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1、天然气基车用替代燃料的节能减排浅析ok3,其中拥堵路段18km,快速交通路段15km,城乡结合路段11km。[1][2][3][4][5]下一页ok3)[11],使用的燃料为重油,相应的运输过程能量效率约为99.3。柴油、汽油、渣油的生产在国内炼油厂进行,其效率根据国内情况分别设定为95、88、95.5[12]。所有环节的过程燃料比例参考GREET模型[11]并根据国内情况做适当修改[12]。天然气的开采和处理以及LNG和GTL的生产均在澳大利亚进行,认为其生产效率与美国接近,所以主要采用GREET模型中的数据[11],同时参考国外相关报告数据[13]。LNG和GTL从澳大利亚通过远
2、洋油轮运输到中国,设定其海运距离为5334公里,油轮的能量消耗率分别为1.35J/(MJ?km)和1.02J/(MJ?km)[11],相应的运输过程能量效率分别为99.3和99.5。LNG和GTL的生产效率分别为90和65,并认为使用单一天然气作为过程燃料[10]。电力生产方面使用天然气进行火力发电,效率设定为40[11]。各种燃料路径上游阶段的能耗如表3所示。(2)排放数据排放数据包括各种燃烧装置的排放因子,每种过程燃料只设定一种最具代表性的燃烧装置,排放因子参考GREET模型根据国内实际情况做一定调整[12],具体的设定如表4所示。4.3.下游阶段数据(1)燃料消耗车辆的燃料消耗
3、来自于12米柴油和G公交车实际运行结果。其中,柴油客车的平均百公里油耗量为40.12升,GTL燃料客车的平均百公里油耗量为40.56升,G燃料客车的平均百公里油耗量为35kg。为便于比较,根据各燃料的质量密度和能量密度,将其转化为百公里能耗,具体结果见表5。(2)排放利用实验室发动机ESC循环测试,获得了三种燃料在对应发动机上应用的综合排放和综合能源消耗,由于循环测试工况来自于道路运行路谱的分析,具有比较广泛的代表性,因此认为实际道路运行的排放与实验室ESC测试排放具有对应关系。利用ESC循环的燃料消耗和道路运行的百公里油耗,将ESC排放转换到车辆道路运行排放[14]。各种燃料车辆运
4、行阶段的CO2排放量采用碳平衡的方法计算获得。三种车辆的排放的具体数值见表5。表5下游车辆使用阶段主要数据下一页ok3)或排放(g/100km)5.全生命周期分析结果比较根据上述的设定和实际测试结果,通过模型计算,获得了三种燃料的在公交客车上使用的能源消耗、污染物排放等指标的全生命周期分析结果,具体数值如表6所示。表6还给出了GTL路径与G路径相对于传统柴油路径的节能减排效果。表6生命周期分析结果总能耗(kJ/100km)或排放(g/100km)5.1.总能源消耗如图3所示,在全生命周期内,两种天然气基燃料路径的总能源消耗均高于传统柴油路径。其中,GTL路径的能耗超过柴油路径38.3
5、,其原因是GTL燃料在生产阶段的效率仅为65,远低于传统柴油生产阶段95的能源效率,而其在使用阶段采用了效率基本相同的发动机技术。而G路径的能耗超过柴油路径23.9,其原因是上游阶段和下游使用阶段的能源效率都比较低,天然气开采、处理和LNG生产的综合效率只有87.3,而传统柴油从原油开采到产品生产的综合效率为91.2,二者在上游阶段相比有4个百分点的能源效率差距;而在车辆使用阶段,G路径使用的发动机为火花点火式,受爆震等因素的限制,其压缩比相比传统压缩着火式柴油发动机要低,导致车辆使用阶段燃油消耗高、能源效率较低。从图3还可以看出,天然气基的两种燃料路径相比,G路径的总能源效率要高于
6、GTL路径。其主要原因是GTL燃料在生产过程中要经过气化、FT合成等化工过程,消耗大量过程能源,仅在此过程就要消耗35的过程能源,而G路径只需要经过燃料的液化这一物理过程,能源消耗相对低得多。尽管在车辆使用阶段,GTL路径的燃料消耗比G路径低,但也不能弥补燃料生产阶段的大量能源消耗,因此GTL路径的总能源效率较低。如果能够改进燃料生产阶段。高效利用化工过程的余热,提高GTL生产过程的能源利用效率,发挥GTL燃料与传统燃料供应体系和车辆技术完全兼容的特性,GTL燃料路径仍然具有独特的竞争优势。5.2.石油替代图4为三种燃料路径在全生命周期内,石油消耗的比较。由图可以看出,无论是GTL路
7、径还是G路径,均能大幅度降低石油能源的消耗,降低幅度均超过99。其中不足1的石油消耗来自于天然气开采机具使用的柴油和海洋运输过程中油轮燃烧的渣油。因此,使用天然气基车用燃料是大幅度降低车用石油需求的有效途径之一。5.3.污染物排放比较图5比较了三种燃料路径在不同阶段和全生命周期内的常规污染物排放和硫化物(SOx)排放。总体上,与传统柴油路径相比,除G路径的CO和THC排放外,两种天然气基燃料路径的排放物都得有所降低,具有减排的能力。(1)PM排放在全生命周
