动力燃料范文

动力燃料范文（精选8篇）

动力燃料 第1篇

燃料电池是一种直接将化学能转化为电流的电池, 只需氢和氧两种元素, 利用这两种元素通过媒介作用转化为电流。氧气可直接以空气中提取, 关键是提取氢气的方法。氢气从汽油、甲醇、乙醇等燃料中提取, 燃料电池也因此得名。

燃料电池作为现代汽车技术发展的方向, 美欧日等发达国家十分重视燃料电池的发展。世界上第一辆燃料电池作动力的轿车是由奔驰汽车公司制造, 于1996年5月在德国柏林向公众展示。这款称作“Necar”的轿车不会产生污染物, 它向空中排放的是纯水蒸气, 不含任何物质, 甚至没有二氧化碳, 使用甲醇做燃料。而美国的Abl公司开发的燃料电池是使用汽油做燃料的, 这种车载燃料电池动力系统是由汽油箱、转化器、燃料电池、电动机组成。其中转化器是将汽油转化为氢气的设备, 把汽油加热, 直至处于汽化状态, 然后输入一个有点火功能的金属反应缸内, 在低氧状下通过“不完全燃烧”产生氢, 然后将氢输送到燃料电池。由于燃料电池构造复杂, 生产成本高昂而无法推广。直至近年进行了一系列改进, 燃料电池轿车在价格上与普通轿车相比约高10%-15%, 已居有一定发展价值。

近几年, 我国已有一些大城市, 诸如北京、上海在进行燃料电池车的探索。然而, 对燃料电池的研究从未间断。作为一个新兴领域, 国外有很多经验和教训可以被我们借鉴和吸取, 我们也应结合自身发展把这一领域的研究推向新的台阶。

名称:高性能贮氢电极合金及Ni/MH电池技术

项目介绍:根据我国稀土资源丰富的特点, 以廉价的混合稀土金属作为主要原材料的AB5型混合稀土-镍系贮氢电极合金是我国金属氢化物-镍 (Ni/MH) 电池大规模产业化的首选负极材料。

该项目通过对AB5型合金A侧混合稀土中La、Ce、Pr、Nd四种稀土元素的成分进行综合优化搭配, 并通过对合金B侧成分的精细多元合金化以及合金组织结构和表面特性的优化控制等研究, 研制出具有我国资源与技术特色的高性能AB5型混合稀土-镍系贮氢电极合金系列, 并进行了中试应用开发。

该系列合金具有初始活化快 (2次循环活化95%以上) 、最大放电容量高 (≥320mAh/g) 以及循环寿命长 (≥500次) 等显著特点, 综合性能指标居国际先进水平。

预计经济效益:年产值2000万元, 利税350万元。

产品名称:燃料电池测试系统

产品型号:10W单池测试系统

产品描述:本装置由管路系统, 控制系统, 加湿器, 加热系统, 保温系统, 电子负载, 背压系统, 安全系统等组成。反应气体通过质量流量计来测量和控制, 反应气体加湿由加湿器来执行, 通过调节加湿器的温度来控制反应气体的湿度, 加湿器出来的湿的反应气体由保温管保温, 由背压阀控制电池的压力, 由电子负载来测量和控制燃料电池的电压和电流。FC2006V2.01软件测试内容燃料气体流量、气泡发生器水温、气体温度、电池温度以及背压, 全部都从电脑来操控, 在长时间的耐久性评价中, 可自动测量各种各样条件下的特性。此外, 可用电脑来监视和记录流量和各种温度 (电池温度、气泡发生器水温、出口和入口管道的温度、供给气体温度等) 、以及背压。

电流-电压特性测量试验在电流-电压特性测量试验中, 测量对于负荷电流的电池电压, 用塔菲尔图表示出来。另外, 还可进行将气体流量控制为一个不变量的评价和将气体利用率控制为一个不变量 (cc/A设定) 的评价、并可通过预先设定电池面积来设定电流密度 (m A/cm2) 。

恒定电流测量、恒定电压测量、OCV测试在恒定电流测量试验中, 使燃料电池在恒定电流下连续进行, 测量电池电压和内部电阻, 记录其随时间变化的情况。这里, 也可进行将气体利用率控制为一个不变量 (cc/A设定) 的评价、以及通过设定电流密度 (mA/cm2) 的评价。在恒定电压测量试验中, 使燃料电池在恒定电压下连续运行, 记录负荷电流随时间变化的情况。在OCV测量试验中, 测量燃料电池的开路电压 (OCV:负荷电流为0A时的电池电压) , 记录其随时间变化的情况。FC2006安全保护系统考虑到了根据各种警报, 进行气体切断、净化等的安全措施。能够检测氢气泄露、电池电压异常、电池温度异常、气泡发生器水位异常、气体供给压力下降、电池压力上升、负荷装置过载、异常过热, 由此自动停止运行。此外, 也能够通过来自外部的停止命令和装置盘面上的紧急停止按钮, 用手动方式停止运行。根据这些停止信号, 将系统强制关闭, 在切断了燃料气体之后, 就使净化气体流过。可以关闭后重新启动, 也可以在等待到达规定的时间之前继续保持这样的状态。也可以在停电时自动停止净化动作。FC2006系统的可适用范围:详细内容将根据条件不同而有所区别。

名称:100k W燃料电池发动机 (Ⅰ-A型)

项目介绍:额定输出100kW燃料电池发动机主要由电堆与其支撑系统组成。电堆分别由180节电池组成的三个电池组构成;支撑系统包括氢气系统、空气系统、水热管理系统及电控系统。氢气系统主要由氢气减/稳压装置、流量调节装置、氢气内循环装置、分/排水装置及废气排放装置等构成;空气系统主要由空气压缩机、压力调节装置、排气装置及消音装置等构成;水热管理系统由电堆水热管理、空压机泵头水热管理、空压机驱动电机热管理及空压机变频控制器热管理子系统构成。电堆水热管理子系统主要由分/排水装置、循环水泵、散热器等组成。电控系统主要由主控ECU、温度/压力传感器、单电池电压巡检装置及流量控制阀件驱动电路等构成。

该发动机操作采取了变压操作模式, 发动机在不同工况下进入不同压力状态使系统的操作性与功耗更加合理。同时发动机控制采用了功率自适应模式, 提高了发动机的可靠性, 减小了上层ECU对发动机控制的复杂性。

燃料电池发动机的规格及性能如下:

额定输出功率:≥100kW

过载能力:≥20% (最高可达120kW)

外型尺寸: (m)

总重量;1000kg, 重量比功率:92W/kg

输出电压:开路电压:550V, 工作电压:300～360V

发动机效率:41%

使用氢气纯度:≥99.9%

额定电池平均电压:0.75V

适应环境温度范围:10-45摄氏度

冷却介质:去离子水

噪音:≤85dB

排放物质:纯净水

加载速度:<0.1秒钟/kW

控制形式:功率自适应

与外部可能的通讯形式:CAN

与外部可能的通讯内容:

接受:启动、关闭

发出:总电压、总电流、堆功率、堆温度、氢气压力、空气压力、水路压力、最低单节电压

应用范围:清洁能源型大型客车动力、分散电站、公共单位热电并供。

成果形式及现有基础:本所具有自主知识产权的全套国产技术 (包括核心电堆制作技术, 系统元器件设计及其系统集成技术)

合作形式:我方出技术, 对方出资, 合作建厂。

市场预测:仅北京市就有十多万辆公交大巴, 如果全部改成燃料电池发动机驱动, 其用量非常巨大。

对合作者要求:首先对新技术具有充分的理解, 其次对环境污染/能源枯竭具有充分的认识, 最后具有风险投资意识。

名称:直接甲醇燃料电池微电源系统

项目介绍:直接甲醇燃料电池 (DMFC) 是直接以甲醇为燃料的一类质子交换膜燃料电池。甲醇燃料来源丰富, 价格便宜, 理论比能量密度高 (6000Wh/kg) , 便于携带与储存。整个电池具有结构简单、方便灵活等特点。DMFC可作为偏远地区、海岛荒漠等小型独立电源;国防通讯、单兵作战电源;手机、摄像机、笔记本电脑等移动电源;军民通用的传感器件等。

