氨具有载氢密度高、储存运输较氢方便、完全燃烧只产生水和氮气、且合成技术成熟等优点,因此以氨为燃料或以氨载氢的能源系统被认为是一种具有发展前景的未来能源系统。氢与氨燃料应用的发展迫切需要针对氨能源系统进行评价,包括可再生能源合成绿色氨、在锅炉、燃气轮机与往复式发动机等设备中作燃料供热或供电等应用系统。本文从氨“出生”到“死亡”的全生命周期过程针对具体的氨能源利用效率和环境效益两个角度进行评价。论文首先从理论的角度通过衡算将氨与氢、化石能源的排放量及能效进行对比。然后将可能在短期内实现工业化的氨能源系统的可行方案在合成、运输、应用各个上下游阶段进行评价,从能源效率及环境效益两个方面选出最优方案并讨论改进措施;同时为了补充理论分析的不足(例如对氨的实际应用效果不易进行单纯的理论评价),本文特此搭建氨锅炉实验平台进行了实验分析,最后将理论和实验结合起来综合评价与展望氨能源系统。本文的主要结论有:(1)立足短期内可实现工业化和符合大规模可再生能源存储与转化的需求,在本文分析的12种氨能源生命周期系统方案中,系统总能量利用效率最高为31.13%,最低的为10.81%;特别值得一提的是,定量分析表明,低压存储运输氨的能量损失率远低于低温储运氢的损失率,这个结论对推广氢能格外有价值。(2)与往复式发动机相比,在发电效率和污染物排放两个方面,燃气轮机更适合氨燃料发电,终端应用为燃气轮机时的生命周期系统以电制电的转换效率为20%.(3)应用氨燃料能有效降低温室气体、颗粒物、硫化物等污染物排放,在提供同等能量的条件下,传统的化石燃料排放0.06-0.11kg/MJ二氧化碳,氨能少排放0.03-0.05kg/MJ;实际锅炉应用中,NOx排放浓度在500ppm左右,降低和解决直排NOx的浓度是氨能源应用研究较为重要的一部分。本论文系统地分析、归类和衡算生命周期各阶段能耗,希望为我国建立比较完整的氨能源系统评价数据库和指标体系,促进氨能源在我国进一步得到研究和应用,并为我国发展清洁能源、缓解能源危机提供参考价值。