全球绿色液体燃料发展态势及我国发展策略

全球绿色液体燃料发展态势及我国发展策略

石鸿旭^{1 2} 郑欣怡¹ 程子雯¹ 孙祥栋1 2

（1.北京化工大学经济管理学院 2.北京化工大学绿色创新与可持续发展研究中心）

实现“双碳”目标迫切要求我国加快能源体系的全面重塑。相比电气化与氢能发展路径，绿色液体燃料以其高能量密度、易存储运输和强终端设备兼容性等优势，正逐步从低碳能源的备选方案成为能源转型的重要支柱。本文系统总结全球绿色液体燃料产业发展的技术路径、应用场景，结合我国产业发展基础，提出相应政策建议。

一、绿色液体燃料技术路径：传统路径巩固发展，新兴路径加速突破

绿色液体燃料原料可再生、生产过程低碳、终端使用环保，具有全生命周期减碳效应。主要包括五大类，分别为生物柴油、燃料乙醇、可持续航空燃料（SAF）、可再生甲醇和可再生氨。其中，生物柴油和燃料乙醇已在全球公路运输领域大规模应用，SAF、可再生甲醇和绿氨则正快速迈向产业化。当前全球绿色液体燃料技术发展路径主要呈现出以下四个特点：

一是传统生物燃料技术路径成熟，仍具增量空间。目前生物柴油采用酯交换工艺制备，已实现规模化应用，工艺成熟、投资成本低，成为绿色液体燃料产业化最早、普及度最高的技术路径之一。根据国际谷物理事会（IGC）与德国UFOP联盟发布的最新数据，2024年全球生物柴油（含FAME与可再生柴油HVO）产量达到7630万吨，较2023年增长7%。近年来，美国、巴西、印尼生物柴油产量快速扩张，三国产量合计占全球近60%。原料结构方面，全球生物柴油生产仍以植物油为主，占比达73%，其中棕榈油、大豆油、菜籽油分别占36%、23%和14%；废弃油脂与动物脂肪的应用比例上升至14%和5%。为缓解“粮燃冲突”与粮食安全风险，欧盟等地区加速向废弃油脂、非粮作物油等可持续原料转型，并通过《可再生能源指令Ⅱ》（RED II）设定限制门槛，要求传统粮油原料占比逐年下降。总体看，传统生物柴油路径凭借工艺成熟、基础设施兼容等优势，已成为公路运输、农业机械等领域低碳替代的重要力量。未来在全球政策激励和原料结构优化的双轮驱动下，该路径仍将在中短期内保持较大增量，尤其在印尼、巴西等资源禀赋型国家展现出强劲增长潜力。

二是加氢路径快速拓展，具备一定的规模化基础。利用废弃动植物油脂加氢脱氧制备可再生柴油（HVO）与可持续航空燃料（SAF）技术，具有无需改造发动机、性能与传统燃料高度兼容等优势，已成为当前绿色液体燃料中产业化推进最快的路径。截至2024年，全球HVO和SAF生产能力持续扩张，芬兰Neste公司已建成全球最大规模的可再生燃料产能，计划至2027年提升至680万吨/年，进一步巩固其行业主导地位。美国2024年可再生柴油产能达到约1500万吨，其中Valero Energy在得克萨斯州Port Arthur投产了年产2.35亿加仑的可持续航空燃料设施。总体看，加氢路径凭借工艺成熟、终端替换成本低、政策支持力度大等优势，正加速在航空、航运等难以电气化的领域形成规模化应用，预计未来5年全球市场占比将持续攀升。

三是废弃物气化合成路径技术示范加速，是未来能源转型的重要支撑。废弃物气化合成技术通过将农业秸秆、林业残余等生物质气化生成合成气，再经费托合成或甲醇合成工艺转化为第二代燃料或可再生天然气，具备突破原料瓶颈、提升碳减排效率的重要潜力。根据国际能源署2024年数据，全球已有43个生物质气化示范项目投运，另有14个项目在建，应用范围涵盖合成燃料与热电联产。其中，奥地利Güssing气化厂累计运行超过10万小时，年产电力约1.6万兆瓦时、热能3.6万兆瓦时，在当地能源结构中占据重要地位，成为废弃物气化技术商业化应用的典范。在北美，加州大学河滨分校与Taylor Energy合作建设的森林生物质气化试点项目，采用声波强化气化技术，日处理能力达5吨，成功生产符合管网标准的可再生天然气。总体看，尽管废弃物气化路径在投资成本与工艺复杂性方面仍面临挑战，但在欧美、加拿大等原料富集、政策支持地区已率先形成应用示范。随着技术迭代和规模效应释放，预计该路径将在未来能源转型体系中占据重要一席，成为支撑绿色液体燃料增量的重要支撑方向。

