第一部分 绿色航空概述

1.1 绿色航空

绿色航空是一种观念，是一种发展状态，也是一种产业模式。作为观念，是以“珍爱生命，崇尚自然，保护生态，爱护环境，尊重规律”的绿色观念，来看待、指导、评价人类的航空活动。作为发展状态，绿色航空是航空产业为适应环保和人类健康需要而产生并表现出来的一种新状态。作为产业模式，绿色航空是指基于环境保护的考虑，通过改造产业机制，采用无害或低害的新技术，开发和使用高效率、低污染或无污染的动力装置，实现低耗能、低污染、高效率为目标的新型产业模式。

绿色航空产业模式将是未来航空产业的主导模式，体现了社会对航空业界的期许，反映了航空业界对社会责任的担当，同时也决定了航空企业的产业竞争力和可持续发展能力。发展绿色航空产业的核心问题是能源技术和减排技术创新，产业结构和制度创新，以及发展观念的根本性转变。

1.1.1 绿色航空的提出与沿革

人类进入工业化时代以来，环境恶化、资源短缺日益成为严重的社会问题。1972年，第一次国际环保大会通过了《联合国人类环境会议宣言》。1987年，联合国世界与发展委员会发布《我们共同的未来》宣言。1992年，联合国世界环境与发展大会在巴西里约热内卢召开，大会通过了《21世纪宣言》和《里约环境与发展宣言》。至此，“绿色（Green）”观念首先在西方发达国家形成，西方航空业者也开始使用Green Aviation的词汇。到21世纪初，Green Aviation（绿色航空）被航空界广为接受，欧美航空发达国家围绕着“绿色航空”概念，制定了一系列研究计划，世界知名航空公司和航空制造企业纷纷开展绿色航空实践，尔后逐渐被推广到民航业的上下游环节以及广大发展中国家。在我国，2008年之前很少使用“绿色航空”一词，一般用“低碳航空”来表述相近的概念，2008年之后，“绿色航空”成为中国航空界的通用词汇，绿色航空的实践也愈加深入和广泛。

1.1.2 绿色航空兴起的背景

绿色航空的兴起不是偶然的，有着深刻的时代背景和一系列主客观原因。主要有：①生态环境问题日趋严重，温室效应、气候变暖已经明显地影响到人类的生存环境，抑制环境进一步恶化，成为全人类共同的责任；②由于人类社会自工业革命以来过度开发自然资源，导致石油等非再生资源匮乏，产业的“绿化”势在必行；③国际民航组织（ICAO）、国际航空运输协会（IATA）、联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）等国际组织不断提高环保标准，促使航空企业的发展必须与之相适应；④消费者绿色意识大大增强，用绿色观点选择航空服务；⑤航空公司和航空制造企业降低成本、提高效率、树立良好社会形象、提高市场竞争力的需要；⑥政府的支持与扶持，社会舆论的监督和激励。

1.1.3 航空活动对环境的影响

据联合国政府间气候变化专门委员会统计，目前由航空运输所排放的二氧化碳占全球排放总量的2%；而航空运输业化石燃料消耗量占世界运输业总消耗量的13%。

现代交通体系主要包含铁路、公路、航空、水运、管道等五种运输方式，从环保及可持续发展角度分析，水运、管道运输具有明显优势，但同铁路、公路相比，航空运输具有一定的环保比较优势。我国国家发展改革委员会于2005年组织专家进行了三种交通方式可持续发展指标的测算，主要结论为：航空运输的土地利用率最低，事故发生率最低，劳动生产率最高。尽管航空运输在废气排放强度和噪声强度方面逊于铁路运输，但优于公路运输。随着绿色航空实践活动的深入，航空运输的环保特性将得到进一步的改善，其安全性、舒适性优势将得到进一步提高。可参见下表：

表1-1 三种交通方式可持续发展指标测算

航空活动对环境的影响主要表现在废气污染和噪声污染上。飞机所排放的废气主要包括二氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、硫氧化物和碳颗粒，由于飞机在高空飞行，所排放的废气对臭氧层的破坏更为直接；研究表明，由飞机所造成的温室效应大约是地面等量二氧化碳造成温室效应的2～4倍。飞机的噪声分为机内噪声和机外噪声，机内噪声除了影响乘客和机组人员的舒适度和健康外，还会对飞机的结构产生不利影响。机外噪声主要影响机场和飞行航线附近的居民生活质量。

图1-1 大气层环境示意图

1.1.4 发展绿色航空的社会意义

发展绿色航空的社会意义，主要体现在以下四个方面：①有助于改善人类的生存环境、节约资源。目前，全世界每年固定航班已达20亿次，并正继续以平均每年超过4%的速度增长，发展绿色航空已经成为改善人类环境的重要途径。②发展绿色航空是国家推行“绿色发展”的重要内容。2008年，联合国环境规划署提出“绿色新政”和“绿色经济”的倡议，包括中国在内的许多国家积极响应。中国为解决今后一个时期环境与经济发展的突出矛盾，推行“绿色发展”战略，绿色航空是“绿色发展”的组成部分，对实现绿色发展目标具有重要作用。③实现绿色航空在很大程度上依赖于技术创新和技术进步，发展绿色航空将带动一大批新技术、新材料、新工艺的发展，进而促进全社会自主创新能力的提高。④技术进步必然促进人类文明的进步，绿色航空所崇尚的目标体现了文明发展的方向，对提高人们的文明素质将产生积极作用。