该项目已申请2项美国发明专利, 15项中国发明专利的自主知识产权核心技术。目前可提供DMFC关键材料和电池组制备技术。 (1) 关键材料:铂基电催化剂 (Pt/C、PtRu/C、PtRuIr/C等, 粒径可控在2-5纳米之间) ;复合双极板 (电导率高达120Scm-1) ;新型阻醇电解质膜、MEA; (2) 电池组:空气自呼吸式DMFC的玩具车、PDA和手机电源的演示系统;石墨板为双极板的15 W电池组;以不锈钢为双极板的20 W电池组;金属复合板为双极板的200W电池组。

名称:电动车用镍氢动力电池

项目介绍:该项目产品镍氢动力电池是国家863计划支持下的高科技产品, 品种有6.5～150Ah系列, 电池大电流充放电性能好, 功率密度达300～1000W/kg, 能量密度达50～70Wh/kg, 寿命长, 可按需要设计成不同电压等级的系统 (含电池组管理系统) , 性能可靠;曾在各类电动车上得到良好应用, 国内领先并达国际先进水平, 获部级成果二、三等奖等多项奖, 获专利十余项。可应用于各类电动车、军用武器装备及各类电源需求, 效益显著。

名称:燃料电池电动汽车用DC-DC变换器

项目介绍:燃料电池电动汽车用DC-DC变换器是燃料电池汽车的关键部件之一。株洲电力机车研究所在该产品研制方面积累了一定的经验, 产品已在同济大学装车, 目前运行情况良好。本所研制的产品具有体积小、重量轻、转换效率高、可通讯等特点。

该产品除可为燃料电池配套使用外, 还可以和其他环保能源配套使用。如太阳能电池、风力发等, 也可在要求直流电源变换的场合使用。

名称:碲化镉薄膜太阳电池的制造技术及中试生产线

项目介绍:该项成果是一种新产品——碲化镉薄膜太阳电池、以及相应的新工艺——以制备大面积化合物半导体薄膜为主的制造技术, 并提供实施这些技术的关键设备, 以建立年产0.3兆瓦的中试生产线。小面积电池的转换效率为13.38%, 在国内领先, 属于世界先进水平;已研制出50cm2组件, 开路电压高于6.3V, 输出功率0.3--0.4Wp, 可作为小型电器的电源。大面积太阳电池组件的应用非常广泛, 受到国家的支持和鼓励。本项成果的特点在于, 除提供成套的制造技术、生产线设计以外, 还提供价值900万元以上的关键设备。此项成果有很好的应用前景。预计建立中试生产线的投资规模为1600万元, 年产1兆瓦的生产线的投资规模为4800万元;年产量为1兆瓦时, 其成本低于14元/瓦, 年毛利可达1000万元。随产量的扩大、关键材料的国产化, 成本下降还有较大的空间。

名称:燃料电池产品的创新研究开发和工程化开发

项目介绍:本中心设立的主要目的是组织国家力量进行燃料电池产品的创新研究开发和工程化开发, 引导培育燃料电池应用市场, 培养燃料电池专业人才, 交流、跟踪国际燃料电池先进技术。通过3-5年建设, 形成燃料电池及氢源技术领域的产业化技术和原型产品开发能力;成为全国燃料电池及氢源技术产业化领域的技术、产品和设备的检验测试基地;成为制定全国燃料电池及氢源技术产业化领域的各种标准的中心, 并成为氢能利用的示范基地。

该项目属高科技型项目, 属科技开发范围, 可获得市场垄断性的高附加值效益, 只要开发的产品有实用价值, 并能获得客户的技术认可、经济认可和价值认可, 该项目具有长期的清洁能源环保的社会效益价值, 可转变为良好财务收益价值。

名称:燃料电池轿车电机及其控制系统

项目介绍: (1) 该课题完成的“电动汽车用高速永磁无刷电机控制技术”对于大功率、高密度、永磁无刷电机的控制具有指导意义, 基本解决了车用永磁电机控制关键问题, 可以用于机器人电驱动技术和轨道车辆电力牵引装备, 具有较大的社会效益。

(2) 该课题完成的“电动汽车用IPM驱动器电磁兼容性设计与结构设计技术”, 为开发具有良好电磁兼容性能的高密度变频器产品奠定了坚实的基础, 进一步推广应用该项技术, 可以产生巨大的经济效益。

(3) 该课题完成的“电机和电机控制器布局”对于车用电机及其控制系统的设计和布置具有很高参考价值, 其在相关领域的直接应用具有较大的经济效益。

(4) 对稀土永磁材料工业的推动

我国是稀土大国, 蕴藏量居世界首位, 稀土永磁材料本身就是同石油一样的战略性资源, 可以等同于能源看待。所以稀土永磁材料在电动汽车无刷电机驱动系统的成功应用, 不仅对我国的汽车工业产生良好的发展作用, 对国家稀土永磁产业也产生巨大的拉动效应, 产生可观的经济效益。

(5) 工业控制技术的推动

课题组应用了永磁无刷电机的弱磁控制技术。这项技术应用时, 应设计阻抗-电压-频率关系相互匹配的电机, 以满足工业中需要在3-4倍基速恒功率输出的要求, 此项技术应用, 对于工业伺服驱动系统、轨道车辆电力牵引装备的国产化, 有十分重要的意义。对于工业驱动, 特别是对要求具有较宽的调速范围的应用场合, 具有潜在巨大的经济效益。

(6) 推动同行业其它电动车的发展

对于已完成的电动汽车电机及其控制系统的研究成果, 可以进一步应用于其它电动车辆的电驱动系统, 特别是轮毂电机传动系统, 对于取消车轴的车辆传动系统, 有很大的优势。同济大学汽车学院“春晖一号”、“春晖二号”、“春晖三号”四轮驱动概念车的研制成功, 本课题组为其提供了驱动的心脏--无刷轮毂电机, 这就是一个很好的应用典范。

名称:直接甲醇燃料电池研制

项目介绍:主要研究内容是甲醇电氧化催化剂和耐甲醇阴极催化剂的研制;质子交换膜的改性;电极和膜电极集合体制备工艺研究;新型电池组结构的研究;瓦级和百瓦级电池组研制及其性能测试。

在以上研究工作的基础上, 组装瓦级和百瓦级电池组, 进行性能测试、改进, 探讨工作条件对电池性能的影响。

主要成果:直接甲醇燃料电池电动自行车

直接甲醇燃料电池电动自行车是我公司在国家863计划支持下开发研制的具有自主知识产权的科研成果, 该车以200W级直接甲醇燃料电池为核心, 包括甲醇燃料循环系统氧化剂供料系统、电堆预热系统、控制系统、直流转换模块等部分。电堆稳定输出220W, 峰值可达400W, 电动自行车时速20公里每小时。该车是国内首辆直接甲醇燃料电池电动自行车。

名称:直接甲醇燃料电池关键技术的研究

项目介绍:该课题以创新方法研制高效高贵金属载量催化剂和阻醇膜, 研制具有高三相界面的MEA, 并进行全面表征。通过解决催化剂毒化、甲醇渗透等关键技术难点及构筑立体电极降低液封问题, 在此基础上研制5-100W的电池, 单电池的性能达到国际水平。实验结果表明, 本课题研制的电堆在90oC时的功率密度可以达到200mW/cm2。当使用自制的纳米碳化钨增强的Pt/C阴极催化剂时, Pt的含量仅为1mg/cm2, 在70oC时, 电池的输出功率可超过200mW/cm2。

本课题的实施从基础研究入手, 以解决实际问题为前提, 得到了良好的效果。取得了如下主要成果:

(1) 本课题发明的交替微波法制备催化剂, 其制备过程简单, 方便, 快速, 是一种创新技术。

(2) 本课题研制的氧化物增强Pd基阳极催化剂和纳米碳化钨增强非铂阴极催化剂均属国际首创。

(3) 以均相流延法制备有机/无机纳米材料复合阻醇膜和自保湿膜, 是一种创新技术, 应用该技术可达到有机/无机材料不分相、混合均匀的目的, 避免固体材料在液体相中分布不均匀的情况出现。

