發布日期:2024-09-01 23:26 來源:車網世界 作者:方方 瀏覽次數:2414
車網世界報道:
由中國汽車技術研究中心有限公司、中國汽車工程學會、中國汽車工業協會、中國汽車報社共同主辦,天津經濟技術開發區管理委員會特別支持,日本汽車工業協會、德國汽車工業協會、中國汽車動力電池產業創新聯盟、新能源汽車國家大數據聯盟聯合協辦的第二十屆中國汽車產業發展(泰達)國際論壇(以下簡稱“泰達汽車論壇”)于2024年8月29日至9月1日在天津濱海新區舉辦。本屆論壇以“風雨同舟二十載 攜手并肩向未來”為年度主題,邀請重磅嘉賓展開深入研討。
在9月1日“節能與新能源方向專題分論壇一:20年積淀變革,燃油車與新能源汽車的未來之路”中,中國環境科學研究院機動車排污監控中心研究員紀亮發表題為“我國汽車污染物及碳排放控制研究進展與趨勢”的演講。
中國環境科學研究院機動車排污監控中心研究員 紀亮
以下為演講實錄:
各位嘉賓:
很榮幸今天來參加泰達論壇,借此機會我給大家分享一下我們汽車在污染物減排以及碳排放控制方面的一些最新的研究進展,以及未來的趨勢的分析。
今天介紹的內容主要包括這三個方面。
一、面臨形勢
首先我們看一下現在的形勢,經過十余年的發展,在我們各行各業的共同努力下,整體的空氣質量改善是取得了非常好的成果。跟2015年相比達標城市的比例提升了近40%,面臨2035年全面實現中國的目標情況下,整個的細顆粒物要降到25微克/立方米以下,空氣質量要全面達標。在這樣的后10年的道路上,我們所面臨的挑戰還是非常大的。
另外,在區域上來講,我們很多城市實際上污染物的主要來源,包括細顆粒物的主要來源,實際就是以車為主的移動源。以地區來劃分,實際上是中東部地區的氮氧化物的減排壓力還是非常大的。同時面向雙碳目標,我們整個交通源也是納入人的視野,占比也非常重,所以整個移動源也好,或者所謂的交通源在未來的減污降碳當中都會發揮非常重要的一個作用。
我們現在也看一下,近些年來實際上發展的數據。近20年來整個的汽車保有量突破了3億輛,保有量持續的快速增長,實際也是汽車行業高質量發展的20年。2021年和1999年相比我們的汽車保有量是增加了19倍,但是從污染物控制來講NOx排放量是增長了0.4倍,VOCs跟1999年基本持平,各項標準也好或者政策措施落地,最后呈現的這樣一個效果。我們也可以看到,我們和歐美國家單車排放強度相比,還有一定的差距。這也是我們繼續要努力的方向。
另外,從其他的數據,其實大家也非常熟悉,NOx和VOCs現在產生細顆粒物的最主要的前體物,移動源占比是最高的,占到60%和24%。二氧化碳是交通源,占到全行業的10%。如果細分到車上,機動車NOx和VOCs排放分別占到了移動源的55%和82%。機動車二氧化碳排放在交通源當中也占到了80%以上。所以從具體的數值來看這也是未來控制的重點。
其實分析未來的減排,主要的措施,最主要是依托結構性減排,一個是能源結構,還有車隊結構整體的清潔化。我們現在梳理了現有的政策規劃,包括國際上的發展,預期在未來2035年前后我們的新能源滲透率在60%到65%左右,各個機構結果也是不一樣的,我們這里是偏保守的一些預測。
另外我們也分析了從保有量的情況來看,目前中國的汽車千人保有量是221輛,跟歐美日相比大概是他們的1/3到1/4的水平,所以從人均保有量來講還是有巨大的上升空間,我們也預期未來最終峰值應該是在5億輛左右。在這樣的情況下也結合現在整體的發展步驟和發展規劃,預期在2030年之前以燃油車為主,很大程度上是商用車的步伐會相對乘用車落后一些。
所以,從政策的評估上來講,也是從近中期來講,2035年前實施新的排放標準和淘汰老舊車是減排的措施。從最右側的這張圖也可以看到,如果是未來再進一步的減排在2035年之后,新能源的導入將是一個必然的發展趨勢。不管是從污染物的減排還是從二氧化碳的減排上,都會發揮不可替代的作用。
近中期我們結合多種路線并存的情況下,下一階段標準的研究,還是在緊鑼密鼓當中進行著。也是在落實國家整個的減污降碳大的規劃方案、政策文件的部署。
