碳达峰目标下中国民航CO2与NOx减排协同效益分析

民用航空作为交通运输的重要组成部分，对落实国家碳达峰和碳中和战略具有重大意义。本文构建了一套符合民航特征的大气污染物与CO2排放综合预测模型，针对民航飞机未来增 长情况和2019—2050年民航CO2和NOx排放量开展预测分析，并利用协同控制坐标系和协同减 排弹性系数评价产生的减排协同效益。结果表明，未来民航飞机年增量呈现出不断增长的趋势， 与GDP、潜在产出及劳动效率的发展关联密切。燃油效率的提高并不能改变民航CO2和NOx排放量持续增长的现状，可持续航空燃料的发展使民航CO2排放量于2045年达峰，约为3.18×108 t，并会促进NOx排放量持续增长。通过技术改进与新动力飞机的进入可消除此影响，使民航CO2排放量达峰时间提前到2040年，排放量约为2.65×108 t，在此基础上，推进可持续航空燃料的应用可使民航CO2排放量在2037年达峰，约为2.47×108 t，可见民航业无法实现2030碳达峰愿景，且研究表明，适当引进可持续航空燃料，加快对民航技术的改进和新动力飞机的应用是强化民航CO2与 NOx协同减排的最佳选择。因此短期内着力提高飞机燃油经济性；中期加速推进可持续航空燃料 的应用比例；长期依靠新型动力飞机实现零碳飞行，是民航业实现双碳的最佳路径。     

ETC 系统的环境效益评价测算模型

ETC系统在我国的应用规模逐渐扩大.科学度量和评价ETC方式所带来的能源环境效益,是ETC系统实施效果评价的关键问题.本文提出ETC系统的环境效益评价指标和测算模型.通过获取收费站区车辆行驶特性,选定7 类典型车型开展实车排放测试实验,模拟车辆通过ETC车道和MTC车道的行驶过程,基于整车排放测试系统获取不同车型通过不同收费车道的油耗和污染物（HC化合物,CO化合物和NOx化合物）排放监测值,构建基于排队长度和车型聚类的ETC环境效益评价指标计算模型.最后以北京市的实际情况为例,得到北京市ETC系统平均单次交易所产生的环境效益测算值.以2013 年为例,北京市ETC系统的实施,预计将节约410.15 万升的燃油消耗,减少730.9 t 污染气体排放.     

小汽车外部污染成本研究

通过研究并量化小汽车使用的外部污染成本,对于提高所有道路交通使用者的公平性,促进交通系统的可持续发展具有重要意义.首先总结分析了评估小汽车外部污染的现有模型;然后以影响路径法为理论基础,建立了小汽车外部污染健康成本测算方法.结合北京地区小汽车保有量、排放因子、年平均行驶里程等指标,计算了北京地区小汽车HC,CO,NOx,PM10,SO2等污染物的年排放量,并运用医疗费用法和支付意愿法测算了2009年北京市小汽车排放的健康成本.结果显示,2009年北京市小汽车污染导致的健康总成本为6.48亿元,占GDP总量的0.055％,占小汽车使用成本的1.84％.     

航班飞行各阶段污染物排放量估算方法

分析了国际民航组织标准排放量模型,推导了各阶段飞行时间、推力、燃油流量等参数的计算公式,以替代ICAO标准排放量模型的飞行时间与燃油流量。考虑了大气环境与飞行参数的影响,给出了各种污染物的排放指数修正模型,以计算各个飞行阶段的排放参数。以B737-800飞机执飞"西安—烟台"航线为例,在空中交通仿真平台上运用Delphi编程计算了航班飞行各阶段的污染物排放量,分析了污染物排放量的变化情况。计算结果表明:CO2与NOx的排放主要集中在航路飞行阶段,CO与HC的排放主要集中在机场滑行阶段,4种污染物排放量从大到小的顺序依次为CO2、NOx、CO与HC,计算结果与相同条件下ICAO参考值相差绝对值不超过1%。     

