（动力机械及工程专业论文）天然气合成燃料在公交车柴油机上的应用研究.pdf

ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt o t o n g j iu n i v e r s i t yi nc o n f o r m i t yw i t ht h er e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro f p h i l o s o p h y t h e a p p l i c a t i o nr e s e a r c ho fn a t u r a lg a s s y n t h e t i cf u e lo nd i e s e le n g i n eu s e db y b u s ( s u p p o r t e db yt h ei n t e r n a t i o n a lp r o j e c to p e r a t e db yt o n g i iu n i v e r s i t ya n ds h e l l i n t e r n a t i o n a lg a sl t d ) s c h o o l d e p a r t m e n t ：s c h o o lo fa u t o m o b i l es t u d i e s d i s c i p l i n e ：p o w e re n g i n e e r i n g a n de n g i n e e r i n g t 1 。 lh e r m o p h y s l c s m a j o r ：p o w e rm a c h i n e r ya n de n g i n e e r i n g c a n d i d a t e ：h er u i s u p e r v i s o r ：p r o f l o ud i m i n ga n dp r o f y ul i j u a n m a r c h ，2 0 0 8 学位论文版权使用授权书 。本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：7 、习蕊 ；z o o g 年弓月d , o 口 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月日年月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：伺蕊、 j , o o 孑年弓月刁日 摘要 摘要 能源危机与环境污染是全球面临的两大难题，节能减排是当今汽车产业发 展的方向，己成为世界级亟待破解的重大课题。大力发展公共交通事业和可替 代清洁能源是节能减排的主要措施。 天然气合成燃料( g a st ol i q u i d 简称g t l 柴油) 是通过费托合成技术将天 然气转化成一种洁净、无色无味的液态柴油替代燃料。与传统柴油比较，其具 有氢碳比率高，十六烷值高，芳香烃和硫含量接近于零，生物降解性好等特点。 本文主要对未经改动的国i i 和国i 公交车柴油机燃用g t l 柴油的动力性、 燃油经济性和排放特性进行了试验研究，同时也对公交车整车燃用g t l 柴油的 碳烟排放和路试百公里油耗进行了统计分析，检验了g t l 柴油作为公交车用燃 料的可行性，并且预测了未来几年内上海市部分国i i 和国i i i 公交车改用g t l 柴 油的减排效果。主要结果如下： 1 、在y c 6 g 2 7 0 2 0 国i i 公交车柴油机上燃用g t l 柴油和国i i 柴油试验结 果表明：外特性，最大转矩转速和额定转速负荷特性下，g t l 柴油转矩，有效 燃油消耗率，排气温度，n o x ，h c 和c o 等常舰排放物变化规律与国i i 柴油一 致；g t l 柴油最大转矩转速与国i i 柴油差异不大：g t l 柴油有效燃油消耗率低 于国i i 柴油，有效热效率高于国i i 柴油，经济转速区向低转速区移动，更接近 公交车的常用工作转速；g t l 柴油排气温度低于国i i 柴油；g t l 柴油的n o 。， c o ，p m 和c 0 2 比排放量分别比国i i 柴油降低了1 4 8 ，1 1 3 ，3 7 5 和4 1 ； 在运转工况复杂且负荷较大的工况下，g t l 柴油对降低h c 排放不是很明显； 低转速低负荷工况下，g t l 柴油h c 和c o 排放低于国l i 柴油，燃烧效率较好。 2 、在y c 6 j 2 2 0 3 0 国i i i 公交车柴油机上燃用g t l 柴油和国i i i 柴油试验结 果表明：外特性，最大转矩转速和额定转速负荷特性下，g t l 柴油转矩，有效 燃油消耗率，排气温度，n o 。