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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