四是电合成路径经济性进一步提升，有望引领未来零碳技术前沿。电合成技术通过绿电电解水制氢，并与二氧化碳合成绿色甲醇或绿氨，被视为实现能源系统零碳排放的终极路径。绿色甲醇技术比较成熟，运输储存便利，具备良好商业化基础；绿氨能效高、应用潜力大，但仍面临安全性与燃烧稳定性等技术挑战。截至2024年，全球电合成布局加速推进，我国绿色甲醇项目数量爆发式增长，累计超过90个，合计产能超2400万吨，较2023年底增长2.3倍，累计投资金额超过4300亿元。绿氨领域，根据国信证券测算，在绿电价格为0.3元/千瓦时时，生产成本可控制在4500～4600元/吨，初步具备与传统灰氨竞争的潜力。技术路径方面，绿氨合成已实现电解水制氢、深冷空分制氮与哈伯-博世工艺的高效集成。当可再生能源电价降至0.02～0.03元/千瓦时、绿氢成本低于14元/千克时，电合成甲醇有望率先在我国东部沿海地区实现边际平价，预计窗口期在2030年前后。为进一步提升电合成路径经济性，应加快推进“废弃物生物转化+绿电电合成”双路径耦合发展，充分利用废弃物工艺过程中产生的二氧化碳、余热与副产氢，有望提升资源利用效率，降低系统运行成本。总体看，电合成技术在政策激励与技术进步双重推动下，已迈入示范放量阶段，未来将在交通燃料、化工原料等领域发挥核心支撑作用。

二、绿色液体燃料应用领域：重点行业率先启动，多元场景加快拓展

当前，全球绿色液体燃料应用呈现掺混比例提升、使用边界拓展、示范项目提速等趋势。相比电气化和氢能路径，其具备能量密度高、运输便利、设备兼容性强等优势，已成为重点行业的“即用型”低碳能源。随着技术成熟与政策推动，其应用正由公路交通领域，向航运、航空、储能等多元场景加速延伸。

一是全球公路交通领域生物燃料应用持续扩展。乙醇汽油（E10–E20）与生物柴油（B5–B20）已广泛应用，可实现5%～8%的减排效果，且无需大规模改造现有车辆。我国于2024年启动22个生物柴油推广应用试点，重点覆盖物流、环卫、邮政快递等领域。美国爱荷华州E15汽油销量同比增长45%，生物柴油掺混燃料销量达5.16亿加仑，其中B20及以上占2.45亿加仑。印尼推进B40政策，计划2025年实现B50掺混；泰国以B7为主、B20为补充，年内生物柴油消费预计增长6%；菲律宾则推进生物柴油从B3向B4、B5过渡。整体看，生物燃料掺混比例提升成为东南亚及美洲国家交通减排的重要抓手。

二是可持续航空燃料（SAF）已成为航空领域碳减排的重要路径。全球航空燃料年需求超过3亿吨，但现有SAF供应远无法满足增长目标。欧盟计划到2030年将SAF掺混比例提升至6%，预计需280万吨；美国能源信息署预计2024年美国SAF生产能力达140万吨，主要来自加州Phillips 66 Rodeo和得州Valero Diamond Green项目。我国于2024年启动SAF试点，已有12个商业航班在4座机场使用SAF，计划2025年进一步扩大应用。总体看，全球SAF产业亟需加快产能建设，以应对到2030年预计达1000万吨的潜在供应缺口。

