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航空生物燃料的“石油機遇”

發佈時間:2011年11月11日 09:33 | 進入復興論壇 | 來源:中國石油新聞中心 | 手機看視頻


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  2011年10月28日,無疑是中國航空和清潔能源發展史上歷史性的一天。

  9時30分,加載由中國石油研發生産的生物燃料的一架國航波音747客機,在空中完成包括高度、速度等多項技術指標驗證,航行一小時後,平穩降落在首都國際機場。標誌著中國航空生物燃料首次用於客機驗證試飛取得成功,中國航空生物燃料産業鏈已被打通,中國石油已具備提供航空生物燃料的技術條件。

  這是中國航空業向綠色、低碳發展轉型的重要標誌。這是中國石油推動清潔能源發展的重大跨越。這是航空生物燃料在我國商業化應用的前奏——

  綠色天空——航空運輸業必然選擇

  萬里航程,從油開始。

  一架架航機一飛沖天,翱翔碧空,拉出道道現代工業文明的絢麗弧線,同時,也留下了深深的“高碳”印跡。

  人類社會從來沒有像今天這樣,給予了作為“高碳”俱樂部重要成員之一的航空業如此的關注,也發出了發展航空替代燃料的迫切呼喚。

  全球都在緊盯生物燃料的背後,是航空業的“不堪承受之重”。

  一方面,隨著航空業的不斷發展,對燃料的需求與日俱增。統計數據顯示,全球航空運輸業每年消耗15億到17億桶航空煤油,呈高速增長態勢。隨著燃油資源的日益緊缺,不斷上升的燃料成本,成為航空公司的最大成本支出。近兩年來,由於原油價格一直在每桶100美元左右徘徊,國際航空運輸協會今年6月下調了航空業盈利預測。目前,燃油成本佔航空公司總成本的比例已經接近40%。

  另一方面,航空業正面臨日益苛刻的環保約束。儘管航空煤油産生的二氧化碳僅佔人類排放量的3%,但其産生溫室效應危害較大。

  為應對溫室氣體對氣候變化的影響,國際航協代表整個航空業向國際民航組織提出了2050年碳排放量比2005年減少50%等三大承諾目標。2009年8月歐盟也公佈了“綠色天空”計劃。2010年10月國際民航組織(ICAO)第37次會議上,所有成員國承諾了一個框架性減排目標:到2020年全球燃油效率平均每年提高2%,到2050年航空業實現碳中和。碳中和的實現方式包括生物燃油、空管技術改進、飛機和發動機技術的創新等。

  不過,當下國際社會的共識是,面對能源危機和氣候變化的雙重挑戰,僅憑飛機燃燒效率和航空公司營運效率的提高,無法確保能源的可持續,也無法從根本上實現碳減排。由於飛行器自身原因和安全因素,風能、水利、核燃料和太陽能等可替代能源目前均不能滿足航空業的需要。

  無疑,尋找新的替代能源,發展航空生物燃料,成為“綠色航空”的必由之路,也是促進節能減排和實現航空運輸業可持續發展的必由之路。

  不與民爭——小桐子“托起”大飛機

  10月28日9時50分,當執行本次試飛任務的機組成員面帶微笑緩緩走下飛機舷梯的時候,中國航空生物燃料的發展從此駛上快車道。

  “生物燃料飛行與正常航空燃料沒有區別,加速性能良好”。機長鄭為民鏗鏘的話語讓人們鼓舞和回味,由中國石油為此次試飛任務提供的航空生物燃料的原料——一種叫做小桐子的林木果油,也一時間被更多的人所熟悉。

  人們想知道的是,中國石油的小桐子,是如何“托起”了波音747大飛機。以小桐子等為原料的生物燃料,又有著怎樣的優越性和經濟性?

  讓我們將目光回轉。

  6月29日,在一架從荷蘭阿姆斯特丹史基浦機場出發,飛往巴黎戴高樂機場的航班上,荷蘭皇家航空公司就首次採用了生物燃料進行飛行。荷航也因此成為全球首家使用生物燃料進行商業飛行的航空公司。據悉,目前全球已有6家航空公司和飛機製造商進行了十多次生物燃料試飛。生物燃料飛行,成為未來航空公司競爭的制高點。

  事實上,起初生物燃料並不被看好。有專家指出,以玉米、甘蔗、大豆和蓖麻等糧食作物和油料作物為原料的第一代生物燃料,因其“與民爭食”而飽受非議,同時還面臨原料供給的瓶頸。正因此原因,人們將目光投向了以麥稈、草和木材等農林廢棄物和貧瘠土地上生長的木本植物作為原料的第二代生物燃料。

