石油替代物的研制.ppt

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1、我 国 远 期 石油替代能源研究,我国远期石油替代能源的研究,1 世界和我国远期石油供需的预测2 运输燃料替代方案以及石油化工产品 的新原料和生产路线3 氢能运输燃料推广应用展望4 运输车辆与替代燃料的匹配和适应性5 符合我国国情的分析研究与初步建议,世界和我国远期石油供需的预测,1.1 原油资源和产能增长与下降预测1.2 世界和我国原油需求预测1.3 非常规石油接替程度预测,原油资源和产能增长与下降预测,USGS 于2000年公布资料 单位 10亿桶 原油 天然气凝析油 合 计待发现可采储量 732 207 939平均储量增长 688 42 730平均剩余探明可采储量 891 68 959累

2、计开采量 710 7 717最终可采储量 3021 324 3345,原油资源和产能增长与下降预测,原油资源和产能增长与下降预测,根据USGS资料,若年增产1%,则2047年峰值产量57亿吨,若年增产2%,则2037年峰值产量73亿吨.根据IEA 2004年世界能源展望,2030年预测产量60亿吨(2004年至2030年平均年增长幅度1.6%)另见下列年度间增长幅度表(2000年后为预测值),资料来自（IEAWEO）1971/2000 1990/2000 00/10 10/20 20/30 30/40 40/50 1.30 1.30 0.67 0.75 0.77 0.01-0.55,原油资源和

3、产能增长与下降预测,我国总资源量（地质储量）接近千亿吨但最终可采约亿吨探明可采储量近亿吨迄今已采出约亿吨剩余探明储量不到亿吨，每年新增可采储量约 亿吨，剩余最终可采储量约有亿吨。,世界和我国原油需求预测,根据有关资料，年前供需可望平衡从下图看出世界一次能源需求增长迅速但在年后石油所占份额将降到以下,世界和我国原油需求预测,发达国家仍追求更好的生活条件，从下表看出美国汽油消费将从年的 4 亿吨 增加到年的7.2 亿吨。美 国 运 输 燃 料 消 费 量（亿吨/年）年度 2000（实际）2010（预测）2020（预测）2025（预测）轿车 1.7 1.9 2.1 2.2轻型卡车 1.3 2.1 2

4、.7 3.1重型车 1.0 1.7 1.8 1.9,世界和我国原油需求预测,我国石油消费预测年达到亿吨，其中依赖进口量亿吨年一次能源消费估计为年的两倍，即约亿吨油当量石油消费可能达到亿吨（人均吨，大大低于目前中等发达国家和地区人均吨的水平）,非常规石油的接替程度预测,关于非常规石油的定义页岩油基于油砂的合成原油和基于重油或超重油衍生产品（如）煤基合成油生物质基合成油天然气基合成油,非常规石油接替程度预测,前述第项页岩油从油母页岩干馏得到世界总资源为亿，其中经济可采者亿分布于美国、中国、爱沙尼亚等地，由于开采、加工成本高，除个别国家曾经工业生产外，均未大规模利用。,非常规石油接替程度预测,前述第

5、项油砂加拿大总资源量亿经济可采亿（其中已列入原油储量）已生产多年当前油价高，计划扩大生产规模一座将密度为.重质沥青加工为密度.合成原油（）年产量万吨的工厂投资约亿美元超重油委内瑞拉沥青带总资源量亿经济可采亿，当前年产量约万吨,运输燃料替代方案以及石油化工产品 的新原料和生产路线,醇醚燃料生物柴油煤基合成油（CTL）天然气基合成油（GTL）煤制氢（CTH）或天然气（GTH）制氢，包含煤的多联产技术生物质合成油（BTL）或制氢（BTH）利用风能、核能、太阳能多种途径制氢煤或天然气以及生物质生产石油化工基本原料（例如CTO、GTO、BTC等）,醇醚燃料,1 乙醇-应用很久源于生物的内燃机燃料,现在巴

