可持續航空燃料 (SAF) 研究現狀、熱點與趨勢

Research Status，Hotspots， and Trends of Sustainable Aviation Fuel （SAF）

TIANLijun，LIU Xin（School of Transportation Scienceand Engineering，Ciwil Aviation Universityof China， Tianjin 3Oo30o，China）

關鍵詞：可持續航空燃料；文獻計量；CiteSpace；VOSviewer;Histcite 中圖分類號：F403.3 文獻標志碼：A DOI： 10.13714/j.cnki.1002-3100.2025.09.01

Abstract：Inorder toexploretheresearch status，hotspots，anddevelopmenttrendsof SustainableAviationFuel（SAF），thispaperis basedontheWebofSciencecorecollectiondatabase.Usingtolssuchas CiteSpace，VOSviewer，HistCite，etc.，thebasic characteristicsof SustainableAviationFuel（SAF）literaturearesystematicallsortedandanalyzedfromdiferentperspctives，includingpublicationvolume，authorcolaborationnetworkmap，nationalcollaborationnetworkmap，institutionalpublicationand countryflitionientificapandjoualdistibutionAndroughthaalysisofeywordfrequencykeyordcce graph，keywordsuddenessandkeyiteraturereviewthemainreseachotspotsandevelopmenttrendsofsustainableaviation fuelsarequantiativelyanalyzed.Theresultsindicatethat：（1）Theresearchonsustainableaviationfuelshasinterdisiplinaryand crossdisciplinarycharacteristics，andhasnowenteredaperiodofrapidgrowth;（2）Atpresent，multipleresearchteamshave beenformedonsustainableaviationfuelresearch，buttheircooperationisnotveryclosetoeachother;（3）The UnitedStatesis attheforefrontofresearchonsustainableaviationfuels，withmultiplehigh-levelresearchinstitutions.Chinahasweakeresearch capabilitiesinthisfieldandlesscooperationwithcountrieswithstrongresearchcapabilitiessuchastheUnitedStatesandGer many;（4）Biofuelsareahottopicinthefieldofsustainableaviationfuelresearch.Fromtheresearchtrend，thefocusofSAF researchinthefuturewillbeonthecconomicandtechnicalfeasibilityofconvertingdiferentalternativefuelsintoSAF.This studysummarizesthebasiccharacteristicsofsustainableaviationfuelandanalyesthedevelopmenttrendofthisfeld，wiccan provide reference for the development trend of SAF field.

Key words： sustainable aviation fuel; bibliometrics; CiteSpace; VOSviewer; Histcite

隨著航空業的迅速發展，民航碳排放隨之增長迅猛。根據國際民航組織（ICAO）的統計，2021年航空業碳排放量占到全球交通運輸行業碳排放量的 10% ，占全球碳排放總量的 2% [1]。考慮到航空領域對全球碳排放的影響，2022年10月，ICAO成員國確定了在2050年實現國際航空業務凈零排放的目標（Net-zero Carbon Emissons）2]。在航空業諸多減排措施中，創新飛行器技術、提高運營與基礎設施效率等常規技術領域優化所產生的減排潛力相對有限，電動飛機和氫能飛機仍舊需要技術的進一步開發，因此，應用SAF被業內普遍認為是最有潛力的碳減排措施。目前，已有學者對 SAF的安全標準發展歷程及趨勢進行了梳理，也有文獻對當前SAF的主要原料、技術路徑做了深入分析@。既有的文獻研究為本文提供扎實的研究基礎，深化了對可持續航空燃料（SAF）研究認識。但目前仍缺乏對 SAF研究現狀、熱點和趨勢的系統性分析。本文采用CiteSpace、VOSviewer、HistCite等工具，基于Webof Science 核心集合數據庫，SAF領域的研究文章進行可視化分析，通過對發文量、研究作者、學科性質、國家和機構、重要文獻、關鍵詞聚類以及關鍵詞突現等內容進行統計計量分析，全面了解 SAF領域的發展現狀與研究熱點，旨在為未來SAF的研究提供理論支撐和參考依據。