，h c ，c o 和碳烟等排放物变化规律与国1 1 1 柴油一 致；g t l 柴油动力性与国i i i 柴油差异不大；g t l 柴油有效燃油消耗率低于国i l i 柴油，有效热效率高于国i i i 柴油，排气温度低于国i i i 柴油；g t l 柴油的n o 。， h c ，c o ，p m 和c 0 2 比排放量分别比国i l i 柴油降低了的3 1 ，1 7 5 ，7 5 ， 4 3 9 和3 2 ；任何运转工况下g t l 柴油的碳烟排放均大幅度低于国i i i 柴油。 3 、公交车整车燃用g t l 柴油试验结果表明：公交车燃用g t l 柴油的光吸 摘要 收系数明显低于国i i 柴油，在1 0 0 v e l m a x h p ，9 0 v e l m a x h p 和8 0 v e l m a x h p 三个测试点中，g t l 柴油的光吸收系数分别下降了7 1 4 ，7 2 7 和6 2 5 ；国 l i 和国i i i 公交车燃用g t l 柴油的路试百公里油耗易受驾驶方式，路况，气候等 因素的影响，公交车长时间燃用g t l 燃料运营，按月累加百公里油耗变化稳定， 且与国i i 柴油差异不大，不会对公交车运营产生不良影响。 4 、上海市部分国和国i i i 公交车燃用g t l 柴油的减排效果预测结果：与未 使用g t l 柴油时比较，c o 、n o x 和p m 排放物的年均下降量逐年增加；2 0 1 0 年，c o 、n o x 和p m 排放量分别下降了1 0 7 ，9 5 和3 7 0 ，减排效果非常 明显。 关键词：节能减排，公交车，g t l 柴油，动力性，燃油经济性，排放特性 i i a b s t r a c t a b s t r a c t e n e r g yc r i s i sa n de n v i r o n m e n tp o l l u t i o na r et h et w od i f f i c u l tp r o b l e m sf a c e d b yt h e w h o l ew o r l d e n e r g y - s a v i n ga n de m i s s i o n d e c r e a s i n ga r et h em a i nt o p i c si nm o d e m v e h i c l ei n d u s t r ya n db e c o m ew o r l d - c l a s sp r o b l e m sw h i c ha r eu r g e n tt ob es o l v e d e n c o u r a g i n gb u st r a f f i c sa n dd e v e l o p i n gn e wa l t e r n a t i v ec l e a nf u e l sa r et h ee f f e c t i v e w a y st os a v ee n e r g ya n dr e d u c ee m i s s i o n n a t u r eg a ss y n t h e t i cf u e l ( g a st ol i q u i df u e lw h i c hi ss h o r tf o rg t ld i e s e lf u e l ) i s ac l e a na l t e r n a t i v el i q u i df u e l ，w h i c hi sm a d eo fn a t u r eg a sb yf i s c h e r - t r o p s c h s y n t h e t i ct e c h n o l o g y c o m p a r e dt ot r a d i t i o n a ld i e s e lf u e l ，i th a st h ec h a r a c t e r i s t i c so f h i g hr a t eo fh c ，h i g hc e t a n e ，e v e nn oa r o m a t i ch y d r o c a r b o n ，s u l f u rc o n t e n tc l o s et o z e r oa n dg o o dd e g r a d a t i o n i nt h i sp a p e r , n a t i o n a li ia n dn a t i o n a li i id i e s e le n g i n ew h i c hw e r eb o t hu s e di n b u sa n du n c h a n g e dw e r