6、西和美国已广泛采用,我国也已在几个省份试用,属于环境友好的燃料组分。一般以10%的比例掺入汽油,因乙醇发热量较低,大约 1 吨乙醇可节约 0.9 吨汽油。通常以玉米等粮食作物为原料经发酵过程生产。当汽油价位低时难与竞争，需政府补贴。正在开发中的利用玉米秸秆的纤维素、半纤维素加酸或酶水解转化成葡萄糖然后发酵的工艺可免与粮食争原料，但成本偏高。,醇醚燃料,2 甲醇-属于清洁型内燃机燃料,可掺入汽油或单独使用.不足之处是毒性大,普及应用时难以管理.通常以天然气或煤炭为原料生产.其价格受原料和装置规模影响较大,受地区因素制约.甲醇也可作为燃料电池的燃料.一是经过车载转化器转变为氢气,另一种是直接做为电

7、池燃料(DMFC).两者都存在推广应用的若干问题.,醇醚燃料,3 二甲醚-曾经一度被宣传为清洁的柴油机燃料,但因多种原因迄今未得到应用。它的原料和生产途径和甲醇类似，实际可由甲醇制成，或用合成气“一步法”制备。有的专家曾推荐二甲醚作为替代液化天然气的能量载体，在天然气产地生产后便于用船长距离输送，并论证了经济性。但未能实现。二甲醚作为民用液化石油气的替代品，在某些地区和一定条件下可行。,生 物 柴 油,1 已在欧洲和美国等地使用多年，属于源于生物的环保型清洁燃料。2 原料为油菜籽油、大豆油、葵花籽油、棕榈油以及厨房回收油，将其与甲醇进行酯交换反应，得到脂肪酸甲酯（F A M E）即生物柴油，并

8、副产甘油。3 通常掺入柴油 中的比例 10%-20%，性能变化不大，如 100%代替，则存在寒冷地区或季节流动性能不良和对橡胶材料侵蚀问题。,生 物 柴 油,4 原料中含不饱和脂肪酸多时，所制得的F A M E 氧化安定性差。5 生物柴油润滑性能好6 生物柴油成本视原料价格而有差异，一般比石油柴油高（除非原油价位高时），有些国家对城市公交客车使用给以补贴。,乙醇汽油和生物柴油的扩大应用,1 从生物来源和清洁燃料的角度，生物柴油和乙醇汽油是很好的代用燃料。2 原料的来源与各国国情密切相关，要具体分析。3 乙醇的生产原料可扩大到多种含纤维素物料，比较容易得到。F A M E 原料仅限于油料作物，数

9、量有限。4 专家估计在欧盟替代 5%汽油，需占用 5%耕地，替代 5%柴油，需占用 15%耕地；而在美国上述占用比例分别为 8%和 13%。5 美国目标是将生物源的替代运输燃料所占比例从目前的不足 5%提高到2020年的 10%和2030年的 20%。,煤基合成油和天然气基合成油,1 直接法煤制油:在高压和高温下借助催化剂和供氢剂将煤的有机物和氢气反应生成液体油品（从石脑油、中间馏分到重油和渣油）气体烃，还有水、氨、硫化氢等。只有低灰分、岩相组成中镜质组多的煤才适合直接液化。液化油要进一步经过加氢精制和裂化才能获得目的产品。国内外均开发了直接液化技术，神华公司正开始建设300万吨级大型工厂。,

10、煤基合成油和天然气基合成油,2 间接法煤制油：煤首先气化变成含 CO 和 H2 的合成气，在中压中温下靠专门催化剂进行 费-托 合成反应生成以直链烃为主的气体烃、液体烃（从石脑油、中间馏分油到石蜡）等产品。石蜡再进一步加氢裂化得到以优质柴油为主的油品。国外已拥有成熟的生产技术，国内也在进行示范厂建设。,煤基合成油和天然气基合成油,3 天然气基合成油：天然气部分氧化制造合成气，气体精制后作为费-托合成原料，以下步骤与煤的间接法合成油相同。4 综合评述：不论煤基或天然气基合成油都要求低廉的原料价格，否则成本难与石油产品竞争。煤基合成油工厂投资每年每吨油品约在8000-10000元，比天然气基高出近