(4) 本课题发明的膜电极制备技术达到了国际先进水平 (通过广东省级成果鉴定) 。

(5) 自主研制了高质量的膜电极组装仪和CCM仪 (膜表面直接载催化剂) , 这是液体燃料电池成功的关键技术

名称:直接醇类燃料电池微电源系统集成关键技术

项目介绍:直接醇类燃料电池 (DAFC) 使用液体燃料直接进料, 无需重整改质处理, 甲醇、乙醇等燃料便于携带与储存, 电池比能量密度高、系统简单、方便灵活, 因而受到越来越广泛的关注。本项目针对目前直接醇类燃料电池的低温醇类燃料阳极氧化动力学过程较慢;电极催化剂易被CO等反应中间体毒化;燃料甲醇、乙醇等从阳极向阴极的渗透致使电池性能不断衰减, 使用寿命较短等问题, 在关键材料、核心部件制备技术和系统集成诸多方面开展了研究。

该项目开发了直接醇类燃料电池微电源系统集成技术, 研制成功系列重量轻, 体积小, 在民用小型电子移动设备, 军用可移动电源等方面具有广泛应用前景的直接醇类燃料电池 (DAFC) 微电源系统。研制DAFC微电源系统的输出功率峰值可达20-60瓦。已申请15项发明专利, 在核心技术方面拥有自主的知识产权。关键技术:

1.高担载、高分散、粒径可控, 形貌/优势晶面可控的电催化剂制备技术

2.多层复合电极结构和关键组分具有一定取向的MEA制备及其批量生产技术

3.系统集成技术:主动式和被动式直接醇类燃料电池的系统集成技术

技术水平:研制的微电源系统的技术指标与国际同期同类研究水平相近。核心部件 (MEA) 性能经国际同行评估, 达到国际先进水平。研制的关键材料催化剂的性能经英国Johnson Matthey公司和韩国SAIT评估, 结果表明, 催化剂的性能达到或超过国外同类商品指标。

名称:碱性离子交换膜直接甲醇燃料电池研究

项目介绍:碱性电解质膜燃料电池 (AEMFC) 与目前流行的质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 相比, 突出的优点在于可以使用非铂催化剂, 这对燃料电池的普及应用具有非常重要的意义。实现AEMFC的难点在于目前缺乏高性能的碱性聚合物电解质。目前商品化的季铵盐聚合物离子电导率较低、热稳定性差, 而且无法从溶液铸膜, 无法使用于燃料电池。我们在执行863课题“碱性离子交换膜直接甲醇燃料电池研究”的过程中, 成功地研制出一种高性能的碱性聚合物电解质, 其离子电导率大于0.01S/cm, 可由溶液成膜, 膜机械强度优良。目前我们已经使用这种碱性聚合物电解质成功地实现真正意义上的碱性电解质膜直接甲醇燃料电池 (AEM-DMFC) , 国际上尚未见有相同报道。这项成果是一种重要的燃料电池关键材料, 将为燃料池的研发带来一种全新的局面。

名称:50kW级天然气熔融碳酸盐燃料电池发电系统

项目介绍:熔融碳酸盐燃料电池开展了燃料电池电极、电解质板生产和研发基地的建设;初步建立了可进行百瓦级发电实验的基地。研制和开发了面积达0.5m2的电池电极;电解质板的面积达到了0.8m2;双极板的制作工艺研究提高了耐腐蚀性能和电池的性能。产气量为100立方米/小时的天然气外重整装置已经研制完成并安装到位;10 kW级电池组已经制造完成并进行发电试验。完成了50 kW级熔融碳酸盐燃料电池示范电站测试系统制造和调试。

通过高温燃料电池研究, 已具备自主加工制造熔融碳酸盐燃料电池的各个组件的能力, 成功研制和开发了10kW的电堆和50kW的系统。形成50kW级示范电站完整的自主知识产权, 建立了大型熔融碳酸盐燃料电池电池组关键材料电极、电解质板、双极板的中试化制备基地, 形成大型熔融碳酸盐燃料电池电池组关键材料制备技术的自主知识产权。已经具备了研制数十千瓦级熔融碳酸盐燃料电池发电系统的能力, 为建立中试规模生产基地奠定了基础。

名称:5千瓦级平板型中温固体氧化物燃料电池技术

项目介绍:固体氧化物燃料电池已基本完成了各关键材料和关键技术的攻关, 设计建立1000W级电池堆控制测试系统, 小电池组实验运行获得成功, 电池组含58片单电池, 工作温度850℃, 输出功率达到445W。平板型中温固体氧化物燃料电池数百瓦级的电池堆实验运行获得成功, 为进一步优化放大奠定了基础, 并具有完全的自主知识产权。在大面积阳极支撑型电解质膜, 高温密封材料, 合金连接板的保护涂层等关键部件的研制上取得突破, 建立了千瓦级的电池堆控制系统, 已经具备了研制数千瓦级固体氧化物燃料电池发电系统的能力。

名称:燃料电池轿车用高功率型锂离子动力电池组及其管理模块

项目介绍:研制的燃料电池轿车用35Ah锂离子动力电池采用新型锰系正极材料, 单体电池样品已通过10V过充和穿刺两项安全试验, 循环寿命已达到500次循环容量衰减5%, 形成了年产150吨的生产能力。

名称:EQ6110HEV混合动力城市公交车开发

动力燃料 第2篇

关事宜的通知

各有关单位：

为贯彻落实国家关于“节能减排”的要求，LNG替代传统燃油作为船舶动力燃料（以下简称“油改气”）已引起各界关注。前一段时间，在缺乏有关管理法规、技术规范的情况下，基层海事、船检部门积极推动对部分内河船舶开展油改气改造试点工作；由于这些船舶油改气试点均为基层单位推动，缺乏统筹考虑，为统一做法，我局多次召开会议对船舶油改气改造和检验工作进行研讨，并于2011年7月下发了《内河船舶气体燃料动力改造和检验工作研讨会会议纪要》。《纪要》下发后，相关单位对已开展的油改气项目进行了总结和再认识，意识到船舶油改气不同于汽车油改气，尚有很多安全、技术问题需要深入研究、论证，并通过试点给予验证。

为进一步加强对船舶油改气改造试点工作的管理，保障水上交通安全及油改气试点工作顺利进行，现将有关事宜明确如下：

一、在有关安全、技术问题论证阶段及相应管理法规、技术规范出台前，油改气试点将按照“全面规划、分步实施，突出重点、先易后难、稳步推进”的原则开展。现阶段我局将对在2011年底前已完成技术改造船舶的试点方案进行核准，请各试点业主单位按要求补报有关试点方案；原则上待上述船舶试点营运一段时间（3-6个月）取得一定的试点经验后,我局再受理其他船舶的试点申请。

二、申请船舶进行试点的业主单位应具备的条件。

（一）具备独立法人资格，具有满足经营需要和安全管理要求的经营、海务、机务、船员管理等组织机构。能够独立承担民事责任。

（二）诚信守法，企业三年内未发生重大安全生产、安全健康、环境保护等事故，未受到区级以上（含区级）相关部门的通报、处分和媒体曝光。

（三）有健全的安全生产责任制度、安全生产规章制度和操作规程以及生产安全事故应急救援预案等安全管理与生产经营管理制度，并执行《中华人民共和国航运公司安全与防污染管理规定》。

三、试点业主单位应尽可能选择新建造船舶进行油改气试点；如选择现有船舶进行改造，所选择的船舶应是技术状况好、有代表性的船舶，且船龄原则控制在7年以内。

四、申请试点业主单位应制定详细的试点方案，试点方案应包括以下内容：

（一）LNG在船上哪些环节和状况下是危险状态？主要的风险是什么？如何预防和控制。或在何种限制条件下可视为非危险品，并提供相关证据。

（二）拟依据何技术标准进行船舶建造或改造。

（三）船舶建造或改造计划、设计单位、建造单位资质情况。

（四）LNG储罐、管路、阀门、机器等产品的合格证书及可上船使用的证明。

（五）极端环境下（失火、重大碰撞、泄漏等）的安全防护及应急预案。

（六）试点区域海事管理机构制定的监管规定。

（七）船员培训情况或船员培养计划。

（八）具体的运营计划及相关安全运营管理制度、操作手册。

（九）供受气安全保障措施。

（十）其他有关材料。

五、试点方案由试点业主单位所在地直属海事局或省级地方海事局会同试点船舶的检验单位进行初审，并出具初审意见。

六、通过初审的试点方案，由部海事局组织业界专家进行论证。通过论证的，我局将给与核准并在中国海事网上予以公布。

七、对经核准进行试点并已投入营运的船舶，试点业主单位要加强对船舶运营中的安全管理，发现问题及时组织研究解决，确保试点船舶安全。我局将对试点情况适时组织评估、研讨交流和监督检查。

