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  • 拥抱更加清洁、开放和公平的天空——航空运输及航空制造业碳中和发展之路探索(一)

    作 者: 于占福 | 编 辑:张彤 2021-08-11 13:39:00

        序言
      碳达峰与碳中和正在全球范围内获得越来越多的认知、共识和积极实践,在很多国家相关的宏观与行业政策制定以及多领域与减碳相关的技术创新正在如火如荼地进行中。进入2021年全球多地频发的反常和极端气象事件,也已经越来越让地球村的居民意识到全球变暖所能产生的巨大影响与破坏力,真切地对全球范围内的减碳活动的必要性有了切身理解。
      近作为全球经济活动的重要组成和重要支撑的航空运输业,2019年其总碳排放量已经占到全球交通运输行业碳排放量的10%,占全球碳排放总量的约2%。从2013年到2019年,全球民航运输业碳排放量已经超过国际民航组织预测数值的70%。如果不加控制,到2050年全世界将有25%的碳排放量来自于航空业。航空业减碳的必要性和迫切性非常突出。
      同时航空运输又是目前人类经济活动中速度最快、通达和时效性最强的运输方式,对国内以及国际经贸发展都有着不可替代的赋能作用。其本身巨大的行业体量、不可替代性,以及其包含的跨境\跨政策体系运营的特征,使得其所伴生的双碳议题有着更多的复杂性和多边性。除了经典的经济和技术因素外,还会带来国际关系(如区域市场上的碳排放税)维度的独特议题。
      而航空运输过程中碳排放的产生,更多与飞行器的硬件尤其是发动机的构造与技术路线高度相关。航空运输企业可以从运营的经济性角度实现一定的燃料节约和减排,但是航空运输碳排放的显著减少必须向上游环节也即飞机发动机和飞机整体的设计制造去寻求根本答案。这是一个上下游高度联动的议题。
      为了更全面地理解航空产业链的碳议题图景以及寻求联动的解决方案,此次罗兰贝格的航空运输与航空航天制造业服务团队联手进行思考与探索。我们将在陆续发布的一系列文章中,次第探讨航空业碳排放的演进和现状,全球民航业所设定的减碳目标与政策环境,民航运输环节可行及可能的减碳措施(运营、税收、交易与合作等途径),航空器本身为减碳目标所正在及可能进行的设计跃迁(机身结构优化、电动及氢能能源等)、全球航空运输业碳相关多边政策应对等议题,支持业界对这一重大主题的思考持续深入。与航空运输与航空制造业一道,面向未来,我们期待并共建更加清洁、开放和公平的天空环境。
      第一篇 全球及中国航空业碳排放现状概述
      气候治理和碳中和议题在全球范围内正在持续受到关注。
      在我国,2021年全国两会向世界承诺中国力争在2030年前达到碳排放峰值,争取在2060年前实现碳中和目标。国际上欧盟决定到2030年时欧盟温室气体排放比1990年减少55%以上,并且在2050年实现碳中和。而在2021年初,美国宣布重返巴黎气候协定,并且承诺到2035年实现零碳发电,到2050年实现碳中和。在全球主要经济体的共同动作下,如何减少碳排放并最终实现碳中和已经成为全球共同关注和践行的重要议题。
      航空运输是目前人类经济活动中速度最快、通达性和时效性最强的运输方式,对国内以及国际经贸发展都有着不可替代的赋能作用。其本身巨大的行业体量、不可替代性,以及其包含的跨境\跨政策体系运营的特征,使得其所伴生的双碳议题有着更多的复杂性和多边性。
      研究航空减碳的策略,我们首先从了解航空业碳排放的存量与现状起步。
      1.航空业碳排放总体规模与结构性占比
      根据国际能源协会(IEA)的统计数据,在COVID-19爆发之前的近30年中,全球范围内交通运输业产生的二氧化碳排放量已经超过工业碳排放,位列全球第二大碳排放源,仅次于排名第一的电力和热力行业。
      截止2018年,全球电力/热力,交通运输业和工业的二氧化碳贡献分别为42%,24.6%和18.4%,总排放量分别为139.78亿吨,82.68亿吨,61.58亿吨。2019年的全球二氧化碳排放总量较2018年增长了0.9%,达到了380亿吨的规模,其中,航空运输业碳排放量约占交通运输行业碳排放量的10%,占全球碳排放总量的约2%。从2013年到2019年,民航业碳排放量已经超过国际民航组织预测数值的70%。如果不加控制,到2050年全世界将可能有25%的碳排放量来自于航空业。