11、一倍。每产1吨油用煤3吨以上，耗新鲜水6吨以上。煤直接液化设备和工艺远较间接法复杂，对煤种要求也高，建厂宜审慎。,煤或天然气制氢与煤的多联产技术,1 煤炭（煤水浆或干煤粉）在压力气化炉内通入氧气 气化，然后经过精制、CO变换、脱CO2 得到氢气。传统的成熟工艺已广泛用于生产合成氨、甲醇等。尽管各个工艺过程有不同专利技术，但总的来说投资偏大，能耗高，生产成本高。只有当煤价低廉的坑口附近建设较大规模的装置经济才是合理的。无论是气化工艺，还是气体精制、氢气分离以至空气分离制氧的工艺技术都有改革或改进余地，突破性的研究开发工作已在开展中。,煤或天然气制氢与煤的多联产技术,2 天然气制氢也有一套成熟工艺

12、，即通过高温水蒸汽转化或加氧部分氧化得到转化气，然后然后经过 CO变换、变压吸附脱CO2 得到氢气。天然气成本对产品氢成本影响很大，制氢装置规模次之。新技术如氢气分离以至空气分离制氧的工艺技术都有改革或改进余地，小型化的低成本分散制氢装置正在国外大力开发试验中。,煤或天然气制氢与煤的多联产技术,3 煤的多联产技术伴随着清洁煤技术提出多年，曾经有多种方案-在发电之外供热（或供冷）和生产多种化学品（甲醇、氢、合成油、二甲醚等），近年来美国在提出 Vision 21 的基础上，具体安排 FutureGen 的新一代煤电联产氢的实施方案，综合热效率可达60%。我国煤炭资源丰富，而且煤的价格低于美国，因

13、此在产煤地区采用煤电联产氢的技术建设大型项目是可行的。,生 物 质 合 成 油 或 制 氢,1 生物质资源:生物质资源既包括人们可食用的粮食和油料作物,还保括农村通常用为燃料的作物秸秆、林业生产和加工过程废弃物，还有城市产生的生物质垃圾。美国每年可利用的生物质资源超过6亿吨，折合2.5亿吨油当量,将它们合理利用构成循环经济的一个重要环节。我国资源与美国接近，但分布较分散。生物质的有效利用途径：（1）直接做燃料分散生产沼气或集中产生电力（2）去生物质精炼厂（Biorefinery）加工为运输燃料和高附加值的化工产品。,生 物 质 合 成 油 或 制 氢,2 生物质合成油（BTL）生物质首先经过预

14、处理和干燥等过程,然后在气化炉内通入氧和水蒸汽,绝大部分气化成为CO,CO2,H2,CH4等,进一步转变为合成气,采用费托法合成油品.生物质也可先经过热分解得到生物油，生物焦炭和气体。这一步可在分散的小装置进行，然后将油和焦集中到大型装置加工得到BTL。,生 物 质 合 成 油 或 制 氢,3 生物质制氢（BTH）生物质制氢两大途径：热化学分解过程包括高温气化或中温热分解以及加水分解等，先得到含CO和H2的气体，进一步转化为氢气。大部过程和前述的生物质制油过程接近。生物过程包括（1）厌氧发酵产生甲烷为主的气体然后加工为氢气；（2）利用某些微生物（如绿藻）的代谢功能，通过光化学分解反应产生氢。热