  本次試飛的航空燃料,是由傳統的航空煤油與航空生物燃料按照50比50的比例調和。所需航空生物燃料的原料就來自中國石油碳匯林基地結出的小桐子果實。

  波音公司中國區總裁馬愛倫認為,航空生物燃料的原料具有不與民爭糧、不與糧爭地的顯著優勢,在生長過程中從大氣中吸收大量的二氧化碳。與傳統航空煤油相比,航空生物燃料在生命週期內可幫助環境減少60%到80%的溫室氣體排放量,還可以減少航空業對石油的依賴,對降低航空公司的運行成本和風險具有重要意義。

  專家介紹,航空生物燃料採用植物油脂如小桐子等非糧原料,採用加氫法工藝生産。一個特別優勢是,使用過程中不需要重新設計發動機,也不需要投資新建單獨的燃料運輸與加注系統,可直接與傳統化石燃料調配使用。

  航空生物燃料的經濟性是目前全社會最關注的問題。本次試飛燃料研發與生産項目負責人、中國石油石油化工研究院副院長胡徐騰認為,生物燃料産業鏈涉及農業、物流、化工、能源和航空等多個行業,範圍十分廣泛,具有極大的發展空間。胡徐騰指出,從這次試飛用油的準備過程看,現階段航空生物燃料的成本確實要高於常規化石航空燃料,從原料的采收、加工、儲運和煉製均以行業最高標準實施,並且只生産了15噸,並不是規模化生産。可以預見,隨著技術進步、工藝優化和生産規模不斷擴大,成本肯定會降下來。航空生物燃料會越來越具有競爭力。

  專家指出,生物燃料發展要與國際接軌,加快制定相關法規、技術標準及認證制度,爭取在生物能源領域的話語權、裁量權。

  一飛沖天——助推生物燃料“展翅”

  發展生物燃料,向綠色低碳轉型,對於中國航空業來説,既是挑戰,更是機遇。

  我國作為世界第二航空大國和全球最大的飛機消費市場,2010年,航煤消費量約1600萬噸,預計2015年將達到2800萬噸。航煤成本已佔總成本的36%至40%。

  我國政府非常重視發展航空生物燃料,早在2010年,在中美兩國清潔能源領域合作協議的框架內,國家能源局就&&成立了航空生物燃料指導委員會及清潔交通工作小組。

  根據國家能源局的統一安排,2010年5月26日,中國石油與中國國航、波音公司等聯合簽署了《關於中國可持續航空生物燃料驗證試飛的合作備忘錄》,計劃于2011年在中國進行首次航空生物燃料的飛行演示。通過試飛,將驗證航空生物燃油産業鏈在我國的可行性以及可持續性。

  “立即組織航空生物燃料開發,中國石油一定要拿下這個任務。”集團公司和股份公司高度重視,集團公司副總經理沈殿成作出重要批示。

  試飛油料的關鍵技術開發和生産組織落實重擔,就落在了中國石油石油化工研究院的肩頭。以非糧小桐子油脂為原料的航空生物燃料關鍵技術研究,在我國還是全新課題。為了能按時保質提供試飛用的3號航煤,受命承擔任務的石化院立刻組建骨幹科研攻關團隊,與中國航油、波音公司和霍尼韋爾、環球油品公司(UOP)等通力協作,在無先例可循的情況下,大膽探索,共同攻關。

  且看中國石油的腳步。

  2010年10月,完成小桐子種子收集、毛油壓榨;2011年1月,完成精煉油製備;美國合作方在化驗精煉油後評價説:中國石油提供的小桐子精煉油,是他們見過的最潔凈的精煉油。4月,完成15噸航空生物燃料加工任務;5月完成分析檢測,質量完全符合試飛標準; 6月24日與中國航油完成了15噸航空生物燃料的交接;10月16日,驗證飛行所需試飛油料在中國航油完成摻調和分析檢驗,各項指標均符合國標及適航審定有關要求。

  10月28日,無疑是中國航空生物燃料發展史上具有紀念意義的一天。

  這一天,來之不易。

  為了控制和保證毛油精煉質量,在雲南邊陲艱苦的自然環境中,科研人員以高度的使命感,克服種種困難:道路狹窄,崎嶇不平,院科研人員每天坐交通車往返20多公里,每天工作9小時以上;地處高原,做出的米飯不好下咽,科研人員用菜湯泡一泡;樣品分析檢測,分析室裏沒有通風設備,雖然戴著口罩,難聞的氣味仍然嗆得喘不過氣來,每天仍堅持在試驗臺前一站就是六七個小時……

