代用燃料轻型车环境效益评价研究

发布时间：2020-09-28 13:45

　　随着我国能源和环境双重危机的加剧,寻找清洁、可持续的车用替代燃料已是迫在眉睫。为了更好地对已有替代燃料选项的应用前景进行评价,本文提出了一种以“常规+非常规”排放、“直接+间接”污染为核心的轻型车代用燃料环境效益评价思路,并以在用车燃用甲醇汽油、纯甲醇汽车和汽油/天然气两用燃料车为案例验证了该评价思路的有效性,并评价了这三种代用燃料应用的环境效益开展了评价研究。研究表明,和燃用汽油相比,燃用甲醇汽油可有效减少机动车的CO排放,但是对于不同车辆和燃料样本,THC和NOx排放的结论不统一。燃用甲醇汽油时PM排放减少但PN排放增加。醛酮污染物的排放量随甲醇掺混比例的增加而增加,但挥发性有机成分减少。在可能的暴露条件下,燃用甲醇汽油所释放的甲醛和苯都不足以引发急、慢性病症,燃用甲醇汽油的甲醛致癌风险与汽油相当,但苯的致癌风险略低于汽油。加注甲醇汽油会产生比汽油更高的燃油蒸发排放。低比例甲醇汽油尾气的臭氧生成潜势弱于汽油,但高比例甲醇汽油更易导致二次臭氧的产生。在不计算能源消耗税的前提下,燃用低比例甲醇汽油可获得10%以上的价格优势。总体而言,燃用甲醇汽油仅在CO、PM及挥发性有机成分上比汽油略有优势,但THC、NOx、PN以及燃油蒸发排放上存在着很大的环境风险和管理难度,以甲醇汽油作为替代燃料的环境效益十分有限。纯甲醇汽车的CO排放较汽油显著降低,THC和NOx排放大体相当。老化纯甲醇汽车的常规排放虽较新车有明显增加,但仍可满足法规要求。燃用纯甲醇可比汽油减少近2/3的PM排放。纯甲醇汽车总醛酮和甲醛的排放量高于汽油,但挥发性有机成分排放有所减少。发动机失火使得纯甲醇汽车的CO、THC、甲醛和未燃甲醇排放均大幅升高,是纯甲醇汽车环境风险的主要来源,但是当前的OBD法规不足以约束纯甲醇汽车的失火故障。在设定的暴露条件下,纯甲醇汽车的未燃甲醇、甲醛和苯排放难以引发急、慢性病症,甲醛和苯的致癌风险同比汽油没有增加。纯甲醇汽车尾气的臭氧生成潜势大幅低于汽油车,但会随着发动机失火现象的加剧而升高。纯甲醇汽车的CO_2排放量较汽油低约8%,在不征收能源消耗税的情况下,燃用甲醇可使成本减少40%以上。在OBD法规尚未完善、缸内失火问题仍未妥善解决的情况下,目前在我国大范围推广纯甲醇汽车仍将面临一定的环境风险。燃用天然气可以有效降低CO排放,但试验车队的THC和NOx排放却在汽油的基础上增长显著。燃用天然气比燃用汽油时,各污染物随车辆老化的劣化速度加快,THC和NOx排放仅在天然气模式下出现多次超标情况。燃用天然气的PM排放比汽油高,使用ELPI测试的PN排放亦高于汽油,醛酮排放量较汽油略高,但挥发性有机成分有所减少。燃用天然气时,尾气中所含的甲醛及苯的含量在设定的暴露条件下不足以引发急、慢性病症,其关联的致癌风险也与燃用汽油时处于同一水平。部分天然气汽车存在严重的燃料泄漏,甲烷的泄漏量远高于排放量。燃用天然气的臭氧生成潜势较汽油低一至两成,CO_2排放比汽油减少17%至19%。以北京的价格测算,燃用天然气在高油价时期可节约30%左右的燃料成本,但在低油价时期,天然气的综合经济性反不及汽油。综合来看,天然气在CO、CO_2排放上的优势难以掩盖其在THC、NOx、PM和燃料泄漏等方面暴露的环境风险,在轻型车上大规模推广天然气应当更加慎重。
【学位单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2016
【中图分类】：X734.2;X82
【部分图文】：

生产量,21世纪

进入21世纪以来中、美、日、欧年新车生产量

生产量,销售量,21世纪

进入21世纪以来中、美、日、欧年新车销售量

对外依存度,净进口,石油,原油

在近几年全球其它市场增长乏力的大背景下，我国的新车生产量更是在 2013 年实现了对整个欧洲的超越。销量方面（图 1.2），我国的年新车消费量分别在 2006 年和 2009年超越日本和美国，继而成为全球第一大汽车消费国。我国的新车消费量更是早在2012 年就超过了处于经济萧条期的欧洲。

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