微研究|托普索如何以SOEC技术生产SAF，并接近平价

在全球航空业加速脱碳的浪潮中，可持续航空燃料（SAF）被视为实现净零目标的关键，国际民航组织（ICAO）提出长期愿景目标（LTAG），旨在从2020年起实现航空业的碳中和增长，并在2050年实现净零碳排放。SAF最高可实现二氧化碳减排85%，而其他手段降碳幅度不超过30%，预计将为2050年目标贡献超60%的碳减排，然而高昂的成本、原料限制与生产技术瓶颈始终制约着SAF的规模化应用。2023年全球SAF产量仅占航空燃料总需求的0.2%左右，远低于国际能源署提出的到2030年SAF占航空业燃料消耗量比例必须超过10%的要求。

丹麦领先的能源技术公司托普索（Topsoe），正在为行业提供一条兼具高效与可持续性的新路径。托普索在2024年年报中表示，未来将增加对SOEC技术的投入，以推动SAF的规模化生产，满足航空业日益增长的减排需求，助力全球航空业实现净零碳排放的目标。托普索计划在2025年建成丹麦赫宁（Herning）的SOEC工厂，并提供SOEC电解堆，同时与美国公司签订供应和服务协议，制造首批100MW的SOEC系统，这些举措将为SAF的规模化生产提供强有力的支持。

从传统到革新：托普索的SAF技术布局

当前全球可持续航空燃料（SAF）的生产主要依赖三种技术路线。第一种是HEFA（加氢酯化脂肪酸）路线，该技术通过废弃油脂的加氢处理快速生产航空燃料，但受限于原料供应不足的问题，难以大规模扩展。第二种是FT（费托合成）路线，这种技术可以利用农林废弃物等非粮生物质作为原料，但由于气化环节的投资成本高昂且技术复杂，商业化进程面临较大挑战。第三种是ATJ（醇基合成）路线，其煤油收率较高，但因依赖粮食乙醇而引发伦理争议，同时二代纤维素乙醇技术尚未突破产业化瓶颈，限制了其进一步发展。此外，被认为减碳潜力最高的电转液路线（PtL）目前成本最高，仍处于技术研发的起步阶段。

资料来源：德勤《中国的可持续航空燃料：航空业碳中和之路》

图 1：四种SAF主流路线介绍

在此背景下，托普索采取了双轨技术布局：一方面通过HydroFlex™路线对传统HEFA工艺进行深度优化，其创新催化剂体系与反应器设计可提升废弃油脂转化效率，同时兼容现有炼化基础设施，为航空业提供了可快速落地的过渡方案。另一方面，公司正全力押注更具革命性的G2L™ eFuels合成燃料技术——该路线完全突破生物质原料限制，运用SOEC以绿电制取的氢气和捕集的二氧化碳为原料，实现"电力到液体燃料（PtL，Power-to-Liquid）"的碳循环闭环。这种前瞻性技术不仅摆脱了传统生物燃料的原料桎梏，更通过与可再生能源的深度耦合，为航空业零碳转型提供了可扩展的终极解决方案。

资料来源：托普索官网

图 2：托普索的两种SAF技术路线

突破瓶颈：为什么SOEC是航空脱碳的利器？

作为全球能源转型领域的隐形冠军，丹麦托普索公司深耕催化技术与电解系统研发八十余年，其核心业务覆盖氢能、碳捕集及可持续燃料全产业链。近年来，公司将战略重心聚焦于固体氧化物电解槽（SOEC）技术的商业化突破——这项革命性技术通过高温（700-850℃）电解水蒸气直接分解氢氧，相较传统碱性电解和质子交换膜（PEM）技术，电化学反应动力学效率提升显著，单位产氢能耗降低20%-30%。更关键的是，SOEC可利用工业废热作为热源，通过热-电协同将系统综合能效推升至90%以上，这为绿氢规模化生产打开了降本空间。

托普索选择SOEC技术作为其在电制燃料（PtL）领域发展的核心，是基于对航空业脱碳技术路径的深入研究。当前，生物航煤（SAF）的主要生产技术受限于废弃油脂原料的供应限制——全球废弃油脂年产量仅为40亿升，远不能满足航空业2050年超过4000亿升的SAF需求。此外，欧盟对棕榈油等农作物基燃料的限制政策进一步缩小了技术路线的选择范围。尽管PtL被视为实现脱碳的终极方案，但绿氢成本占总成本的50%-70%，导致传统电解技术生产的航煤价格长期较高。2020年麦肯锡联合世界经济论坛根据可能的成本下降给出了预测，基于目前价格，2020年HEFA、FT、AtJ、PtL四种路线的平均生产成本依次为每吨1375、1866、2370、3847美元，HEFA、FT、AtJ将在2020-2050年下降每吨200-600美元，PtL的价格区间将从[1600,5600]降至[900,1500]，最终在2050年四种路线的平均生产成本为每吨1070、1426、1621、1259美元。同时传统航煤平均价格700美元/吨，需要再通过碳税弥补每吨400-800美元左右的成本。

