编者按

  我国目前机动车保有量已超3亿辆,其中柴油车只有2000万余量,但其排放的颗粒物达到全部机动车颗粒物排放量的八成左右,氮氧化物排放量占比也接近六成。所以,柴油车是机动车污染排放治理的“牛鼻子”。

  日前,生态环境部等11部门发布了《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》,吹响了油品污染治理攻坚战的号角。

  柴油污染治理离不开多方联动

  柴油车的污染治理是一个需要持续监管的、庞大的系统工程,尤其是排放的后处理不可松懈,必须持之以恒,才能久久为功。

  生态环境部等11委稍早前印发了《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》(以下称《行动计划》),掀开了油品污染治理攻坚战的序幕。

  以北京为例,该市环境污染治理前期以减煤为主,目前在散煤治理与煤改气方面已取得阶段性成果,空气质量持续改善,PM2.5呈逐年下降态势。北京市生态环境局最新数据显示,2018年,北京市PM2.5等四项主要污染物同比均有所改善,尤其是二氧化硫年均浓度再创新低,连续两年达到个位数,远优于国家标准。二氧化氮年均浓度也已接近国家标准。其中二氧化硫的浓度与散煤燃烧有关,二氧化氮则与机动车排放直接相关,其“居高难下”也就进一步凸显了机动车污染的问题。

  2017年全国机动车保有量3.1亿辆,柴油车保有量占7.8%(约2000万辆),而污染却占了机动车排放绝大部分,其中颗粒物达到77.8%,氮氧化物占57.3%。《行动计划》中柴油车污染治理的出路有两条,一是产品升级,就是“油、车、路”产品升级+网络监控。二是控制总量,共有三种替代方式:一是采用新能源车替代柴油车;二是优先推广符合国六的天然气车;三是多式联运进行物流结构替代。

  柴油污染的治理不是哪个部门单打独斗能够胜任的,必须多部门联动方可见效。11委聚焦柴油污染,齐抓共管、分兵把口、各负其责,首先采取的是问题导向,以柴油车(机)达标排放为主线,一抓到底,扭住污染治理不放松;其次是统筹全局,以“油、车、路”为具体载具,全产业链施治,针对不同环节采取对应措施;其三是全方位的天地人车监管,利用机动车道路遥感监测、排放检验机构联网、重型柴油车远程排放监控,以及路检路查和入户监督抽测,对柴油车开展全天候、全方位的排放监控,最终实现标本兼治。

  《行动计划》还要求“通过优化物流结构,减少柴油用量,实现排放减少”。比如,推进公铁水多式联运,重点区域加快推进液化天然气(LNG)罐式集装箱多式联运及堆场建设;2020年年底前,京津冀及周边地区、汾渭平原加快淘汰国三及以下排放标准营运柴油货车100万辆以上;对于非重点区域,淘汰国三柴油货车延长的时限不会超过2年;2019年7月1日起,重点区域沿海港口新增、更换拖船优先使用新能源或清洁能源;推广使用纯电动和天然气船舶;重点区域集疏港、天然气气源供应充足地区应加快充电站及加气站建设,优先采用新能源汽车和达到国六排放标准的天然气等清洁能源汽车。

  笔者认为,《行动计划》的实施,对机动车制造业而言,是一个推动其质量升级的过程,也是进一步规范化、提高集中度和减量的过程。尽管短期内减量不明显,甚至不排除在某个时段会出现增加,但在中长期来看,柴油车减量是一个必然的结果。对船舶制造行业而言,将推动其出现更新换代的高潮。规范的油品供应、严格的排放检测,将迫使船东加速淘汰老旧船只,按照新规更新标准船型,实现水运装备的升级。

  而对电动车行业而言,笔者认为只是“画了一个饼”。实际上,目前的电动车主要的突破点还在乘用车领域,主攻的是汽油机,一般而言锂离子电池系统更适合替代汽油机,初见成效;而氢燃料电池系统更适合替代柴油机,现在距大功率、大规模的电池系统应用在商用车领域还有相当大差距。

