中国环境科学研究院机动车排污监控中心研究员纪亮：我国汽车污染物及碳排放控制进展与趋势

  由中国汽车技术研究中心有限公司、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会、中国汽车报社共同主办，天津经济技术开发区管理委员会特别支持，日本汽车工业协会、德国汽车工业协会、中国汽车动力电池产业创新联盟、新能源汽车国家大数据联盟联合协办的第二十届中国汽车产业高质量发展（泰达）国际论坛（以下简称“泰达汽车论坛”）于2024年8月29日至9月1日在天津滨海新区举办。本届论坛以“风雨同舟二十载 携手并肩向未来”为年度主题，邀请重磅嘉宾展开深入研讨。

  在9月1日“节能与新能源方向专题分论坛一：20年积淀变革，燃油车与新能源汽车的未来之路”中，中国环境科学研究院机动车排污监控中心研究员纪亮发表题为“我国汽车污染物及碳排放控制研究进展与趋势”的演讲。

  首先我们看一下现在的形势，经过十余年的发展，在我们各行各业的共同努力下，整体的空气质量改善是取得了非常好的成果。跟2015年相比达标城市的比例提升了近40%，面临2035年全面实现中国的目标情况下，整个的细颗粒物要降到25微克/立方米以下，空气质量要全面达标。在这样的后10年的道路上，我们所面临的挑战依旧很大的。

  另外，在区域上来讲，我们很多城市实际上污染物的大多数来自，包括细颗粒物的大多数来自，实际就是以车为主的移动源。以地区来划分，其实就是中东部地区的氮氧化物的减排压力依旧很大的。同时面向双碳目标，我们整个交通源也是纳入人的视野，占比也非常重，所以整个移动源也好，或者所谓的交通源在未来的减污降碳当中都会发挥很重要的一个作用。

  我们现在也看一下，近些年来实际上发展的数据。近20年来整个的汽车保有量突破了3亿辆，保有量持续的迅速增加，实际也是汽车行业高水平发展的20年。2021年和1999年相比我们的汽车保有量是增加了19倍，但是从污染物控制来讲NOx排放量是增长了0.4倍，VOCs跟1999年基本持平，各项标准也好或者政策措施落地，最后呈现的这样一个效果。我们也能够正常的看到，我们和欧美国家单车排放强度相比，还有一定的差距。这也是我们继续要努力的方向。

  另外，从其他的数据，其实大家也很熟悉，NOx和VOCs现在产生细颗粒物的最主要的前体物，移动源占比是最高的，占到60%和24%。二氧化碳是交通源，占到全行业的10%。如果细分到车上，机动车NOx和VOCs排放分别占到了移动源的55%和82%。机动车二氧化碳排放在交通源当中也占到了80%以上。所以从具体的数值来看这也是未来控制的重点。

  其实分析未来的减排，主要的措施，最主要是依托结构性减排，一个是能源结构，还有车队结构整体的清洁化。我们现在梳理了现有的政策规划，包括国际上的发展，预期在未来2035年前后我们的新能源渗透率在60%到65%左右，各个机构结果也是不一样的，我们这里是偏保守的一些预测。

  另外我们也分析了从保有量的情况去看，目前中国的汽车千人保有量是221辆，跟欧美日相比大概是他们的1/3到1/4的水平，所以从人均保有量来讲还是有巨大的上升空间，我们也预期未来最终峰值应该是在5亿辆左右。在这样的情况下也结合现在整体的发展步骤和发展规划，预期在2030年之前以燃油车为主，很大程度上是商用车的步伐会相对乘用车落后一些。

  所以，从政策的评估上来讲，也是从近中期来讲，2035年前实施新的排放标准和淘汰老旧车是减排的措施。从最右侧的这张图也能够正常的看到，如果是未来再进一步的减排在2035年之后，新能源的导入将是一个必然的发展的新趋势。不管是从污染物的减排还是从二氧化碳的减排上，都会发挥无法替代的作用。

  近中期我们结合多种路线并存的情况下，下一阶段标准的研究，还是在紧锣密鼓当中进行着。也是在落实国家整个的减污降碳大的规划方案、政策文件的部署。

  同时这也包括2035年美丽中国建设的意见，综合减排工作方案，以及协同增效都提到下一阶段标准的制定。今天汇报的主要内容也是围绕标准升级工作方面做汇报。接下来在研究过程中也是紧密追踪国际上的变化和进展。

