2024CM TOP50丨高有山：車用柴油、CNG及HCNG燃料生命周期分析

2024年4月2日，由中機(jī)科（北京）車輛檢測(cè)工程研究院有限公司指導(dǎo)，《工程機(jī)械與維修》雜志主辦，匠客工程機(jī)械承辦的“2024中國工程機(jī)械年度產(chǎn)品TOP50頒獎(jiǎng)典禮”在北京盛大舉行。在工程機(jī)械產(chǎn)品發(fā)展（北京）論壇上， 太原科技大學(xué)高有山教授發(fā)表了題為《車用柴油、CNG及HCNG燃料生命周期分析》的精彩主題演講。

太原科技大學(xué) 高有山教授

中國工程機(jī)械行業(yè)對(duì)于碳足跡研究和排放問題都比較關(guān)注。基于我國和全球的能源需求、使用和今后的預(yù)測(cè)情況，對(duì)于車用的NG及H2等燃料進(jìn)行研究。

車用NG及H2燃料

天然氣是石油資源的重要補(bǔ)充，開發(fā)利用程度比石油低，燃燒CO2排放比石油低。H2的燃燒產(chǎn)物為H2O, 無HC排放，可通過多種途徑使用礦物能源或可再生能源生產(chǎn)。

在研究過程中，我提出一種新的思路，HCNG(摻氫天然氣)，汲取兩種氣體的優(yōu)點(diǎn)，燃燒速率比CNG快，體積熱值比H2高，CO2排放比天然氣低，采用稀薄燃燒技術(shù)可提高燃燒熱效率。CO2排放對(duì)比，HCNG比純CNG，CO2排放顯著降低。

燃料生命周期分析

燃料生命周期分析 (WTW，Well-To-Wheels—油井到車輪)：可用來分析新能源、替代能源及不同車輛技術(shù)的能量消耗、溫室氣體及其他污染物排放。

要在燃料的整個(gè)生命周期，進(jìn)行評(píng)價(jià)，是否符合我們的排放和能耗要求。

主要分析的階段包含燃料生產(chǎn)階段和車輛運(yùn)行階段。燃料生產(chǎn)階段(WTT,Well-To-Tank)，燃料生命周期上游階段；車輛運(yùn)行階段(TTW,Tank-To-Wheels)，燃料生命周期下游階段。

國內(nèi)外汽車生命周期研究

研究范圍涵蓋車用能源、車輛部件、車輛動(dòng)力和車輛用途等方面。

大型客車用燃料WTW分析內(nèi)容及方法 

NG燃料和H2的生產(chǎn)路線，各有五種和十二種技術(shù)路線，我們分析不同生產(chǎn)路線背后的成本。

WTW分析系統(tǒng)參數(shù)及評(píng)價(jià)指標(biāo)

大型客車WTW階段能量消耗和排放計(jì)算 

天然氣的溫室氣體排放比柴油低得多。

通過大型客車WTW階段能量消耗和排放計(jì)算 ，我們得出以下結(jié)論。

全體大型客車燃料消耗量均值為23.11 L·(100km)^-1。TTW階段單位能量消耗為330.76 g·(kWh )^-1。WTW階段的能量消耗  4.7889 GJ·GJ^-1。WTW階段的溫室氣體排放335kg·GJ^-1。TTW 階段大型客車用20HCNG燃料比柴油可減少溫室氣體排放量最高達(dá)35%。大型客車WTW階段的一次能源消耗：CNG、HCNG <柴油。

對(duì)于溫室氣體排放來說，CNG、20HCNG<柴油。

針對(duì)PM排放來說，TTW階段： CNG、HCNG≈0；WTW階段：CNG、HCNG <柴油。針對(duì)SO2排放來說，TTW階段： CNG、HCNG ≈ 2%柴油；WTW階段：CNG、HCNG > 1.7柴油。針對(duì)CH4排放來說，WTW階段：CNG、HCNG ≈( 7.67～9.79) 柴油燃料；NOx和CO排放；WTW階段：CNG、HCNG >柴油。