李剛：中國重型車未來排放標準思路

2023年3月28日-29日，首屆中國商用車論壇在湖北十堰舉辦。本屆論壇由中國汽車工業(yè)協(xié)會、湖北省經(jīng)信廳、東風公司和十堰市人民政府共同主辦，以“應(yīng)變 求變 謀變——共創(chuàng)商用車發(fā)展新局面”為主題，共設(shè)“1場閉門峰會+1個大會論壇+4個主題論壇”，旨在聯(lián)合能源、交通、信息等各方力量，共同探討商用車產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，推動商用車高質(zhì)量發(fā)展。其中，在3月29日舉辦的“商用車新能源轉(zhuǎn)型”主題論壇上，中國環(huán)境科學研究院機動車排污監(jiān)控中心政策標準研究室二級首席專家、高級工程師李剛發(fā)表精彩演講。以下內(nèi)容為現(xiàn)場發(fā)言實錄：

各位領(lǐng)導，各位嘉賓大家下午好，很榮幸能夠參加首屆中國商用車論壇，我們前期做了一些關(guān)于未來商用車排放標準的研究工作，也很高興能有這個機會和大家做一個分享，我的介紹主要分三部分：

第一， 背景情況。

大家應(yīng)該都可以感受到，我們的環(huán)境空氣質(zhì)量各方努力下在近些年確實有了很大的改善。但從數(shù)據(jù)上來看，其實總體的形勢依然不是很樂觀，尤其是PM2.5和臭氧污染依然很嚴重，需要持續(xù)開展污染治理行動。同時，在“30·60”雙碳目標的背景下，應(yīng)對氣候變化問題，我們也需要去推動交通領(lǐng)域低碳清潔轉(zhuǎn)型來實現(xiàn)減污降碳和協(xié)同增效。

應(yīng)對氣候變化和空氣質(zhì)量全面改善的雙重目標，排放標準的升級和加嚴是汽車領(lǐng)域減污降碳的一個重要手段。在前兩年，包括十四五節(jié)能減排綜合工作方案，以及減污降碳協(xié)同增效實施方案，兩個政策性文件當中，也都提出了要去研究制定下一階段的汽車排放標準這個要求，所以我們也是在整個政策要求下去開展相關(guān)的研究，全面推動污染物和溫室氣體協(xié)同控制，將商用車未來的排放標準管理思路進行了一個梳理。

第二部分，歐美法規(guī)介紹。

因為最近半年歐美法規(guī)發(fā)展非?？?，頻繁出臺幾個文件。首先是歐七。去年11月份發(fā)布了歐7草案，提到很多新內(nèi)容：首先是它的具體目標，包括降低現(xiàn)行標準復雜性；還有控制行政的成本來促進標準的實施。第二，提供了所有相關(guān)的空氣污染物的最新排放限值。再有，強化了對真實世界污染的排放控制。

歐七標準有六個主要特點，一是燃料中立原則。無論是汽油、柴油，還是其他的替代燃料都采用了相同的限值；再有對限值做了更新和加嚴，增加甲醛等非常規(guī)污染排放的限制要求，顆粒物也從從23納米擴展到10納米；再有就是電動車的部署，包括乘用車和面包車上安裝電池的相關(guān)要求等等；然后是擴展的RDE邊界條件，也就是實際道路的車載法排放測試，包括溫度，海拔條件都有一些擴展；五是關(guān)于耐久性，有大幅的延長，并且引入了一個擴展的概念，對耐久性之后的里程也提出了排放的規(guī)定；最后，充分利用大數(shù)據(jù)的監(jiān)管技術(shù)，包括OBM和OBFCM，都是要求充分利用這種自動化，智能化的技術(shù)做一些輔助監(jiān)管。

這個是歐七限值的表格，采用燃料中立原則，大家可以看到都是不同燃料類型均采用相同的限值。增加了非常規(guī)污染物，對于氧化亞氮以及甲烷等非二氧化碳的溫室氣體，規(guī)定和其他污染物采用一樣的測試程序，一樣的測試工況，一樣的評價方法，是完全協(xié)同的。

這個是對歐七限值的一個簡單分析，這個就不再具體細說了，首先它有一個冷啟動，100%的功基窗口要滿足要求，我們理解就是第一個窗口，要滿足350g/kWh的NOx排放限值。再有就是熱態(tài)工況，90%的功基窗口要滿足要求。

歐洲重型車的溫室氣體，實際上是通過三項歐洲的法規(guī)來把整個體系建立起來，比較復雜。其測試是通過軟件模擬方式進行，并不是實際的車輛測試。再有整個評價方法并不像油耗標準一樣有一個單車限值。實際上是一個企業(yè)平均概念，要求從2025年企業(yè)總體的平均值要相比它2020的基準值降15%，每個企業(yè)都會有一個基準值，企業(yè)自己和自己比，不需要橫向比較。2030年要降30%，這是之前規(guī)定，今年2月份有一個新的提案，到2030年要把這個數(shù)字加嚴到45%，同時提出2035年和2040年的要求，2040年要降90%，不達標會根據(jù)企業(yè)超標的克數(shù)進行處罰。