et e s t e d t h er u l e so fp o w e rp e r f o r m a n c e f u e le c o n o m i c p e r f o r m a n c ea n de m i s s i o np e r f o r m a n c eo fn a t i o n a li i a n di i id i e s e le n g i n ew e r e a n a l y z e da n dc o m p a r e dw i t ht r a d i t i o n a ld i e s e lf u e l t h e n ，s o o te m i s s i o na n df u e l c o n s u m p t i o np e r10 0 k mo ft h ew h o l eb u sw e r ea n a l y z e ds t a t i s t i c a l l y , v a l i d a t i n gt h e f e a s i b i l i t yo fg t l d i e s e lf u e la sb u sf u e l a tl a s t t h ee f f e c to fe m i s s i o n - d e c r e a s i n gi f p a r to fn a t i o n a li ia n dn a t i o n a li i ib u s e si ns h a n g h a iw e r ec h a n g e dt ou s eg t l d i e s e l f u e lw a sf o r e c a s t e d t h em a i nc o n c l u s i o n sa r es h o w na sf o l l o w i n g ： 1 t h er e s u l t so ft h ee x p e r i m e n to ny c 6 g 2 7 0 2 0n a t i o n a li id i e s e le n g i n eu s i n g g t ld i e s e lf u e la n dn a t i o n a li id i e s e lf u e ls h o wt h a t ：t h er u l e so ft h et o r q u e ，s p e c i f i c f u e lc o n s u m p t i o n ，e m i s s i o nt e m p e r a t u r e ，n o x ，h c ，c oe m i s s i o n so fg t ld i e s e lf u e l a r es i m i l a rt on a t i o n a li id i e s e lf u e la tf u l ll o a ds p e e dc h a r a c t e r i s t i c ，m a x i m a lt o r q u e s p e e da n dr a t e ds p e e dl o a dc h a r a c t e r i s t i c ；t h em a x i m a lt o r q u es p e e do fg t ld i e s e l f u e li sl i t t l ed i f f e r e n tt on a t i o n a li id i e s e lf u e l ；t h es p e c i f i cf u e lc o n s u m p t i o na n d e f f e c t i v et h e r m a le f f i c i e n c ya r eb e t t e rt h a nn a t i o n a li id i e s e lf u e la n dt h ee c o n o m i c s p e e do fg t li ss m a l l e rt h a nn a t i o n a li id i e s e l ；t h ee m i s s i o nt e m p e r a t u r eo fg t l d i e s e lf u e li sl o w e rt h a nn a t i o n a li id i e s e l ；g t ld i e s e lf u e lr e d u c e dt h es p e c i f i c i i i a b s t r a c t e m i s s i o nv o l u m eo fn o x ，c o ，p ma n dc 0 2b