同時這也包括2035年美麗中國建設的意見,綜合減排工作方案,以及協同增效都提到下一階段標準的制定。今天匯報的主要內容也是圍繞標準升級工作方面進行匯報。接下來在研究過程當中也是緊密追蹤國際上的變化和進展。
二、歐美排放法規新進展
首先我們看一下,這是歐美排放法規的最新進展。今年5月份歐7最終的目標確定下來,去年實際上輕型車二氧化碳的法規就已經落地。這樣的話,提出未來的發展目標,同時去年4月份美國EPA也發布了輕型車面向2027年的排放法規。在這里面也是規定了污染物和溫室氣體協同推進的控制目標。下面具體來看一下一些指標的要求。
歐盟實際從污染物排放法規來講,很多限值和現在實施的歐6E是一致的,顆粒物的指標是加嚴,蒸發排放,VOC主要的來源也是進一步的限制加嚴。跟以往最大的區別就是把非尾氣的顆粒物引入了法規要求。包括制動剎車的顆粒物排放,還有輪胎的排放。同時考慮新能源的引入,把電池耐久性也引到了排放法規當中。
從二氧化碳控制來講,2035年前后就要實現全面的零排放,美國的2027年法規,如果從污染物的限值來講比當前法規繼續加嚴了60%,從二氧化碳來講,是比當前的2026年的水平要降低56%左右。這個是歐美輕型車法規方面新的進展。
重型車排放法規今年跟輕型車同步發布了重型車的歐7法規,今年6月份歐盟又確定了商用車二氧化碳減排的目標,到2040年前后要減排90%左右,美國也是比較早出臺了超低排放標準,在2022年12月份就已經出臺。并且和歐7一樣計劃在2027年開始實施,溫室氣體排放標準在今年3月份最終確定,這個是美國的確定。
我們可以具體看一下,這是歐7、美國2027、加州2027和中國國六標準的限值對比,從這個可以看到歐洲氮氧化物是加嚴了56%左右,同時也是提出PN10的顆粒物的限值要求,跟輕型車一樣,新增加了非尾氣顆粒物的排放,以及動力電池耐久性的要求。
美國的標準,目前從限值來看是國際上氮氧化物限值和顆粒物限值都最為嚴格的一個標準。比現在的限值加了75%到90%。同時還引入了低負荷、冷啟動的這些強化城市工況中低負荷這樣的污染控制思路。
同樣,電池耐久性也引入了重型車的法規。應對下一步的法規技術路線,就是大家行業內俗稱的超低排放的技術路線,包括發動機本身的改進。另外就是后處理方面,電加熱的采用或者是雙SCR技術的采用,這才能滿足未來排放法規的需求。
從二氧化碳排放方面,前面也提到,2030年的時候歐洲是計劃所有的城市新公交車要零排放,2040年是要比現在降低90%的目標。美國實際上它的三階段溫室氣體的要求跟現在相比加嚴的幅度要略小于歐洲。但是,它實際上限值的提出是基于新能源車,也就是零排放車導入的速度,在2030年前導入是比較保守的,但是2031年之后新能源重型車的導入速率會加快,就是右邊的這個表,到2032年也是計劃到40%的導入率。所以它的總體來說對常規內燃機車輛的二氧化碳排放沒有特別的加嚴,但是是通過零排放車的導入,使整個車隊的排放進一步的加嚴。
總結一下,歐洲和美國的特點,實際上歐洲是二氧化碳的限值加嚴幅度,是未來整個技術升級的最大的驅動力,美國實際上還是兩條線并行,污染物要實現超低排放,二氧化碳沒有歐洲那么激進,但同時也是協同推進,與污染物目標的共同推進主要是這樣的情況。
三、我國下階段汽車標準展望
我們國家實際上在未來標準制定當中和國際上也是類似的,有主要的幾個大的思路。第一,污染物和溫室氣體的協同控制;第二,揮發性有機物和氮氧化物的協同減排;第三,強化實際道路排放的減少;第四,基于遠程OBD等加強數字化在環境監管當中的應用;第五,非常規污染物的控制;第六,加強顆粒物控制,既包括尾氣也包括非尾氣。
現在也是稍微展開一點,首先是污染物和溫室氣體協同管控的方案,協同管控首先從適用范圍來講,不管是傳統的化石能源,包括一些新的燃料類型,包括一些新的動力方式,實際在標準當中,都涵蓋在里面。同時,它們的協同也體現在測量方法上的協同,這是重型車和輕型車放到一起,重型車同樣有發動機和整車的要求。但是,不管是發動機也好或者說整車也好,都是同時會考慮污染物的測試,提出污染物的項目。同時也會有二氧化碳,以及氮氧化物、甲烷等溫室氣體的限值要求,整車方面也是同樣的,在同樣的工況下,污染物和二氧化碳、溫室氣體都要達到標準限值的要求。