汽车尾气排放量的计算方法

汽车排放已成为我国大城市的主要污染源,若不采取措施降低汽车污染物的排放量,必将使城区大气环境质量恶化,更多的城市将面临光化学烟雾等机动车辆排放造成的威胁。浙江省各地区在2009-2020年间的汽车保有量将继续攀升,随之而来的是空气中更多的CO、NOx、HC及PM的排放量。如不采取强硬措施,将导致环境污染恶化局面无法得到有效的控制。     

浅析汽车的排放污染控制与实施

汽车保有量的增长,其污染物排放总量增加.全球因燃烧矿物燃料产生的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)的排放量,几乎50%来自汽油机和柴油机.我国2003年机动车碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的排放量是1995年相应污染物排放总量的2.51、2.05和3.01倍. 现今,上海公交行业拥有城市公交车18000余辆,除少量的CNG燃料车外,97%是汽、柴油车,每天排放的尾气污染占据着城市污染相当大的比重.严格控制汽车尾气排放,净化城市大气环境,显得势在必行.如何在城市公交和环境保护间赢得一个平衡点?那就是高排放标准的制定和实施.     

交叉口运行模式分布模型及排放测算

针对路网中可大规模采集的流量、速度数据,结合主流排放模型广泛应用的VSP参 数,提出了面向排放测算的交叉口运行模式模型,为动态评估路网中的交叉口排放提供了测 算依据.通过对交叉口区域的运行模式分布特征分析,提取交叉口运行模式关键特征参数,建 立基于粒子群聚类算法的交叉口运行模式分布模型.通过本模型和MOVES模型计算交叉口 排放,本模型预测HC、CO、NOx 污染物的误差分别为6.08%、0.80%、4.18%,而MOVES模型的 预测误差分别为38.67%、28.87%、12.22%.     

信号交叉口机动车运行特性对排放的影响

平面交叉口是城市交通网络的重要节点,机动车在信号交叉口运行时工况频繁变化。为了研究信号交叉口机动车运行特性对排放的影响,在典型信号交叉口开展机动车运行模式分布特征调研;运用高分辨率的排放模型MOVES,评估交叉口不同运行工况下的CO、NOx、HC、PM10、PM2.5污染物的排放量。研究结果表明:机动车在信号交叉口经历减速、怠速、加速等工况,减速路段减速平缓,污染物排量会有所减少,其余怠速、加速通过这几个过程相对通畅路段排量都会增大,怠速时排量最大;五种污染物排放量变化对于交通拥堵的敏感性也不同,HC、PM10影响最大,其次是PM2.5,NOX受影响较小,CO最小。研究结果使公民对信号交叉口的污染物排放有直观的了解,以此来激励公民遵守交通法规,养成良好的驾驶习惯,为缓堵减排贡献自己的一份力量。     

基于MOVES的车辆排放因子测试

应用机动车排放模拟器(MOVES)的微观层次对车辆的排放因子进行了数值模拟,采用便携式排放测试系统对试验车辆进行实际道路尾气排放测试,基于测试结果从排放因子角度对MOVES输出的模拟值进行验证。分析结果表明:在城市快速路上,大型货车CO_2、CO、NOx、HC、PM排放因子的模拟值与实测值的比值分别为1.40、0.72、1.01、1.05、1.05;在城市主干道上,大型货车CO、NOx、HC排放因子的模拟值与实测值的比值分别为0.70、1.07、1.07,而CO_2和PM排放因子的模拟值与实测值的比值分别为1.63和2.12;在城市高速路上,小型客车HC排放因子的模拟值与实测值的比值仅为0.34,而CO_2、CO、NOx排放因子的模拟值与实测值接近,其模拟值与实测值的比值分别为1.22、1.05、0.86;在城市主干道上,小型客车CO_2和NOx排放因子的模拟值与实测值接近,其模拟值与实测值的比值分别为1.20和1.10,而CO和HC排放因子的模拟值与实测值的比值分别为2.25和0.53。测试结果在一定程度上反映了MOVES预测车辆排放因子的准确性,表明使用MOVES模拟机动车排放因子时,需要对相应参数进行修正,才能更加真实地反映机动车排放水平。     