三是航运业减碳路径集中于绿色甲醇与绿氨应用。丹麦物流公司马士基集团订购25艘甲醇动力集装箱船，部分船舶由中国扬子江船业集团有限公司建造，计划于2027年前全部投入运营，预计年减排二氧化碳约270万吨，并通过长期协议确保到2027年为双燃料船队提供超过50%的绿色甲醇需求。此外，马士基完成了首艘大型船舶“Maersk Halifax”的甲醇动力改造并重新投入运营。目前来看，甲醇燃料船舶的建造和运营经验日益丰富，相关基础设施不断完善。绿氨方面，日本邮船公司（NYK）于2024年8月建成全球首艘商用氨燃料拖船，计划2026年交付首艘氨燃料中型气体运输船；韩国将于2025年初开展为期500小时的氨燃料混合动力船舶海上测试。2024年，全球范围内全年累计氨燃料双燃料船舶新订单约为27艘。尽管订单有限，绿氨在技术进展和政策推动下有望成为国际航运重要燃料选项。

四是绿色甲醇与绿氨在储能与调峰应用领域加快布局。国家发展改革委、国家能源局发布《煤电低碳化改造建设行动方案（2024—2027年）》，提出煤电机组10%以上绿氨掺烧目标。皖能铜陵300兆瓦机组已实现10%～35%掺烧，氨燃尽率达99.99%；神华台山600兆瓦机组完成国内最大规模掺氨试验。当前绿氨成本4500～4600元/吨，掺烧10%时度电成本上升0.13元/千瓦时；绿电降至0.1元/千瓦时后，绿氨成本可降至2500～2600元/吨，度电成本增幅缩减至0.03元/千瓦时，碳价150元/吨时有望低于纯煤电。2024年11月，北京建成全国首个跨兆瓦级氨煤智能混燃试验平台，标志我国绿氨掺烧进入规模化验证阶段。

三、关于我国多措并举加快绿色液体燃料规模化突破与体系化布局的相关建议

目前，全球绿色液体燃料产业发展格局初步形成，主要经济体加快战略布局。美欧通过财政支持与强制掺混推动市场形成，巴西、印尼依托原料优势巩固供应主导地位。我国具备可再生资源基础好、制造能力强等多重优势，具备推动绿色液体燃料规模化突破的良好条件。为抢占绿色液体燃料新一轮产业发展主动权，应在耦合示范、技术攻关、场景开拓、标准建设与机制集成等关键环节统筹发力，加快构建自主可控的绿色液体燃料发展体系。

第一，加快废弃物生物转化与电合成路径耦合示范应用。依托华东、珠三角等废弃物与绿电资源富集地区，建设10万吨级HVO与电合成甲醇综合示范项目，打通废弃物生物转化产生二氧化碳与副产氢直接供给电合成的全流程，实现能量和物质的高效闭环利用，为未来大规模推广奠定工程基础和成本标杆。

第二，强化电合成与氨燃料关键技术自主创新能力。依托国家重大科研计划和产业创新平台，聚焦电合成催化剂寿命提升、绿氨燃烧氮氧化物排放控制等核心技术攻关，形成产学研联合体，加快推进设备与工艺的国产化进程，构建绿色液体燃料产业自主可控的技术体系和装备支撑体系。

第三，抢占航空航运绿色燃料应用的先导市场。针对航运和航空领域低碳燃料替代需求，推动制定甲醇燃料船、氨燃料船动力标准，完善安全与排放规范体系；设立可持续航空燃料（SAF）采购补贴专项，引导航空公司实现既定掺混目标，率先形成规模应用，带动产业链整体提升。

第四，建立统一的绿色液体燃料生命周期碳核算标准体系。制定发布《绿色液体燃料碳足迹核算指南》，明确各类路径的生命周期减排系数、原料可持续性要求及核算边界条件，作为财政补贴、税收优惠、绿色金融支持等政策依据，确保绿色液体燃料产业规范、可持续、高质量发展。

第五，一体化推进原料供应、燃料生产与碳交易体系建设。以废弃油脂和农业废弃物为重点，加快建立分级回收、质量溯源体系，保障绿色液体燃料原料供给的可持续性与可追溯性。同时，将绿色液体燃料纳入国家温室气体自愿减排交易（CCER）和低碳燃料标准（LCFS）机制，提升燃料端减碳收益，增强整体经济性，形成原料、燃料、碳市场一体化发展模式。