盡管《巴黎協(xié)定》沒有針對(duì)各國(guó)航空工業(yè)(包括航空運(yùn)輸業(yè)和航空制造業(yè))規(guī)定明確的責(zé)任和義務(wù)，但對(duì)于以中國(guó)為代表的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的發(fā)展中國(guó)家來說，無疑將面臨前所未有的巨大壓力和挑戰(zhàn)。
《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》第21次締約方大會(huì)于2015年11月30日至12月11日在法國(guó)巴黎布爾歇展覽中心舉行。184個(gè)國(guó)家提交了應(yīng)對(duì)氣候變化“國(guó)家自主貢獻(xiàn)”文件，涵蓋全球碳排放量的97.9%。大會(huì)的目的是促使196個(gè)締約方(195個(gè)國(guó)家+歐盟)形成統(tǒng)一意見，達(dá)成一項(xiàng)普遍適用的協(xié)議，并于2020年開始付諸實(shí)施。
2015年12月12日，《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》近200個(gè)締約方一致同意通過《巴黎協(xié)定》，協(xié)定將將全球氣候治理的理念進(jìn)一步確定為低碳綠色發(fā)展。全球氣候談判的歷史，實(shí)際上是全球從過去依賴化石能源的經(jīng)濟(jì)形態(tài)向去碳化的低碳綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷程?！栋屠鑵f(xié)定》的通過，展示了各國(guó)對(duì)發(fā)展低碳綠色經(jīng)濟(jì)的明確承諾，向世界發(fā)出了清晰而強(qiáng)烈的信號(hào)：走低碳綠色發(fā)展之路是人類未來發(fā)展的必然選擇，綠色低碳成為未來全球氣候治理的核心理念。
《巴黎協(xié)定》奠定了世界各國(guó)廣泛參與減排的基本格局。根據(jù)《巴黎協(xié)定》，所有成員國(guó)承諾的減排行動(dòng)，無論是相對(duì)量化減排還是絕對(duì)量化減排，都將納入一個(gè)統(tǒng)一的有法律約束力的框架。
事實(shí)上，1990年世界氣候談判啟動(dòng)以來，遵循的是保護(hù)臭氧層談判的模式，即自上而下的模式，先談判減排目標(biāo)，再往下分解?！栋屠鑵f(xié)定》確立了2020年后，以“國(guó)家自主貢獻(xiàn)”目標(biāo)為主體的國(guó)際應(yīng)對(duì)氣候變化機(jī)制安排。
盡管《巴黎協(xié)定》沒有針對(duì)各國(guó)航空工業(yè)(包括航空運(yùn)輸業(yè)和航空制造業(yè))規(guī)定明確的責(zé)任和義務(wù)，但對(duì)于以中國(guó)為代表的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的發(fā)展中國(guó)家來說，無疑將面臨前所未有的巨大壓力和挑戰(zhàn)。
航空運(yùn)輸業(yè)：歐盟航空碳稅法案的缺陷和全球性協(xié)議的建立
2005年1月，歐盟正式啟動(dòng)“碳排放交易體系”(ETS)。 2008年，歐盟立法生效，規(guī)定從2012年1月1日起把航空業(yè)納入碳排放交易體系，所有抵達(dá)或離開歐盟成員國(guó)境內(nèi)機(jī)場(chǎng)的航班都被納入歐盟“碳排放交易體系”。只有少數(shù)的目視飛行、搜索、救災(zāi)、人道主義航班例外。2011年3月，歐盟委員會(huì)公布了首個(gè)航空業(yè)年度碳排放限額，即2012年不超過2.13億噸，2013年起不超過2.09億噸。
按照歐盟的航空碳稅法案，2004-2006年，全球航空公司飛往歐盟境內(nèi)航班總量產(chǎn)生排放的平均值的97%被定為“免費(fèi)額度”，然后再按照2010年全球各航空公司的市場(chǎng)份額進(jìn)行分配，配額的時(shí)效期限為8年。在8年中，任何一家航空公司的排放超出免費(fèi)配額，就必須按噸來購(gòu)買碳排放配額。
由于歐盟碳排放體系免費(fèi)配額計(jì)算公式采取的是“祖父原則”，體現(xiàn)在溫室氣體減排上就是“航空公司歷史排放量越多，現(xiàn)在獲得的免費(fèi)配額就越多”。
中國(guó)民航局公布的數(shù)據(jù)顯示，2011-2014年，中國(guó)客機(jī)機(jī)隊(duì)規(guī)模分別為1618架、1832架、2095架、2357架，年均增速為15.3%。2014年我國(guó)民航完成運(yùn)輸總周轉(zhuǎn)量748億噸公里，比2013年增長(zhǎng)11.4%。其中，國(guó)內(nèi)航線508億噸公里，比上一年增長(zhǎng)10.2%;國(guó)際航線240億噸公里，比上一年增長(zhǎng)14.0%。
中國(guó)國(guó)際航空公司的波音777大型寬體客機(jī)