主题词：船检 LNG抄送：部政策法规司

二〇一二年一月十八日

动力燃料 第3篇

在本次车展中，新PRIUS 普锐斯、TOYOTA FCV PLUS概念车及TOYOTA JIXIE概念车也将中国首发亮相丰田展台。

新款PRIUS 普锐斯除了在混合动力技术上精益求精外，首次基于“Toyota New Global Architecture（TNGA）”打造，力求通过优异的环保性能、小型轻量化的混合动力系统、高刚性车身，从而更高水准地实现考究的低重心设计和驾驶乐趣。

TOYOTA FCV PLUS概念车的意义在于燃料电池车（FCV）可以作为社会分散的能源补给站向其它设施供电，停车之后也具有使用价值 。在氢能源已经得到普及的未来社会里，各种各样的初级能源（风能、水能等）清洁地转化成氢能源，从而实现了能源的“自给自足”。燃 料电池车（FCV）将不再只是一味地消耗能源，反而同样肩负起为社会提供能源的新使命。从节能环保转化为提供能源，未来的燃料电池概 念车TOYOTA FCV PLUS，让汽车变得更受青睐。

TOYOTA JIXIE概念车采用透明车身设计，所有机械结构都呈现出裸露在外的形态，从车外可以直接看到悬架、减震器、发动机。不 仅是看起来有机械朋克的感觉，开车的时候还可以从里面看到车轮的转向和减震器的上下起伏。TOYOTA JIXIE概念车将颠覆人们对汽车固 有的认知，它的精巧、美感、质朴以及行驶乐趣等魅力将重新构建人与汽车（机械）的关系。

丰田将混合动力引入中国十余年，通过丰田汽车研发中心（中国）有限公司（TMEC）与本土供应商共同协作开展本土化研发，为中国消 费者带来了诸多高品质的混合动力产品，今后丰田也将继续积极推进节能新能源车型的研发、普及工作，引进更多样化的面向未来汽车社 会的环境与安全技术。此外在传统动力方面，也会在现有基础上进行改良，丰田脚踏实地、稳扎稳打，力求为中国消费者提供“更好的技术”和“更好的产品”，不断挑战适合中国市场的“更好的汽车”，追求可持续发展。

电厂热能动力锅炉燃料和燃烧解析 第4篇

1 热能动力装置和热能动力锅炉

具体来讲, 可以用机械能来转化热能, 并且有原动力产生的成套热力设备就被我们称之为热能动力装置, 热能有着较多的来源, 除了核能、太阳能之外, 还包括燃烧燃烧放出的热能, 如煤、石油、天然气、生物质能等。一般情况下, 汽轮机动力装置、内燃机动力装置和燃气轮机动力装置等构成了热能动力装置, 还有一些其他的辅助设备。具体到火力发电方面, 则是将热能动力装置产生的原动力给利用起来, 对发电机进行驱动, 以便对电能进行生产。

热能动力锅炉的主要作用就是转换能量, 将燃料中的化学能、电能以及高温烟气的热能等一系列的能量形式输入到锅炉中, 经过锅炉转换, 将一定热能的蒸汽、高温水或者有机热载体等向外输出来。而锅炉的工作原理则是这样的, 向容器内的水传递燃料燃烧后释放的热能或者工业生产中的余热, 促使锅炉中的水温度符合相关要求, 或者具有一定的压力蒸汽。在这个过程中, 需要同时进行锅、炉两个部分, 锅炉中进入水之后, 在汽水系统中, 锅炉受热面向水传递吸收的热量, 在加热作用下, 水的温度就可以符合相关要求, 或者是有蒸汽生成, 然后将其引出来, 合理应用。而在燃烧设备部分, 在燃料燃烧的过程中, 会有热量不断放出来, 通过热传的传播, 向锅炉受热面传递燃烧产生的高温烟气, 而在这个过程中, 则会降低燃烧设备的温度, 从烟囱中, 最后排出去。

2 热能动力锅炉使用的燃料

锅炉包括诸多类型, 如电锅炉、太阳能锅炉、余热锅炉、燃煤锅炉、生物质锅炉、燃油锅炉等, 这种划分依据是能量来源的差异。燃煤锅炉的主要原料是燃煤, 在炉膛中燃烧燃煤, 有热量释放出来, 加热热媒水或其他有机热载体等, 促使其达到一定的温度要求。贫煤、烟煤和无烟煤、煤矸石等都是燃煤锅炉的重要燃料。燃油锅炉也包括诸多的类型, 如燃油开水锅炉、燃油热水锅炉、燃油采暖锅炉等, 柴油和重油通常可以作为燃油锅炉的燃料;燃气锅炉则包括燃气开水锅炉、燃气热水锅炉等类型, 燃气是它的主要燃料。液化石油气、天然气、城市煤气、煤层气等是燃气锅炉的主要燃料, 锅炉还可以采取其他类型的燃料, 如木材、谷糠、稻壳等。对于火力发电厂来讲, 煤、重油和天然气等, 都是热能动力锅炉。我国在火力发电厂热能动力锅炉燃料使用方面, 综合考虑了经济利益、技术条件等因素, 将煤炭作为主要的燃料。众所周知, 氧、碳、氢、硫等都是煤炭的组成成分, 其中碳占到了一半左右。碳硫氢的燃烧性较好, 而氧气则是发挥辅助燃烧的作用;因此, 碳释放的热量是热能动力锅炉中煤燃料燃烧产生的大部分热量。

3 热能动力锅炉燃料燃烧的特性和方式

我们可以用着火和燃烧两个阶段来划分任何燃料的燃烧过程, 着火指的是有缓慢氧化反应进入到了剧烈氧化反应阶段, 燃烧指的是持续剧烈氧化反应, 燃料要想稳定燃烧, 就需要达到着火温度。混合了气体燃料和空气之后, 要严格控制混合气体中气体燃料所占的百分比, 这样着火燃烧方可以实现。通过研究发现, 碳氧化反应速度、空气、燃烧产物的扩散程度等因素都会影响到燃烧, 要想保证可燃物能够充分的燃烧, 就需要对氧气的浓度和可燃物和氧气的接触面积严格控制。通常情况下, 可以按照三种方式来划分气体燃料的燃烧方式, 分别是长焰燃烧、短焰燃烧和无焰燃烧。我们也用扩散式燃烧来称长焰燃烧, 在烧嘴内, 没有混合燃气和空气, 喷出之后, 借助于扩散作用, 混合空气进行燃烧, 有着较长的火焰。短焰燃烧指的是在烧嘴内, 预先混合部分空气, 喷出后, 会有部分燃烧出现, 另一部分则继续混合空气, 继续燃烧, 有较短的火焰。无焰燃烧指的是在烧嘴内或者进入烧嘴之前, 完全混合燃气和空气, 喷出之后, 因为迅速燃烧, 火焰往往无法被人们所看到。

固体燃料也有多种燃烧方法, 如表面燃烧、蒸发燃烧、冒烟燃烧、分解燃烧等等。表面燃烧是在碳组成的燃料中燃烧不含挥发份和易热分解组分, 有反应出现于碳分子和氧气之间, 二氧化碳和一氧化碳都是它的燃烧产物, 二氧化碳和碳还会发生还原反应, 有一氧化碳生成。在碳表面附近的气体层内会有还原反应生成, 有二氧化碳产生。蒸发燃烧指的是固体燃料有着较低的熔点, 在燃烧之前, 会熔融成为液体状态, 然后在受热作用下, 有气体产生, 接触到空气中的氧, 进行燃烧。冒烟燃烧指的是在那些不稳定物质中, 容易有热分解出现, 因为它的自发着火温度比挥发温度要高, 那么出现的表面燃烧, 就会带有大量的浓烟。