  《行动计划》将进一步推动柴油生产的脱硫减碳,笔者认为国六油品的推出也只是一个阶段性目标,今后势必将继续进一步趋严。在此过程中,交通领域“气代油”无疑将迎来推广应用的好时机,同时技术门槛的提高和排放标准的趋严亦不能忽视。

  此外,《行动计划》对机动车的维修、检测,以及物联网装备行业都是利好。而物流行业则因新车售价成本增加而提高,后处理系统增加运营成本,以及因检测趋严带来的维修成本增加等,遭遇短期阵痛难以避免。

  总体而言,笔者认为《行动计划》考虑周全细致,但是实践成效还有待观察。柴油车的污染治理是一个需要持续监管的,庞大的系统工程,尤其是排放的后处理不可松懈,必须持之以恒,才能久久为功。

  纵览《行动计划》,维护与保养环节没有提及,约束与激励未能并重。“管理的终极是释放,而不是限制。”激发用户与企业减排的积极性,以“蓝天之子”的心态呵护环境,将比十倍、百倍的处罚更有效,希望在各地政府随后出台的《行动计划》细则中能够弥补。

  《行动计划》在替代能源的备选方案中,虽然出现了清洁能源或天然气的字样,但实质性的优惠政策一项都没有,对低碳能源在相当长过渡期内的主体能源作用未能充分体现。笔者认为,在电动车短时间内将无法替代柴油车的过渡阶段,天然气车是逐步替代柴油车的不二选择,无论是在天然气车的技术研发还是应用推广方面,均需要财政大力支持。

  综合各种因素,笔者认为《行动计划》想要在2020年完成难度不小。不仅柴油车、船的改进升级需要过程,“天、地、人、车”物联网的构建,没有5G的技术支持,也将事倍功半。遵循事物发展的基本规律,才能实现《行动计划》应有之成效,希望在后续落地实施过程中,相关部门能够制定更加务实可行的细则予以配套。

  (作者系浙江大学常州工业技术研究院研究员)

  高原地区生物柴油治污作用不容忽视

  需要注意的是,通过油品升级来降低柴油车的排放,尤其是硫氧化合物的排放,在平原地区非常有效,但在高原地区效果却不明显。高原地区气压低、温差变化大、空气中的氧含量低的特点限制了油品升级对于柴油车排放的改善,常规柴油机污染治理措施效果并不理想。

  日前,生态环境部等11部门发布《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》,内容涉及清洁柴油车行动、清洁柴油机行动和清洁运输行动、清洁油品行动等四个方面,并以京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原相关省(市)以及内蒙古自治区中西部等区域作为重点区域进行治理。研究表明,生物柴油作为一种清洁的柴油替代品,尤其是在高原地区作用明显。笔者建议,在行动计划落地过程中,我国应加强高原地区排放标准制定,并藉此加快生物柴油的推广运用。

  生物柴油可以为治理柴油货车、船舶以及非道路移动机械等污染发挥作用。需要注意的是,通过油品升级来降低柴油车的排放,尤其是硫氧化合物的排放,在平原地区非常有效,但在高原地区效果却并不明显。高原地区气压低、温差变化大、空气中的氧含量低的特点限制了油品升级对于柴油车排放的改善,常规柴油机污染治理措施效果并不理想。

  近期有关汽车与发动机科研机构在高原地区(平均海拔2023—2027米)开展了高原特殊环境下重型柴油车燃用不同油品综合性能对比研究,结果显示:在高原地区,石化柴油从国五升级到国六,并不能有效改善重型柴油机的动力性;石化油品升级对国四、国五重型柴油车排放的改善效应有限,通过油品的进一步升级,以降低高原环境下国四、国五柴油车尾气排放尤其是颗粒物数量(PN)的空间仍很大。