y1 4 8 ，1 1 3 ，3 7 5 a n d4 1 r e s p e c t i v e l y ；a tt h ed i c k e yw o r k i n gc o n d i t i o n s ，g t lh a sl i t t l ei n f l u e n c eo nd e c r e a s i n g h c ；a tl o ws p e e da n dl o a dc o n d i t i o n s ，h ca n dc oo fg t l d i e s e lf u e la r el o w e rt h a n n a t i o n a li id i e s e lf u e l ，g t lh a sb e t t e rc o m b u s t i o ne f f i c i e n c y 2 t h er e s u l t so ft h ee x p e r i m e n to ny c 6 j 2 2 0 - 3 0n a t i o n a li i id i e s e le n g i n eu s i n g g t ld i e s e lf u e la n dn a t i o n a li i id i e s e lf u e ls h o wt h a t ：t h er u l e so ft h et o r q u e ，s p e c i f i c f u e lc o n s u m p t i o n ，e m i s s i o nt e m p e r a t u r e , n o x ，h c ，c oa n ds o o te m i s s i o no fg t l d i e s e lf u e la r es i m i l a rt on a t i o n a li i id i e s e l f u e la tf u l ll o a ds p e e dc h a r a c t e r i s t i c ， m a x i m a lt o r q u es p e e da n dr a t e ds p e e dl o a dc h a r a c t e r i s t i c ；t h ep o w e rp e r f o r m a n c eo f g t ld i e s e lf u e li sl i t t l ed i f f e r e n tt on a t i o n a li l ld i e s e lf u e l ；t h ee m i s s i o nt e m p e r a t u r e o fg t ld i e s e lf u e li sl o w e rt h a nn a t i o n a li i id i e s e l ；g t ld i e s e lf u e lr e d u c e dt h e s p e c i f i ce m i s s i o nv o l u m eo fn o x ，h c ，c o ，p ma n dc 0 2b y3 1 ，17 5 ，7 5 ， 4 3 9 a n d3 2 r e s p e c t i v e l y ；a ta n yw o r k i n gc o n d i t i o n s ，s o o te m i s s i o no fg t ld i e s e l f u e li sl o w e rt h a nn a t i o n a li i id i e s e lf u e ll a r g e l y 3 t h er e s u l t so ft h ee x p e r i m e n to nt h ew h o l eb u su s i n gg t lf u e ls h o ww h a ti s b e l o w ：t h ep h o t o a b s o r p t i o no fb u sf u e l i n gg t ld i e s e lf u e li sl o w e rt h a nt r a d i t i o n a l d i e s e lf u e ll a r g e l ya n da t10 0 v e l m a x h p ，9 0 v e l m a x h pa n d8 0 v e l m a x h p c o n d i t i o n s ，g t lf u e lr e d u c e st h ep h o t o a b s o r p t i o nb y7 1 4 ，7 2 7 a n d6 2 5 r e s p e c t i v e l y ；t h ef u