  試飛工作的圓滿完成,標誌著我國已掌握航空生物燃料加工關鍵技術,開發出一條以非糧小桐子油脂為原料、符合我國實際、具有行業競爭力的航空生物燃料全新産業鏈條,也標誌著中國石油清潔發展又邁出了紮實一步。

  低碳使者——生物燃料任重道遠

  選擇低碳經濟路線,是人類可持續發展意志下的“中國選擇”,更是國際各國共生、共棲、共濟下的“中國立場”。

  中國石油作為國內最大的油氣生産商和供應商之一,始終秉承“奉獻能源、創造和諧”宗旨,致力於清潔能源、可再生能源的開發和利用。10年來,努力推動煤層氣、頁巖氣、油砂、生物燃料等新能源業務的發展,取得了積極效果。作為清潔能源發展的積極倡導者和先行者,發展航空生物燃料,更是“中國選擇”下的石油擔當。

  早在2007年,為推動我國林業生物質原料基地建設,中國石油和國家林業局簽署合作協議啟動“林油一體化”項目,利用四川、雲南的荒坡林地種植小桐子,已建成小桐子能源林120萬畝,遠期將建成350萬畝,年生産小桐子毛油20萬噸。與國家林業局、中國綠化基金會等單位共同發起,設立中國綠色碳基金,並開展了以碳匯為目的的造林及森林經營活動。目前,中國石油碳匯林分佈在全國15個省(區)市。

  據統計,我國木本油料樹種的種植面積為400多萬公頃,種子含油量40%以上的有154種,現在産量能達到500萬噸。同時,有5700萬公頃宜林荒山荒地和鹽鹼地、沙化土地可種植生物質能源樹種,發展生物質能源潛力巨大。

  幾年來,中國石油與有關科研機構、原料基地公司合作,掌握了小桐子規模化集約化種植的成套技術體系,通過無性繁殖育苗、樹型修剪及矮化、高位換頭嫁接、雌雄花調控、催花壯果等系列技術,大幅度提高畝産量。

  可喜的是,原料林基地的建設,以及高科技技術的運用,不僅綠化了荒山荒坡,還增加農民收入、帶動農村經濟發展。農民通過種植小桐子,三年後每畝可實現收入500至800元,林下種植黑木耳,當年每畝還可收入千元以上,極大地調動了農民的種植積極性。

  據悉,中國石油近期將在西南地區建設一套年6萬噸的航空生物燃料示範裝置,每年可提供航空生物燃料3萬噸,實現航空生物燃料的規模化生産,同時制定相關的標準及規範,並在國際航線上實現載客飛行。預計2015年,我國航空生物燃料所佔比例將達到1%。

  為綠色航空加油助力,為發展低碳經濟率先垂范,中國石油仍在努力,中國石油正在路上。

  産業融合辟蹊徑

  産業融合是低碳經濟産業化的有效途徑,中國石油研究開發適合航空的生物燃料即是一個例子。

  中國石油此次利用碳匯林原料研發成功航空生物燃料,不僅體現了作為中央企業積極履行社會責任、在發展低碳經濟方面先作先為,勇擔發展低碳急先鋒;更重要的是,中國石油此舉證明了一個與眾不同的觀念。

  在一般觀念中,低碳經濟是一種社會責任,是一種社會付出,需要犧牲經濟效益,因此社會責任和經濟效益之間存在內在衝突。

  中國石油此次利用碳匯林原料研發成功航空生物燃料,則證明低碳經濟不僅是一種簡單的社會責任,還是一種需要智慧的社會責任;低碳經濟不是簡單的使社會經濟低碳化,而是可以在實現社會經濟低碳化的同時實現效益化。

  其實,碳匯林作為有效資源,不僅可以具有生物上的碳匯功能,還被用來作為工業原材料,其中一個重要用途就是發展生物質能源。但碳匯林發展生物質能源要實現産業化和效益化,與一般産業一樣,需要技術化、規模化和品牌化。技術化是碳匯林轉化為有效能源産品的前提和基礎,碳匯林産品要轉變成航空燃料,需要的技術水平是比較高的;規模化是碳匯林産業化的重要條件,産業需要很大固定投資,只有達到一定規模才能有效益;品牌化是碳匯林産業化的重要保障,品牌化意味著産品的質量標準有保障,也意味著銷售渠道是暢通的。

  中國石油此次實現碳匯林和生物燃料的有效連接,是其建設綜合性國際能源公司戰略的一個有效實踐,是對自有技術、標準、渠道、品牌等核心産業競爭力的充分利用,是對經濟責任、社會責任、政治責任的完美履行。<作者為中國石油大學(北京)教授郭慶方>

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