柴油公交车燃用不同替代燃料的排放特性

采用OBS-2200车载排放检测系统,分析了柴油公交车实际道路工况的气态排放特性.使用的燃料分别为纯柴油、天然气制油(GTL)与生物柴油,道路工况主要包括市区主干道、次干道和快速路.分析结果表明:公交车燃用各类燃料的CO、HC、NOx和CO2的道路瞬时质量排放率均与瞬态车速变化有良好的跟随特性.公交车燃用各种替代燃料的气态污染物质量排放率随车速增加总体呈上升趋势,其中HC和CO2的质量排放率随车速增大,基本呈线性增加趋势,CO和NOx的质量排放率在中低车速区域随车速上升呈现增加趋势,而在高车速区域有所降低.与主干道、次干道相比,公交车在快速路上燃用各种燃料的气态污染物的排放因子都是最低的.与纯柴油相比,不论是质量排放率还是排放因子,生物柴油和GTL柴油的CO和HC排放都有所下降,且生物柴油的降幅更大一些.从全路况范围来看,纯生物柴油的CO和HC排放最低,纯生物柴油的NOx排放要高于柴油.全路况下,纯天然气制油、体积比为20％天然气制油、体积比为20％生物柴油的CO2排放要低于纯柴油,但纯生物柴油的CO2排放要高一些.     

点汇聚系统的航空器污染物减排效应与机理

为研究点汇聚系统的环境效益及减排机理，采用考虑气象条件修正后的航空器性能、燃油 流量及污染物计算模型，设计了理想条件下非高峰时刻与实际运行的高峰时刻两种场景，对比分 析了航空器在点汇聚系统与标准进场程序中污染物(即HC、CO、NOX、SOX和PM)的排放情况，并 从飞行时间、燃油消耗与排放指数3个方面分析了点汇聚系统的减排机理、识别了减排关键因素。 研究发现：在非高峰时刻，点汇聚系统与标准进场程序的污染物排放总量分别为5.79 kg与7.17 kg， 点汇聚系统较标准进场程序共减少约19.25%污染物排放，对NOX、SOX和PM减排效果显著；在高 峰时刻，点汇聚系统与标准进场程序的污染物排放总量分别为290.01 kg与406.69 kg，点汇聚系 统较标准进场程序共减少28.69%污染物排放，其中NOX减排比例最高可达48.32%。结果表明： 无论是非高峰时刻还是高峰时刻，点汇聚系统都具有良好的环境效益，可有效减少污染物的排放 总量，且对NOX减排效果最佳；较短的飞行时间、较低的燃油流量是点汇聚系统体现减排优势的 关键驱动因素。     

港口作业机械大气污染物排放研究

建立详细的大气污染物排放清单是港口企业实现精细化管理的基础,但目前有关大气污染物排放计算的研究还不充分。本文通过对大气污染物排放的计算方法分析,经过实地调研,选取本地化的污染物排放因子,采用燃料消耗法,对2013年龙潭集装箱港区主要大气污染物NOx,VOCs,CO,SOx和PM10的排放量进行计算,得出龙潭集装箱港口作业机械大气污染物排放清单,以此分析南京龙潭集装箱港节能减排潜力,并提出相应的改进措施。     

城市客车燃用沼气的生命周期分析

应用生命周期分析方法建立了城市垃圾厌氧发酵车用沼气燃料的生命周期能 耗和环境排放模型,对车用沼气在原料阶段、燃料生产阶段和车辆运行阶段的能耗和环 境排放进行了分析计算,并将城市客车燃用沼气和柴油的生命周期能耗和排放指标进行 了对比分析.结果表明,在车用沼气的全生命周期内,燃料的总能源消耗比传统柴油低 9.5%,全生命周期HC、CO、NOX、PM10、SO2、CO2等6 种排放物都比柴油低.从降低生命周 期能耗和环境排放角度看,城市垃圾厌氧发酵车使用沼气是一种较好的新能源燃料;从 城市垃圾处理方式看,城市垃圾厌氧发酵车用沼气为城市垃圾处理寻找了新的途径.     

