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

2024年4月2日，由中机科（北京）车辆检测工程研究院有限公司指导，《工程机械与维修》杂志主办，匠客工程机械承办的“2024中国工程机械年度产品TOP50颁奖典礼”在北京盛大举行。在工程机械产品发展（北京）论坛上， 太原科技大学高有山教授发表了题为《车用柴油、CNG及HCNG燃料生命周期分析》的精彩主题演讲。

太原科技大学 高有山教授

中国工程机械行业对于碳足迹研究和排放问题都比较关注。基于我国和全球的能源需求、使用和今后的预测情况，对于车用的NG及H2等燃料进行研究。

车用NG及H2燃料

天然气是石油资源的重要补充，开发利用程度比石油低，燃烧CO2排放比石油低。H2的燃烧产物为H2O, 无HC排放，可通过多种途径使用矿物能源或可再生能源生产。

在研究过程中，我提出一种新的思路，HCNG(掺氢天然气)，汲取两种气体的优点，燃烧速率比CNG快，体积热值比H2高，CO2排放比天然气低，采用稀薄燃烧技术可提高燃烧热效率。CO2排放对比，HCNG比纯CNG，CO2排放显著降低。

燃料生命周期分析

燃料生命周期分析 (WTW，Well-To-Wheels—油井到车轮)：可用来分析新能源、替代能源及不同车辆技术的能量消耗、温室气体及其他污染物排放。

要在燃料的整个生命周期，进行评价，是否符合我们的排放和能耗要求。

主要分析的阶段包含燃料生产阶段和车辆运行阶段。燃料生产阶段(WTT,Well-To-Tank)，燃料生命周期上游阶段；车辆运行阶段(TTW,Tank-To-Wheels)，燃料生命周期下游阶段。

国内外汽车生命周期研究

研究范围涵盖车用能源、车辆部件、车辆动力和车辆用途等方面。

大型客车用燃料WTW分析内容及方法 

NG燃料和H2的生产路线，各有五种和十二种技术路线，我们分析不同生产路线背后的成本。

WTW分析系统参数及评价指标

大型客车WTW阶段能量消耗和排放计算 

天然气的温室气体排放比柴油低得多。

通过大型客车WTW阶段能量消耗和排放计算 ，我们得出以下结论。

全体大型客车燃料消耗量均值为23.11 L·(100km)^-1。TTW阶段单位能量消耗为330.76 g·(kWh )^-1。WTW阶段的能量消耗  4.7889 GJ·GJ^-1。WTW阶段的温室气体排放335kg·GJ^-1。TTW 阶段大型客车用20HCNG燃料比柴油可减少温室气体排放量最高达35%。大型客车WTW阶段的一次能源消耗：CNG、HCNG <柴油。

对于温室气体排放来说，CNG、20HCNG<柴油。

针对PM排放来说，TTW阶段： CNG、HCNG≈0；WTW阶段：CNG、HCNG <柴油。针对SO2排放来说，TTW阶段： CNG、HCNG ≈ 2%柴油；WTW阶段：CNG、HCNG > 1.7柴油。针对CH4排放来说，WTW阶段：CNG、HCNG ≈( 7.67～9.79) 柴油燃料；NOx和CO排放；WTW阶段：CNG、HCNG >柴油。