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《中国生物液体燃料技术经济与减排潜力研究》研究生物液体燃料产业的两个核心问题：经济性和温室气体减排潜力，对我国制定生物液体燃料发展路线图提供依据。
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| 內容簡介： |
本书围绕生物液体燃料产业的两个核心问题进行研究，一是经济性，二是温室气体减排潜
力，研究区间为20102050 年。经济性研究旨在辨识影响各种生物液体燃料发展的关键因素，
探讨可能的激励政策对生物燃料产业发展的作用。在减排潜力研究领域，使用GREET 模型对各
条生物液体燃料路线进行全生命周期分析；同时，开发了基于TIMES 工具的能源系统动态优化
模型，通过系统优化得到我国生物液体燃料中长期生产利用的总量和结构数据；在此基础上，估
算我国生物液体燃料减排潜力。
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| 目錄：
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目录
第1 章
绪论 1
1.1 研究背景 1
1.1.1 发展生物液体燃料的意义 1
1.1.2 生物燃料发展现状 2
1.1.3 生物燃料的分类 4
1.1.4 问题的提出 5
1.2 相关文献综述 7
1.3 本书研究思路、研究对象及内容安排 9
1.3.1 研究思路 9
1.3.2 研究对象 10
1.3.3 内容安排 12
第2 章
技术经济分析 14
2.1 纤维素乙醇技术经济分析 15
2.1.1 技术路线 15
2.1.2 情景设计 16
2.1.3 研究方法 17
2.1.4 假设、数据及中间计算结果 21
2.1.5 结果与讨论 34
2.1.6 敏感性分析 36
2.1.7 结论与政策建议 38
2.2 典型生物燃料路线技术经济分析 39
2.2.1 研究内容 40
2.2.2 研究方法 40
2.2.3 情景设计 41
2.2.4 数据与假设 43
2.2.5 结果与讨论 50
2.2.6 结论与建议 63
第3 章
全生命周期分析 67
3.1 引言 68
3.2 技术路线 69
3.3 研究方法 69
3.3.1 系统边界与功能单位 70
3.3.2 分摊方法 72
3.4 基本假设 72
3.5 输入数据 73
3.5.1 GREET 模型基础输入数据 73
3.5.2 原料种植与收集 73
3.5.3 乙醇转化 78
3.5.4 燃料乙醇使用 80
3.5.5 原料前处理与各种物料的运输 80
3.6 结果与讨论 81
3.6.1 基础燃料全生命周期分析结果 81
3.6.2 化学品与农化产品全生命周期分析结果 82
3.6.3 纤维素乙醇全生命周期WTP 阶段分析结果 83
3.7 结论与建议 95
3.7.1 基本结论 95
3.7.2 建议 96
第4 章
减排潜力与不确定性分析 98
4.1 研究方法 99
4.2 情景设计 101
4.2.1 影响生物燃料发展的关键因素 101
4.2.2 情景设计 103
4.3 主要数据 105
4.3.1 参考情景数据 105
4.3.2 政策情景数据 109
4.3.3 宏观数据 109
4.3.4 原油及成品油成本 111
4.3.5 化石燃料CO2 排放 111
4.3.6 生物燃料GHG 减排因子 112
4.4 情景分析结果 113
4.4.1 参考情景 113
4.4.2 政策情景 123
4.5 讨论 125
4.5.1 本研究与文献结果比较 125
4.5.2 交通能源需求 126
4.5.3 可持续性 128
4.6 结论 128
第5 章
研究结论和政策建议 130
5.1 基本结论与政策建议 130
5.1.1 生物燃料供需总体情况 131
5.1.2 生物燃料供应的影响因素及结构特点 132
5.1.3 各种生物燃料的经济竞争力与价格构成 133
5.1.4 生物燃料环境效益 134
5.1.5 政策建议与行动计划 135
5.2 本研究主要贡献及创新点 136
5.2.1 微观层面 136
5.2.2 宏观层面 136
5.3 本研究的不足之处及下一步研究方向 137
参考文献 138
附录A 纤维素乙醇各生产设备价格确定方法及价格列表 152
附录A.1 纤维素乙醇工厂设备购置费用计算方法 152
附录A.2 纤维素乙醇生产厂设备购置费用 156
附录A 参考文献 175
附录B 生物燃料全生命周期GHG 排放与化石能源消耗调研结果 176
附录B 参考文献 187
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| 內容試閱：
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前言
石油是全球一次能源消费结构中占比最高的能源品种。2015 年全球一次能
源消费131.47 亿吨油当量，石油占比32%（BP，2017）。a 同时，石油是重要的
CO2 排放源。2014 年全球约34% 的CO2 排放来自石油的燃烧（IEA，2016）。b
以石油消费为主的交通部门的CO2 排放量约占全球总排放的23%，美国、英国
等发达国家交通部门CO2 排放占其全国总排放的比例更高，约为30%（IEA，
2016）。c 因此，寻求石油替代燃料和交通部门CO2 减排措施成为国际社会普遍
关注的议题。生物液体燃料是可以规模化替代石油基产品的可再生能源，可发挥
能源替代和温室气体（GHG）减排的重要作用。发展生物液体燃料已成为世界
众多国家能源安全和低碳发展战略中的重要组成部分。
中国在保障能源安全和应对气候变化上面临巨大压力。2015 年，中国石油
表观消费量为5.43 亿吨，石油对外依存度已达到60.6%，随着经济社会的持续
快速发展，到 2030 年石油对外依存度将有可能达到75%。同时，中国提出2030
年单位GDP 的CO2 强度比2005 年下降60% ～ 65% 以及2030 年左右CO2 排放
达到峰值的国家自主贡献目标。这一目标的实现需要积极推动能源生产和消费革
命，努力构建高效、安全、清洁、低碳的能源供应体系和消费体系。
2015 年，中国燃料乙醇生产量为230 万吨，生物柴油生产量为94
万吨（国
a BP. 2017. 能源世界能源展望，http：www.bp.comcontentdambp-countryzh_cnDownload_PDFEO2017
《BP 世界能源展望》（2017 版）中文报告%20.pdf。
b IEA.2016. CO2 emissions from fuel
combustion. www.iea.org.