15、化学分解过程技术基本成熟，将实现工业生产。生物过程（1）适合做民用燃料，大规模制氢不经济;（2）正处于基础研究阶段。,利用风能、核能、太阳能制氢,1 风能制氢 风能属可再生能源，世界拥有巨大潜在能量（陆地和近海）。风力发电技术已经成熟，正向建设大型化风电场的方向发展。欧洲近年发展迅速，美国也急起直追，在开发大型风力机组和降低成本方面已有长期规划。为克服风能供电的波动特点，除在蓄电和电网调度上努力外，利用电网峰谷差的多余电力通过电解水产生氢气，并将氢储存于风机的空心支柱内是一优化方案。因此努力改善电解水的工艺和设备是重要课题。,利用风能、核能、太阳能制氢,2 核能制氢 常规压水堆 核电站的能量利

16、用效率低于火力发电的大型超临界机组。为了有效利用反应堆的高温位能量，采用氦气为热载体的高温气冷堆，取出 650-900C热量供给烃的水蒸汽转化制氢，从而节省燃料烃气的消耗。估计每10MW热功率的反应堆每日可产氢8吨。利用高温位核能的多种直接水分解和间接水分解以及与煤气化或铁矿石还原结合制氢或联产甲醇和电力的多种多样技术大多处于研究阶段。,利用风能、核能、太阳能制氢,3 太阳能制氢 直接利用太阳能将水分解制氢尚处于研究阶段，将太阳光能浓缩上千倍的技术已有成果。探索中分解水的途径如下：（1）极高温直接分解（2）光电化学分解：用特殊半导体材料（3）光热化学分解：用专门的化合物体系 间接利用太阳能制氢

17、的主要途径是光伏发电然后电解水。技术成熟但经济成本过高。,煤或天然气以及生物质生产石油化工基本原料,问题的提出：用于运输燃料的石油替代能源品种较多，长远目标宜采用可再生能源生产，使用中不排或少排温室气体。但当前广泛使用石油化工产品均来自烃，大部以低碳烯烃和单环芳烃为基本原料。虽然石油化工原料只占石油消费量的 15%-20%，但今后石油供应量下降时期未必能充分保证供应。建议在过渡期以天然气和煤为原料作为补充。办法是将天然气或煤首先转化为合成气，制成甲醇或二甲醚，然后采用 MTO 或 MTP 技术生产低碳烯烃。在天然气或煤价较低的气田或煤矿区，在目前原油价位高时，采用此技术已经是合理的选择。,煤或

18、天然气以及生物质生产石油化工基本原料,芳烃原料可由煤的直接液化所产重石脑油制取。可由GTL或CTL所产直链烷烃C4-C8馏分可作为蒸汽裂解生产乙烯原料,C9C13馏分可作为生产洗涤剂原料。建议远期采用可再生的生物质作为主要来源生物质精炼厂不论使用生物过程或热化学过程均能得到醇类、合成气、生物油等产品，进一步加工就得到多种有用的化工产品。美国设想在 2030 年利用生物质提供化学产品总量的25%，此后会不断增多。从世界范围看，位于热带和亚热带的国家和地区生物质资源丰富，可望成为源于生物质的化学品出口国（地区）。我国宜结合国情具体安排。,氢能运输燃料的推广应用问题,1 氢能经济的提出：不同观点展示

19、2 国外推广应用氢能运输燃料的规 划和 实施步骤3 氢作为运输燃料的储存和运输4 氢能经济引发的一系列社会问题,氢能经济的提出：不同观点展示,1 赞成理由 对原油大量进口的国家可保证运输燃料自给，从而保证了本国的能源安全。原油供给的供不应求局面迟早会出现，未雨绸缪是明智之举。应用石油运输燃料的负面影响，温室气体排放与日俱增。超前推广应用氢能运输燃料可使所在国的氢能技术处于世界领先地位，在今后竞争中保持优势。,氢能经济的提出：不同观点展示,2 不同意理由:实现氢能经济难度极大,不少廉价生产技术、储存运输和安全使用问题有待长期攻关。廉价燃料电池汽车很难问世。社会接收困难，氢燃料商业生产和销售业与氢