1數據來源和研究方法

1.1數據來源

數據來源于WebofScience核心集合數據庫，以“TS （SustainableAviationFuel）”進行檢索，文獻語言為英文，共檢索到669篇文章，篩選去重后得到有效文獻512篇，由于篩選后的文獻最早年份為2005年，故時間設定為2005—2023年。所得文獻數據記錄均包含文獻作者、標題、摘要、參考文獻等完整數據。

1.2 研究方法

利用CiteSpace做SAF的科學地圖分析，關鍵詞詞頻、突發性分析；利用VOSviewer對學科主題之間的關系進行清晰的呈現，對文獻的各個知識單元進行可視化呈現；使用HistCite計算期刊發文量分析、重要文獻分析。三種軟件結合使用能更加直觀地進行數據可視化分析，得出嚴謹的結論。

2SAF研究文獻基本特征分析

2.1 發文量演變

研究論文發表數量的時間分布反映了SAF的研究進展和發展趨勢。圖1表明2005—2023年可持續航空燃料 SAF研究的總體發展趨勢，年度發文量增長迅速，但累計發文量依舊不足，表明SAF研究剛剛起步。從整體來看，SAF的發文量可以大致分為三個階段，2005—2016年發文量僅在2015年突破個位數，增速極其緩慢，發表文章48篇，僅占發文總量的 9.41% ；2017—2020 年，SAF的研究開始引起學術界的關注，年發文量有較大幅度的增長，發表文章108篇，占發文總量的 21.20% ；2020年以后發文量大幅度的攀升，年均發文量都超過了100篇，2023年達到發文頂峰130篇，預計此基礎上發文量將達到新的頂峰。2016年10月，國際民航組織（ICAO）在第39屆大會上通過了第一個全球性行業減排市場機制（CORSIA），并在其中強調了可持續航空燃料的重要性。這也在一定程度上反映了為何 2016年以后關于SAF的研究文章有了大幅度的增加。

2.2研究力量分析

2.2.1 作者分析

根據普萊斯定律，當核心作者發文數量能夠近似達到全部論文數量的 50% 左右時，即可認定該領域研究已形成核心作者群，發表3篇及以上論文的作者被認定為SAF研究領域的核心作者。利用HistCite 計算出發文數量位居前列的作者有：HeyneJoshuaS（13篇），Yang Zhibin（10篇），Dwivedi Puneet、Brandt Kristin、Wolcott Michael等作者都發表了9篇論文。作者合作網絡圖譜見圖2，圖譜中節點的大小和節點間的連線分別表示作者的發文量和作者間合作關系的緊密程度。由圖2可知，在SAF研究領域華盛頓州立大學的 Heyne Joshua S、Brandt Kristin、佐治亞大學Dwivedi Punee 等學者形成了各自的學術集團。

2.2.2 國家與所屬機構分析

基于VOSviewer軟件進行網絡圖譜分析，發文國家間的合作關系見圖3。圓圈越大代表著更多的發文量，圓圈間的距離表示合作密切程度，距離越小表明合作關系越密切。美國在SAF領域的發文量最多（160篇），德國和英國分別以75篇、61篇發文量位居二三位，中國發表文獻 50篇。從各國之間的連線來看，在 SAF研究領域美國和德國有著較深人的聯系，中國作為其中一個關鍵的節點，與沙特阿拉伯、印度、日本、澳大利亞等國開展了較多的研究，反映出我國通過實施“走出去，請進來”的研究戰略，促進國內學者有更多的機會與國外高水平機構和學者進行交流與合作。由表1可知，Washington State Univ（20篇）、Univ Dayton（18篇）、Delft Univ Technol（16篇）這三家機構發表的論文位居前三，且其總引用次數也最多，說明在SAF 研究領域這三家機構的研究最深入，影響力最大。在國內，中國科學院大學（10篇）是我國在SAF研究領域的主力軍。在發文量超過10篇的12家機構中，美國占了7家機構，說明其在 SAF研究領域的實力強勁，遠超其它國家。而中國只有中國科學院大學人圍，說明目前國內在SAF領域的研究能力不足，同時有圖可知中國與美國、德國及英國等國在SAF研究領域的聯系不太緊密。因此我國需要進一步加強對 SAF研究的投入，并加強與西方國家的聯系。

