【摘要】以城市公交客车为应用对象，采用生命周期评价的方法，分析了两种进口天然气（CNG 和 GTL）利用路径与传
统柴油相比的石油节约和排放降低效果。分析结果表明，在生命周期范围内，GTL 路径的石油能耗降低 99.4%，PM、CO、NOx、 SOx、THC 排放分别降低 33.9%、4.8%、7.3%、79.2%、20.9%，但 CO2 排放升高 23.4%；CNG 路径石油能耗降低 99%，CO2、PM、
NOx 和 SOx 排放分别降低 8.5%、84.7%、26%、64.5%，但 CO 和 THC 排放分别升高 52.9%和 197.9%。因此，天然气的利用可以 大幅度降低石油燃料的消耗和污染物的排放量，其中压缩天然气路径的综合节能减排效果优于目前的 GTL 技术路径。
主题词 生命周期评价 城市客车 节能减排 GTL CNG
Energy Conservation and Emission Reduction of Natural Gas Based Alternative
Vehicle Fuels
HAO Han, WANG Hewu, LI Xihao，OUYANG Minggao
(State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy, Tsinghua University)
Abstract: The petroleum-saving and emission-reduction effects of two imported natural gas pathways (CNG and GTL) were
analyzed and compared with traditional diesel pathway in city bus using life cycle assessment method. The results showed that within
the full life cycle, the GTL pathway decreased petroleum consumption by 99.4%, and the amount of PM, CO, NOx, SOx and THC emission decreased by 33.9%, 4.8%, 7.3%, 79.2% and 20.9% respectively, while the CO2 emission increased by 23.4%. The CNG pathway decreased petroleum consumption by 99%, and the amount of CO2, PM, NOx and SOx emission decreased by 8.5%, 84.7%,
26% and 64.5% respectively, while the amount of CO and THC emission increased by 52.9% and 197.9%. Therefore, natural gas
based alternative vehicle fuels could substantially reduce the petroleum demands and pollution emission, while the CNG pathway had the better general performance than the current GTL pathway.
Key words: Life Cycle Assessment; City Bus; Energy Conservation and Emission Reduction; GTL; CNG
1. 引言
资源我国石油能源相对紧缺，随着汽车保有量的持续增加，车用能源安全供应压力剧增，环境空气质 量恶化日趋严重，节能减排成为本世纪汽车工业的主要议题之一[1] 。大力发展替代燃料，实现车用燃料的 多元化是应对这些挑战的有效途径[2] 。我国天然气储量相对石油比较丰富，同时天然气的全球资源储量远 高于石油，天然气在全球能源供应中正逐步占据越来越重要的位置[3] 。
天然气在交通领域的应用已有相当长的历史，目前的主要利用方式是压缩天然气汽车（CNGV）[4] ， 随着天然气合成液体燃料（GTL）技术的成熟和产业化发展，GTL 燃料开始批量供应，一种新的利用方式 正在兴起[5] ，这为我国能源多元化的实现提供了更多的选择。本文从节能减排的角度，利用全生命周期分 析评价的方法[6] ，在公交客车试验结果的基础上，对包括这一路径在内的天然气基车用燃料进行了分析并 与传统石油基燃料路径进行了比较。
2. 燃料特性与生产供应路径
2.1. 燃料特性比较
由表 1 可以看出，GTL 燃料与传统柴油燃料特性的主要区别以及 CNG 燃料特性可以总结为以下几点：
(1) GTL 燃料的十六烷值高，与传统柴油相比，十六烷值高出 20 个单位，有利于改善燃料的燃烧性质；
(2) GTL 燃料的芳香烃含量几乎为零，有利于降低 THC 和颗粒排放；
(3) GTL 燃料和 CNG 燃料硫含量几乎为零，有利于降低颗粒物排放；
(4) CNG 燃料的辛烷值高，与广泛使用的 97 号汽油相比，辛烷值高出 23 个单位，有利于提高压缩比，提
高燃烧效率。 
2.2. 供应路径设定
石油方面，目前我国石油进口依存度接近 50%，其中约有 60％的进口原油来自中东地区[7] ，因此设
定原油从中东地区海运至中国，然后在国内炼油厂生产加工，最后供国内柴油客车使用。
天然气方面，2007 年我国进口 291 万吨 LNG，其中有 248 万吨来自澳大利亚，占总进口量的 85%[8] 。 因此设定 LNG 从澳大利亚海运至中国，在国内加气站气化生产 CNG 供客车使用。
由于澳大利亚正在建设 GTL 工厂[9] ，为尽量统一燃料来源，设定 GTL 燃料利用澳大利亚的天然气生 产，然后从澳大利亚海运至中国。
图 1 为三条燃料原料开采-产品生产-运输-利用的路径设定。 
图 1 供应路径设定
3. 车辆描述与运行路线
3.1. 车辆描述 为了获得客车在运行时的能耗和排放数据，本文选择在北京市公交系统中广泛使用的
CNG 公交开展研究，具体参数见表 2：
表 2 客车参数对比 
3.2. 运行路线
为了全面反映北京市公共交通的运行状况，经过调研，选取了包含城市交通拥堵路段、市内快速交通
路段、城乡结合路段在内的试验线路，具体线路如图 2。试验线路总长 44km，其中拥堵路段 18km，快速 交通路段 15km，城乡结合路段 11km。 
图 2 运行路线
分析模型
模型设定 在全生命周期评价模型分析中，在对结果的影响可以忽略的前提下，做如下设定：
忽略除海运以外的运输和分配环节。
忽略 LNG 气化制取 CNG 环节的能耗和排放。
在计算上游阶段某环节排放时，除电力生产外，只考虑该环节过程燃料燃烧所产生的排放，不考虑生 产过程燃料时产生的排放。
每种过程燃料只设定一种最具代表性的燃烧装置。