碳达峰视角下的机场航空器碳排放预测

机场的航空器碳排放是民航碳排放的主要来源之一,早日实现机场航空器碳排放达峰有 助于加快推进绿色民航建设。以厦门高崎国际机场为例,首先采用改进的ICAO方法测算了2019 年机场航空器碳排放量;然后,运用情景分析与蒙特卡洛模拟方法预测了厦门机场航空器碳排放 达峰可能性、峰值与影响因素。结果表明：2019年厦门机场航空器在起降循环阶段共产生碳排放 33.8万t,2035年碳排放最多可达45.3万t;在绿色发展和技术突破情景下,2035年前均可实现航 空器碳排放达峰,且技术突破情景下达峰更早、峰值更低;航空器滑行时间和生物燃油替代率是 碳达峰的最重要影响因素;机场可从优化场面运行、加强规划引领等方面减少机场航空器碳排 放,实现机场航空器碳排放顺利达峰、早日达峰。     

燃用生物柴油增压柴油机的性能和排放

为了在柴油发动机上优化生物柴油的应用,利用发动机台架试验,对比分析了不同掺混比生物柴油对增压直喷柴油机排放、燃料经济性和动力性的影响,在不同转速和负荷下,研究了发动机的碳烟、NOx、CO与HC排放及有效能量消耗率和功率。试验结果表明:与柴油相比,燃用B10、B20、B30、B50、B80和B100生物柴油的发动机碳烟排放平均降低了34.69%,NOx排放平均增加了25.01%,HC排放平均降低了33.05%,CO排放在满负荷下平均增加了11.13%;虽然有效燃料消耗率有所增大,但有效能量消耗率平均降低了2.18%;功率平均增加了5.34%;生物柴油碳烟排放降低的百分比较NOx排放增加的百分比分别提高了7.01%、15.37%、14.17%、10.45%、6.73%和4.39%,因此,B20掺混比最佳。     

B10餐厨废弃油脂制生物柴油公交车应用性能

以国三和国五公交车为研究对象, 对其燃用柴油与B10餐厨废弃油脂制生物柴油进行了应用研究, 以柴油为参照, 分析了B10餐厨废弃油脂制生物柴油对公交车动力性、燃油经济性、排放性与可靠性的影响。研究结果表明: 国三与国五公交车使用B10餐厨废弃油脂制生物柴油的最高车速、直接挡25~70 km·h-1全油门加速时间、0~70 km·h-1全油门起步加速时间等动力性能与柴油相当; B10餐厨废弃油脂制生物柴油国三、国五公交车HC、CO、PM和固态PM2.5数量排放低于柴油, 其中HC分别降低7.1%、11.1%, CO分别降低9.2%、8.0%, PM分别降低36.8%、8.4%, 固态PM_2.5数量分别降低4.7%、23.5%;B10餐厨废弃油脂制生物柴油对国三、国五柴油公交车NO_x排放影响存在差异, B10国三公交车的NO_x排放比柴油增加7.9%, 但B10国五柴油公交车NO_x排放降低11.2%;在16个月的试验应用期间, 柴油公交车燃用柴油与B10餐厨废弃油脂制生物柴油的月平均百公里油耗随时间变化趋势一致, 受夏季使用空调的影响, 公交车在夏季(7~9月) 的月平均百公里油耗较高; 国三、国五公交车燃用柴油与B10的月平均百公里油耗样本服从正态分布, 其分布均值分别为38.67、38.60、39.06和39.27L, B10公交车的百公里油耗与柴油相当; 与柴油比较, B10公交车油路故障率有所升高, 油水分离器和燃油滤清器是故障率相对较高的零件。应采取措施改善餐厨废弃油脂制生物柴油的氧化安定性, 严格控制其水含量, 改善B10餐厨废弃油脂制生物柴油公交车的可靠性。