4 热能动力锅炉燃料燃烧的过程

碳氢硫是燃料燃烧的主要内容, 如果没有充分的燃烧, 就会有一氧化硫氢出现, 不能够完全释放燃料的热能, 浪费较多的资源。燃料如果能够完全燃烧, 就会有二氧化碳、二氧化硫和水蒸气等产生, 可以将燃料资源给充分利用起来。通常情况下, 可以用三个阶段来划分固体燃料的燃烧:

一是预热阶段:指的是在燃烧燃料之前, 需要烘干、挥发和预热将要燃烧的燃料, 通常情况下, 环境温度在400摄氏度左右时, 燃料可以最为迅速和完全的蒸发分解。锅炉中进入燃料之后, 水分会在高温预热蒸发过程中迅速的脱掉, 只有焦炭剩下, 对于预热阶段, 氧气是不需要的。

二是燃烧阶段:通过预热, 已经充分挥发了燃料, 燃烧尽挥发分之后, 就会燃烧燃料剩下的焦炭, 开始燃烧。在燃烧阶段内, 燃料对氧气的需求较大, 通过结合氧气, 燃料方会燃烧。

三是燃尽阶段:在这个阶段内, 已经完全燃烧掉了焦炭中的可燃物质, 还有一些可燃物质被碳灰所包裹, 那么就需要进入一定的空气, 以便充分燃烧剩余的可燃物质。

5 结束语

综上所述, 如今, 资源紧缺问题日益严重, 那么就需要将先进的科学技术给应用过来, 以便促使资源的利用率得到显著提升, 将新能源生产出来。在电能方面, 为了适应时代发展的要求, 逐渐出现了电厂热能动力锅炉燃烧技术。这种锅炉可以转换能量, 将化学能、电能等热能形式输入到锅炉中, 经过锅炉转换, 将具有一定热能的蒸汽和高温水等向外输出。大量的实践研究表明, 通过运用电厂热能动力锅炉燃烧技术, 可以促使锅炉的运用效率得到提升, 更加高效的利用电力能源。

参考文献

[1]潘旭东.电厂热能动力锅炉燃料及其燃烧分析[J].中国科技博览, 2014, 2 (36) :123-125.

[2]李仰东.电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析[J].江西建材, 2014, 2 (20) :99-101.

[3]宁华冰.电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析[J].科学时代, 2013, 2 (18) :88-91.

[4]郑冠清.电厂热能动力锅炉燃料及其燃烧分析[J].华东科技, 2013, 2 (11) :77-79.

基于价值工程的动力燃料经济性分析 第5篇

柴油机由于具有较高的热效率,所以在降低燃油消耗率和CO2上相比于其他的内燃机具有较高的优势。因此,柴油机作为一个常见的动力装置广泛应用于运输,特别是中型和重型车辆[1,2,3,4]。近年来,在能源危机和环境保护的双重压力下,随着对高效能、低污染动力源的需求与日俱增,如何在保持柴油机具有良好经济性的同时降低PM和NOx的排放,实现柴油机高效清洁的燃烧已成为柴油机燃烧技术所面临的的难题与挑战。

为了实现柴油机的高效清洁燃烧,越来越多的柴油机开始采用双燃料的燃烧方式[5,6,7,8],Reitz利用KIVA-CHEMKIN模型简化的基础燃料机理对0.6, 1.1 MPa的净指示压力进行了模拟,发现采用单一的柴油或单一的汽油燃料都不能实现较低的油耗,而且进行了柴油/乙醇汽油(乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源。按照我国的国家标准,乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成)双燃料的PCCI试验, 即进气道喷射乙醇汽油利用传统的柴油喷油器(大喷雾锥角、大喷孔)进行柴油循环早期多次喷射。 试验结果证实,当采用合适的柴油、乙醇汽油比例时,PCCI的运行工况范围可得到扩展。对于不同的燃料,其成本存在差异,如甲醇、甲苯一类的成本要明显比柴油高,所以在部分工况条件下一味地增加掺混燃料的比例来实现降低排放显然不合理。 基于这一点,我们采用管理学中价值工程的基本原理[9], 对简单的柴油/乙醇汽油双燃料发动机不同掺混比例进行分析,以筛选最佳的掺混比例方案。

1价值工程的原理

价值工程(Value Engineering简称VE) 最初名叫价值分析,它作为一门技术与经济相结合的学科,被很好地应用于管理领域中,有些人也称其为功能成本分析[10,11,12,13]。其基本公式如下:

式中,V为价值系数,即价值;F为功能系数, 反映研究对象满足某种需求的程度,即功能;在本文中指实现柴油机的性能(如排放水平, 功率等);C为成本系数, 反映研究对象所投入的资源,即成本,在本文中指各种燃料的成本。

价值工程表明的是单位工程所需要的成本的多少,V值越大,表明实现单位功能需要的成本越少,方案越优。

2价值工程模型的建立

根据价值工程的基本原理,在发动机采用不同的柴油/乙醇汽油掺混比例时,对发动机的动力性能、排放性能、以及经济性进行综合评价,从而使发动机的性能得以改善,又能节约成本,降低油耗,从而为双燃料发动机所采用的掺混比例提供指导。

2.1价值对象

根据价值工程的基本定义以及方法,首先要确定所研究对象要实现的功能有哪些,本文中所研究对象为一柴油发动机,针对该研究对象,实现的功能主要有发动机的动力性和经济性。在确定所研究对象的功能之后,需要对不同的功能确定其功能主要度权数,我们采用专家打分的方式,具体方式如下:一种功能相比另一种功能非常重要的给4分,比较重要的给3分,同等重要的给2分,不太重要的给1分,不重要的给0分。

2.2功能度权数

各重要度权数等于各个功能的总得分值除以所有功能总得分值。本文实验用发动机为高压共轨柴油发动机,对发动机的经济性能要求较高,排放性能处于其次。因此,不同功能的评价指标见表1 。

3实验设备

本试验采用发动机为WP10型六缸、直喷、增压中冷柴油机,见图1。气缸压力通过Kistler6125A传感器采集,输出电荷信号通过Kistler5018电荷放大器转换成电压信号,最后输入高速数据采 集系统 , 尾气测量 采用Horiba MEXA7100DEGR排气分析仪。实验用发动机及柴油喷射器的基本参数见表2 。

4实验结果分析

4.1不同柴油/乙醇汽油比例实验结果

实验是在发动机转速为1 700 r/min( 额定转速点),分别在无EGR,以及EGR=40%的条件下,调节乙醇汽油比例进行实验研究。不同乙醇汽油 /柴油比例实验结果见表3、表4 。

4.2不同方案成本系数的确定

实验所用成本为发动机所消耗的燃料(乙醇汽油和柴油),根据2014年5月2日最新公布的数据显示,北京地区0号柴油价格为7.77元/升,乙醇汽油价格为7.82元/升。由此可得表5、表6中所示不同实验方案的成本。不同实验的总成本计算为不同油品的单价乘以起油耗量,从而可以分别算出乙醇汽油、柴油的各自总成本,两者之和就为实验方案的总成本。

4.3不同实验功能值计算

本文的实验结果,对于排放和油耗指标,其值越小越好;而对于扭矩指标,其值越大越好。因此计算功能值时,本文中对于排放结果的值以其倒数计算功能值。总功能值等于各个功能的实验结果值(排放的为倒数值)乘以其功能重要度权数之和。不同实验方案的功能值见表7、表8 。

4.4不同实验价值确定

应用价值工程的基本原理,价值等于功能值除以成本,从而计算出各个实验方案的价值得分见表9 。

通过不同方案的最终价值得分可以看出,对于不同乙醇汽油比例的分析结果可以看出(以EGR=0% 为例),随着乙醇汽油比例的提高,价值呈现出先升高后降低的趋势,而从其排放结果可以看出(见表5),乙醇汽油比例的升高,NOx排放水平一直呈现出降低的趋势。也就说单纯地提高乙醇汽油比例带来的排放性能改善的经济性并不是一直在升高。