2.3 學科性質分析

2.3.1科學地圖分析

由圖4可知，四條較粗的引用軌跡線（兩條黃色和兩條紫色）和高的Z-Scores函數，表明了獸醫、動物、科學領域的出版物主要受到了環境、毒理學、營養學 （Z=5.920647 f=2 184） 和化學、材料、物理學 （Z=2.388 147 8 f=984 ）（黃色軌跡）出版物的影響；而物理、材料、化學領域的出版物主要受到了環境、毒理學、營養學 （Z=3.0946474 ， f=1 224） 和化學、材料、物理學 （Z=2.1320417 ， f=897 ）領域出版物的影響。

2.3.2 期刊分布分析

利用HistCite中總引用數功能解析SAF相關論文的主要發表期刊，TGCS表示某一篇文章被整個WOS數據庫中的文獻所引用的次數，即TGCS 值越高表明該文獻在領域內的影響越大。SAF研究領域發文量排名前十的期刊見表2，其中FUEL、ENER-GIES 期刊分別以41篇、33篇發文量位居前兩位，AEROSPACE、FRONTIERSIN ENERGYRESEARCH、JOURNALOFCLEANERPRODUCTION都發表了21篇論文，這些都是SAF研究領域的重點期刊，而JOURNALOFCLEANERPRODUC-TION、APPLIEDENERGY、ENERGYCONVERSIONAND MANAGEMENT期刊的影響因子均大于10，說明這些期刊在SAF研究領域具有重要的地位和影響力。FUEL、ENERGIES 等前10期刊在JCRL類別中是屬于能源與燃料、生物技術、熱力學、環境科學、化學、工程、航空航天。

綜上所述，從雙圖疊加分析來看，在施引期刊中，獸醫、動物和科學學科以及物理、材料和化學學科是SAF領域研究的主要的學科；被引期刊主要分布在環境、毒理學和營養學學科以及化學、材料和物理學學科。從期刊分布來看，SAF研究領域的論文主要發表在化學、物理、環境等學科。由此可以看出，SAF的研究是多學科領域的研究，在不同的學科中間存在著廣泛的學術交流和合作，同時也說明不同學科之間的影響和合作關系對該領域的研究產出具有重要的推動作用，有助于推動該領域的發展和進步。從分析結果來看，雙圖疊加分析與期刊分別分析表達的信息一致，雙圖疊加分析側重體現學科之間的主要交互特性。而期刊分布分析更側重于學科細分領域的分析。

3SAF的研究熱點及趨勢分析

3.1關鍵詞分析

利用CiteSpace軟件進行關鍵詞詞頻及中心性統計，并除去 sustainable aviation fuel以及相關同義詞，得到表3。其中，biomass（生物質燃料）、lifecycle asssment（生命周期評估）、conversion（轉化）、emissions（排放）出現的頻次較多，分別為53次、49次、41次、37次在表3中和生物燃料相關的詞出現的較多，且由圖5關鍵詞熱點圖可知，目前將生物燃料轉換應用為可持續航空燃料、以及替代燃料的生命周期分析是SAF研究的熱點。

通過研究特定領域關鍵詞及其出現頻率可以了解掌握該領域的研究熱點，評估該領域研究內容的更新速度及學科研究活力。因此進一步通過VOSviewer軟件對SAF研究領域的關鍵詞進行聚類分析，構建共現網絡圖譜，可以較為直觀的看出 SAF領域的主要研究情況，如圖6所示。

