欧盟RFNBO政策对生物质制甲醇路径的技术经济影响及系统效益评估

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《Fuel》：Investigation of high-pressure dual-fuel combustion of ammonia and n-heptane using OH? and NH?2 chemiluminescence imaging

【字体：大中小】 时间：2025年10月22日 来源：Fuel 7.5

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　　本文针对欧盟可再生非生物源燃料(RFNBO)政策框架下可持续航空燃料(SAF)生产路径的选择难题，研究人员通过对比燃烧基(热电联产、富氧燃烧)与气化基三种生物质制甲醇路径的技术经济性能，发现气化路径能以更高能效(46%)和更低成本(820€/t)生产甲醇，但受现行政策限制其55%产量被归类为先进生物燃料。研究揭示了RFNBO政策与能效优先原则、废物等级制度等欧盟指令的内在矛盾，为优化低碳燃料投资策略提供了关键依据。

随着欧盟在《绿色协议》中提出2050年气候中和目标，航空运输业的脱碳成为亟待解决的难题。当前政策通过强制性掺混配额推动可持续航空燃料(SAF)的应用，其中可再生非生物源燃料(RFNBO)到2050年需占航空燃料的35%。然而，这种政策导向是否真正符合能源效率最优原则？是否会引发高能耗技术路径的锁定效应？针对这一核心问题，瑞典查尔姆斯理工大学的研究团队在《Fuel》期刊发表了突破性研究，通过系统比较三种生物质制甲醇路径，揭示了现行政策框架下的技术经济悖论。

研究方法层面，团队构建了基于100MW甲醇产出的技术经济模型，重点对比了：(1)热电联产(CHP)电厂结合胺吸收碳捕获(CCS)；(2)富氧燃烧锅炉整合固体氧化物电解槽(SOEC)；(3)生物质气化耦合合成气调整的差异化路径。研究创新性地引入了电力-生物质能利用率比(ε)等关键指标，并纳入了区域能源系统集成的影响因素。

3. 甲醇生产路径

研究设计的三种路径体现了显著的技术差异。热电联产路径代表现有能源体系，通过燃烧生物质产生电力和区域供热，并采用胺吸收技术捕获CO₂。富氧燃烧路径通过纯氧环境简化碳分离流程，实现97.5%的捕获率。最具创新性的气化路径则通过蒸汽重整将生物质直接转化为合成气(CO+H₂)，大幅降低对外部氢气的需求。能量平衡分析表明，气化路径的电力消耗仅为燃烧路径的50%，凸显其能效优势。

4. 技术经济评估

成本核算显示，在基准情景(电价50€/MWh，生物质30€/MWh)下，气化路径的甲醇生产成本最低(820€/t)，显著低于富氧燃烧路径(1,055€/t)和热电联产路径(1,495€/t)。关键发现在于：气化路径仅需1.2MW_el/MW_甲醇的净电力消耗，而燃烧路径需1.6-1.8MW_el/MW_甲醇。敏感性分析进一步证实，即使电价降至零，气化路径仍保持成本优势，证明其技术鲁棒性。

5. 结果

能效评估揭示核心矛盾：虽然气化路径可实现46%的甲醇转化效率，但欧盟RFNBO规则导致其55%的产量被归类为先进生物燃料，仅45%可计入RFNBO配额。相比之下，燃烧路径虽效率较低(37%)，但全量产品符合RFNBO资格。这种政策设计与能源效率指令的"效率优先"原则直接冲突，可能引导投资流向低效技术。

6. 讨论

研究深入剖析了政策不一致性带来的系统风险。要求氢源必须来自可再生能源电力，无形中推高了RFNBO生产的电力需求。而"非故意产生CO₂"的规定，可能激励企业为提高副产品产量而牺牲主产品效率，违背废物等级原则。更关键的是，RFNBO的双重计数机制(在运输部门能源目标中按2倍计算)实质上奖励了低能效技术，与气候目标背道而驰。

这项研究通过严谨的技术经济分析，揭示了欧盟航空燃料政策存在的系统性缺陷。研究证明，基于气化的生物精炼路径在能效和成本方面均优于政策偏好的燃烧路径，但现有规则反而阻碍其发展。这种政策与技术潜力的错位，不仅会增加碳中和成本，还可能引发碳资源竞争和电力系统压力。研究建议政策制定者重新评估RFNBO资格标准，建立技术中立机制，将系统能效作为核心考核指标，为可持续航空燃料产业的健康发展提供科学依据。

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