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换算与物理计算器

燃料热值:每升、每千克或每立方米的 kWh、MJ 和 CO₂

21 种燃料的能量(低位和高位热值)和 CO₂,从柴油、汽油、液化石油气、天然气到各级煤炭、木柴、颗粒、氢气、乙醇、煤油和铀。还能根据你付的价格算出每 kWh 热量的真实成本。

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计算结果

100 L柴油含 997.2 kWh 能量(LHV),排放 266 kg CO₂。每 kWh 燃料能量花费 0.16 €。
100 L 的能量
997.2kWh
LHV · 每L 9.972 kWh
折合兆焦
3,590MJ
折合 BTU
3,402,663BTU
每单位 LHV / HHV
35.9 / 38.1MJ/L
比值 94.2%
CO₂ 排放
266kg
每L 2.66 kg
每 kWh 燃料的 CO₂
267g/kWh
每 kWh LHV
每 kWh 成本(燃料)
0.1604€/kWh
每 kWh 有效能成本(100%)
0.1604€/kWh
有效能
997kWh
总成本
€160
质量
83.5kg
密度 0.835 kg/L
每单位能量(kWh,LHV)
每 kWh 燃料的燃烧 CO₂(g/kWh,LHV)

各种燃料的热值与 CO₂

燃料单位LHV MJHHV MJkWh(LHV)kg CO₂ /单位g CO₂/kWh
柴油(车用)L35.938.19.9722.66267
汽油L3334.69.1672.29249
液化石油气(车用 / 丙烷丁烷)L24.125.56.6941.52227
天然气(管道)m³34.538.39.5831.94202
天然气(CNG,按 kg)kg47.152.213.082.64202
取暖油(轻柴油)L36.338.510.082.69267
煤油 / 航空煤油L35.337.19.8062.52257
重油kg40.442.511.223.13279
煤:无烟煤kg26.727.57.4172.62354
煤:烟煤(硬煤)kg25.827.17.1672.44341
煤:次烟煤kg18.920.25.251.82346
褐煤kg11.913.33.3061.2364
焦炭kg28.228.97.8333.02385
木柴(风干,含水率 20%)kg14.315.83.9721.6(生物源)403(生物源)
木质颗粒(ENplus,含水率约 8%)kg16.818.24.6671.88(生物源)403(生物源)
氢气kg120141.833.3300
乙醇L21.123.45.8611.5(生物源)257(生物源)
生物柴油(FAME)L32.735.29.0832.32(生物源)255(生物源)
天然铀(用于轻水堆)kg500,000500,000138,88900
轻水堆浓缩燃料(燃耗 45 GWd/t)kg3,888,0003,888,0001,080,00000
铀-235,完全裂变(理论值)kg82,000,00082,000,00022,777,77800

按你的价格算的每 kWh 成本,仅限柴油(车用)

效率€/kWh 有效能
100%0.1604
95%0.1689
90%0.1783
85%0.1888
60%0.2674
40%0.4011
33%0.4862
  • 热值:IPCC 2006 指南默认净热值和典型密度;实际燃料会有差异,油品 ±3%,煤炭 ±10%,木材 ±20%(取决于含水率)。
  • 低位热值不含烟气中水蒸气的潜热,高位热值包含。天然气按高位热值计费(比低位热值高约 11%);冷凝锅炉能回收其中一部分差额。
  • CO₂ = 低位热值 × IPCC 默认排放因子(kg CO₂/GJ)。上游排放(开采、炼制、运输)会让油气的排放增加约 10–25%。

这个燃料能量计算器怎么算

选一种燃料,按它常用的单位(升、公斤或立方米)输入数量,再选热值基准。计算器会给出以 kWh、MJ 和 BTU 表示的能量、燃烧释放的 CO₂,并根据你支付的价格算出每 kWh 的真实成本:既有燃料本身的成本,也有扣除锅炉、发动机或发电厂效率之后,每 kWh 有用热或有用功的成本。

它涵盖 21 种燃料:车用油和取暖油、煤油、重油、液化石油气、管道天然气和压缩天然气、四个等级的煤和焦炭、木柴和颗粒燃料、氢气、乙醇、生物柴油,以及三种铀燃料情形。两张图表分别比较每种可燃燃料的单位能量和每 kWh 的 CO₂,并把化石 CO₂ 和生物源 CO₂ 分开显示。

计算公式

Energy (kWh) = quantity × heating value (MJ per unit) ÷ 3.6 CO₂ (kg) = quantity × LHV (GJ per unit) × emission factor (kg CO₂/GJ) g CO₂ per kWh = emission factor × 3.6 Cost per useful kWh = price per unit ÷ (kWh per unit × efficiency)

净热值和 CO₂ 排放因子采用 IPCC 2006 默认值(例如柴油 43.0 MJ/kg、74.1 kg CO₂/GJ;天然气 56.1 kg/GJ;烟煤 25.8 MJ/kg、94.6 kg/GJ)。

计算示例:100 升柴油

默认值是 100 L 柴油,价格每升 1.60,按净值计算:

  • 能量:100 × 35.9 MJ ÷ 3.6 = 997 kWh(3,590 MJ;总值为 1,058 kWh)
  • CO₂:100 × 0.0359 GJ × 74.1 kg/GJ = 266 kg(每升 2.66 kg,每 kWh 267 g)
  • 每 kWh 燃料成本:1.60 ÷ 9.97 = 0.160