资料来源：《Clean Skies for Tomorrow Sustainable Aviation Fuels as a Pathway to Net-Zero Aviation》

图 3：四种SAF技术路线成本估算

托普索的SOEC技术能提高制氢效率。该技术比传统制氢方法效率高出35%，从而降低每公斤绿氢所需的电力。与传统电解槽相比，SOEC在相同功率下能多生产20%至30%的氢气。同时，SOEC的模块化设计有助于降低设备投资成本。这些特点共同为PtL燃料达到平价目标提供了支持。PtL路线基于以下三项关键技术：可再生电力驱动的水解制氢技术、碳捕获与利用技术以及氢气与碳源合成SAF技术。该路线的主要成本集中在绿氢生产环节，其中固定成本与非固定成本总计占比高达80%-90%。该路线的降本潜力主要取决于能否有效降低电解绿氢的成本。在理想情况下，到2050年，PtL路线的成本有望降低67%，届时将凭借较低成本与较高产能，成为四种技术路线中实现零碳排放的最优解，也是未来航空业降碳的首选方案。

托普索的SOEC技术通过规模化生产与效率提升，有望显著降低PtL路线的成本，使其逐步接近传统航煤价格（2025年3月国际传统航煤价格约为6.3元/kg）。这一技术突破将为航空业的低碳转型提供更具经济性的解决方案，推动PtL路线在全球范围内的广泛应用。

资料来源：《Clean Skies for Tomorrow Sustainable Aviation Fuels as a Pathway to Net-Zero Aviation》

图 4：PtL路线成本估算

全球化产能布局与SOEC技术的可扩展性逻辑

托普索以SOEC技术为核心，通过“先验证后扩展”的战略路径加速全球化布局。其技术落地的起点是2023年启动的FrontFuel项目——全球首个从二氧化碳、水和可再生电力直接合成可持续航空燃料（SAF）的示范工程。该项目与沙索公司合作，生产设施建于丹麦奥胡斯大学内，通过SOEC技术将绿电转化为氢气，并与捕集的二氧化碳耦合生产合成燃料，验证了“电力到液体燃料（PtL）”的完整技术闭环。FrontFuel项目不仅是SOEC技术的实验室级商业化雏形，更为后续规模化工厂的设计提供了关键数据支撑。

在FrontFuel项目成功验证技术可行性后，托普索进一步推进规模化落地。其标志性项目丹麦Herning SOEC工厂将于2024年底投入运营，初始产能500兆瓦，满负荷运行后年产绿氢可支撑合成8万吨SAF，减排量相当于4000次跨大西洋航班碳排放。该项目获欧盟创新基金9400万欧元支持，并纳入欧盟2030年40吉瓦电解槽装机战略。

托普索的全球化布局逻辑基于SOEC技术的模块化可扩展性：从FrontFuel到Herning工厂，其电解槽堆采用标准化设计，支持快速复制产能。例如，FrontFuel项目中开发的模块化系统可直接应用于德国、美国等地的工厂建设，利用当地可再生能源与工业废热资源，实现“即插即用”的绿氢生产网络。这种“核心工厂+模块化复制”的模式，不仅降低新建项目的资本支出（通过批量生产组件降低成本），还通过政策协同加速全球落地——欧盟碳关税为绿氢衍生燃料提供市场壁垒突破，而美国《通胀削减法案》的税收抵免则可对冲初期投资风险（虽然特朗普于 2025 年上台后已结《通胀削减法案》中尚未发放的所有资金，但这并不适用于该立法中公布的税收抵免，因为它是从未来的税收中扣除的，而不是直接发放的资金。美国农业合作社 Landus 和技术公司 Talus 已确认位于爱荷华州 的 Boone 绿氨项目获得该法案的清洁氢生产税收抵免支持）。

通过FrontFuel项目的先导性验证与Herning工厂的规模化实践，托普索展示了SOEC技术从欧洲向全球辐射的能力。未来，其模块化系统可适配风能富集地区、工业废热密集区域甚至新兴市场的分散式能源场景，为航空业提供可快速部署的零碳燃料解决方案。这种“技术验证-核心工厂-全球复制”的三步走战略结合全球SAF强制掺混政策要求，有望重新定义航空燃料生产的全球化逻辑——从单一技术输出转向系统性生态构建，最终实现“阳光、风与废弃二氧化碳”驱动天空的零碳愿景。

资料来源：《Scaling Up Sustainable Aviation Fuel Supply: Overcoming Barriers in Europe, the US and the Middle East》、《Pathways to Commercial Liftoff: Sustainable Aviation Fuel》，开源证券

图 5：全球多个国家均出台 SAF 掺混比例的政策

结语：重新定义航空燃料的绿色边界

航空业的脱碳是一场与时间的赛跑。托普索通过SOEC技术，不仅为SAF生产提供了高效、灵活的解决方案，更重新定义了“燃料”的边界——未来的航煤或许不再依赖油田或农田，而是源于阳光、风与废弃的二氧化碳。而对于全球航空公司而言，托普索的探索或许正是通往净零未来的最短航线。

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