面向“双碳”目标的民航绿色发展浅论

2022-07-07中国民航工程咨询有限公司熊羚利

民航管理 2022年5期

□ 中国民航工程咨询有限公司熊羚利/文

随着全球气候变暖趋势的加速，世界各国对温室气体排放的关注度逐渐上升，纷纷出台加快节能减排相关的政策。据世界资源研究所（WRI）的统计数据显示，全球已有54个国家实现了碳达峰，其中大部分属于发达国家。如美国、俄罗斯、日本、德国、英国、法国等碳排放排名世界前列的国家均已实现碳达峰。第75届联合国大会上，我国政府庄严宣布“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”明确了我国碳达峰、碳中和的时间线，也对我国各行各业绿色发展提出了更高要求。

交通运输行业作为我国三大能源消耗及碳排放源之一，是应对气候环境变化的重点领域，承担着艰巨的节能减排任务。据《中国统计年鉴2021》统计显示，2019年交通运输领域消耗能源43909万吨标准煤，占全国能源消耗总量的9.01%，仅次于工业和居民生活的能源消耗，排在第三位。民航是交通运输的重要组成部分，其绿色发展对于实现交通运输领域的碳达峰具有重要意义。据国际航空运输协会（IATA）预测，2015～2040年间，全球航空运输业的碳排放年均增长率将达到4.9%，为推动航空运输绿色发展，国际民航组织（ICAO）从减少碳排放、提高航油利用率等方面对世界各国提出了要求，并于2013年首次签署建立了基于市场措施的全球航空减排框架协议，要求国际民航组织各成员国制定明确的减排方案并实施。中国航空运输在全球航空运输业中举足轻重，根据《国家综合立体交通网规划纲要》，到2035年，民用运输机场将达到400个，民航出行的占比将不断提升，民航发展前景仍然呈现稳中向好的趋势。随着我国经济转入高质量发展阶段，民航绿色发展的需求更为迫切，同时，这也是体现航空运输国际竞争力的重要指标之一，更是贯彻新发展理念、推动民航强国建设的有力抓手。

民航绿色发展面临的形势

（一）环境问题成为全球面临的最大风险

全球气候变暖趋势仍在加速，环境问题成为全球面临的最大风险。2020年3月10日，联合国和世界气象组织（WMO）共同发布《2019年全球气候状况声明》，指出2019年是有记录以来温度第二高的年份，2015年至2019年是有记录以来最热的5年，2010年至2019年是有记录以来最热的10年；自20世纪80年代以来，每个连续10年都比1850年以来的前一个10年更热；2019年结束时，全球平均温度比估计的工业化前水平高出1.1℃，仅次于2016年创下的纪录。全球气候变化带来的海洋酸化、海平面上升、飓风、高温、干旱、强降水等极端天气，严重威胁着粮食安全、人体健康及自然生态系统，《2018年全球气候状况声明》显示，2018年与极端天气和气候事件有关的自然灾害影响全球近6200万人，受水灾影响人口数超过3500万。

据世界经济论坛发布的《2018年全球风险报告》显示，2018年经济增长势头强劲，全球风险也进一步加剧，其中环境风险居首位。在发生概率和潜在危害两个排序中，与环境相关的五项因素在总计30类风险的排名中都十分靠前，其中极端天气更被视为最大风险。可能性最高的十大风险分别是：极端天气事件、自然灾害、网络攻击、数据诈骗或数据盗窃、气候变化减缓与应对措施失败、大规模非自愿移民、人为环境灾害、恐怖袭击、非法贸易、主要经济体资产泡沫（见图1）。该组织最新发布的《2022年全球风险报告》中，全球最紧要的十大风险中，环境风险占比50%，其中气候行动失败、极端天气、生物多样性破坏排名前三。环境问题仍然是未来一段时间影响人类社会发展的主要风险，亟待各国采取一系列措施来应对。

（二）国际形势动荡对能源安全带来挑战

从外部环境来看，当前，国际形势日趋复杂，不稳定性不确定性明显增强。随着我国经济的高速发展，我国能源尤其是石油对外依存度不断提高，《中国统计年鉴2021》显示，1990年我国能源进口量仅占我国可供消费的能源总量的1.36%，2019年，该数值增长到24.14%；另外，《中国油气产业发展分析与展望报告蓝皮书（2019-2020）》指出，2019年我国石油的对外依存度达70.8%。目前，石油天然气等产品的定价权仍掌握在西方发达国家手中，价格风险较高，且作为石油进口主要通道的海上通道，中国在油轮和运输航线控制方面缺少主导权，原油运输仍主要由国外的油轮船队承担。《世界能源展望2019》预测，随着全球经济持续增长，能源消费和生产区域变化趋势导致全球能源贸易格局发生重大变化，美国将成为主要的能源出口国，以印度、中国为代表的亚洲国家最大能源进口市场的地位将进一步巩固。未来，在全球贸易保护主义、单边主义等逆全球化思潮的影响下，我国能源安全面临的挑战将愈发严峻。