聚類結果顯示共有6個聚類，選擇顯示更顯著的4個聚類進行分析。關鍵詞聚類1主要是關于SAF生產原料方面的研究，包括的關鍵詞有 biofuel（生物燃料）、biodiesel production（生物柴油生產）、biodiesel（生物柴油）、oil（石油）、aviation biofuel（航空生物燃料）等。理論上廢棄油脂、農林廢棄物、城市有機固體廢棄物、工業尾氣、能源作物、綠氫等均可用于 SAF生產。廢棄油脂目前是最成熟的SAF原料，但其總量有一定限制；農林廢棄物原料充足，發展潛力巨大。

關鍵詞聚類2主要是涉及SAF技術路線研究，關鍵詞包括hydrodeoxygenation（加氫脫氧）、hydrocarbons（碳氫化合物）、hydrocracking（氫化裂解），biomass（生物質）、conversion（轉化）、vegetable-oils（植物油）。酯類和脂肪酸類加氫工藝、費托合成工藝、醇合成工藝及電轉液工藝是目前航空業普遍認為未來具有較大發展前景的路線。

關鍵詞聚類3主要涉及SAF減排貢獻與減排成本的研究，關鍵詞包括energy（能源）、emissions（排放）、impact（影響）、aircraft（飛機）、model（模型）等。基于不同的SAF價格和不同的摻混水平的組合，不同模型工具（如FLEET、SAGE 和FLOPS）和分析方法的研究大膽地估計了商業航空的環境影響和潛在的緩解策略的影響[-8]。關鍵詞聚類4主要涉及持續航空燃料的技術經濟評價，關鍵詞包括life-cycle assessment （生命周期評估）、technoeconomic analysis（技術經濟分析）等。從技術成熟度看，HEFA路線、FT路線優于ATJ路線和解聚提質，PIL路線技術最低[9-I]。從減排成本看，PtL和ATJ最高，HEFA路線最低[10-1]。

3.2重點文獻分析

利用 HisteCite軟件計算得到SAF研究領域高被引前10的文獻見表4，其中8篇為研究論文，2篇為綜述論文。其中LCS（Local CitationScore）是指在本次數據庫包含的文獻中，有多少篇引用它，數量越大代表本領域內同行推薦越多，此文獻也就越重要。GCS（GlobaCitation Score）表示這篇文獻的全網引用。

LCS次數最高的文獻是：Sustainablebiokerosene：Processroutesandindustrialdemonstrationactivitiesinaviationbiofuels，Chiaramonti Det al.2重點研究了航空生物燃料與化石煤油高度混合形成嵌入式生物燃料，報告了從生物質原料到可持續石蠟燃料的主要工業活動和測試經驗并提出了廢油是生產石蠟燃料的可替代的可持續生物質原料。在重要文獻中，主要針對的研究問題是對生物燃料轉化為可持續燃料的技術-經濟性評估，討論不同轉化路徑的減排成本以及技術可行性，得出了原料成本和酒精生產成本占轉化過程總成本的 80%^[13] ，將殘留物轉化為SAF的途徑具有較低的緩解成本[13]。

3.3突發詞分析

利用CiteSpace軟件對SAF研究領域關鍵詞進行突現分析（見圖7），分析其研究趨勢及熱點。根據突現結果顯示，關鍵詞impact、environmentalimpact、airpollution在2oo7年開始爆發，隨后biodieselproduction爆發，表明隨著對航空排放環境影響的關注，生產航空生物燃料用來替代傳統航空燃料逐漸引起了研究者的注意；biofuel、aviation biofuels、route、technology 關鍵詞在2015年爆發，顯示出科研工作者對于航空生物燃料生產技術路徑產生了濃厚的興趣，Wei-ChengWang等討論了醇制噴氣燃料（ATJ）、油脂噴氣燃料（OTJ）、合成氣費托合成噴氣燃料（GTJ）和糖制噴氣燃料等航空燃料生產技術面臨的主要挑戰，ThusharaKandaramathHari等提出未來藻類可以作為生產燃料的原料[14;在202O年hydrogenation（氫化作用）、gasturbine engine（燃氣渦輪發動機）等關鍵詞突現，表明研究人員開始關注氫在航空領域的應用以及使用SAF減少飛機渦輪發動機的非揮發性顆粒物排放的研究[1。

