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上海交通大学硕士学位论文基于仿真的E10汽车全生命周期3E评估姓名:方芳申请学位级别:硕士专业:机械设计及理论指导教师:王成焘;于随然20031201上海交通大学硕士学位论文摘要1基于仿真的E10汽车全生命周期3E评估摘要本文创新地提出“基于仿真的生命周期3E评估”方法,提出并定义了“E10汽车生命周期3E指标函数”,基于Excel建立起指标函数的计算仿真模型,并应用该模型对多种生物质乙醇基E10的案例进行了评估。本文的理论和方法具有现实的实践意义。根据国外研究结论,生物质燃料乙醇不仅是可再生能源,而且可减少温室气体的排放,因此越来越多的国家和地区发展生物质乙醇为车辆替代能源。我国也正在实施生物质燃料乙醇的试点生产和使用。然而燃料乙醇的生产和使用是一项复杂的系统工程,从其生产到使用,先后经历原材料种植、乙醇生产、E10混配、E10燃烧、车辆的维护、回收等一系列过程;涉及到农民、乙醇厂、混配中心(加油站)、车辆使用者、政府等多方的经济利益;并对自然界的能量平衡和环境排放产生影响。因此,推广使用E10,需对E10汽车进行全生命周期评估,以全面评估燃料乙醇及E10燃料对相关行业的经济运作、对自然界的能量平衡和环境影响等方面产生的深远影响。本课题的主要研究内容包括理论和实践两个方面。理论上的工作是建立E10汽车全生命周期3E指标函数,并引入蒙特卡洛模拟法构造3E仿真模型;实践上的工作是,运用该模型评估小麦、玉米及木薯燃料乙醇基E10的经济生存性及风险,和E10汽车生命周期总能量消耗和总环境排放,并综合三方面分析结论给出决策建议。上海交通大学硕士学位论文摘要23E仿真的基本原理是,根据输入变量的概率分布遍历其可能取值,并实时进行3E指标函数的计算,如此成千上万次计算后对结果进行统计,得到指标函数值的统计量,甚至可得出指标函数的概率分布。基于Microsoft Excel作者建立了E10汽车全生命周期3E指标函数的计算及仿真模型(简称3E模型),它包括经济(Economy)子模型,能量(Energy) 子模型,以及环境排放(Environment Emissions)子模型。指标函数和输入变量的关系通过Excel提供的函数工具来定义。输入变量的概率分布使用“***@”[3]宏软件包来定义。案例的经济性评估结论是,若无外部补贴,小麦、玉米燃料乙醇项目均不可行;木薯燃料乙醇的成本最低、风险最小,它的可行性取决于税率。案例的能量评估结论是,木薯、玉米、小麦燃料乙醇均有正的净能量值,并最终减少E10车辆生命周期化石能源消耗:木薯乙醇基E10车比汽油车节省5%的化石能源,玉米乙醇基E10车比汽油车节省2%的化石能源,小麦乙醇基E10车比汽油车节省1%的化石能源。因此从能量的角度审视,这三种燃料乙醇均可接受。案例的排放评估结论是,生物质乙醇生命周期的CO2排放减少,但NOx和SOx排放均有所增加。化肥,尤其是N肥的使用严重增加了生物质燃料乙醇生命周期的各种气体(包括NOx和SOx)排放。关键词:生命周期评估,蒙特卡洛模拟,燃料乙醇,E10汽车上海交通大学硕士学位论文 Abstract3LIFE CYCLE 3E ASSESSMENT ON VEHICLE FULEDBY E10 BASED ON SIMULATION METHODABSTRACTThis thesis creatively proposed the application of Monte Carlo simulationmethod in life cycle 3E assessment on products and systems, and the definition of ”3E Index Functions” of the life cycle of vehicle fueled by E10. Based onMicrosoft Excel? and programmed in C, the author set up a “3E Index Functions”simulation model, with which several base cases of biomass-based fuel ethanol are analyzed thereafter. The research work is meaningful in theory and in practice. According to the researches from abroad, biomass ethanol is not only renewable but