5总结

通过本文研究可以得出如下结论:

a. 柴油/乙醇汽油双燃料的燃烧模式随着乙醇汽油比例的升高,可以改善发动机的燃烧过程,从而能够降低发动机的NOx排放。

b. 随着乙醇汽油比例的升高,通过增加燃料成本带来的排放改善的结果呈现出先升高后降低的趋势;也就是说存在一个最优的乙醇汽油掺混比例,可以同时实现发动机节能和环保。这为以后甲苯、天然气等一系列高成本的掺混燃料的应用提供了依据,具有重要的工程应用价值。

动力燃料 第6篇

在煤炭、石油等化石能源日益枯竭和环境问题日趋严重的背景下,生物质能作为一种可储存、可运输的可再生能源,其高效转换和洁净利用已被广泛关注[1,2,3]。生物质能的技术研究和开发利用已成为重大课题之一,许多国家都制订了相应的研究开发计划,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、巴西的酒精能源计划等,而生物质能源的开发利用都占有相当的比重。

生物质成型燃料(Biomass Moulding Fuel,简称“BMF”)是采用农林废弃物作为原材料,经过粉碎、烘干、混合、挤压等工艺,制成颗粒状的可直接燃烧的一种新型清洁燃料,可以看作一种绿色煤炭,是一种新型洁净能源。

一般农作物秸秆、木屑都具有疏松、密度小、单位体积的热值低等缺点,作为燃料使用很不方便,造成大量农作物秸秆等被废弃。生物质燃料成型技术有效地解决了这一问题,并且可以改变木屑、秸秆等生物质的燃烧特性,实现快速、洁净、高效燃烧。生物质成型燃料成型技术即是通过粉碎、干燥、机械加压等过程,将松散、细碎的桔杆、农业废弃物压成结构致密颗粒状燃料,其能量密度较加工前要大十倍左右。这种生物质成型燃料便于贮运,燃烧后排放的烟灰和SO2远低于重油,是一种适合于工业锅炉使用的高品位燃料。

本文运用热重分析法研究生物质成型燃料颗粒的热解特性,并通过比较不同升温速率下各种反应级数的动力学模型,获得动力学参数(表观活化能E、频率因子A),判断分解反应机理及影响因素,为生物质能的优化利用、生物质成型燃料流化床高效燃烧提供理论依据。

1 实验系统

1.1 材料及仪器

实验材料选取广州某集团的直径为12 mm的生物质成型燃料,其由木屑、玉米秸秆等农林废弃物粉碎混合压制而成,元素分析与工业分析见表1。实验仪器采用德国Netzsch公司生产的NETZSCH STA409PC型热重-差热分析仪。

1.2 试验方法

将生物质成型燃料研磨至粒径为80~120目(0.12~0.18 mm),分别以10℃/min、20℃/min及30℃/min的升温速率从40℃升温至800℃,进行实验测量。实验气氛为80ml/min的高纯氮气。

2 实验结果及分析

生物质成型燃料由木屑、秸秆等农林废弃物压制而成,其主要成分为纤维素、半纤维素和木质素等。热解后的产物主要有可燃气体、液体焦油和固体焦炭[4]。生物质成型燃料颗粒在三种升温速率下TG、DTG曲线如图1和图2所示。

2.1 热解过程分析

由图1中TG曲线分析看出生物质成型燃料颗粒的质量变化,其热解失重过程明显的分为四个阶段:干燥阶段、热解预热阶段、热解阶段与炭化阶段。

(1)干燥阶段

生物质成型燃料在40~120℃温度区间出现小的失重,此过程中生物质成型燃料受热升温,伴随试样内部水分蒸发,试样失重率约为7.5%,与试样工业分析中水分的含量大致相同。此阶段表现在DTG-T曲线上为一个小的失重峰。

(2)热解预热阶段

此阶段温度区间为120~220℃,水分蒸发后,试样平稳升温。这个阶段TG曲线变化平缓,试样发生微量失重,约为1%。同时伴随着生物质成型燃料颗粒解聚及“玻璃化”转变这一缓慢过程。

(3)热解阶段

随着温度的继续升高,在220~550℃温度区间,生物质成型燃料开始热解,大量挥发份析出。从TG曲线可以看出试样失重明显,失重率达60%。其中在200~260℃时半纤维素首先热解,开始放热的反应温度约为 220℃;纤维素在240~350℃时热解,约在275℃开始放热反应,分解剧烈;木质素在250~500℃热解,310℃左右开始放热反应[5]。DTG曲线出现明显的失重峰,失重变化率很大。

(4)炭化阶段

试样温度升至550℃以后,热解反应已基本完成,残留物缓慢分解,最后生成焦炭和灰分。试样质量变化微小,此时微分值也变化缓慢。试样最后重量约为总重的20%,和工业分析中固定碳与灰分的重量一致。

2.2 升温速率对热解的影响

升温速率对热解的影响比较复杂。升温速率提高,样品颗粒达到热解所需温度的响应时间变短,有利于热解;但是,升温速率的增加使颗粒内外的温差变大,颗粒外层的热解气来不及扩散,会影响内部热解的进行。因此,生物质热解的快慢取决于这两个相反过程的主次关系[6]。

由图1和2看出,在升温速率10℃/min、20℃/min和30℃/min情况下,各工况的TG和DTG曲线具有一致的变化趋势,但试样热解反应开始的温度和热解的温度区间存在差异。随着热解升温速率的提高,各个阶段的反应起始和终止温度也提高了10~20℃。这是因为升温速率越大,试样颗粒达到热解所需温度的响应时间越短,但同时由于颗粒内外的传热温差和温度梯度,导致热滞后效应影响内部热解的进行。

2.3 热解动力学分析

热解动力学是表征热解过程中反应过程参数对原料转化率影响的重要手段,通过动力学分析可深入了解热解的反应过程和机理,预测反应速率及难易程度,为生物质成型燃料热化学转化工艺的研究开发提供重要的基础数据。

根据热解曲线,可以求解生物质成型燃料热解的反应动力学参数。假设,表示化学反应速率与温度关系的Arrhenius方程可用于热解反应。根据热分析动力学理论,对于固相反应其反应动力学方程可以表示为

undefined

α为试样在实验中总的质量变化率:

undefined

式中 m0试样初始质量,mg;

mτ试样任一时刻的质量,mg;

mf式样的终止质量,mg。

其反应速率与温度和时间的关系用Arrhenius方程表示

k=Aexp[-E/(RT)] (3)

式中 E活化能,J/mol;

A频率常数,1/min;

R气体常数,8.314J/(molK);

T绝热温度,K。

实验温度

T=T0+βt (4)

即 dT/dt=β

式中 T0TG曲线偏离基线的始点温度,K;

β加热速率,K/min。

于是得到非等温条件下的两个常用动力学方程式

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本文采用Coats-Redfern积分方法,设f(α)=(1-α)n,生物质热解反应可视为一级反应[7],即:f(α)=(1-α)

则式(5)变为

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对式(6)积分整理得:

Inundefinedundefined

对一般的反应温区和大部分的E值而言,undefined可近似为常数[8]。undefined对undefined作图,得到一条直线,求得反应表观活化能E和频率因子A[9]。

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undefined

则式(7)可简化为:

Y=aX+b (8)

试样在各加热速率下的拟合结果见图3,热动力学参数分析结果见表2。

用一级反应动力学模型通过积分法计算热解动力学参数。结果表明升温速率对活化能没有显著影响,其差别主要由计算导致,生物质成型燃料热解反应的活化能较低,容易热解,易着火燃烧。

3 结论

(1)生物质成型燃料热解过程大致分为四个阶段:干燥阶段、热解预热阶段、热解阶段与炭化阶段,试样失重主要发生在热解阶段。

(2)生物质成型燃料热解过程中,随着升温速率的升高,由于传热滞后效应,热解过程会向高温一侧偏移。

(3)用一级反应动力学模型计算得出热解动力学参数的相关系数均大于0.97,生物质成型燃料热解符合一级反应动力学模型,热解反应的活化能较低。不同升温速率条件下得到的热解动力学参数差别不大。

参考文献

[1]GROSS R,LEACHM,BAUEN A.Progress in renewableenergy[J].Environment International,2003,29(1):105-22.

[2]YOKO YAMAS-Y,OGI T,NALAMPOON A.Biomassenergy Potential in Thailand[J].Biomass and Bioenergy,2000,18(5):405-10.