1.1.5 绿色航空体系

“体系”泛指一定范围内的事物或同类事物，按照一定的秩序和内部联系组合而成的整体。绿色航空各相关领域因其相同的价值判断和一致的目标追求，也形成一个相对独立的体系。在绿色航空体系中，主要包括以下几个系统：绿色民航运营系统、绿色科技工业系统、绿色航空社会管理系统及思想文化系统等。

民航运营系统主要由航空公司组成，使用各类航空器完成社会职能，在其运营过程中，以低能耗、低污染、高效率、人性化服务为目标。

绿色科技工业系统也就是常说的航空工业，以创新技术开发、研制并为民航用户提供符合绿色标准的航空器，以及其他技术服务。绿色航空的实现需要大量的先进和适用技术与管理措施。单项技术与措施的采用会对绿色航空产生不同的贡献，如图1-2所示。

绿色航空社会管理系统指以绿色航空为目标，对航空活动各个环节进行组织、协调、监督和控制的政府机构、国际组织等。思想文化系统为绿色航空提供精神动力，营造文化氛围。

图1-2 各项技术与措施对绿色航空的贡献示意图

1.1.6 绿色航空产业

绿色航空产业目前还没有正式的定义，可参照国际关于绿色产业（Green Industry）的定义进行分析。国际绿色产业联合会（International Green Industry Union）于2007年发表声明：“一个在生产过程中，基于环保考虑，借助科学技术，以绿色生产机制，力求节约资源和污染减少的产业，我们即可称其为绿色产业。” 借鉴这一表述，绿色航空产业是指在整个航空产品的生产和使用全生命周期中，高度关注和努力降低对环境的负面影响，大力开发和应用绿色制造和运行技术，研发和使用绿色航空器和绿色航空动力，促进整个产业各组成部分及产业链各个环节形成与自然和社会的良性互动，实现产业的可持续发展。绿色航空产业在产业组成上主要包括民航运营业和制造工业，在价值链条上则包含绿色原材料提供、绿色航空器设计、绿色航空制造、绿色民航运营、绿色民航服务、绿色航空维修、报废产品回收利用等全生命周期的所有环节。

1.1.7 美国的“绿色航空”计划

美国正在开展的“绿色航空”计划主要有“对环境负责的航空”（ERA）项目和“持续更低能耗、排放与噪声”（CLEEN）项目。前者由美国航空航天局（NASA）主导，于2009年启动，为期5年，目标是到2020年，减少40%的废气排放，起降时氮氧化物排放量降低75%、噪声降低42分贝，该项目还提出未来3代固定翼飞机的发展理念。后者由美国联邦航空局（FAA）主导，为期也是5年，着重研究3年内技术成熟度6～7的飞机和发动机技术，要求噪声水平降低32分贝、氮氧化物排放降低60%、油耗降低33%。除上述两个项目外，还有美国国防部主导的自适应通用发动机技术（ADVENT）计划和通用经济可承受涡轮发动机（VAATE）计划等。

图1-3 美欧相关计划环保目标

1.1.8 欧洲的“洁净天空”计划

欧洲“洁净天空”（Clean Sky）计划于2007年由多个国家和企业发起，项目总投资16亿欧元，为期7年，旨在通过技术创新，到2020年将航空运输中的二氧化碳排放量降低50%、氮氧化物减少80%、外部噪声降低50%，并实现设计、制造、维护和回收的整个飞机产品寿命周期的绿色无污染目标。“洁净天空”计划分别针对灵巧固定翼飞机、绿色支线飞机、绿色旋翼机、可持续与绿色发动机、系统的绿色使用和经济性设计等6个技术平台开展相关技术研发，并进行仿真环境的技术评估。此外，欧盟委员会于2009年1月宣布，将航空纳入温室气体排放交易机制。2011年3月，欧盟委员会正式发布了《欧盟2050年航空发展展望》，将绿色航空作为航空科学技术研究的重点领域，并明确提出到2050年减少航空运输对环境影响的5项极具挑战性的指标，其中包括二氧化碳排放在2000年基础上减少75%，氮氧化物排放减少90%；飞机的设计和制造均为可循环利用的等。

图1-4 欧洲洁净天空计划目标

图1-5欧洲洁净天空计划技术验证项目

1.1.9 中国的绿色航空实践

中国是世界上航空产业发展最快的国家之一，航空产业在国民经济中的地位日益提升。航空运输业的运输能力已连续五年位居世界第二位，其综合实力已进入世界前列；2010年，北京首都机场的旅客吞吐量超过7000万，一跃成为全球第二大繁忙机场；国内共用16家机场年旅客吞吐量超过1000万。航空工业空前活跃，在产业规模、航空产品等方面取得一系列历史性突破，正在由航空制造大国向世界航空制造强国迈进；通用航空产业正在迎来大繁荣的局面。为顺应绿色发展的时代潮流，在国家政策的引导和支持下，中国的绿色航空实践从上世纪90年代开始，取得显著成效，目前正向更深入和更广泛的领域推进。