  首先我们看一下，这是欧美排放法规的最新进展。今年5月份欧7最终的目标确定下来，去年实际上轻型车二氧化碳的法规就已经落地。这样的话，提出未来的发展目标，同时去年4月份美国EPA也发布了轻型车面向2027年的排放法规。在这里面也是规定了污染物和温室气体协同推进的控制目标。下面具体来看一下一些指标的要求。

  欧盟实际从污染物排放法规来讲，很多限值和现在实施的欧6E是一致的，颗粒物的指标是加严，蒸发排放，VOC主要的来源也是进一步的限制加严。跟以往最大的区别就是把非尾气的颗粒物引入了法规要求。包括制动刹车的颗粒物排放，还有轮胎的排放。同时考虑新能源的引入，把电池耐久性也引到了排放法规当中。

  从二氧化碳控制来讲，2035年前后就要实现全面的零排放，美国的2027年法规，如果从污染物的限值来讲比当前法规继续加严了60%，从二氧化碳来讲，是比当前的2026年的水平要降低56%左右。这个是欧美轻型车法规方面新的进展。

  重型车排放法规今年跟轻型车同步发布了重型车的欧7法规，今年6月份欧盟又确定了商用车二氧化碳减排的目标，到2040年前后要减排90%左右，美国非常早出台了超低排放标准，在2022年12月份就已经出台。并且和欧7一样计划在2027年开始实施，温室气体排放标准在今年3月份最终确定，这个是美国的确定。

  我们可以具体看一下，这是欧7、美国2027、加州2027和中国国六标准的限值对比，从这个能看到欧洲氮氧化物是加严了56%左右，同时也是提出PN10的颗粒物的限值要求，跟轻型车一样，新增加了非尾气颗粒物的排放，以及动力电池耐久性的要求。

  美国的标准，目前从限值来看是国际上氮氧化物限值和颗粒物限值都最为严格的一个标准。比现在的限值加了75%到90%。同时还引入了低负荷、冷启动的这些强化城市工况中低负荷这样的污染控制思路。

  同样，电池耐久性也引入了重型车的法规。应对下一步的法规技术路线，就是大家行业内俗称的超低排放的技术路线，包括发动机本身的改进。另外就是后处理方面，电加热的采用或者是双SCR技术的采用，这才能满足未来排放法规的需求。

  从二氧化碳排放方面，前面也提到，2030年的时候欧洲是计划所有的城市新公交车要零排放，2040年是要比现在降低90%的目标。美国实际上它的三阶段温室气体的要求跟现在相比加严的幅度要略小于欧洲。但是，它实际上限值的提出是基于新能源车，也就是零排放车导入的速度，在2030年前导入是比较保守的，但是2031年之后新能源重型车的导入速率会加快，就是右边的这个表，到2032年也是计划到40%的导入率。所以它的总体来说对常规内燃机车辆的二氧化碳排放没有特别的加严，但是是通过零排放车的导入，使整个车队的排放进一步的加严。

  总结一下，欧洲和美国的特点，实际上欧洲是二氧化碳的限值加严幅度，是未来整个技术升级的最大的驱动力，美国实际上还是两条线并行，污染物要实现超低排放，二氧化碳没有欧洲那么激进，但同时也是协同推进，与污染物目标的共同推进主要是这样的情况。

  我们国家实际上在未来标准制定当中和国际上也是类似的，有主要的几个大的思路。第一，污染物和温室气体的协同控制；第二，挥发性有机物和氮氧化物的协同减排；第三，强化实际道路排放的减少；第四，基于远程OBD等加强数字化在环境监管当中的应用；第五，非常规污染物的控制；第六，加强颗粒物控制，既包括尾气也包括非尾气。

  现在也是稍微展开一点，首先是污染物和温室气体协同管控的方案，协同管控首先从适合使用的范围来讲，不管是传统的化石能源，包括一些新的燃料类型，包括一些新的动力方式，实际在标准当中，都涵盖在里面。同时，它们的协同也体现在测量方法上的协同，这是重型车和轻型车放到一起，重型车同样有发动机和整车的要求。但是，不管是发动机也好或者说整车也好，都是同时会考虑污染物的测试，提出污染物的项目。同时也会有二氧化碳，以及氮氧化物、甲烷等温室气体的限值要求，整车方面也是同样的，在同样的工况下，污染物和二氧化碳、温室气体都要达到标准限值的要求。