加州重型車污染物排放法規(guī)，2024和2027年實施，明年開始實施超低排放法規(guī)，溫室氣體排放同樣是2024和2027年實施，同時也看到加州對于二氧化碳的排放標準實際上并不是非常嚴格，它是一個類似于我們商用車油耗標準的單車型排放管理模式，跟歐洲不太一樣。污染物有很大幅度的加嚴，同時也提出了其他的配套規(guī)定，比如說它的整車的車載法測試，拋棄了以往的NTE方法，而是用三個BIN的評價方法，同時增加低負荷排放要求，這是加州非?？粗械姆矫?，重型車低負荷工況的污染物排放比較高。

這個是去年12月份，EPA發(fā)布了新一代重型車的排放法規(guī)——ETA2027法規(guī)，實施時間和節(jié)點和歐七法規(guī)一致，2027年7月1日實施。總的來說，基本上全面向加州的超低排放法規(guī)看齊，污染物排放有一個大幅的加嚴，同時增加了低負荷測試工況要求，包括怠速工況測試，都提出了相關(guān)的限值。整車測試方法和加州稍有不同，它是兩個BIN，通過與加州EPA專家的溝通，他們通過超低排放技術(shù)路線的發(fā)動機去做驗證，發(fā)現(xiàn)采用這種技術(shù)路線之后，低負荷工況和正常的工況污染物排放是沒有任何區(qū)別的，所以他們就沒有單獨把低負荷工況作為一個BIN，等于相比加州少一個BIN。排放耐久性也有大幅度延長。

這是EPA2027限值分析，以25度常溫計算，NOx排放限值為105mg/kWh，相比歐洲，我們用冷啟動和熱啟動綜合限值，也就是150mg/kWh來對比，相當于美國EPA2027是比歐七法規(guī)要略微嚴格的。

美國溫室氣體管理，這個和歐洲差別比較大，它已經(jīng)有兩個階段，目前是2027年將實施第二階段要求，同樣是采用軟件模擬，但軟件和歐盟不一樣，管理模式類似商用車油耗標準是但車型限值管理，不是企業(yè)平均。

總體趨勢來說，國際上關(guān)于重型車未來的排放法規(guī)都是向污染物超低排放發(fā)展，包括加州，美國，歐七都是這個趨勢。并且國際更加注重車輛真實情況下的污染物排放，包括美國采用的不同等級BIN的評價方法，以及歐洲對于整個邊界條件的擴展。再者碳排放管理模式相對類似，都是采用軟件模擬，沒有實車測試。評價方法都是采用克每噸公里的評價方式，這個跟我們國家的油耗標準管理模式不同，我們是按總質(zhì)量分段，然后用克每千米的方式評價。然后就是管理模式差別比較大，歐洲是企業(yè)平均，是自己和自己去比，美國更多是一個單車限值，排放上限的管理。再有大數(shù)據(jù)監(jiān)管，這個實際上都是一個國際的趨勢，歐盟的OBM，美國也提出了OBM的數(shù)據(jù)存儲要求做后續(xù)監(jiān)管服務(wù)。

基于這些研究，我們同時結(jié)合國內(nèi)一些標準的實施情況和最新的管理需求，提出了一個中國未來排放標準的思路的建議。這張圖就整體概括了我們整個標準思路，首先也是基于兩點，一個是燃料中立，燃料包括柴油，燃氣，雙燃料、氫燃料。另一點是技術(shù)中立，包括傳統(tǒng)燃料車、混動車和純電動車。對于發(fā)動機來說，它的污染物排放和溫室氣體排放總體是協(xié)同控制的思路，采用單機型限值的管理模式，測試方法會統(tǒng)一，評價方法也保持一致，但是我們定限值的時候會充分考慮這種翹翹板的關(guān)系。對于整車來說，污染物排放管理延續(xù)國六的車載法排放測試，氮氧化物和顆粒物依然會是排放控制的重點，但是在國六的測試當中對冷啟動和低負荷工況的考慮是不周全的，所以國七里面也會充分考慮這方面要求。對于整車的溫室氣體排放管理，目前總體思路是將會和商用車油耗標準充分協(xié)同，不會出兩套標準，這就基本決定了單車型的管理模式，測試方法，也會和油耗標準統(tǒng)一，包括采用的工況等等。但同時，我們也會去研究一些軟件模擬的方式，和國際保持一致，目的是作為一個補充、一個替代的方法。在OBD方面對發(fā)動機提故障診斷要求，相當于會把以前國六對OBD的定位有一個調(diào)整，OBD可能更多定位為一個后市場服務(wù)，去診斷故障，定位故障，做維修。然后對于監(jiān)管，可能更多會去采用OBM，也就是車載的排放監(jiān)測，直接看它的排放狀況以及后續(xù)的遠程監(jiān)控。