4結束語

4.1主要結論

本文從多個角度對2005—2023年Web of Science核心合集數據庫可持續航空燃料（SAF）領域的521篇文獻的作者、國家與機構、學科與期刊、研究熱點與發展趨勢進行了可視化分析，結果如下：（1）對于SAF的相關研究在2005—2016年期間不多，從2016年開始進入了快速增長階段，研究者對于SAF的關注日益提升；（2）華盛頓州立大學的Heyne Joshua S、BrandtKristin、佐治亞大學Dwivedi Punee 是SAF研究領域內的核心作者群，為SAF的研究提供了前沿探索，是該領域內的領導力量。其余研究群體相對獨立，合作不緊密；（3）美國、德國、英國、中國是 SAF研究領域的主要國家，美、英、德三國合作相對密切，而中國與沙特阿拉伯、印度、日本等國在該領域開展了較多的合作；（4）SAF的研究是多學科交叉的研究，在不同的學科之間存在著廣泛的學術交流，該領域的論文主要與化學、物理、環境等學科相關；（5）biofuel（生物燃料）、conver-sion（轉化）、hydrodeoxygenation（加氫脫氧）、life-cycleassessment（生命周期評估）、technoeconomic analysis（技術經濟分析）、carbon capture（碳捕獲）、aireraft（飛機）是SAF研究文獻的主要關鍵詞，表面在SAF研究領域生物燃料轉化為可持續航空燃料、碳捕獲、氫能、飛機技術提升是研究的熱點，其中生物燃料相關詞匯出現最多，重點文獻中有不少是針對航空生物燃料的且突發詞中 biofuel、aviation biofuels、route 等詞爆發，說明目前科研工作者最關注航空生物燃料生產技術和生產成本的研究。

4.2主要啟示

（1）研究范圍要突出“自主可控原則”。航空替代燃料擔負著國家能源安全和碳減排雙重使命，中國的可持續航空燃油（SAF）的研究要基于中國國情選育遴選減排潛力大、成本效益高、適于規模化生產的SAF原料好工藝。比如AtJ路線在歐美已有示范項目，但在中國缺乏專利布局、原料供應和商業探索。HEFA路線盡管在中國技術成熟，但原料（廢棄油脂）供應有限、研究意義有限，而以木質纖維素類為原料的A1（費托工藝）相對于煤基原料是成熟技術路線，原料豐富，可重點關注。解聚提質路線具有較好的研發實力，原料適應性廣，是適合中國中長期需要發展的技術路線。

（2）技術經濟評價要相互契合。SAF的技術經濟評價將是未來研究的一個重要趨勢，技術可行，經濟合理是SAF產業化落地的基本要求。經濟評價要識別SAF成本降低的難點，即技術的突破點，也是政策的著力點。項目的財務評價要基于技術成熟度，采用動態指標與靜態指標結合的方式對項目的盈利能力、投資回收期進行評價。國民經濟性評價要基于LCA（全生命周期）原則，重點關注SAF工藝的減排貢獻與減排成本的均衡，關注SAF定價的逆向需求對碳排放的影響，要推演出SAF大規模應用的產業扶持政策框架和力度。

（3）政策研究要體現“胡蘿 h+ 大棒”的原則。沒有政策支撐，SAF短時間內很難與傳統航煤競爭，高企的SAF價格令航空公司望而卻步，中國 30?60 的減排目標就難以實現。歐美市場的SAF發展優勢主要得益于“行政指令 + 消費目標 ?+ 補貼激勵”政策組合的一攬子推廣模式。中國的 SAF政策一方面要強化行政指令的強制性、指向性、階段性、可量化性，同時打好貨幣信貸政策、財稅政策、監管政策和產業政策的“組合拳”以路線圖式的戰略規劃引領產業發展方向，以強制性的消費目標、減排目標促進市場需求壯大，以積極的財政補貼、稅費減免政策刺激供給端擴大產能規模，促進SAF產業進入良性發展循環。

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