图1：全球风险发生概率及影响力

从国内发展来看，民航作为我国能源消耗的重要领域，能耗呈现逐年上升的趋势，并且在交通运输领域的占比也在逐年上升（见图2）。据近年来民航行业发展统计公报和中国统计年鉴统计，2015年，民航总能耗为2504.8万吨航空煤油，该数值2019年增长到3685.8万吨，年均增长11.8%。另外，在交通运输领域能耗不断增长的情况下，民航的能耗占交通运输领域能耗总量的比例仍在不断上升，从2015年的9.29%增长到2019年的11.99%。这些变化表明，随着生活水平的提升，居民出行意愿更加强烈，高品质的民航出行服务吸引力提升，未来民航出行需求仍将持续上升。在能源问题日益突出的环境下，民航领域亟需调整能源结构、提升能源应用效率、优化民航运行管理、研发新能源应用技术，推动民航领域绿色发展。

图2：民航能耗占交通运输能耗的比重

（三）国家碳达峰需要民航坚持绿色发展

2021年，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》，将交通运输作为重要领域，提出要提升机场电动化智能化水平，发展新能源航空器，要加快先进适用技术应用，提升民航运行管理效率，明确到2030年，民航运输机场场内车辆装备等力争全面实现电动化的目标。这些部署，对民航绿色发展提出了要求，也指明了方向：一是装备上要加快新能源应用，发展新能源航空器，推广电动化地面运输装备，减少对传统燃料的消耗，减少碳排放。二是要提升机场运行管理智能化水平，应用大数据、人工智能、物联网、云计算等新一代信息技术提升机场运行效率，减少不必要的能源消耗，实现系统化节能降碳。三是要将绿色低碳理念贯穿于交通基础设施规划、建设、运营和维护全过程，加快绿色机场建设，降低全生命周期能耗和碳排放。民航领域高度重视绿色发展，早在2018年全国民航工作会议上，就提出要建立“平安机场、绿色机场、智慧机场、人文机场”的标杆体系，对标世界一流机场，打造内外兼修的现代化民用机场。

我国民航绿色发展的成效和不足

民航绿色发展主要集中在两个方面，包括绿色机场发展、新能源装备研发应用，我国绿色机场发展已经开展了广泛探索，但在新能源装备尤其是新能源航空器研发上仍处于起步阶段，“十三五”时期，仅开展了未来新能源新构型民机产品概念方案的论证研究。

（一）我国民航绿色发展的探索

绿色机场探索加快推动。绿色机场的内涵可归纳为一个核心、四个方面，一个核心就是科技创新，四个方面指资源节约、环境友好、运行高效和服务人性化。我国绿色机场发展在充分借鉴世界绿色机场发展的经验下，虽然起步较晚，但也取得了一定成效。如北京大兴国际机场将绿色机场建设作为重要任务之一，制定了《绿色建设纲要》《绿色建设框架体系》和《绿色建设指标体系》；上海浦东国际机场在自然通风和采光、水蓄冷、回水利用等方面成果显著，研制使用的冷热电三联系统，有效提高了能源利用效率；昆明长水国际机场是中国第一座系统开展绿色机场研究与建设实践的机场，提高了土地利用效率，科学设置污水处理流程提高了水资源利用效率，广泛采用了太阳能、生物质能、风能、地热能等资源，广泛采用了智能建筑技术、节能低辐射玻璃幕墙、变风量空调系统设备等；深圳宝安国际机场光伏发电项目被评为市治污保洁工程优秀项目。另外，国家还立项开展绿色机场规划设计、建造及评价关键技术研究，形成了首批行业绿色标准，提出了空地一体化的机场飞行区规划设计方法，构建了机场噪声预测模型，建立了飞行区数字化施工和质量监控平台，这些机场的实践探索推动了我国绿色机场的发展。

航空器燃油效率显著提升。随着航空器技术的进步和燃油品质的提升，航空器的燃油效率得到显著提升。通过国际民航组织（ICAO）的油耗率数据，发现提供相同动力所需的油耗逐步下降。以五年为一间隔，对1970年以来单位动力下的油耗率进行分段整合，观察发现，起飞、爬升、进近、滑行各阶段的油耗率均呈逐步下降趋势，如起飞阶段单位动力的油耗率由1970年的44.67kg/s下降为2015年的26.97kg/s（见图3）。