汽车发动机只能把其中约 30% 变成动力,每 kWh 有用功的成本超过 0.50;而用电网电力、效率 90% 的电动机,成本在 0.25 或以下。

常见燃料的能量含量

燃料 单位 LHV(净值) HHV(总值) 每单位 kg CO₂ 每 kWh g CO₂(LHV)
柴油 L 9.97 kWh 10.6 kWh 2.66 267
汽油 L 9.17 kWh 9.61 kWh 2.29 249
液化石油气 L 6.69 kWh 7.08 kWh 1.52 227
取暖油 L 10.1 kWh 10.7 kWh 2.69 267
天然气 m³ 9.58 kWh 10.6 kWh 1.94 202
硬煤 kg 7.17 kWh 7.53 kWh 2.44 341
褐煤 kg 3.31 kWh 3.69 kWh 1.20 364
木柴(含水率 20%) kg 3.97 kWh 4.39 kWh 1.60(生物源) 403(生物源)
木颗粒 kg 4.67 kWh 5.06 kWh 1.88(生物源) 403(生物源)
氢气 kg 33.3 kWh 39.4 kWh 0 0
乙醇 L 5.86 kWh 6.50 kWh 1.50(生物源) 257(生物源)
天然铀(轻水堆) kg ≈ 139 MWh 热能 不适用 0 0

怎么看计算结果

  • LHV 与 HHV:要同口径比较。冷凝锅炉回收了潜热,按 LHV 计算的“效率”可以超过 100%,所以输入的效率要和热值采用同一基准。
  • 每 kWh 的 CO₂ 说明了为什么从煤(340–385 g)换成天然气(≈200 g),单位热量的排放能减半,也说明了为什么生物质 CO₂ 只有在森林重新长回来时才算“中性”。
  • 每 kWh 有用能成本是拿来和电力或热泵比较的数字(热泵每 kWh 有用热的成本 = 电价 ÷ COP)。

小技巧

  1. 查清燃料的实际热值,送货单或燃气账单上都有;煤和木柴的波动最大。
  2. **把木柴晾干。**含水率 50% 的木柴每 kg 只能提供约 2 kWh,自然风干到 20% 后可达 4 kWh/kg。
  3. 按每 kWh 有用能比较燃料,不要按每升或每公斤比较。采暖费用对比计算器能帮你比较锅炉和热泵。
  4. 换算单位用能量单位换算器,换算价格用能源价格换算器。

局限

数值采用 IPCC 默认值和典型密度;商品燃料会随季节、调配和产地变化(油品 ±3%,煤 ±10%,木柴 ±20%)。CO₂ 数字只包括燃烧环节,除非勾选上游选项,这时会加上粗略的“油井到油箱”系数。甲烷逃逸、氧化亚氮和黑碳不计入。铀的能量很大程度上取决于堆型、富集度和燃耗;表中数字只是参考性的热能。

方法与假设

能量 = 数量 × 单位热值(MJ ÷ 3.6 = kWh)。CO₂ = 数量 × 低位热值 × 排放因子;每 kWh 的 g CO₂ = 排放因子(kg/GJ)× 3.6。每 kWh 燃料成本 = 价格 ÷ 每单位 kWh;每 kWh 有效能成本再除以转换效率。

常见问题

1 升柴油含多少 kWh?
按净值(低位热值)约 9.97 kWh/升,按总值约 10.6 kWh,依据是 IPCC 的 43.0 MJ/kg 和 0.835 kg/L 的密度。实际车用柴油上下浮动约 ±2%。
1 升汽油含多少 kWh?
约 9.2 kWh/升(LHV,33.0 MJ/L),总值 9.6 kWh。汽油密度较低,每升能量比柴油少约 8%。
1 立方米天然气含多少 kWh?
每标准立方米通常为 10.0–11.5 kWh(总值,HHV),取决于气源;这个计算器取总值 10.6 kWh(38.3 MJ)、净值 9.6 kWh。你的燃气账单上会写明换算实际采用的热值。
1 kg 氢气含多少能量?
净值 33.3 kWh(120 MJ),总值 39.4 kWh(141.8 MJ)。按公斤算接近汽油的三倍,但按升算少得可怜,除非压缩到 350–700 bar 或液化。
LHV 和 HHV 有什么区别?
燃烧含氢燃料会产生水蒸气。高位(总)热值把这些水蒸气冷凝时放出的热算进去,低位(净)热值不算。两者相差:油品约 5–7%,天然气 10–11%,氢气 18%。发动机和欧盟统计用 LHV;燃气账单和美国统计通常用 HHV。
烧 1 升柴油或汽油会产生多少 CO₂?
仅燃烧环节,每升化石柴油约排放 2.66 kg CO₂,每升化石汽油约 2.29 kg。算上石油开采、炼制和运输,要再加约 15–25%;掺混了生物燃料的零售油品,化石 CO₂ 略低一些。

资料来源与参考

  1. IPCC 2006 Guidelines for National GHG Inventories, Vol. 2 Energy, Chapter 1:表 1.2(净热值)和表 1.4(CO₂ 排放因子)
  2. UK DESNZ: Greenhouse gas reporting: conversion factors 2024(燃料特性,总热值与净热值)
  3. US DOE Alternative Fuels Data Center: Fuel properties comparison
  4. World Nuclear Association: Heat values of various fuels

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