這是發(fā)動機的整個控制方案，剛才已經(jīng)提到了，主要介紹一下最后這個圖，是我們前期做的驗證，實際上如果考慮污染物要大幅下降，同時也去管控溫室氣體降低，這個成本是非常高的，所以總體思路來說，對于發(fā)動機可能控制污染物大幅度下降，降低污染物排放為主，二氧化碳為輔，所以對發(fā)動機的溫室氣體排放要求不會過于嚴格，只是一個基本的底線。

這是前期我們聯(lián)合發(fā)動機企業(yè)做的開發(fā)，基于雙噴的技術(shù)，冷啟動污染物排放仍然比較高，而且一致性會有一些問題。右邊那個圖是PN排放，如果把PN的粒徑下調(diào)到10納米，相關(guān)尿素、氨的排放也會對它造成比較大的影響。

這個是PN測試，國六之前我們的測試相當于是沒有辦法校準，只是做了一個零點的標定，針對這個問題我們聯(lián)合包括中國計量院和中科院安光所合作開發(fā)了移動源顆粒物排放校準平臺，就是這個設(shè)備，可以對儀器設(shè)備的顆粒物測試精度做一個校準，目前做到23納米，誤差可以做到1.3%，到10納米需要使用一些其他霧化器的介質(zhì)做更進一步的研發(fā)。

整車污染物排放管理思路，歐洲是功基窗口法，美國加州和EPA都是采用BIN評價方法，我們自己的思路是基本還是會去延續(xù)國六，重點是實現(xiàn)全工況控制，以克每千瓦時的方法來評價，同時加強冷啟動排放控制研究，會去研究一些自己的數(shù)據(jù)評價方法。

這個是與歐美PEMS測試做比較，我們的思路首先一點，因為PEMS測試需要用OBD數(shù)據(jù)，我們充分信任這個OBD數(shù)據(jù)，后續(xù)會對OBD數(shù)據(jù)準確性問題做充分驗證。再有冷啟動工況，單獨考慮冷啟動排放控制，因為國六階段是沒有評價冷啟動的，國七如果按照一定的比例去加權(quán)也不合適，因為我們重型車，各類車型它的冷熱比例是不一樣的，我們采用同樣的加權(quán)比例實際上不太合理，所以考慮冷啟動單獨控制，熱啟動單獨控制，兩個限值，對于任何車輛冷啟動和熱啟動排放都是相同要求。再有考慮縮短pems測試時間，測試時間太長對于我們監(jiān)管和測試來說都是有一些難度。我們因為后續(xù)采用一些大數(shù)據(jù)的監(jiān)管，OBM監(jiān)控，所以盡量簡化PEMS分析方法，便于后續(xù)大數(shù)據(jù)的監(jiān)管做一個協(xié)同。

溫室氣體我們總體思路，首先左邊是我們計劃寫到標準里面的內(nèi)容，采用單車型的限值管理模式，主要會去和油耗標準做協(xié)同，限值也會被考慮進去，大家都說國七是最后一代排放標準，為了我們標準后續(xù)的前瞻性，會去提出一個bin限值的體系，對任何車提出一系列的限值，最高的限值和油耗標準統(tǒng)一，后面采用一些等比或者等差的方式降低，企業(yè)到時候自主選擇執(zhí)行哪個限值，用這個方式把后續(xù)的持續(xù)管理兼容起來。右邊這個就是我們會去探索一些企業(yè)的平均管理制度，前面的bin模式為企業(yè)平均管理制度服務(wù)，可以類似歐洲企業(yè)降幅管理，也可以按照一個車隊，一個絕對目標值分段，幾年一個臺階這種降低的模式，當然我們也會去討論，包括一些相關(guān)的存儲，獎懲機制，以及對于新能源和零排放會有一些激勵，這個激勵可能開始比較大，后面逐步下降。

最后簡單總結(jié)一下，未來標準的重點一定是會大幅加嚴污染物排放限值，重點是冷啟動排放限制；再有就是引入溫室氣體的排放要求，與污染物排放協(xié)同控制；然后顆粒物粒徑會擴展到10納米，增加HCHO等非常規(guī)污染物，增加N2O等非二氧化碳溫室氣體；整車測試將大幅改進，縮短測試時間，擴展更廣泛的邊界條件；最后，未來標準還將充分利用智能化的大數(shù)據(jù)監(jiān)管技術(shù)。

以上是我的介紹，感謝大家的關(guān)注，謝謝！