车用替代燃料生命周期分析PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1背景 1

中国经济发展和机动车保有量剧增 1

能源安全和温室气体减排压力 2

替代燃料的发展和中国政府的努力 3

1.2问题的提出 5

1.3生命周期评价和WTW研究的发展 7

生命周期评价的发展历程 7

国外车用燃料WTW研究的发展 9

国内车用燃料WTW研究的进展 11

国内研究需要深入的部分 12

1.4研究路径和内容 13

第2章 研究方法和模型描述 15

2.1总体研究框架 15

2.2WTW分析的定义和模型描述 17

燃料路线 17

时间范围 19

功能单位 19

WTT计算流程和说明 20

TTW计算流程和说明 24

WTW的结果合成 25

数据来源和质量 26

2.3持有者成本模型的构建 26

模型框架 26

基准的设定 27

各种含能资源相对于原油的价格弹性 28

燃料成本和预期售价的计算 29

汽车预期售价的计算 29

汽车持有者成本的计算 30

2.4替代燃料市场化进程的模型构建 30

2.5情景分析模型的构建 32

第3章 燃料路线描述 35

3.1石油燃料路线 35

原油开采和处理 36

原油运输 36

成品油生产 38

汽油品质和含氧添加剂的生产 40

柴油品质 42

液化石油气的生产 43

成品油运输和分配 43

3.2天然气燃料路线 45

天然气的消费和供应 45

天然气的开采和精制 47

天然气的运输 48

天然气的压缩和加注 50

天然气化工 51

液体燃料产品的运输和分配 57

3.3煤基燃料路线 58

煤炭的开采和洗选 59

煤炭运输 61

煤化工 62

煤制燃料的运输和分配 65

3.4生物质路线 65

几点说明 65

玉米和小麦乙醇 72

薯类乙醇 77

甜高粱乙醇 81

木材和秸秆燃料路线 82

乙醇燃料的前景 84

生物柴油 85

3.5电能的生产和使用 93

发电 93

利用电能水解制氢 95

3.6二氧化碳的捕获和封存 96

3.7替代燃料和汽车技术的组合 98

传统汽车和混合动力汽车 98

燃气汽车及其基础设施 99

低比例混合燃料汽车和灵活燃料汽车 100

使用替代燃料的柴油机汽车 102

氢内燃机汽车 102

燃料电池汽车 103

电动汽车 104

3.8资源量和原料的基本价格 105

原油 105

天然气 106

煤炭 107

生物质 107

3.9替代燃料汽车和先进技术汽车的预期售价 108

第4章 WTW结果分析 111

4.1WTT能源消费和温室气体排放 111

石油燃料 112

压缩天然气和液化石油气 114

天然气和煤基液体合成燃料 116

生物质乙醇燃料 119

生物柴油燃料 126

氢能燃料和电能 131

4.2WTW能源消费和温室气体排放 136

汽油和柴油路线 137

传统燃气路线 138

天然气和煤基液体合成燃料路线 142

生物乙醇路线 146

生物柴油路线 151

氢内燃机路线 156

燃料电池和电动汽车路线 160

4.3WTW持有者成本 167

4.4本章小结 170

第5章 情景分析 173

5.1背景参数选择 173

情景结构 173

各种替代燃料路线的技术参数 174

轿车保有量的变化 175

汽车年均行驶里程 175

5.2燃料路线筛选 176

5.3情景设定和分析结果 178

基准情景 178

乙醇情景 180

混合动力情景 181

煤制甲醇情景 182

轿车柴油化情景 184

5.4政策建议 186

5.5本章小结 187

第6章 结论 189

6.1主要结论 189

6.2研究的创新点 190

6.3需要进一步完善的地方 191

6.4结语与展望 192

缩略词表 193

参考文献 195

表1-1“十五”期间国内替代燃料车和先进燃料车的开发 4

表2-1本研究包括的含能资源与燃料 18

表2-2本研究所包括的车用燃料与机动车技术的配合 18

表2-3碳潜在排放系数和碳氧化率 21

表2-4IPCC规定的不同时间尺度下的GWP指标 22

表2-5模型车辆燃料消耗量测试水平 24

表2-6中国原油进口金额和价格 28

表2-7其他能源载体相对于原油的价格弹性 28

表3-12006年中国进口原油来源构成 36

表3-2中国国内原油运输方式的估计 37

表3-32005年中国国有铁路机车情况 37

表3-4石油基燃料的生产能效 39

表3-52002年中国和欧美汽油组分对比 40

表3-6中国和欧美的主要汽油标准参数 40

表3-7本研究所包括的汽油品质参数 40

表3-8中国某石油公司柴油组分 42

表3-9本研究中采用的LPG品质要求 43

表3-10中国成品油长途运输方式比例 44

表3-112005年中国和世界的吨甲醇天然气消耗量 53

表3-12中国煤炭开采的吨煤产品能源消费量 60

表3-13中国每吨煤炭洗选过程的能源和水消费量 61

表3-14中国煤炭运输量和转运量分担率 62

表3-15煤直接液化和间接液化技术对比 63

表3-162005年中国合成氨装置原料结构 68