有關(guān)市場(chǎng)研究預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，未來20年(2015-2034)，中國(guó)客機(jī)機(jī)隊(duì)的規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到6230架，年均增速5.0%。考慮到中國(guó)民航市場(chǎng)的急速增長(zhǎng)，2012-2020年期間，中國(guó)航空公司(不包括港澳臺(tái)的航空公司)為歐洲航線付出的碳稅預(yù)計(jì)將高達(dá)176億元。
歐盟航空碳稅對(duì)正在快速成長(zhǎng)中的航空公司的影響是最大的，這些航空公司多分布在近幾十年來經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提升較快的地區(qū)，而其對(duì)于歐盟地區(qū)的航空公司而言，由于其航空運(yùn)輸市場(chǎng)趨于穩(wěn)定，發(fā)展水準(zhǔn)相對(duì)放緩，所受的影響很小。
由于歐盟不經(jīng)與其他國(guó)家和地區(qū)協(xié)商便單方面強(qiáng)制征收航空碳排放稅，此項(xiàng)法案一經(jīng)推出便遭到大多數(shù)與歐盟有航空服務(wù)貿(mào)易往來的國(guó)家的抵制。包括中國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、印度、泰國(guó)、阿拉伯聯(lián)盟在內(nèi)的國(guó)際民航組織36個(gè)成員國(guó)中的26個(gè)明確表示反對(duì)歐盟強(qiáng)制將全球航空公司納入其碳排放交易體系，指責(zé)歐盟違背了《國(guó)際民用航空公約》和國(guó)際民航組織(ICAO)對(duì)航空減排的基本立場(chǎng)，實(shí)施范圍超越了歐盟的管轄權(quán)，違反了慣例國(guó)際法，并觸犯了其他國(guó)家的主權(quán)。這些國(guó)家都表示將采取報(bào)復(fù)性行為以向歐盟施壓，使其放棄目前的碳排放交易體系，在聯(lián)合國(guó)的監(jiān)管下重新商議出一項(xiàng)全球性的碳排放交易政策。
2012年11月12日，歐盟委員會(huì)提出暫停實(shí)施歐盟單方面采取的對(duì)進(jìn)出歐盟國(guó)家的民用航班征收碳排放稅的法案，同時(shí)希望屆時(shí)召開的國(guó)際民航組織代表大會(huì)能夠就解決這一問題達(dá)成一個(gè)多邊協(xié)議。
國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)(IATA)表示，歐盟的航空碳稅政策對(duì)于全球性的碳排放解決方案的建立是一個(gè)障礙。全球性“節(jié)能減排”解決方案的成敗與否，關(guān)鍵要看能否建立一套能保障“公平競(jìng)爭(zhēng)、和平共處”的全球性協(xié)議。
歐盟的航空碳稅法案由于設(shè)計(jì)上存在一些缺陷，有失“公平、合理、合法、合規(guī)”的準(zhǔn)則，損害了多數(shù)國(guó)家的利益而被迫擱置。但是同時(shí)我們應(yīng)該看到，國(guó)際航空運(yùn)輸業(yè)為全面推進(jìn)節(jié)能減排、降低污染、保護(hù)環(huán)境而共同付出努力是大勢(shì)所趨，而對(duì)包括中國(guó)在內(nèi)的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的國(guó)家來說，只能積極參與其中，例行職責(zé)，并扮演重要的角色。
航空制造業(yè)：發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)與創(chuàng)新是關(guān)鍵
我們知道，飛機(jī)的污染物或碳排放主要來自于為飛機(jī)提供飛行動(dòng)力的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，而發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒室性能及燃油品質(zhì)決定了污染物或碳排放的水平高低。雖然航空發(fā)動(dòng)機(jī)的排放只占全球熱動(dòng)力裝置中燃燒污染排放的很小一部分(約3~5%)，但它具有排放地域和空域集中的特點(diǎn)。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制具有技術(shù)難度大、研發(fā)周期長(zhǎng)、投資規(guī)模大、經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)高等顯著特點(diǎn)。世界上能夠獨(dú)立研究開發(fā)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家只有美國(guó)、俄羅斯、英國(guó)和法國(guó)等少數(shù)航空工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，而民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商“俱樂部”里只有美國(guó)的通用電氣航空集團(tuán)(GE)、普惠公司，英國(guó)的羅羅公司和法國(guó)的斯奈克瑪公司(賽峰集團(tuán))四家原始設(shè)備供應(yīng)商(OEM)。