20、能汽车制造业互相观望，“蛋和鸡”的先后问题。替代能源并不是“非氢莫属”，生物能源（乙醇等）的内燃机混合动力汽车可能更早实现。汽油混合动力汽车作为过渡。过分夸张氢能经济，有意掩盖近期采用其它手段降低温室气体排放的意图，纯属政治炒作。（美国）,国外推广应用氢能运输燃料 的规划和 实施步骤,美国以政府名义率先提出 Hydrogen Initiative（2003），此后美国能源部提出实施计划（2004），并报国家研究理事会 National Research Council 原则同意。国际能源组织 International Energy Agency 倡导的Hydro-gen Implementi

21、ng Agreement于 1977年 即提出，并由 16个 成员国分工进行十多个专题的科研开发。IEA 多次召开氢能会议。日本很早就成立新能源开发组织 NEDO，为氢能开发取得多项成果。亚太APEC近年成立名为 Partnership for Advancing To Hydrogen的氢能推进合作组织，2004年开了全会。,国外推广应用氢能运输燃料的规划和 实施步骤,国外还有多个氢能学术团体，我国也成立了氢能学会。国外氢能刊物已出版多年。2004 年有两洲七国（包括我国）氢能协会参加的第 15 次世界氢能会议发布了关于氢能革命的横滨宣言。美国政府通过能源部具体组织实施氢能经济的一系列工作，

22、包括分领域、分课题科研开发与应用，有关标准规范的制定以及在社会推行氢能科普、教育工作。计划分四步走：第一步（2000-2015年）开展科研开发工作，第二步（2010-2015年）燃料电池汽车批量进入市场，第三步（2015-2035年）燃料电池汽车市场逐步扩大，开始形成网络，第四步（2025-2050年）逐步形成氢能经济。,国外推广应用氢能运输燃料的规划和 实施步骤,美国能源部设想的（乐观估计）燃料电池汽车市场销售分额：2018年4%，2020年27%，2030年78%，2038年100%；社会保有份额：2030年20%，2040年 76%，2050年度 100%。NRC 则区分两种情景：一是如

23、氢能应用和燃料电池汽车推广应用不够理想，则在 2020年以后主要是混合动力汽车逐步取代内燃机汽车，二是 燃料电池汽车和混合动力汽车并肩发展。估计2030年欧盟燃料电池汽车社会保有份为15%,2040年达到32%。日本曾公布燃料电池汽车社会保有量预测：2005-2010年 5万辆，2011-2020 年 500万辆。,氢作为运输燃料的储存和运输,1 氢的储存：压缩氢（35-70MPa 压力）的密度很低，即使液氢的密度也远低于汽油，大量储存氢的难度可想而知。（1）高压容器气态储存：适用于车辆、地面和地下固定容器，还有地下岩穴。（2）低压液态储存：适用于车辆、地面和地下固定容器。（3）固体物吸附态储

24、存：吸附物有多孔金属材料，碳纳米材料。（4）金属氢化物（如NaMgH4）或化学氢化物（如NaAlH4）储存。,氢作为运输燃料的储存和运输,以上几种储存方式都存在储存容器或吸附材料重量过大（超过氢量的20倍），车载负荷过重或储存成本高的问题。第（1）方案略有改进余地，第（2）方案改进余地不大，第（3）方案正作为攻关重点，目标是争取载氢容量达到 9%（重）。2 氢的运输：（1）汽车载高压气体容器运输：适合于小量氢短距离运输，从分散小规模制造装置向加氢站转运。适合于氢能早期进入市场情况。,氢作为运输燃料的储存和运输,（2）汽车或火车载液氢容器运输：适合于中距离氢的运输，因氢的液化动力消化约为氢能量的

25、30%，必需经过经济论证。最好在加氢站将液氢直接加注到汽车上的液氢容器。（3）管道输送：用于较长距离（1000km左右或更远）大量运输。适合于大型制氢装置向外输送。可能在氢能推广应用的中后期实行。管材应能抗氢的渗透。（4）化学氢化物输送：先在制氢装置调制做在液体中的悬浮物，再利用管道输送到加氢站，然后就地加水分解产生氢气，用过的悬浮液用管道送回装置。这一技术正处于开发阶段。,氢燃料使用过程的可靠性和安全性问题,1 可靠性:要经过一定数量的车辆在不同地区、不同气候、不同工况时的行车实践，验证氢燃料供应系统、加氢站注氢系统和燃料电池车本身是否能大范围推广。2 安全性：根据氢易泄露、易燃、易爆的物理