e lc o n s u m p t i o np e rlo o k mi nr o a dt r i a lo fn a t i o n a li ia n di i i b u s e sf u e l i n gg t lf u e ll e a nt ob ea f f e c t e db yt h ew a yo fd r i v i n g ，t r a f f i cc o n d i t i o n ， c l i m a t ea n ds oo n ；e v e ni fb u s e s f u e l i n gg t ld i e s e lf u e l r u nl o n gt i m e ，f u e l c o n s u m p t i o np e r 10 0 k ma c c u m u l a t e db ym o n t hi ss t e a d y , a n dh a sl i t t l ed i f f e r e n c e w i t hc o n v e n t i o n a ld i e s e lf u e l g t h ee m i s s i o n r e d u c i n ge f f e c ti fp a r to fn a t i o n a li ia n di i ib u s e si ns h a n g h a i c i t yu s eg t l d i e s e lf u e li ss h o w na sf o l l o w i n g ：c o m p a r e dw i t hn o tu s i n gg t ld i e s e l f u e l ，t h ee m i s s i o no fc o ，n o xa n dp mw i l ld e c r e a s ey e a rb yy e a r ；t h ee m i s s i o no fc o ， n o xa n d p mw i l ld e c r e a s e b y 10 7 ，9 5 a n d3 7 o i n2 0 10 ；t h e e m i s s i o n - r e d u c i n ge f f e c to fu s i n gg t l d i e s e li sm u c ho b v i o u s k e yw o r d s ：e n e r g y - s a v i n ga n dr e d u c i n ge m i s s i o n ，b u s ，g t ld i e s e lf u e l ，p o w e r p e r f o r m a n c e ，f u e le c o n o m i cc h a r a c t e r i s t i c ，e m i s s i o np e r f o r m a n c e i v 目录 目录 第l 章引言1 1 1 节能减排势在必行1 1 1 1 优先发展公共交通1 1 1 2 大力发展清洁替代能源4 1 2g t l 柴油简介7 1 2 1g t l 柴油生产技术7 1 2 2g t l 柴油的特性1 l 1 2 3g t l 柴油的应用研究1 3 1 3 本课题意义和主要研究内容1 6 第2 章国i i 公交车柴油机燃用g t l 柴油的性能研究1 7 2 1 试验装置与方案1 7 2 1 1 试验用发动机1 7 2 1 2 试验燃料1 8 2 1 3 试验依据1 9 2 1 4 试验设备2 l 2 2 动力性能2 3 2 3 燃油经济性2 3 2 4 排气温度2 5 2 5 排放特性2 7 2 5 1 排放物产生机理m h 6 2 7 2 5 2n 0 。排放3 1 2 5 3h c 排放3 4 2 5 4c o 排放3 6 2 5 5p m 排放3 8 v 目录 2 5 6c o z 排 改3 8 2 6 本章小结3 9 。第3 章国i i i 公交车柴油机燃用g t l 柴油的性能研究4 1 3 1 试验装置与方案4 1 3 1 1 试验用发动机4 1 3 1 2 试验燃料4 2 3 1 3 试验方案4 2 3 1 4 试验设备4 3 3 2 动力性能4 3 3 3 燃油经济性，4 4 3 4 排气温度4 6 3 5 排放特性4 7 3 5 1n o x 排放4 7 3 5 2h c 排放4 9 3 5 3c 0 排放5 0 3 5 4p m 排放5 1 3 5 5c o ：排放5 2 3 5 6 烟度5 2 3 6 本章小结5 4 第4 章g t l 柴油在柴油公交车上的应用研究5 6 4 1 公交车燃用g t l 柴油的碳烟排放研究5 6 4 1 1 试验样车与燃油5 7 4 1 2 试验用燃油5 7 4 1 - 3 实验装置与设备5 7 4 1 4 试验过程5 9 4 1 5 试验结果与分析6 0 4 2 公交车燃用g t l 柴油的路试经济性研究6 1 v i 目录 4 2 1 试验样车6 l 4 2 2 试验燃油6 2 4 2 3 试验方法6 2 - 4 2 4 试验结果与分析6 3 4 3 本章小结：6 7 第5 章上海市公交车燃用g t l 柴油的减排效果预测6 8 5 1 上海市公交车发展现状与趋势6 8 5 1 1 经济政策与城市交通的发展6 8 5 1 2 上海市公交车的车型分布与技术特点6 9 5 1 3 上海市公交车的行驶特征7 0 5 1 4 上海市公交车的发展趋势7 0 5 2 上海市公交车排放现状7 1 5 2 1 机动车排放模型7 1 5 2 2 上海市公交车排放现状7 3 5 3 上海市公交车燃用g t l 的减排效果预测7 4 5 3 1 上海市公交车排放趋势预测7 4 5 3 2g t l 的减排效果预测7 6 5 4 本章小结7 8 第6 章总结与展望7 9 6 1 总结7 9 6 2 展望8 1 致谢8 2 参考文献8 3 个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果8 7 v i i 第1 章引言 1 1 节能减排势在必行 第1 章引言 交通能源与环境问题是2 1 世纪全球面临的重大挑战。2 0 0 6 年，全球拥有近9 亿辆机动车，预计今后2 0 年内随新兴发展中国家汽车拥有量的大幅增长，还将 增加5 0 ；同年，我国机动车拥有量达4 0 0 0 万辆，按中国新能源汽车发展战略 研究报告的预测，2 0 2 0 年汽车拥有量达到1 4 亿辆，2 0 3 0 年达n 2 亿辆左右。汽 车的迅猛发展给我们带来两大难题：能源与环境，即用什么燃料去驱动那么多 的汽车，如何面对汽车废气排放对环境的污染。国际能源机构( i e a ) 的统计数据 表明，2 0 0 1 年全球5 7 的石油消费在交通领域，在加拿大，交通运输系统消耗总 燃油的6 6 ，其中绝大部分为汽车运输所消耗；在美国，交通运输系统消耗总燃 油的6 0 ，其中7 3 为汽车运输所消耗，预计至1 j 2 0 2 0 年交通用油占全球石油总消 耗的6 2 以上。美国能源部预测，2 0 2 0 年以后，全球石油需求与常规石油供给之 间将出现净缺口，2 0 5 0 年的供需缺口几乎相当于2 0 0 0 年世界石油总产量的两倍。 2 0 0 0 年我国机动车燃油消耗量占石油销量的1 3 左右，耗能仅次于建筑业，预计 2 0 1 0 年汽车耗油占石油消费总量的比重将上升- 至1 j 4 3 ，2 0 2 0 年达5 7 ，比重上升 到第一位的速度非常迅速。与此同时，交通能源消耗也是造成环境污染和全球 温室效应的主要原因之一。从国家环保总局获悉，机动车己成为中国城市第一 大空气污染源，北京、上海、广州三大城市由机动车产生的排放污染物在城市 大气污染物所占比例：c o 为6 4 - 8 8 ，h c 为7 3 - 9 6 ，n o 。为4 5 - 7 8 。 国家环保中心预测，至1 2 0 1 0 年我国汽车尾气排放量将可能占空气总污染源的6 4 f l 】- 【4 】 o 为此，全球己达成共识：交通能源转型势在必行，节能减排成为汽车发展 的永恒主题，成为世界级的亟待破解的重大课题。大力发展公共交通和可替代 清洁能源是节能减排的主要措施。 1 1 1 优先发展公共交通 1 8 8 5 年，德国人卡尔奔驰发明了汽车，它的出现加速了整个世界城市化进 1 第1 章引言 程。但是随着小汽车数量的迅速增长，也给城市带来的了很大“麻烦”。交通 堵塞，大气污染和能源紧张对人们的生活产生很大的不良影响。 1 9 3 7 年，洛杉矶出现了第一次交通堵塞现象。此后，人们就不断被城市的 交通拥堵所困绕。到了7 0 年代，在美国的旧金山、波土顿、华盛顿和纽约等大 城市，随着轿车数量的进一步增加，堵塞现象越来越频繁，车辆拥挤不堪。在 欧洲的雅典、哥本哈根、巴黎、伦敦等大城市以及亚洲的东京等大城市也已堵 塞成灾，车辆运行的速度每小时不及2 0 公里。伦敦和巴黎的轿车平均时速则只 有1 6 公里。进入9 0 年代，交通堵塞的情况更加严重。伦敦自1 9 8 9 年创造了堵塞 车辆长达5 3 公里的记录以来，交通状况始终没有改善。交通拥堵所带来的直接 危害是使交通延误增大，行车速度降低和燃料消耗增加，由于汽车的低速行驶， 还使排污量增大。据统计，车速在1 0 公里时，一氧化碳和碳氢的排放量比2 0 公 里高一倍以上，油耗也相应要增) b h 6 0 , - - , 7 0 t 5 1 。 机动车尾气主要指从排气管排出的15 0 , - - - , 2 0 0 种不同的化合物，其中对人危 害最大的有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、醛类及颗粒物。