[3]Mitchell C P,Bridgwater A V,Mackie K L eds.Devel-opments in Thermochemical Biomass Conversion.London:Chapman&Hall,1996:1509-1524.

[4]赖艳华,吕明新,马春元,等.秸秆类生物质热解特性及其动力学研究[J].太阳能学报,2002,23(2):203-206.

[5]南京林产工业学院主编.木材热解工艺学[M].北京:林业出版社,1983.

[6]于娟,章明川,沈铁,等.生物质热解特性的热重分析[J].上海交通大学学报,2002,36(10):1475-1478.

[7]孙才英,史桂香,武兰在,等.杨木热分析[J].东北林业大学学报.1998,26(1):38-41.

[8]周晓文,李学萍,林原,等.聚合物膜中CdS超微粒的制备及光物理性质研究[J].半导体学报,1994,15(12):858-863.

动力燃料 第7篇

关键词：油气双燃料混合动力,出租车,碳减排,效益分析

1 研究背景

纯电动车作为绿色交通的主要发展方向, 在深圳、北京、河北、山西等省份开始大规模推广。纯电动出租车取代油气双燃料混合动力出租车是否低碳, 存在一定争议。本研究通过相关部门数据收集、咨询出租车司机等方式, 收集了两种出租车能源消耗相关数据, 分别计算纯电动出租车和油气双燃料混合动力出租车百公里温室气体排放量, 对两种出租车运营过程中的温室气体排放进行对比。

2 温室气体排放测算方法

2.1 测算边界

本研究对油气双燃料混合动力出租车、纯电动出租车运营过程中的温室气体排放进行测算。对于油气双燃料混合动力出租车, 其运营过程的化石燃料的燃烧是其温室气体排放的主要来源, 因此本研究对其化石燃料燃烧过程的温室气体排放进行测算, 其燃料生产过程的上游温室气体排放不纳入测算边界;对于纯电动出租车, 其运营过程不涉及化石燃料燃烧, 温室气体排放基本为零, 但其消耗的电力在生产过程中涉及温室气体排放, 为了客观评价纯电动出租车对气候变化的影响, 本研究对于纯电动出租车的温室气体排放测算边界延伸至其上游电力的生产过程。

2.2 测算的温室气体种类

对于油气双燃料混合动力出租车, 其燃料燃烧过程除了碳氧化过程排放二氧化碳外, 还涉及甲烷和氧化亚氮排放, 因此其测算的温室气体种类包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮三种;对于纯电动出租车, 由于其温室气体排放为电力消费的间接排放, 因此仅依据相关因子测算其电力消费的间接二氧化碳排放。

2.3 油气双燃料混合动力出租车的温室气体排放测算方法

2.3.1 测算公式

油气双燃料混合动力出租车的燃料燃烧温室气体排放采用排放因子法进行计算, 即:

式中, EGHG为车辆的温室气体排放量, 单位为kg CO2eq;AD为燃料的消耗量数据, 单位为kg、m3或TJ (折算为热量单位) ;EFi为第i种温室气体的排放因子, 单位为kg CO2/kg、kg CH4/TJ或kg N2O/TJ;GWPi为第i种温室气体的全球变暖潜势值, 无量纲;i为温室气体的种类, 包括CO2、CH4、N2O三种。

2.3.2 数据需求及获取

(1) 燃料消耗数据AD

太原市油气双燃料混合动力出租车燃料以煤层气为主, 辅以少量汽油, 汽油消耗通常以L计, 在计算中需要转换为质量单位, 密度一般取0.74kg/L;煤层气消耗通常以立方米 (m3) 计量, 在计算CO2排放时不需进行单位换算, 在计算CH4和N2O排放时, 则需要按照热值折算为热量单位 (TJ) ;在计算CH4和N2O排放时, 则同样需要按照热值折算为热量单位 (TJ) 。本研究采用的相关折算参数分别为汽油43070 k J/kg, 煤层气38931 k J/m3。

(2) 排放因子数据EF

参照《省级温室气体清单编制指南》 (发改办气候[2011]1041号) , 对于各类燃料的CO2排放因子按照下式计算:

EFCO2=平均低位发热量×单位热值含碳量×碳氧化率×44/12

汽油、煤层气的二氧化碳排放因子如表1所示。

注:汽油的平均低位发热量来源于《综合能耗计算通则》 (GB/T2589-2008) , 煤层气平均低位发热量参考天然气

汽油的单位热值含碳量、碳氧化率来源于《省级温室气体清单编制指南》 (发改办气候[2011]1041号) , 煤层气的单位热值含碳量和碳氧化率参考天然气;

对于各类燃料的CH4和N2O排放因子, 参照《2006年IPCC国家温室气体清单指南》中给出的推荐值, 其中汽油CH4排放因子3.9kg/TJ, N2O排放因子3.9 kg/TJ;煤层气CH4排放因子92kg/TJ, N2O排放因子3 kg/TJ。

(3) 全球变暖潜势值GWP

全球变暖潜势值表征了不同温室气体对于气候变暖影响的相对能力。IPCC第二次评估报告和第四次评估报告均给出了各类温室气体的全球变暖潜势值, 但第四次评估报告值尚未被《联合国气候变化框架公约》附属机构所接受, 因此本研究参照第二次评估报告给出的全球变暖潜势, 分别为CO2为1, CH4为21, N2O为310。

2.4 纯电动出租车电力消耗的二氧化碳排放测算方法

2.4.1 测算公式

纯电动出租车电力消费引起的二氧化碳排放采用排放因子法进行计算, 即:

式中, ECO2, 电力为电力消费引起的CO2排放量, 单位为kg或t;AD电力为电力的消费量, 单位为k W·h或MWh;EFCO2, 电力为电力消费的CO2排放因子, 单位为kg CO2/k W·h或t CO2/MW·h。

2.4.2 数据需求及获取

(1) 电力消费量数据AD电力

纯电动出租车的电力消费量数据通常以k W·h/km或k W·h/100km计量。参考部分运行车辆实际运行数据, 计算过程中, 纯电动车的电耗取19.5k W·h/100km。

(2) 电力排放因子数据EFCO2, 电力

电力消费的CO2排放因子可以采用国家发改委最新 (2012年) 发布的《中国区域电网基准线排放因子》中的华北区域电网排放因子进行计算, 其值为0.8843kg CO2/k W·h。

3 两种出租车温室气体排放水平对比分析

3.1 温室气体排放测算结果

3.1.1 油气双燃料混合动力出租车的温室气体排放测算

通过咨询出租车司机及太原市、阳泉、晋城市双燃料混合动力出租车燃料消耗调研数据, 油气双燃料混合动力出租车燃料消耗情况见表2, 温室气体排放情况见表3。

3.1.2纯电动出租车的温室气体排放测算

百公里电耗数据参考比亚迪官方网站及部分电动出租车实际运营能源消耗数据。电力消费二氧化碳排放因子采用国家发改委最新 (2012年) 发布的《中国区域电网基准线排放因子》中的华北区域电网排放因子。纯电动出租车的温室气体排放计算结果见表4。

3.2 温室气体排放测算结果分析

通过以上计算, 油气双燃料混合动力出租车百公里排放24.69kg二氧化碳当量, 纯电动出租车百公里排放17.24kg二氧化碳当量, 纯电动出租车比油气双燃料混合动力出租车二氧化碳减排30%。

动力燃料 第8篇

目前已有一些针对我国几个主要行业碳排放量的研究, 但是对比这些研究结果我们可以发现:目前我国对此方面的相关研究还基本停留在规范化研究阶段, 并且提出的可操作性建议较少。

系统动力学是美国麻省理工学院福瑞斯特教授于1958年为分析生产管理及库存管理等企业问题而提出的系统仿真方法, 基于系统论, 吸收了控制论和信息论的精髓, 是一门综合自然科学和社会科学的横向学科。系统动力学在进行相关问题研究时, 考虑各部分相互之间的关系及影响, 更加符合事物的演化规律, 因此在各种社会科学研究中得到了广泛应用。

系统动力学模型能够表达多因素之间复杂相互关系的优点, 本文基于系统动力学原理, 在计算实际数据的基础上对固体矿物燃料的CO2排放进行了估算, 对其他研究人员的进一步研究具有一定意义。