另外推進先進技術在不同車型上的應用,輕型車提出不同等級限值這樣的一個設定。結合二氧化碳其實放大來講是溫室氣體的控制大幅推進,后續會吸納國際上的經驗,包括我們現在油耗方面的經驗,把這個企業平均納入到溫室氣體管控的模式。
這個圖比較復雜,簡單來說基于新能源車的滲透率,提出行業的總目標,同時會在各個企業、各個車型上把這個目標來細化和分擔。每年會測算各個企業、各個車型目標達成情況,算出正積分和負積分來,整體推動行業進行整個的減排。這是溫室氣體方面的考慮。
下一個就是氮氧化物超低排放,面向超低排放前面也提到,主要的技術路線,包括國際上一方面是雙SCR主要是降低氮氧化物的排放,另外電加熱的方案以及燃燒器,都是為了把熱管理做好。現在在整個標準的過程預言當中也是吸納國內的主要企業,搭建國七的機型來進行試驗,通過三家企業,6臺發動機,18套技術方案的組合,上面提到的這三種路線有不同方案的組合,來進行驗證。我們也發現氮氧化物如果在冷態WHTC循環下,平均能夠達到440mg/kWh這樣的一個水平,熱態實際上特別好控制的,基本都是在50mg/kWh以下。
整體來看,冷啟動肯定是未來控制的重點也是難點,我們還搭載了利用國七的發動機搭載到一臺車上,組裝了一輛國七的樣車進行了試驗。左邊和右邊的數據最主要的差別就是駕駛工況略有差異,左邊是測試實際工況,右側是我們從遠程平臺上導出來的實際工況。這兩個圖說明的是國六和國七車,國七無論在哪一種工況下測試,整車的測試,它的冷啟動基本上還是能在690 mg/kWh以下,但是國六的車有的冷啟動就可以達到2600 mg/kWh左右,大大的高于熱啟動排放的值。國七和國六也是為了進一步驗證我們實際上未來控制的重點就是在冷啟動,低負荷的情況下。
另外怠速的控制,國六和國七車也有很大的差別,這是右側紫色的柱圖也可以對比,這是加強怠速控制與否的一個必要性的分析,這是我們目前做的實測的情況。
把VOC測試方面,主要聚焦在汽油車方面的控制,現在做的研究就是比對,因為現在美國是蒸發排放控制最嚴格的,有碳罐溢出試驗的要求,左側的這三個小圖就是美國的車型,與國六車相比,就因為碳罐溢出沒有進行控制,現在排放是比較高,現在已經把下一步改進的測試程序和技術方案,已經基本分析論證清楚,這應該也是未來標準當中一個重要的突破點。
再一個就是減少實際的行駛中的排放,這個也是納入了更多的污染物項目,另外更寬泛的實驗條件,也是為了更加符合我們車輛的實際駕駛的條件要求。還有全工況,也跟測試條件是相對應的。最終的目標使實際運行當中車輛能夠達到污染物減排。
實際上,技術方面的第六個內容加強OBD遠程智慧化監管的應用,補全混合動力方面包括其他燃料類型車輛的缺失。另外加強數據在監管中的應用。包括算法、數據的質量的保證,服務于新車的監管,包括OBD防篡改是特別的一項內容,另外就是排放召回也是基于大數據的分析,來進行篩查,這也是進一步強化遠程監控的作用。
第七個主要的內容是非尾氣排放以及動力電池耐久性的要求,這三個方面也都是全球統一技術法規WP29在做的三項法規,我們也積極參與法規方法的開發與驗證工作,并且也是為國七標準制定提供相應的依據。目前也標準其實是促進這些新技術的應用,同時這些新技術的應用,也需要相應的土壤和空間,都是跟國際同步研究的進展。
以上就是標準方面的思考,所以生態環境部也是出臺各種相應的政策,推動新的技術尤其是零排放技術的應用。比如說,除了我們在制定標準,另外就是通過重點行業企業的績效分級,超低排放,水泥、焦化,下一步還要推電廠和燃煤鍋爐,他們所謂超低排放切入點就是車隊的清潔化,也就是進一步大幅提升零排放車輛的應用場景。另外,我們也在制定零排放貨運示范的項目,也是把這些成熟的經驗,成熟的技術,由點到面向全國推廣。
所以,未來的發展以政策、標準組合拳的方式把技術的推動、技術的應用作為一盤棋來推進和考慮,為整體的移動源的清潔化、能源的低碳化來實現最終的目標,我們做出相應的工作和貢獻。
以上就是我匯報的內容,也感謝大家,歡迎大家批評指正,謝謝!
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