26、化学特性，安全措施必须周到（尤其当向汽车注氢过程、在车库存放和通过隧道行车时），安全标准规范必须完善，防火防爆的社会救护系统必须建立，还有安全教育必须彻底。总之，对于氢能经济给社会带来的负面效应要有充分考虑。当然人们在工业上已有大规模生产使用氢气的实践经验，一定会很好地解决安全问题,不同类型的替代燃料汽车评述,1 纯电动车（EV）、混合动力车（HEV）、燃料电池车（FCV）的性能特点2 推广应用燃料电池车存在的技术 经济问题3 汽车的能源效率和节能途径,纯电动车、混合动力车、燃料电池车 的 性 能 特 点,1 纯电动车纯电机驱动,以蓄电池储电。不用液体或气体燃料，实际间接使用发电的能源。行驶中

27、无废气污染（实际将污染转移到发电厂）。操纵灵活，燥声小。免除去加油站的麻烦。一次充电需 6-8h，充电后行驶里程只 150km 左右，只适合中距离上班族，不适合周末长途旅游。（蓄电池虽有铅酸、镍氢、锂离子多种，但充电时间难缩短）车自重大，价格高。已有几种牌号批量生产（EV+，RAV4.），销路不广。,纯电动车、混合动力车、燃料电池车 的 性 能 特 点,3 燃料电池汽车：不用油料或电力，当氢来自可再生能源时，则属完全意义上的清洁能源汽车。氢可直接来自车载氢或间接来自车载转化器，以甲醇或石脑油为原料制取。但因车上制氢装置的启动时间过长，技术障碍难突破，美国能源部已放弃此方案。另一办法是直接把甲醇

28、送入燃料电池分解成氢气，但存在甲醇对电极渗漏问题，而且这种电池（DMFC）比直接用氢气效率下降。,纯电动车、混合动力车、燃料电池车 的 性 能 特 点,2 混合动力车仍以内燃机为主动力，辅之以电机和小容量蓄电池。可回收汽车刹车和怠速时产生的能量，因此可大幅节省内燃机燃料消耗量（约 40%）。仍消耗石油资源。排放废气相应下降。车自重大，价格高。已有几种牌号批量生产（Prius，Accord.）可能成为今后几十年内燃机汽车的主要替代产品。开发使用来自生物能源的乙醇混合动力车，技术经济难度比燃料电池汽车相对容易，也解决了温室气体排放问题。,推广应用燃料电池车存在的技术经济问题,目前燃料电池汽车虽然已

29、有样车问世,但存在价格昂贵和氢能供应问题,必须进行一系列技术攻关和有关部门协同推进工作才能得到推广应用。美国能源部对正离子交换膜燃料电池的攻关目标是：60%的峰值效率；220W/l 与 325W/kg 的功率密度；325 W/gge的比功率。（以上为2010年目标）电池组成本$45/kW（2010年）$30/kW（2015年）而目前$225/kW（主要措施是降低电极的Pt用量，从目前的0.8g/kW 降到0.2g/kW以下。车载储氢设施储氢率2010年为6%，能量密度1.5kW h/l成本$4/kW;2015年上述指标为9%、2.7 kW h/l 和$2/kW。保证连续行程300mi。,推广应