民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)，在“安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、舒適性”(簡(jiǎn)稱“四性”)等方面有特殊需求，特別是對(duì)“環(huán)保性”做出了強(qiáng)制規(guī)定，必需符合國(guó)際適航當(dāng)局(FAA、EASA)的強(qiáng)制性規(guī)定和要求。民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的污染物排放包括氮氧化物(NOx)，一氧化碳(CO)，未燃碳?xì)?UHC)等，其危害主要分為兩大類：一是對(duì)局部空氣質(zhì)量的影響，對(duì)機(jī)場(chǎng)附近的乘客、機(jī)場(chǎng)工作人員和周圍居民的健康造成傷害;二是對(duì)全球氣候變化的影響。為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的整體效率和性能，燃燒室的工作壓力和溫度不斷提高，使NOx成為最難控制的污染物。
為了降低民用航空污染物排放，美國(guó)由國(guó)防部和國(guó)家航空航天局(NASA)主導(dǎo)，從20世紀(jì)50年代開始，每年出資2-3億美元，執(zhí)行了一系列國(guó)家大型科技開發(fā)計(jì)劃，以支持民機(jī)低排放燃燒室的基礎(chǔ)研究和技術(shù)驗(yàn)證，如：“高效節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃”(E3)、“高性能發(fā)動(dòng)機(jī)綜合技術(shù)計(jì)劃”(IHPTET)、“先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器研究計(jì)劃”(ATEGG)、“聯(lián)合技術(shù)驗(yàn)證機(jī)研究計(jì)劃”(JTDE)等，以每15年NOx排放降低50%的速度發(fā)展，所開發(fā)的先進(jìn)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中，如GE90(裝備波音777寬體客機(jī))、GEnx(裝備波音787寬體客機(jī))、GP7000(裝備空客A380超大型寬體客機(jī))、LEAP(裝備空客A320neo、波音737MAX、中國(guó)商飛C919等窄體客機(jī))、PW1000G(裝備空客A320neo)等。
GE與斯奈克瑪合作研制的LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)
截至目前，國(guó)際民航組織(ICAO)已經(jīng)公布了關(guān)于民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)(CAEP)的4個(gè)版本，目前執(zhí)行的是2005年修訂后的CAEP/6標(biāo)準(zhǔn)，更高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)CAEP/8預(yù)計(jì)將于2016年出臺(tái)并貫徹實(shí)施，對(duì)冒煙、一氧化碳和未燃碳?xì)涞囊?guī)定從CAEP/1到現(xiàn)在沒有太多改變，主要是對(duì)NOx的限制規(guī)定日趨嚴(yán)格。1990年以后取證的航空發(fā)動(dòng)機(jī)基本上都符合CAEP/6標(biāo)準(zhǔn)，但為了滿足航空公司客戶的需求并在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，發(fā)動(dòng)機(jī)制造商仍在不斷追求更低的排放。NOx排放將進(jìn)一步降低15%，并且考慮設(shè)置二氧化碳(CO2)的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)細(xì)小顆粒物(PM 2.5)排放的限制也將更加嚴(yán)格。美國(guó)通用電氣航空集團(tuán)于2000年開發(fā)成功了雙環(huán)預(yù)混旋流燃燒室(TAPS)，燃油消耗比常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)減少15%，NOx等污染物排放比CAEP/6標(biāo)準(zhǔn)低50%以上。TAPS燃燒室技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展到第三代，被廣泛應(yīng)用于GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)(裝備波音787寬體客機(jī))、LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)(裝備空客A320neo、波音737MAX、中國(guó)商飛C919等窄體客機(jī))、GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)(裝備波音777X下一代寬體客機(jī))。