图3：全球航空业航空器油耗率演变趋势

（二）我国民航绿色发展取得的成效

随着我国民航绿色发展政策的实施和技术的进步，民航绿色发展取得了显著成效。据《2019年民航行业发展统计公报》显示，2019年，我国民航吨公里油耗下降到0.285公斤，较2005年下降16.2%（见图4）。民航通过开通临时航路的方式，缩短飞行距离，降低飞行能耗，2019年共有37.3万架次航班使用，节省燃油消耗8.5万吨，减少二氧化碳排放26.7万吨。另外，机场积极推动地面保障车辆设备采用电动车，2019年电动车辆达到2700台，建设充电设施1400个。还推动能源结构优化，加大清洁能源应用比例，电力、天然气等占比达到83%，太阳能、地热能等占比约为1.4%。

图4：我国民航能耗总量及吨公里油耗演变趋势

（三）我国民航绿色发展面临的不足

机场规划布局不够科学合理。民航机场建设与当地经济发展、社会进步、人口增长等综合需求结合不够紧密，机场规划建设常出现高估市场需求的情况，导致部分机场建成之后，客流量和货流量未能达到预期，航班实际载客率较低，人均成本和能耗上升，资源利用效率不高。

绿色发展理念尚未深入人心。民航绿色发展要从系统的角度考虑，要将理念贯穿于机场的选址、规划、设计、施工、运营的全过程中，但是绿色新技术和新产品由于技术成熟度、市场等原因，成本往往高于常规产品，导致新产品推广难度较大，尤其在中小型机场缺乏推广动力。

新技术应用伴随安全风险。民航运输必须坚持“安全第一”的原则，因为民航安全事故的影响和后果远高于其他运输方式，所以对新技术、新产品等的安全性能要求更高，但新技术、新产品等的应用总会伴随着一定的不确定性和安全风险，导致其在民航领域推广更为困难。

绿色机场标准体系有待完善。目前，对国外绿色机场研究与实践多集中在机场运营维护阶段，针对全寿命周期的绿色机场研究和案例较为缺乏。国内绿色机场起步较晚，仍然有待建立统一的标准体系来指引绿色机场发展。

“建管养运”发展体系亟需建立。国内机场建设、管理、养护、运营等阶段的承担主体不同，管理人员流动周期短，政策和管理运行模式的可持续性需要得到加强，全生命周期的经济、社会、环境效益考虑不足。

推动民航绿色发展的措施建议

（一）加强宣传培训，树立绿色机场发展理念

绿色机场是未来机场发展的重要方向，但是国内绿色机场的概念形成时间有限，在广大民航从业者中的宣传普及程度不高，绿色发展观念不强，另外对绿色机场的定义、内涵认识不清晰，建设时缺乏系统性全周期的考虑，不利于绿色机场的发展。需要以讲课、培训、实践、参观、调研等手段加强绿色机场的宣传培训，让绿色机场理念深入人心，是促进绿色机场发展的第一要务。

（二）坚持创新驱动，以创新促民航绿色发展

科技创新是社会生产力进步的源泉，是降本增效的根本手段。绿色机场的重要特征是资源节约和环境友好，为了以更低的消耗获得更高的效益，必须注重创新的引领作用，加强新材料、新技术、新工艺、新装备的推广应用，利用自然通风和自然采光等被动式节能技术，以及更高效率的管理手段，促进绿色机场发展。另外，要加强装备的能耗效率提升技术研究和新能源装备研制，目前地面运输装备电动化已具备较好条件，技术较为成熟，航空器的能耗效率也在逐步提升，都对民航节能减排发挥了重要作用。但在新构型、新能源飞机的研发上仍然处于探索阶段，对此，美国、欧盟、俄罗斯等都进行了一系列预研探索。美国国家航空航天局（NASA）发布了航空技术路线图草案，提出在2035年要将飞机的油耗在2005年的基础上降低60%，噪声降低52分贝；欧盟制定了《航迹2050：欧洲航空展望》规划，提出在2000年基础上，将二氧化碳排放减少75%，氮氧化物排放减少90%，噪声减少65%。另外，各国正在部署研发超长航时太阳能无人机，应用于图像遥感、气象观测等不同方向。从各国的部署来看，新能源飞机已经成为未来民航领域绿色发展的重要抓手，但仍然处于初步探索阶段。