中国民航正通过改进技术及运行模式，在全面建设民航强国的基础上推动绿色民航工作。中国民航局制定和采取了一系列绿色民航措施，包括：建立一套全行业的监督、报告、鉴定机制；推进建立航空公司及机场的监管体系；提高空域的灵活使用性，以缩短飞行距离；在全行业推广节能减排项目。中国民航通过开放一些临时直飞航路，缩短飞行距离，以节省燃油，减低碳排放；以2009年为例，当年缩短飞行距离达1580万公里，从而节省燃油8.8万吨，减少了28万吨的碳排放量。同时努力改进空域管理，减少航班的地面等待时间；以2010年为例，平均缩短3分钟，相当于节省了28万小时的等待时间，减少了燃油消耗。

中国航空工业将绿色航空理念贯穿于设计、研究、制造、试验等各个环节，建设绿色航空工厂、推行全员绿色工程。有一大批基于绿色航空的新能源、新动力、新材料、新工艺、新模式正在探索、逐步成熟和推广应用当中。

1.2 低碳航空

低碳航空在概念上从属于绿色航空，指通过航空能源结构优化，以减少二氧化碳等温室气体的排放，提高单位碳排放经济产出的航空产业模式。由于绿色航空侧重的是对环境损害最小，着眼于环境质量的全面改善，因此，低碳航空在内涵上有别于绿色航空，在外延上小于绿色航空。

对于目前以使用碳氢化合物等化石能源为主流的航空业来说，倡导低碳航空的理念，开发低碳航空技术，是实现绿色航空目标的重要途径。但用低碳航空来概括高效率、低污染的环境友好型航空产业模式，有一定的局限性。有些航空器比如气球、系留飞艇、太阳能飞机等，可以做到完全无碳。某些航空模式所产生的污染物，与碳排放也没有关系，比如航空噪声污染、飞机生活垃圾污染、氮氧化物排放等。

1.2.1 碳平衡

“碳平衡”（Carbon neutral）一词诞生于21世纪初，2006年，《新牛津美国字典》将“碳平衡”评为当年年度词汇，2007年，《新牛津英语字典》将其正式编列到字典当中。碳平衡也叫碳中和，意指碳排放者在无法消减或消除自己产生的碳排放时，通过产生或购买碳抵消物（额）的形式，消除或减弱碳排放的一种环保行为，是现代人为减缓地球变暖所作的努力之一。具体做法是：个人或企业计算日常活动直接或间接制造的二氧化碳排放量，并折算成抵消这些二氧化碳所需的经济成本，本着“排放多少碳就抵消多少碳”的原则，或通过建造等量的可再生能源，使碳排放量得到补偿，或向碳管理机构购买碳额，或完全改用可再生能源。

1.2.2 碳计算器

通过使用可公开获得和核实的信息来源，兼顾航空器类型、航路特定数据、载客率和所运货物等变数确定某一特定飞行二氧化碳的排量，供碳抵消方案使用。该计算器最早于2008年6月由国际民航组织推出，是一项无偏见且经过国际批准的网络工具。2009年，国际民航组织将其更新至第二版，内容包括对一般方法的说明、计算程序、数据源、燃料数据、出行距离、飞机类型、载客量等因素和客运货运因子、舱位、国际民航组织的方法以及需求维护等。

1.2.3 民航业节能减排目标

由于民航业是国际化程度最高的一个行业，其节能减排目标一般由国际民航组织（ICAO）和国际航空运输协会（IATA）制定。2010年10月，国际民航组织第37届大会通过了190个成员国签署的政府间框架协议，协议就航空业近期、中期、长期目标达成共识：2013年制定全球航空发动机二氧化碳排放标准，发展可持续的替代性航空能源，到2050年航空燃油效率每年提升5%。2009年12月，国际航空运输协会在哥本哈根大会期间公布了航空业最新减排目标：到2050年，全球民航业的碳排放量将比2005年减少50%；到2020年，达到碳中和增长；从2010年到2050年，航空燃油效率每年提高1.5%。世界航空业的二氧化碳排放量将在2020年达到峰值，之后将趋于稳定，并呈下降趋势。

我国民航业的节能减排目标是，到2015 年，行业节能减排标准、政策、监管、技术支持体系基本建立，节能减排体制机制基本完善，节能减排科技应用与研究取得新进展，节能减排文化深入人心，能源节约和污染排放控制取得明显成效；吨公里能耗和吨公里二氧化碳排放均比2005 年下降15%，新建机场垃圾无害化处理率及污水处理率达到75%；吞吐量1000 万以上的机场噪声监测开始实施，噪声综合治理开始启动；在国际谈判中进一步争取主动。