1 现有研究分析

国际环境统计研究中, 主要采用5种方法进行CO2的排放量计算:实测法, 物料衡算法, 排放系数法, 生命周期法和模型法。实测法主要是通过监测手段或连续计量设施, 测量排放气体的流速, 流量以及浓度, 该方法具有较高的精度, 但成本较高;物料衡算法依据的基本原理是质量守恒定律, 是最严格的估算方法, 但不适合每个源类别的碳排放;排放系数法是指在正常技术经济和管理条件下, 生产单位产品所排放的气体数量的统计平均值。模型法目前应用较为广泛, 温室气体的排放几乎涉及到与人类生产生活相关的各个方面, 采用模型法构复杂的文系统进行研究是目前较为有效的手段。

实测法具有较高的精度, 但成本较高;依据我国的统计现状, 物料衡算法的应淫较为费力;排放系数法在统计精度不高和时间较短的情况下具有一定的实用性, 但因各地的生产生活方式不同存在较大的差别, 其可靠性不高;生命周期法对于研究某项目的环保指标时是一个不错的量化方法, 但由于与常规的温室气体统计口径不同, 在国家宏观层次上对各碳源部门进行估算研究, 存在估算重复的矛盾;模型法但就我国而言, 主要使用从国外移植的模型, 缺少适合我国国情的模型方法。通过系统仿真的方法对估算对象进行模拟是一种节约成本提高估算效率的有效方法。

近年来, 基于系统动力学的方法对我国碳排放估算的研究逐步兴起。王雪娜[1], 张德英等[2]分别对我国能源类碳源排碳量和工业类碳源排碳量进行了估算, 运用系统仿真方法得到了较为准确的我国能源类碳源和工业类碳源的排碳量。秦钟等[3]在研究我国现阶段能源消费和人口、经济发展现状的基础上, 运用系统动力学模型预测了我国能源需求和CO2排放量, 提出了能源发展和削减CO2排放量的设想和对策。佟贺丰等[4]通过构建具有较好的拟合度的系统动力学模型, 预测和分析了我国未来20年的水泥行业的产量、能源消耗、CO2排放。

2 固体矿物燃料CO2排放系统动力学模型

固体矿物燃料CO2排放的系统是一个复杂的非线性系统, GDP增长、经济发展、能源强度、固体矿物燃料价格变化、燃料消费、燃料的供求结构等都会直接对其CO2的排放产生影响。固体矿物燃料主要包括一次燃料 (煤) 和二次燃料 (焦炭及煤焦油) 。本模型主要运用系统动力学方法对煤炭和焦炭的CO2排放进行了分析。

2.1 模型构建条件

(1) 本模型在建模过程中假设固体矿物燃料在消费过程中完全燃烧;

(2) 模型忽略了煤焦油的排碳量和部分影响煤炭和焦炭消费的因素;

(3) 假设我国排碳水平和发达国家相当, 排碳系数, 碳氧化率等数值和发达国家一样, 均采用IPCC推荐的数值;

(4) 本文构建的模型输入量:共包含GDP, 库存等5个状态变量, 煤碳价格变化值等6个速率变量和多个辅助变量及常量。国内生产总值增长速度, 煤炭产量数据等来自《中国能源统计年鉴》;碳排放系统采用全球环境基金 (GEF) 所测算的排放系统, 其值为0.7485t-c/tce.具体数据, 见表2所示。

2.2 模型构建

本模型依据燃料储量, 燃料价格以及燃料消费的相互关系, 借鉴了李连德[5]的中国能源供需模型, 并综合了其它类似研究中模型的优点以及表观消费法[6]构建了相应的固体矿物燃料CO2排放的系统动力学模型。使用STELLA软件构建的系统流程图, 如图1所示。

STELLA软件是图形导向的系统动力学发展软件, 可提供拖放式的图形界面, 使用者可以将模型组件紫工具列拖动至图板上, 进行模型之建构;其模型结果可以通过图形, 列表及动画显示。

图中主要变量含义, 如表1所示。模型中的主要变量关系, 如图2所示。

由于焦炭主要由煤高温炼焦 (高温干馏) 得到, 所以本文依据《中国能源统计年鉴》得出主要用于生成焦炭的煤的比例, 再依据煤和焦炭之间的转化系数以及煤的消费量得到焦炭的产量。

利用系统动力学软件STELLA进行仿真, 运行时间段为20002020年, 每隔一年输出一次数据, 结果以图或表格的形式展现。

3 预测结果与讨论

由图2可知固体矿物燃料的CO2排放量将于2015年前后达到顶峰, 约为11 800GgCO2。

4 不确定分析

4.1 模型假设条件的不确定性

本模型在建模过程中假设固体矿物燃料在消费过程中完全燃烧, 并综合考虑了经济增长等相关因素, 导致了模型的不确定性。模型假设的完全燃烧与实际不符, 因为所有化石类能源都不可能完全燃烧, 所以该假设会导致CO2排放估算值不准确。

4.2 能源消费的不确定性

模型忽略了煤焦油的排碳量和部分影响煤炭和焦炭消费的因素以及未来经济增长的趋势不明确性, 因此对预测结果有一定影响。

4.3 参数选择的不确定性

模型采用的排碳系数, 碳氧化率等均采用IPCC推荐的数值, 但实际上我国的上述数据数值由于受煤炭的质量, 燃烧设备等的影响并没有发达国家的高, 所以本研究所采用的参数也会使CO2排放估算具有不确定性。

5 结论

本文研究了固体矿物燃料的碳排放系统动力学模型, 利用计量经济学原理, 估算了碳排放量, 研究结果为我国其他行业的减排带来一些启示。

(1) 通过控制人口增长速度, 开发利用水电、核能和其他可再生能源, 植树造林等多方面的政策作用, 我国为减缓全球温室气体排放做出了应有的贡献, 但未来的碳排放形势依旧严峻, 须改善能源结构, 提高能源利用效率, 为在一定程度上降低CO2排放量提供保障。

(2) 通过经济结构调整和提高能源利用效率。虽然我国能源利用效率在过去20年内有了大幅提高, 但相对于发达国家仍存在较大的差距, 通过调整经济结构, 发展科学技术, 可以达到提高能源利用效率以及获取更多的可再生能源的双重目的, 从而减少二氧化碳的排放。

(3) 用天然气或煤层气代替煤。我国是以煤炭为主要能源的国家, 而天然气的转换与利用效率通常高于煤炭, 用天然气作为替代可以减缓二氧化碳的排放量。煤层气作为一种高热值洁净气体能源, 也可改善现有的二氧化碳排放情况。

(4) 发展可再生能源。可再生能源不仅可以缓解固体矿物然料的供应压力, 还可以起到减缓碳排放的作用。适当开发及发展可再生能源例如生物质能, 太阳能, 地热, 风能等新型能源将对减少二氧化碳排放产生巨大贡献。

(5) 发展碳税和碳排放交易制度。依据我国情况, 现阶段征收碳税还不现实, 所以可采用排放权交易制度为主, 碳税为辅的政策方案, 发展低碳经济, 对节能减排作出贡献。

参考文献

[1]王雪娜, 顾凯平.中国碳源排碳量估算办法研究现状[J]环境科学与管理, 2006, 31 (4) :78-80.

[2]张德英.我国工业部门碳源排碳量估算办法研究[D].北京:北京林业大学, 2005.

[3]秦钟, 章家恩, 骆世明, 等.我国能源消费与CO2排放的系统动力学预测[J].中国生态农业学报, 2008, 16 (4) :1043-1047.

[4]佟贺丰, 崔源声, 屈慰双, 等.基于系统动力学的我国水泥行业CO2排放情景分析[J].中国软科学, 2010 (3) :40-50.

[5]李连德.中国能源供需的系统动力学模型[D].沈阳:东北大学.2009:62-63.

[6]蒋家超, 李明, 赵山才.工业领域温室气体减排与控制技术[M].化学工业出版社, 2009:19-20.

[7]MITCHEL J F B, MANABE S, MELESHKO V, et al.Equilibriumclimate chauge and its implications for the future[A]//HOUGHTONJ T, JENKINS G J, EPHARAUMS J J.Climate Change:the 1990Scientific Assessmen[t C].Cambridge U K:Cambridge UniversityPress, 1990:131-172.