在交通干线 等人口密集区，其排气高度接近人体呼吸带，给人体健康造成了严重的危害。 碳氢化合物和氮氧化合物在大气环境中受强烈阳光紫外线照射后产生复杂的光 化学反应，生成一种新的淡蓝色的烟雾污染物光化学烟雾。光化学烟雾对 气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱都有很大的危害。继1 9 4 3 年美国洛杉矶市 发生世界上最早的光化学烟雾事件后，在北美、日本、澳大利亚和欧洲部分地 区也先后出现了这种烟雾 6 】。一氧化碳与血红素的结合能力较与氧的结合能力大 于2 0 0 , - - - , 3 0 0 倍，被人体大量吸收之后会使人发生恶心、头晕、疲劳症状，严重 时会使人窒息死亡。颗粒物的主要危害有遮挡阳光，使气温降低，云雾雨水增 多，以致影响气候；降低可见度，交通不便，航空与汽车事故增多；颗粒物和 燃煤时生成的s 0 2 、s 0 3 等共同作用对呼吸系统的危害特别大。 上世纪7 0 年代初期，美国交通运输部门的年石油消费量已经达至1 j 4 5 亿吨， 占全国石油消费总量的5 3 ，并保持6 的年增长速度。与此同时，美国国内油 气储产量在1 9 7 0 年均达到峰值，此后几年连续下降，石油消费对进口石油的依 赖急剧上升。 人们逐渐丌始认识到城市机动车化水平提高的弊端：严重的城市交通拥堵 和随之带来的能源与环境问题。于是有的城市开始反醒，开始采取限制私人交 通的管理政策。新加坡、香港等城市采取对购车行为课以重税，车辆配额制度， 2 第1 章引言 控制停车场数量等方法有效的控制了私人小轿车的增长。 虽然说全面限制私人交通在缓解城市交通拥堵上取得了一些成绩，但却不 能满足大规模城市居民出行需求，于是，西方发达国家交通界的一些有识之士 开始提出，要拯救城市，就要在城市中优先发展公共交通，这一优先发展公共 交通政策首先在法国巴黎制定并实施。 7 0 年代后，法国巴黎出现严重的交通问题。1 9 7 3 年刚修建了巴黎环路，通 车仅1 0 天就发生了交通堵塞。1 9 7 4 年，德斯坦当选法国总统。他上台后，全面 否定蓬皮杜总统鼓励扶持私人交通政策，主张优先发展公共交通，取消了修建 塞纳河南岸快速路的计划，决定加快发展快速轨道公共客运系统，以压缩私人 小汽车的出行量。法国政府为了落实这项政策，专门制定了“国内交通法”等 等。日本也很重视公共交通发展战略的制定，在培养公民的交通意识，大力建 设综合的换乘枢纽等方面采取了诸多措施，为城市的公共交通建设和安全管理 奠定了基础。 一些发达国家通过大量事实证明了优先发展城市公共交通的重要性。从排 放角度看，公共交通是非常明显的。据国外统计，以1 9 9 8 年轿车的c 0 2 排放为 基准( 1 0 0 ) ，飞机为7 4 ，公共汽车为3 8 ，地铁为1 8 5 。同样从能源使用角 度看，目前轿车1 0 0 k m 的人均燃油消耗量为7 4 升，而公共汽车为1 7 升，地铁为 1 2 升。以公共汽车每个乘客运行1 能耗进行比较，公共汽车为1 0 ，小轿车则 为4 0 左右【7 1 。以小汽车为主的城市( 如美国城市) ，其人均交通能耗比公共交 通为主导的城市( 如东京) 高出2 5 4 倍【8 】。公共交通优先是解决大城市交通问 题的根本出路，这是被世界大城市交通成功经验和失败教训同时证明了的真理。 优先发展公共交通事业已成为国际趋势。 近几年来，我国机动车数量的快速增长所引起的交通堵塞，能源消耗和大 气污染等顽疾也像当初发达国家一样，开始在我国城市出现。透过上述西方发 达国家城市交通政策的发展与演变轨迹，可以明显看出，它们在交通发展过程 中基本上都经历了从扶持鼓励私人交通到限制私人交通、再到优先发展公共交 通这样一条曲折道路。在这过程中，他们所经受到的挫折，所得到的经验、教 训确实值得我国借鉴、学习【9 】。 目前，我国各界人士对城市公共交通基础地位的认识已经提到了一个新的 高度。建设部于2 0 0 4 年颁发了关于优先发展城市公共交通的意见，2 0 0 7 年9 月1 6 日 - 2 2f i 举办首届中国城市公共交通周及无车同活动，活动的主题为“绿 3 第1 章引言 色交通与健康 ，旨在通过促进环境友好型交通模式，有效地减小汽车的使用， 改善城市拥堵，减少污染排放，使城市更适宜居住，这表明我国已经形成了城 市公共交通优先发展的良好氛围【l o 】。 城市轨道交通是发展城市公共交通的理想模式，但是由于我国国情，我国 大部分地区还是以公交车为主的公共交通模式。目前，上海地面公交车占城市 客运总量的6 4 ，出租汽车和轨道交通分别占2 4 和1 2 【u 】。 目前，上海共有公交经营企业5 2 家，公交线路9 4 8 条，公交运营车辆约1 8 2 万 辆。