表3-17使用荒地种植原料的碳释放量与WTW减排量持平年限估算 70

表3-182006年中国燃料乙醇生产企业现状 73

表3-19中国燃料乙醇定点工厂获得国家补贴的情况 74

表3-20中外乙醇生产能耗和水耗对比 76

表3-21燃料乙醇工厂2005年供应区域和最大运输距离 77

表3-22糖质作物含糖量和产量对比 78

表3-23纤维素乙醇原料的主要成分构成 83

表3-24生物柴油与车用柴油部分指标对比 85

表3-25中国和美国2005年各种发电方式容量和发电量比例 94

表3-262020年中国装机容量和发电量比例预期 94

表3-27中国火力发电能耗和电网线路损失的统计和预期 95

表3-28现有CCS技术捕获率和能源消耗 97

表3-29不同的二氧化碳封存技术目前发展阶段 97

表3-30基准汽油轿车在测试循环中的燃料经济性指标 98

表3-312005-2020年汽车燃料经济性指标提高幅度 99

表3-32传统燃气汽车相对于汽油车燃料经济性指标改变 100

表3-33中国各种生物质原料的价格预期 107

表3-34其他车辆以传统汽油PISI轿车为基准时的价格上浮 109

表4-1压缩天然气路线所代表的含义 114

表4-22020年中国生物质发电的电厂效率 125

表5-1中国未来主要年份每年新增车辆数量预期 175

表5-2世界各国轻型乘用车年均行驶里程 176

表5-3中国2005年初各种燃料轿车保有比例 178

表5-4基准情景的主要分析结果 178

表5-5基准情景下2020年中国原油需求量和进口量估算 179

表5-6乙醇情景的主要分析结果 180

表5-72020年乙醇情景与基准情景对比结果 181

表5-8混合动力情景的主要分析结果 181

表5-92020年混合动力情景与基准情景对比结果 182

表5-10甲醇情景的主要分析结果 183

表5-112020年甲醇情景与基准情景对比结果 183

表5-12中国轿车部门2020年所使用的不同柴油的比例 184

表5-13柴油情景的主要分析结果 185

表5-142020年柴油情景与基准情景对比结果 185

图1-1中国经济、汽车保有量和车用能源发展 2

图1-2中国过去25年原油平衡情况 2

图1-3生命周期评价与Well-to-Wheel研究 6

图1-4WTW研究中的复杂性范例 13

图2-1研究总体框架 17

图2-2产品替代法的计算流程 23

图2-3中国轻型车测试循环 25

图2-4成本分析模型的结构 27

图2-5替代燃料市场化的激励-阻碍定性分析模型 31

图2-6LEAP模型的系统结构 32

图3-1石油燃料路线 35

图3-22003年中国两大石油公司汽油产品构成 41

图3-3液化石油气燃料路线 42

图3-4天然气燃料路线 46

图3-5中国历年天然气消费水平 47

图3-6中国天然气管道运输量和运输距离 49

图3-7中国2005年甲醇消费量构成 52

图3-8中国甲醇的生产和进口 52

图3-9甲醇制氢的燃料路线 57

图3-10煤基燃料路线 58

图3-11中国的能源消费结构变化 59

图3-12中国煤基消费量 59

图3-13煤基洗选过程示意图 61

图3-14中国农业生产中化肥使用量的变化 67

图3-15中国农业生产中农药使用量的变化 67

图3-16玉米和小麦制造乙醇的路线 72

图3-17中国改革开放以来玉米和小麦历年总产量 73

图3-182006年中国醇类燃料推广示范区域 74

图3-19中国全国和东北地区玉米单位面积产量 75

图3-20中外小麦单位面积产量 75

图3-21木薯和甘薯制造乙醇的路线 77

图3-22广东和广西地区木薯单位面积产量 79

图3-23中国改革开放以来历年薯类和甘薯总产量 80

图3-24中国甘薯单位面积产量 80

图3-25甜高粱茎秆制造乙醇的路线 81

图3-26甜高粱在不同盐碱度下单位面积产量变化 82

图3-27木材和秸秆的燃料路线 82

图3-28中国改革开放以来全国大豆历年总产量 88

图3-29中外大豆单位面积产量 89

图3-30中国电力装机容量的发展 93

图3-31利用电能制氢的燃料路线 95

图4-12005年石油基燃料的WTT过程化石能消费量 112

图4-22005年石油基燃料的WTT温室气体排放量 113

图4-32020年石油基燃料的WTT过程化石能消费量 113

图4-42020年石油基燃料的WTT温室气体排放量 114

图4-52005年传统车用燃气的WTT过程化石能消费量 115

图4-62005年传统车用燃气的WTT温室气体排放量 115

图4-72020年传统车用燃气的WTT过程化石能消费量 116

图4-82020年传统车用燃气的WTT温室气体排放量 116

图4-92005年天然气和煤基液体燃料的WTT过程化石能消费量 117

图4-102005年天然气和煤基液体燃料的WTT温室气体排放量 117

图4-112020年天然气和煤基液体燃料的WTT过程化石能消费量 118

图4-122020年天然气和煤基液体燃料的温室气体排放量 118

图4-13生物质燃料乙醇路线 119

图4-142005年生物质乙醇的WTT过程化石能消费量 120