30、用燃料电池车存在的技术经济问题,美国能源部向美国国会所作的报告将燃料电池汽车在商业推广应用前的工作分为三期。一期（技术可行性阶段）2004年终应实现耐久性1000h，按年产50万辆的成本$200/kW,每加仑汽油当量氢价格$3.00（未计税）。演示注氢站作业，主要以液氢为氢源，但考虑不同供氢方案。二期（评定燃料电池汽车在实用条件下的应用）2009年终应实现耐久性2000h，按年产50万辆的成本$125/kW,每加仑汽油当量氢价格$1.50-2.60（未计税）温室气体排量120g/mi。利用不同原料（化石燃料和可再生能源）就地制氢。,推广应用燃料电池车存在的技术经济问题,三期（演示燃料电池汽车群

31、在商业应用的可行性）2015年终应实现耐久性5000h，按年产50万辆的成本$30/kW,每加仑汽油当量氢价格$1.50（未计税）温室气体排量120g/mi。为了用户方便已经建立了足够的注氢站，利用不同的经济原料制氢。如果一切按时实现，那末根据2015年后的具体情况，根据产业部门（汽车制造商和燃料制造供应商）决策，开始投资建设足够的制造厂和数量可观的注氢站以及销售服务部门，逐步向氢能经济过渡。,汽车的能源效率和节能途径,1 直观效率:通常用单位行驶里程的耗油量表达,可用 l/100km 或用mi/gal（间称mpg），还可用 kJ/km 表示，具体数值随车型、老旧程度和路况而异，只供在一定条件

32、下相互比较。美国轻型车（汽油ICEV）目前平均值为 21 mpg，今后由于技术进步会提高到 30mpg。HICE车已经到 44 mpg。而FC车将达到50-60 mpg。商品 HICE 轿车Insight、Prius 分别为61/66和51/60 mpg。FCV目前无商品，预计其 mpg 等于ICEV的 2.25-3.0 倍。,汽车的能源效率和节能途径,2 理论效率效率研究按的总体思路，简称 WTW。进一步分解为两项效率：WTW=WTT x TTW其中 TT W（从油箱到车轮）效率和汽车类型及使用燃料种类密切相关。具体数值：（引自某文献）轿车类型 TTW 能量损失%效率%刹车 传动系统 发动机

33、损耗 怠速 附属件 ICEV 6.8 5.8 5.6 62.4 17.2 2.2HEV 14.4 0 11.8 62.4 0 4.7 AFCV 19.1 0 15.7 50.0 0 6.2,汽车的能源效率和节能途径,3 节能途径从长远打算，正确选择汽车燃料和驱动方式至关重要。WTW能耗以kJ/mi计算，GICEV约3800；对HFCV：分散的天然气小规模制氢约3300，集中大规模制氢约2500，煤制氢约3300，生物质制氢约6800，风能电解制氢约4200；对 HEV 约2500；对EV：火力发电约3800。可见彼此之间差别不小。在氢能汽车未普遍进入市场前，混合动力汽车无疑是较合理的选择。美国

34、 2020 年前卡车的改造方向主要是改用HICE。例如中型卡车的节能效果预计从 10mpg 提高到 19.5mpg,车身如换用轻型材料,自重从 5.5t 降至3.8t,进一步节能22%,合计节能达到 2.4 倍之多!,结合我国国情的综合分析研究和初步建议,1 汽车运输业有害气体和温室气体排放问题与降排措施。2 结合国情的多方案情景分析。3 小结和建议,汽车运输业有害气体和温室气体排放与降排措施。,1 有害气体排放众所周知近年来国外大力推行清洁空气法,改用清洁运输燃料,汽油和柴油质量标准不断提高,基本解决了区域性和局部的空气质量问题。某文献设定不同有害物的健康损害金额（例如单位按$/kg，有害物

35、 PM10、SO X、NO X分别采用76.75、15.62、10.65），计算结果是新配方汽油50年内对美国人民健康损害代价是7200亿美元，氢能燃料则为6370亿美元。2 温室气体排放当前最令人们关注的是日益增长的 CO2 气体排放最终将对全球气候产生不利影响的重大问题。,汽车运输业有害气体和温室气体排放与降排措施。,按年排放碳量计算，美国油品生产及汽车运输业年排放近 4 亿吨，约占美国全部排放量 1/6。今后如仍发展汽油ICEV，那末到2050年，排碳将达 7.3 亿吨。改用 HEV：2050年排碳约 5 亿吨。改用FCV：煤为氢源且不回收CO2 时,年排碳约 4.6亿吨,回收CO2 时