針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)NOx污染排放，國(guó)際民航組織(ICAO)于2010年提出，對(duì)于民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，中期(到2016年)的目標(biāo)為較CAEP/6標(biāo)準(zhǔn)低45%，遠(yuǎn)期(到2026年)比CAEP/6標(biāo)準(zhǔn)低60%。NASA針對(duì)民用飛機(jī)動(dòng)力，要求分別在2015年、2020年和2025年，將航空發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx排放比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)CAEP/6降低60%、75%和75%以上。
不可否認(rèn)的是，我國(guó)的民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究與開發(fā)工作才剛剛起步，整體技術(shù)水平比國(guó)際航空發(fā)動(dòng)機(jī)“標(biāo)桿”企業(yè)(GE、羅羅、普惠、斯奈克瑪)落后30-50年。另外，國(guó)際民航組織(ICAO)和適航機(jī)構(gòu)(FAA、EASA)將民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)“門檻”設(shè)置得越來越高，使得所有期望進(jìn)入該領(lǐng)域的“新手們”都望而卻步。
當(dāng)前，我國(guó)正面臨航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的大好機(jī)遇，同時(shí)也面臨著前所未有的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力全面增強(qiáng)，科技水平和工業(yè)基礎(chǔ)日益提高，國(guó)家對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的重視程度前所未有，并已經(jīng)將發(fā)展大型飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)列為國(guó)家重大科技專項(xiàng)，明確要求研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。我們應(yīng)該充分汲取和借鑒國(guó)際航空發(fā)動(dòng)機(jī)“標(biāo)桿”企業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，全面提升我國(guó)自主創(chuàng)新的能力，實(shí)現(xiàn)軍機(jī)、民機(jī)、燃機(jī)、艦船動(dòng)力等方面的同步協(xié)調(diào)和健康快速發(fā)展，滿足國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迫切需要，徹底扭轉(zhuǎn)我國(guó)航空動(dòng)力落后的被動(dòng)局面，爭(zhēng)取早日躋身世界航空發(fā)動(dòng)機(jī)的先進(jìn)行列，為世界提供綠色環(huán)保的動(dòng)力。
作者倪金剛：南京航空學(xué)院航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)系本科(1978-1982);沈陽航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究所結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)室工程師(1982-1987);法國(guó)貢比涅科技大學(xué)工程力學(xué)系碩士(1987-1988);法國(guó)國(guó)家科技研究院材料科學(xué)系博士(1988-1992);北京航空航天大學(xué)動(dòng)力系副教授(1992-1997);法國(guó)賽峰集團(tuán)中國(guó)公司副總裁(1997-2010);中航工業(yè)商發(fā)高級(jí)專家(2010-2016)。北京航空航天大學(xué)兼職教授、中國(guó)民航大學(xué)兼職教授;第七屆“十大中華經(jīng)濟(jì)英才”;發(fā)表科技論文10余篇;譯著《損傷力學(xué)教程》，編著《CFM56方程》、《GE航空發(fā)動(dòng)機(jī)百年史話》。