图4-152020年生物质乙醇的WTT过程化石能消费量 121

图4-162005年生产1MJ生物质乙醇的WTT总能和化石能投入量 122

图4-172020年生产1MJ生物质乙醇的WTT总能和化石能投入量 122

图4-182005年生物质乙醇的WTT温室气体排放量 123

图4-192020年生物质乙醇的WTT温室气体排放量 123

图4-202020年使用秸秆生产单位能值的电能或者乙醇的温室气体减排量 125

图4-212020年使用单位能值的秸秆生产电能或者乙醇的温室气体减排量 126

图4-222005年生物柴油的WTT过程化石能源消费量 127

图4-232020年生物柴油的WTT过程化石能源消费量 127

图4-242005年生产1MJ生物柴油的WTT总能和化石能投入量 129

图4-252020年生产1MJ生物柴油的WTT总能和化石能投入量 129

图4-262005年生物柴油的WTT过程温室气体排放量 130

图4-272020年生物柴油的WTT过程温室气体排放量 131

图4-28氢能燃料路线 132

图4-292005年氢能燃料和电的WTT过程化石能源消费量 133

图4-302005年氢能燃料和电的WTT温室气体排放量 133

图4-312020年气氢燃料和电的WTT过程化石能源消费量 134

图4-322020年液氢燃料的WTT过程化石能源消费量 134

图4-332020年气氢燃料和电的WTT过程温室气体排放量 135

图4-342020年液氢燃料的WTT过程温室气体排放量 136

图4-35汽柴油路线的WTW化石能源消费量 137

图4-36汽柴油路线的WTW温室气体排放量 137

图4-37汽柴油路线的WTW石油资源消费量 138

图4-38汽柴油路线的WTW能源消费和温室气体排放量对比 139

图4-392005年传统车用燃气路线WTW化石能源消费量 139

图4-402005年传统车用燃气路线WTW石油资源消费量 140

图4-412020年传统车用燃气路线WTW化石能源消费量 140

图4-422020年传统车用燃气路线WTW石油资源消费量 141

图4-432005年传统车用燃气路线WTW温室气体排放量 141

图4-442020年传统车用燃气路线WTW温室气体排放量 142

图4-452005年天然气和煤基合成燃料路线WTW化石能源消费量 142

图4-462005年天然气和煤基合成燃料路线WTW石油资源消费量 143

图4-472020年天然气和煤基合成燃料路线WTW化石能源消费量 144

图4-482020年天然气和煤基合成燃料路线WTW石油资源消费量 144

图4-492005年天然气和煤基合成燃料路线WTW温室气体排放量 145

图4-502020年天然气和煤基合成燃料路线WTW温室气体排放量 145

图4-512005年生物乙醇燃料路线WTW化石能源消费量 146

图4-522005年生物乙醇燃料路线WTW石油资源消费量 147

图4-532020年生物乙醇燃料路线WTW化石能源消费量 148

图4-542020年生物乙醇燃料路线WTW石油资源消费量 149

图4-552005年生物乙醇燃料路线WTW温室气体排放量 149

图4-562020年生物乙醇燃料路线WTW温室气体排放量 150

图4-572005年生物柴油燃料路线WTW化石能源消费量 151

图4-582005年生物柴油燃料路线WTW石油资源消费量 152

图4-592020年生物柴油燃料路线WTW化石能源消费量 153

图4-602020年生物柴油燃料路线WTW石油资源消费量 154

图4-612005年生物柴油燃料路线WTW温室气体排放量 154

图4-622020年生物柴油燃料路线WTW温室气体排放量 155

图4-632020年氢内燃机路线WTW化石能源消费量 156

图4-642020年氢内燃机混合动力路线WTW化石能源消费量 157

图4-652020年氢内燃机路线WTW石油资源消费量 157

图4-662020年氢内燃机混合动力路线WTW石油资源消费量 158

图4-672020年氢内燃机路线WTW温室气体排放量 159

图4-682020年氢内燃机混合动力路线WTW温室气体排放量 159

图4-692005年燃料电池和纯电动车路线WTW化石能源消费量 160

图4-702005年燃料电池和纯电动车路线WTW石油资源消费量 161

图4-712020年车载制氢燃料电池WTW化石能源消费量 162

图4-722020年车载制氢燃料电池WTW石油资源消费量 162

图4-732020年氢燃料电池和纯电动车WTW化石能源消费量 163

图4-742020年氢燃料电池和纯电动车WTW石油资源消费量 164

图4-752005年氢燃料电池和纯电动车WTW温室气体排放量 164

图4-762020年车载制氢燃料电池WTW温室气体排放量 165

图4-772020年氢燃料电池和纯电动车WTW温室气体排放量 166

图4-782020年原油价格每桶70美元时中国燃料路线的排放和成本 167

图4-792020年原油价格每桶40美元时中国燃料路线的排放和成本 168

图4-802020年原油价格每桶100美元时中国燃料路线的排放和成本 169