      中国目前已经成为全球最大的碳排放国。根据2019年的统计数据,中国排放二氧化碳102亿吨,占据全球总排放量的27.9%。其中,交通运输行业碳排放占全国碳排放总量的9.7%,而民用航空碳排放规模为全国碳排放总量的约1%,占交通运输业排放总量的约10%(IEA)。
      2.航空运输业碳排放来源分析
      根据BNPParibasBank的调研,航空运输业的碳排放主要有三大来源:
      1)飞机航空燃油燃烧,约占总排放量的79%;
      2)与飞机相关的地面排放约占总排放量的20%,这其中包含飞机燃油的运输,飞机维修与回收,以及飞机服务配套地面交通;
      3)航空相关的用电量产生的碳排放最小,间接产生小与1%的碳排放。
      由此可见,解决航空运输业碳排放的最主要切入点在于如何减少航空燃油相关的碳排放。
      另根据ICCT2019年的报告,按照不同飞行属性来分,客运航班占据航空运输碳排放量的比重最大,总计为85%(其中窄体机经济舱位贡献37%,宽体机经济舱位贡献24%,除经济舱以外的高端舱位贡献19%,支线航线贡献5%),货运航班仅占15%。针对窄体机经济舱的碳排放占比最高这一结构特点,可以预见,后疫情时代,由于全球范围内都普遍是国内航线恢复优先于国际航线,窄体机的使用率会比宽体机更高,将会导致占比最多的窄体机经济舱的碳排放以更快的速度增加,其总体占比结构还将会进一步上升。航空运输碳减排的设备重点也非常明确。
      3.碳排放与航空交通运输量的关系
      中国市场上,2015-2019年中国民用航空局发布的中国《民航行业发展统计公报》显示,在新冠疫情爆发前,中国民航机队规模以年均近290架的规模净增长,年均增速9.6%,同期总运输周转量以年均11.0%的速度增长,但按照每千克航空燃油产生3.15千克二氧化碳的比例计算,同期中国民航运输业二氧化塘总排放量年均增幅为14.8%,吨公里油耗呈现了年均3.4%的增长(如果逐年看,2016年比2015年的吨公里油耗出现了一次高达17.7%的异常增长),显示中国民航的减碳任务还是依然面对巨大压力。尤其是2020年疫情特殊年份下,尽管增幅下调但是民航机队仍然在增长(年末达到3903架),但航空运输总周转量相比2019年水平巨幅下跌39%。在这个特殊年份下,虽然中国民航二氧化碳的总排放量随着总周转量的下挫有显著回调,但从燃油效率维度看,中国民航的吨公里油耗上升至0.316Kg,比2019年水平跳涨近11%。其原因大概率与2020年飞机平均航段缩短(因为全年国际航班量下挫近90%之多)进而燃油效率下降有关,更是为效率维度的减碳带来巨大压力。
      在全球范围内,2020的特殊性也显而易见。由于新冠疫情的爆发,导致全球航空业运输量大幅下降。根据IATA的公开数据,2020年全球旅客运输量为18亿人次,相比2019年的45亿人次大幅下挫60.2%,开创了自1950年开始追踪全球航空客运需求以来,单年的最大降幅记录。这也直接导致了全球航空业碳排放量的大幅减少。但是这种减少是由于航班大幅取消而导致的,并非节能减排相关措施起到的直接效果。
      根据相关IATA预测,全球航空业运输需求预计至少要在2023年才有望恢复至2019年的水平,之后航空运输总量和新增飞机数量仍会持续增加,航空业减碳工作压力依然巨大。根据波音、空客和中国商飞的预测,未来20年全球飞机将交付40000架左右,其中机队更新和净增量各占总增量的大约一半。中国未来净增飞机预测数量为全球最高,到2039年可以达到全球飞机机队规模的21.7%,年增长率为4.68%。
      可以预见,随着飞机数量的增加,不断探索和完善各种节能减排手段以达到航空业碳中和的既定目标依然是一个极具挑战的任务。
      在下一篇中,我们将梳理全球及中国航空业已经公布的减碳目标与最新进展。(作者于占福、Didier Brechemier、Manfred Hader、Robert THOMSON,系罗兰贝格全球合伙人。爱尔兰都柏林大学研究生路承轩对本文亦有贡献。)