应用场景拓展，其成本将在规模效应带动下显著下降，进一步提升SAF在民航业碳减排中的竞争力。当前，全球正在积极促进发展SAF，努力推进ICAO提出的50% SAF加注目标以助力民航业减排；根据罗罗的最新实验结果，目前国际上主要的机型均能安全兼容100% 的SAF加注，未来SAF加注比例有望进一步提高。基于我国SAF的资源禀赋和绿色电力的发展预期，未来可有效支撑SAF的规模化发展，预期到2060年有望实现50%以上的传统航空煤油的替代。

发挥市场机制作用方面，国内碳市场和国际CORSIA机制可助力民航业低成本脱碳。我国已在上海、广州的试点碳市场建设中成功地开展了民航碳排放权的配额分配和交易，为全国碳市场全面纳入民航业积累了丰富的经验，进而可以在整个碳市场框架下加速国内民航的低成本减排。此外，CORSIA机制在ICAO的推动下日趋成熟，也为我国的国际民航业务提供了有效的减碳手段。预计到2060年，市场机制在民航业碳减排中的贡献可达12%。

如上所述，基于ICAO、IATA、美国和欧盟对国际及各自民航业的净零排放路径分析与判断，这里也对我国民航业努力践行“2060年前碳中和”目標的深度脱碳路径进行展望。若以中国民航服务需求2025年回归到2019年水平以上，之后在无任何减排举措下以年均5%的潜在需求增至2060年作为基准，2060年在高铁替代（20%）、技术进步（12%）、运营管理（3%）、SAF（53%）和CORSIA（12%）的作用下，届时CO2排放的水平有望降至2019年碳排放水平的1.3倍左右，仍无法自身实现行业的碳中和，需要进一步探索符合中国发展实际的跨越式转型路径。

四、中国民航业加速低碳转型的建议

综合我国民航业的发展实际及其未来的发展特点，可进一步在如下三个方面积极挖掘减排潜力，为民航业实现深度脱碳奠定基础。

第一，加强我国综合交通体系的规划与布局，充分发挥多种交通方式的互补优势，有序引导民航服务需求的合理增长。统筹民航与高速铁路的规划与建设，将我国已经建成的“八横八纵”高速铁路网络与民航的发展规划深度融合，进一步发挥高速铁路对支线飞机出行的替代作用。积极鼓励发展信息技术和大数据技术，为交通出行提供更加低碳、精准、多样化的解决方案。从发达国家民航服务的历史发展历程来看，我国民航服务在未来相当长的时期内仍将保持相对较快的增长态势，必须通过全面科学的顶层设计来有序引导民航业的低碳发展，避免扩张式发展带来的高碳锁定。

第二，积极开展SAF的发展战略研究，超前谋划并夯实中国民航业深度脱碳的能力基础。从现有技术储备和发展趋势来看，SAF具有兼容民航基础设施与飞机动力技术的独特优势，在有效的部署下可在燃料侧助力民航业深度脱碳。未来随着全球SAF技术的进一步突破和生产规模的扩大，在碳排放空间趋紧以及SAF成本不断下降的情形下，SAF的优势也将进一步凸显。若要实现SAF在我国民航低碳转型中的预期作用，到2060年其消费规模或将达9000万吨甚至超过1亿吨，如此规模的SAF产业布局需要提前谋划。

第三，提升民航可监测、可报告、可核查（MRV）的综合碳能力建设，积极推进民航业纳入全国碳排放权交易市场，以市场机制促进其低成本减排。民航业自身的碳边际减排成本非常高，许多减排措施在相当长时期内或将不具备成本效益。随着民航业自身MRV能力的提升以及被纳入全国碳排放权交易市场，民航业可通过碳市场实现低成本减排，不给民航企业增加过多负担的同时还促进其形成低碳竞争力，进而促进我国民航业的绿色低碳高质量发展。

参考文献：

1.ICAO. 2022 Environmental Report [R/OL]. 2022. https：//www.icao.int/environmental-protection/Documents/Environmental 2.Reports/2022/ICAO%20ENV%20Report%202022%20F4.pdf.

3.IATA. Our Commitment to Fly Net Zero by 2050 [EB/OL]. https：//www.iata.org/en/programs/environment/flynetzero/.

Air Transport Action Group （ATAG）. WAYPOINT 2050 [R/OL]. 2020. https：//aviationbenefits.org/media/167187/w2050_full.pdf.

4.Federal Aviation Administration （FAA）. Aviation Climate Action Plan [R/OL]. 2021. https：//www.faa.gov/sites/faa.gov/files/2021-11/Aviation_Climate_Action_Plan.pdf.

5.Destination 2050. A route to net zero European aviation [R/OL]. 2022. https：//www.destination2050.eu/wp-content/uploads/2021/03/Destination2050_Report.pdf.

6.许绩辉，王克.中国民航业中长期碳排放预测与技术减排潜力分析[J].中国环境科学，2022，42（07）：3412-3424

作者单位：王海林，清华大学能源环境经济研究所，清华大学绿色经济与可持续发展研究中心；陈守萌，中国人民大学环境学院

（感谢清华大学自主科研计划“可持续航空燃料助力中国民航脱碳政策研究”和清华大学-INDITEX可持续发展基金“新形势下中国民航低碳转型的目标及路径研究”的资助）

编辑|胡文娟