36、年排碳约 0.6亿吨。不同制氢途径每生产 1kg 氢的排碳量：煤或天然气原料，不回收 CO2 时分别为 4.6 或 2.4 kg,回收 CO2 时分别为 0.6 或 0.4 kg,上述条件用生物质原料为 0.4 或-4.1kg。从制氢生产过程如何回收CO2，又如何将其安全埋存，是当前一热门话题。国外正大力进行合作攻关，力求早日在技术可行和经济合理的前提下创出新路。,结合国情的多方案情景分析,1 世界和我国原油资源和供应曲线预测可采储量 情景1：50%可信度；情景2：5%可信度2 世界和我国原油需求量预测对应于不同政治经济变化趋势的需求量45年内世界平均增长幅度 情景1：2%；情景2：1.5%我

37、国平均增长幅度 情景1（BAU）5-6%；情景2（弱约束）4-5%；情景3（强约束）?3 非常规石油资源的供应潜力油砂 超重原油 页岩油逐项讨论,结合国情的多方案情景分析,4 替代燃料问题何时提到政府议程？情景1（乐观）2006年 情景2（悲观）2018年 5 我国替代燃料的种类预测（2050年前）情景1 多元化，氢能燃料占一定份额。情景2 氢能燃料占较大份额，煤作为过渡主要制氢原料。情景3 不发展氢能燃料，尽可能依靠生物质和可再生 能源生产油品或醇醚燃料。6 我国运输车辆发展预测,结合国情的多方案情景分析,情景1 多元化。HEV为主流，FCV占一定份额情景2 FCV占较大份额，煤作为主要制氢

38、原料。情景3 ICEV 转向煤基和生物质基的醇类燃料HEV。7 我国环境保护国策-关于减少 CO2 排放情景1 既考虑降低生产过程的排放，也考虑降低运输 过程的排放，采取回收CO2和埋存措施。情景2 只考虑降低生产过程的排放，不考虑降低运输 过程的排放，适当采取回收CO2和埋存措施。,小 结 和 建 议,1 小结本课题和国计民生密切相关,意义重大,具有以下特点:（1）前瞻性-时间跨度达半个世纪，正值我国建国50周年，迈进中等发达国家的时刻。由于开发成功新的替代能源需要15年以上，而且能源更替还要30年，现在着手把握机遇，未雨绸缪，未为早也。（2）系统性-覆盖采掘业、制造业、交通运输业、服务业多

39、个行业部门，社会生产和生活多个层面，基础学科、应用学科和工程技术的不同领域和相互交叉领域，属于十分复杂的系统工程,小 结 和 建 议,（3）新颖性-涉及众多的新工艺、新材料和新设备，是人类步入现代工业社会 300 年来的有准备有计划的一次大变革，将它和核聚变技术并列为能源革命的新纪元并不过分本课题叙述了国外正在为寻找石油运输燃料替代能源作出的规划与进行中的工作，对我国有参考意义。但由于国情不同，发展阶段不同，不能照抄照搬，应及时确定我国的国策。不能听任外国摆布，受制于人。,小 结 和 建 议,2 建议（1）迅速组织我国长远石油替代能源研究，先从软课题开始，使有关部门的领导人、专家学者形成共识，结束和泛泛而谈的现状。（2）继软课题结束之后，组成以核心课题、分课题和子课题的系列攻关课题，明确规定课题间的相互联系以及负责科研开发和商业示范单位的协作配合关系。结束的局面。（3）在今后15年间对每一课题确定若干里程碑，按时检查技术经济指标完成情况，及时作出评价，必要时可修改、新增或终止有关课题。,报 告 结 束,请 批 评 指 正！,