其中柴油公交车1 5 万辆，占公交车总量的8 0 左右。由于运行环境的特殊 性，公交车处于频繁起动、制动、怠速和低速行驶运行工况，大部分时间在低 速大转矩和怠速工况下运行。调查显示，担负7 0 以上客运量的公交车是废气排 放大户，中心城区公交车氮氧化物、颗粒物排放分担率分别达到3 7 6 和4 5 。 为降低汽车尾气对中心城市的污染，相关部门正在努力探索各种方案以有效地 降低和控制公交车的当地排放，如颗粒物、氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳 等。采用高清洁替代柴油是比较有效的方案之一，同时也是缓解能源危机的有 效措施。2 0 0 6 年1 1 月，由上海清洁能源研究与产业促进中心、壳牌集团、同济大 学和上海巴士一汽公司合作开展的公交车合成燃料示范运行项目正式启动。 1 1 2 大力发展清洁替代能源 交通运输业是石油消费和大气污染的主要源头，大力发展清洁替代能源是 降低大气污染和缓解能源危机这两大世界共同面对的两大难题的行之有效的方 法。目前，世界许多国家都在积极倡导发展清洁替代能源政策。 2 0 0 5 年4 月，英国、加拿大、法国、德国、意大利、日本和美国七个工业化 国家在华盛顿举行的会议上，在联合声明中提到要大力开发替代能源；美国2 0 0 5 年8 月公布的能源新法案( e p a c t ，2 0 0 5 ) ，从立法上提出了促进消费者节约能源， 使用清洁能源的可行措施；法国政府出台“清洁汽车免税政策”、“鼓励使用生 物燃料”等多项“减油耗举措来应对对国际原油价格不断攀升给法国经济带 来的严重影响；2 0 0 8 年1 月1 日，巴西正式实施生物柴油计划，所有出售的柴油 中都必须含有2 的生物柴油，停售普通柴油 1 2 】。 在发展中国家，清洁替代能源也是国家能源战略的重点。马来西亚强调生 物燃油对经济发展的重要性，在开发生物燃油方面拟定了一些具体措施，包括 4 第1 章引言 制定由棕榈油和柴油混合生产燃油的标准，鼓励公众使用生物燃油，在全国加 快生物燃油加油站的试验和建设，建立出口型生物燃油基地，建立国家生物燃 油产业法等；巴基斯坦政府则鼓励私营企业积极参与传统能源和可替代能源的 开发，成立可替代能源发展委员会，协调有关政策、计划和重大项目【l3 1 。 我国是石油生产和消费大国，从2 0 世纪9 0 年代中期开始，石油需求快速 攀升，而原油生产缓慢增长，石油短缺的矛盾日渐突出。图1 1 为2 0 0 1 年 2 0 0 7 年我国原油进口量变化情况。2 0 0 6 年，中国原油进口量达1 4 5 2 0 万吨，比上一 年增长1 4 2 ；2 0 0 7 年，中国共进口原油1 6 3 0 0 万吨，较上年增长1 2 4 。与此 同时，中国还在大幅缩减原油的出口量。2 0 0 7 年，中国出口原油3 8 9 万吨，较 上年下降3 8 7 。 o b r 邑 删 口 崩 爱 蟹 圃 辞 ii 一 2 0 0 1 年2 0 0 2 年2 0 0 3 年2 0 0 4 年2 0 0 5 年2 0 0 6 年2 0 0 7 年 图1 12 0 0 1 年 一2 0 0 7 年我国原油进口量 根据原油产量及需求情况，预计2 0 1 0 年我国进口石油量将增至1 5 亿吨以上， 2 0 1 5 年达到2 亿吨以上；2 0 1 0 年以后对进口石油资源的依存度将超过5 0 。在2 0 2 0 年我国石油消费控制在4 5 亿吨以内的目标可以实现前提下，2 0 2 0 年我国石油进 口量将达到2 7 亿吨，对国际市场的依存度为6 0 。 交通运输需求是造成我国石油消费快速增长的主要因素。2 0 0 5 年，交通运 输消费占汽油消费的9 6 ，占柴油消费的6 0 ，其中汽车消费占柴油消费的4 6 。 根据目前国内汽车油耗水平，并考虑节能技术的进展情况，至l j 2 0 1 0 年、2 0 2 0 年 分别节油1 0 、2 5 ( 根据汽车技术进步的平均估计值) 的单车平均降耗方案，测 算车用燃料的需求情况如表1 ，l 所示【l4 1 。 根据预测，2 0 1 0 年矛1 1 2 0 2 0 年我国汽油、柴油的消费量在各种节油措施到位 的情况下将分别达到1 9 0 0 0 万吨和2 6 0 0 0 万吨。2 0 2 0 年汽车用油消费将上升到占 5 o 加寻 第1 章引言 总汽煤柴消费的6 0 以上。总之，我国石油长期短缺是不争的事实，石油替代战 略是保障我国国民经济持续稳定发展的大政大计，关系国家经济命脉和能源安 全，是我国未来经济发展的重大课题。 i 表1 1 节油方案车用燃料需求预测 年份汽油总消耗量柴油总消耗量 总计 2 0 1 06 0 5 85 8 7 31 1 9 3 1 2 0 1 57 4 3 56 7 6 71 4 2 0 2 2 0 2 0 8 8 9 26 9 6 21 5