  目前我国已有地方开始着手开展高原地区排放标准的制定。比如青海省科技厅就抓住国家机动车第六阶段排放标准增加高原环境(海拔2400米)限值要求的契机,利用青海地处青藏高原(西宁海拔2400米)的地理特性,扩大和发挥该省在高原环境适应性技术研究方面的积累和优势,在高原地区开展机动车及非道路机械排放研究,为我国机动车国Ⅵ标准和非道路机械国Ⅴ标准落地实施提供技术支撑。同时该省亦全力促进生产性服务业向专业化和价值链高端延伸,推动我国高原环境适应性技术和标准走向国际。

  《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》指出:“2020年年底前,京津冀及周边地区、汾渭平原加快淘汰国三及以下排放标准营运柴油货车100万辆以上。”笔者认为,要达成此目标,技术的力量不容低估。

  生物柴油在平原地区的减排效果已被实践证实,中石化已经在上海开展了217座加油站加注生物柴油,对上海市减排发挥了重要作用。

  根据上述高原地区(平均海拔2023—2027米)特殊环境下重型柴油车燃用不同油品综合性能对比研究:相比国六柴油,全测试循环中,国五重型柴油车采用B5、B10(石化柴油填加5%、10%比例的生物柴油)时,PN比排放降低幅度分别为9.95%和8.11%;CO比排放降低幅度分别为23.18%和25.98%;CO2比排放水平大体相当,但从全生命周期考虑,生物柴油排放的二氧化碳要比石化柴油低;THC(总烃)排放水平总体都较低(远低于国五水平);NOx(主要有NO和NO2组成)比排放变化不大,但二者NO2(NO2的毒性约为NO的5倍)比排放分别降低2.48%和8.21%,因此在高原环境下使用生物柴油可减小NOx的排放毒性。相比国六柴油,低速工况运行时,国五重型柴油车采用B5、B10时,PN比排放降低幅度分别为10.26%和33.88%,CO比排放降低幅度分别为35.7%和67.64%,相比全测试循环时PN和CO降低效应更为显著,且二者降低幅度同时随生物柴油掺混比的增加而增大;此外,低速工况下,B5和B10的NOx比排放稍增加,但NO2比排放分别降低6.25%和5.21%。在国六石化柴油中,随着生物柴油掺混比的增加,B5和B10柴油的校正磨痕直径显著降低,降低幅度高达50%左右,油品的润滑特性显著改善,有效降低发动机机械磨损(如高压共轨系统燃油泵、活塞与气缸壁面等),延长使用周期及降低机油耗与燃油耗。此外,掺混一定比例生物柴油,在提升燃料氧的助燃效应的同时,可有效改善油品的润滑特性,降低发动机机械磨损,延长使用生命周期以及降低机油耗与改善实际燃油经济性。

  同时,需要指出的是,添加生物柴油降低了发动机一次排放污染物的总量,对于目前市场上已加装了柴油颗粒过滤器(DPF)的国三在用柴油改装车与工程机械改装车辆(车辆PM原排较高)、以及采用DPF路线的国五柴油车或未来国六柴油车(尤其在高海拔贫氧大气环境中运行),借助在石化柴油中掺混一定比例含氧生物柴油的燃料优化技术可有效降低PM(颗粒物)原始排放,进而有利于减少DPF堵塞风险,降低发动机背压与DPF的主动再生频率。减少柴油机在非检测时间点排放不合格的几率,降低污染风险。

  高原地区生态环境脆弱,承载能力差,恢复慢,机动车排放污染对高原地区影响甚于平原地区。笔者建议,我国应加强高原地区排放标准制定,加快生物柴油的推广运用,可以借鉴中国石化在上海的成功经验,在高原地区选择一地或多地开展封闭运行试点,取得经验,再进行推广。

  (作者系中国石油大学(北京)正和生物柴油实验室主任)

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