c IEA.2016. CO2 emissions from fuel
combustion. www.iea.org.
F ?前 言 o r e w o r d
中国生物液体燃料技术经济与减排潜力研究
-II-
家能源局新能源和可再生能源司，2016），a 生物液体燃料产量位居世界第5。尽
管如此，中国生物液体燃料产业尚处于起步阶段，生物质资源评价工作尚待完
善，非粮生物液体燃料的技术发展和产业化尚处于发展初期，国家重点支持的技
术发展方向不明确，促进生物液体燃料发展的市场框架也有待健全，亟须从成本
效益的角度出发，对我国生物液体燃料的经济性及环境效益进行总体研究，以为
国家制定产业发展激励政策提供支撑。
本书围绕生物液体燃料产业的两个核心问题进行研究，一是经济性，二是
GHG 减排潜力。前者关注的是该产业发展可行性方面的核心问题，而后者关注
的是产业发展可持续性领域的核心问题。在经济性研究方面，本书采用净现值法
对生物液体燃料进行技术经济分析，旨在描绘我国目前及未来生物液体燃料的发
展轨迹，辨识影响生物液体燃料经济性的关键因素，探讨可能的激励政策对生物
燃料产业发展的作用。在减排潜力研究方面，本书采用美国阿贡国家实验室开发
的GREET 模型，在对其进行本地化改造的基础上，开展了生物液体燃料全生命
周期GHG 排放分析；同时，开发了基于TIMES 的能源系统动态优化模型，研
究的区间为20102050 年，系统模拟了我国生物液体燃料发展的总量、结构和
GHG 减排总量。
研究结果表明，生物液体燃料是中国交通部门GHG 减排的重要措施，到
2050 年可以贡献1.37 亿～ 3.66 亿t CO2,eq 减排量，如果从全生命周期考虑，可
以减排GHG 0.88 亿～ 2.36 亿t CO2,eq.。目前制约中国生物液体燃料发展的主要
障碍为较高的原料成本和2 代燃料转化阶段的关键技术。税费优惠与直接补贴等
政策对生物液体燃料的发展至关重要，可使生物液体燃料尽早实现与化石燃料相
竞争，提前时间为5 ～ 15 年。
本研究建议政策制定者对生物液体燃料的发展做出统筹规划，支持可持续生
物燃料标准和评价体系的建立，对符合可持续要求的生物液体燃料加强税收优
惠和补贴等激励政策；通过政策引导和增加研发投入，降低生物液体燃料原料成
本；支持关键技术研发，分阶段有侧重地对生物液体燃料关键技术进行示范与
推广。
在研究方法方面，本研究有两个层面的主要贡献和创新点。在微观层面，针
对纤维素乙醇技术路线，将Aspen Plus 过程模拟引入技术经济分析和全生命周
a 国家能源局新能源和可再生能源司，国家可再生能源中心，2016. 可再生能源数据手册2016.
-III-
前言
Foreword
期分析过程，实现了纤维素乙醇技术路线经济分析和全生命周期分析的全过程模
拟；并基于同一研究平台，对各种生物液体燃料路线的技术经济性进行了分析与
比较，对其出厂价格进行分解，识别出影响各种燃料经济性的关键因素。在宏
观层面，建立了基于TIMES 的以中国本土数据为基础的能源系统动态优化模型，
将该模型与清华大学中国车用能源研究中心开发的中国长期交通需求与温室气体
排放模型相结合，对我国现在及未来生物液体燃料总体发展趋势进行了分析和预
测，估算出我国生物燃料产业减排潜力，提出政策建议与行动计划，为制定生物
液体燃料发展路线图提供了依据。
本书系统阐述了作者在中国生物液体燃料技术经济与减排潜力研究方面的成
果。该研究受到国家自然科学基金（71203119，71673165，71690244）、国家重
点研发计划（2017YFF0211903）以及中丹可再生能源发展项目的联合资助，特
此致谢。
由于时间和水平有限，书中难免存在错误或疏漏，恳请读者批评与指正。
作
者
2017 年9 月6 日于清华园
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