車用生物柴油生命周期評(píng)價(jià)及多目標(biāo)優(yōu)化.pdf

1、隨著人類社會(huì)的發(fā)展，石油已成為戰(zhàn)略資源。汽車保有量的增加，使得汽車尾氣排放成為城市空氣污染的主要來源之一。同時(shí)，隨之而導(dǎo)致的石油消費(fèi)量增加也不容忽視。因此，發(fā)展生物柴油等汽車替代燃料，節(jié)約石油資源，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，己成為我國能源發(fā)展的重大戰(zhàn)略決策問題。 本文在系統(tǒng)回顧生物柴油國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀和生命周期評(píng)價(jià)方法的發(fā)展和應(yīng)用基礎(chǔ)上，結(jié)合中國“生物柴油”生命周期特點(diǎn)，構(gòu)建了中國生物柴油生命周期評(píng)價(jià)和生命周期多目標(biāo)優(yōu)化模型，

2、對(duì)生物柴油及生物柴油生命周期過程中涉及的基本能源產(chǎn)品和輔助原料進(jìn)行了生命周期清單分析。初步提出考慮可再生性在內(nèi)的生物柴油凈能源成本評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)中國大豆、油菜籽、麻瘋樹、光皮樹和餐飲廢油等生產(chǎn)原料制生物柴油進(jìn)行了凈能源成本分析和生命周期影響評(píng)價(jià)，并對(duì)油菜籽制生物柴油進(jìn)行了生命周期多目標(biāo)優(yōu)化。具體如下： 首先，運(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)理論，結(jié)合中國原油、煤、電等基本能源產(chǎn)品的生命周期過程和系統(tǒng)特點(diǎn)，建立了煤炭、原油、汽油、柴油、重油、天然氣

3、、電等基本能源產(chǎn)品生產(chǎn)過程清單分析模型，并對(duì)它們進(jìn)行了詳細(xì)的清單分析。 其次，建立了氮肥、磷肥、鉀肥、甲醇、乙醇等生物柴油生產(chǎn)輔助材料生命周期清單分析模型，并對(duì)它們進(jìn)行了詳細(xì)的清單分析。 再次，建立了大豆、油菜籽、麻瘋樹果實(shí)、光皮樹果實(shí)和餐飲廢油等原料制生物柴油生命周期成本、能源消耗和環(huán)境排放清單分析模型和生命周期影響評(píng)價(jià)模型；提出包含可再生性在內(nèi)的綜合評(píng)價(jià)生物柴油生命周期成本、能源消耗和環(huán)境排放的可再生性凈能源成本指標(biāo)

4、，并對(duì)大豆、油菜籽、麻瘋樹果實(shí)、光皮樹果實(shí)和餐飲廢油等原料制生物柴油進(jìn)行了詳細(xì)的生命周期能源消耗、環(huán)境排放和成本清單分析、生命周期影響評(píng)價(jià)和凈成本評(píng)價(jià)。主要結(jié)論如下： (1)與柴油比較，所有原料制生物柴油的生命周期化石能源消耗和石油消耗顯著降低，化石能效比顯著提高，采用生物柴油作為汽車的替代燃料，可以顯著降低汽車對(duì)化石能源和石油資源的消耗。 (2)與柴油比較，所有原料制生物柴油的生命周期HC、CO、PMzo、SOx、C0

5、2、CI-h和N2O排放降低，NOx排放升高。 (3)在目前石化柴油價(jià)格情況下，除餐飲廢油制生物柴油(100％)外，其它原料制制生物柴油(100％)的價(jià)格比柴油高，需要政府的補(bǔ)貼或政策支持。原料價(jià)格、原料油生產(chǎn)和生物柴油生產(chǎn)階段產(chǎn)出的副產(chǎn)品價(jià)格是影響生物柴油成本的主要因素。 (4)隨著生物柴油混合比例的增加，生物柴油一柴油混合燃料的生命周期整體能源消耗、化石能源消耗、石油消耗、HC、CO、PMio、NOx、SOx、C02

6、、CH4和N20排放呈線性變化。其中，生命周期化石能源消耗、石油消耗、生命廚期HC、CO、PMIo、SOx、C02、CH4和N2O排放線性降低；NOx排放線性增加；整體能源消耗視生產(chǎn)原料的不同呈線性升高或降低。 (5)與石化柴油比較，所有原料制生物柴油生命周期環(huán)境影響總水平值較低，生物柴油具有比石化柴油更好的環(huán)保效應(yīng)。 (6)與石化柴油比較，所有原料制生物柴油的可再生性凈能源成本都低于柴油，在可再生性基礎(chǔ)上比較，生物柴油

7、是優(yōu)于柴油的燃料。 (7)生物柴油是潛在的柴油替代燃料之一。 最后，運(yùn)用多目標(biāo)優(yōu)化理論，構(gòu)建了生物柴油生命周期單目標(biāo)和多目標(biāo)優(yōu)化模型，并對(duì)油菜籽制生物柴油進(jìn)行了生命周期多目標(biāo)優(yōu)化。結(jié)果表明：油菜籽制生物柴油可再生性凈能源成本為0．073元／MJ，當(dāng)混合比例為100％，“生物柴油生產(chǎn)”單元主要采用煤燃料時(shí)，凈能源成本達(dá)到最優(yōu)值0．037元／MI，降低了49．8％。 本文所建立的模型和方法可用于中國生物柴油生命周期評(píng)