  另外推进先进的技术在不同车型上的应用，轻型车提出不一样的等级限值这样的一个设定。结合二氧化碳其实放大来讲是温室气体的控制大幅推进，后续会吸纳国际上的经验，包括我们现在油耗方面的经验，把这个企业平均纳入到温室气体管控的模式。

  这个图比较复杂，简单来说基于新能源车的渗透率，提出行业的总目标，同时会在各个企业、各个车型上把这个目标来细化和分担。每年会测算各个企业、各个车型目标达成情况，算出正积分和负积分来，整体推动行业进行整个的减排。这是温室气体方面的考虑。

  下一个就是氮氧化物超低排放，面向超低排放前面也提到，主要的技术路线，包括国际上一种原因是双SCR主要是降低氮氧化物的排放，另外电加热的方案以及燃烧器，都是为了把热管理做好。现在在整个标准的过程预言当中也是吸纳国内的主要企业，搭建国七的机型来做试验，通过三家企业，6台发动机，18套技术方案的组合，上面提到的这三种路线有不同方案的组合，来做验证。我们也发现氮氧化物如果在冷态WHTC循环下，平均能达到440mg/kWh这样的一个水平，热态实际上特别好控制的，基本都是在50mg/kWh以下。

  整体来看，冷启动肯定是未来控制的重点也是难点，我们还搭载了利用国七的发动机搭载到一台车上，组装了一辆国七的样车进行了试验。左边和右边的数据最主要的差别就是驾驶工况略有差异，左边是测试实际工况，右侧是我们从远程平台上导出来的实际工况。这两个图说明的是国六和国七车，国七无论在哪一种工况下测试，整车的测试，它的冷启动基本上还是能在690 mg/kWh以下，但是国六的车有的冷启动就能够达到2600 mg/kWh左右，大大的高于热启动排放的值。国七和国六也是为了进一步验证我们实际上未来控制的重点就是在冷启动，低负荷的情况下。

  另外怠速的控制，国六和国七车也有很大的差别，这是右侧紫色的柱图也可以对比，这是加强怠速控制与否的一个必要性的分析，这是我们目前做的实测的情况。

  把VOC测试方面，主要聚焦在汽油车方面的控制，现在做的研究就是比对，因为现在美国是蒸发排放控制最严格的，有碳罐溢出试验的要求，左侧的这三个小图就是美国的车型，与国六车相比，就因为碳罐溢出不进行控制，现在排放是比较高，现在已经把下一步改进的测试程序和技术方案，已经基本分析论证清楚，这应该也是未来标准当中一个重要的突破点。

  再一个就是减少实际的行驶中的排放，这个也是纳入了更多的污染物项目，另外更宽泛的实验条件，也还是为了更符合我们车辆的实际驾驶的条件要求。还有全工况，也跟测试条件是相对应的。最终的目标使实际运行当中车辆能达到污染物减排。

  实际上，技术方面的第六个内容加强OBD远程智慧化监管的应用，补全混合动力方面包含别的燃料类型车辆的缺失。另外加强数据在监管中的应用。包括算法、数据的质量的保证，服务于新车的监管，包括OBD防篡改是特别的一项内容，另外就是排放召回也是基于大数据的分析，来进行筛查，这也是进一步强化远程监控的作用。

  第七个主要的内容是非尾气排放以及动力电池耐久性的要求，这三个方面也都是全球统一技术法规WP29在做的三项法规，我们也热情参加法规方法的开发与验证工作，并且也是为国七标准制定提供对应的依据。目前也标准其实是促进这些新技术的应用，同时这些新技术的应用，也需要相应的土壤和空间，都是跟国际同步研究的进展。

  以上就是标准方面的思考，所以生态环境部也是出台各种相应的政策，推动新的技术尤其是零排放技术的应用。比如说，除了我们在制定标准，另外就是通过重点行业企业的绩效分级，超低排放，水泥、焦化，下一步还要推电厂和燃煤锅炉，他们所谓超低排放切入点就是车队的清洁化，也就是进一步大幅度的提高零排放车辆的应用场景。另外，我们也在制定零排放货运示范的项目，也是把这些成熟的经验，成熟的技术，由点到对全国推广。

  所以，未来的发展以政策、标准组合拳的方式把技术的推动、技术的应用作为一盘棋来推进和考虑，为整体的移动源的清洁化、能源的低碳化来实现最终的目标，我们做出相应的工作和贡献。