重型柴油貨車ＮOx與PM減排效應真的那么明顯嗎？

戴淼 孟慶闊

隨著公路運輸業的不斷發展，重型貨車的產銷規模和保有量不斷擴大，所帶來的汽車尾氣污染問題也日益嚴峻，控制汽車尾氣排放對于改善大氣環境質量意義重大。根據汽車保有量數據，重型貨車保有量占比小，但NO和PM排放量卻占全部汽車排放量的一半以上，成為治理的重中之重。

根據國家生態環境部發布的《機動車環境管理年報》中對于重型貨車、柴油車主要排放污染物歷年的統計可以看出：重型貨車保有量儀占全部汽車保有量的5%以下并且占比在逐年下降，但NO。和PM排放分擔率高達50%和60%，且NO。的排放分擔率還在逐年上升，詳見圖1。

近幾年來，機動車排放法規升級迭代速度加快，從重型柴油車領域來看，國Ⅲ標準執行時間為5年，國Ⅳ標準執行時間為4年，國V標準執行時間為3年，詳見圖2。

從排放標準限值來看，穩態工況下，國VI階段NOn排放限值相比國V階段加嚴80%，PM排放限值加嚴50%，國VI重型柴油貨車的大范圍切換將帶來巨大的環境效益。

然而，排放標準的加速升級給生產企業帶來巨大的研發及成本壓力，行業內對排放標準升級的合理性、必要性和效果產生了質疑。針對這種情況，本文將重型柴油貨車作為研究對象，參照排放標準，結合歷史數據及重型柴油貨車市場調研情況，建立重型柴油貨車N0n與PM減排效應模型，以測算在國VI標準升級和國Ⅲ車輛淘汰因素的作用下，2018～2025年重型柴油貨車NOx和PM的排放量，對排放升級所產生的減排效果進行綜合評估。

減排效應模型構建

2.1模型假設條件

假設1：根據國務院《大氣污染防治行動計劃》要求，2017年基本淘汰全國范圍的黃標車：同時環境部《中國機動車環境管理年報》顯示，全國范圍內黃標車逐年下降，2017年進入收尾階段。因此作出假設：2018年起全國范圍內重型柴油貨車中黃標車已淘汰完畢，現有存量中最低排放標準車輛為國Ⅲ階段車輛。

假設2：2018～2025年重型柴油貨車報廢因素為自然淘汰和政策引導低排放標準車輛提前報廢，兩方面因素疊加，預測2018～2025年年均報廢率為7%。

車輛年報廢率η計算公式如下：

η=

公式一

其種，X為當年報廢量，BL為上一年保有量。

報廢量X計算公式如下：

其中 ，Z為當年新車增量，BN為當年保有量。

將公式二帶入公式一，可以得出報廢率η計算公式如下：

X= Z-（Bn-Bt）……………公式二

根據《大氣污染防治行動計劃》中2017年底基本淘汰全國范圍黃標車的要求，由此可知，受政策因素影響，近幾年的實際報廢率高于自然報廢率。隨著國I和國Ⅱ標準重型柴油貨車淘汰工作的結束，國Ⅲ標準重型柴油貨車所受限制也越來越多，鼓勵國Ⅲ標準重型柴油貨車淘汰的政策相繼出臺，如國務院在《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》中指出：“重點區域采取經濟補償、限制使用、嚴格超標排放臨管等方式，大力推進國Ⅲ及以下排放標準營運柴油貨車提前淘汰更新”。

綜合以上因素，預測2018～2025年年均報廢率η計算公式如下：

……………公式四

其η，為近幾年年平均報廢率，x1為黃標車淘汰政策影響下的歷史修正系數，X2為預測修正系數（未來可能出臺加速國Ⅲ標準重型柴油貨車淘汰的政策）。

因此，結合公式四和歷史保有量數據，預測2018～2025年年均報廢率為7%。

假設3：根據對相關企業國VI產品準備情況的調研，假設整車企業產品均跨越國VIa階段，直接銷售國Ⅵb階段產品。同時，根據國VI產品準備情況、國Ⅵ油品供應情況、國Ⅵ標準對實施日期的要求，結合行業專家調研，假設部分地區2019年丌始提前實施國VI標準，2020年提前實施國VI標準區域擴大并且全部城市運輸車輛滿足國VI標準，2021年開始所有車輛滿足國Ⅵ排放標準。據此假定2018-2021年國Ⅵ重型柴油貨車的銷售情況如表2所示：

假設4：重型燃氣和汽油車輛由于總量較小，不對模型測算結果產生影響，因此假設重型貨車全部為柴油車輛。根據對歷史銷量數據的統計，結合政策及市場發展情況，經貨車企業調研及行業專家指導，得到2018～2025年重型柴油貨車預測銷量如表3所示：

由于2017年重型貨車市場大幅增長，透支了部分需求，加之貨運市場競爭激烈導致運費持續下降，2 01 8年與2017年相比會出現大幅下降，但總量仍然多于2016年總量：2019年重型貨車銷量繼續回落，市場進入平穩期，部分企業在部分區域小批量提前投放國Ⅵ產品;2020年是國Ⅵ標準實施第一年，要求全部城市車輛滿足國VI排放標準，根據歷史經驗，作為全面實施國Ⅵ標準的前一年，會有大量國V車輛集中上牌，致使2020年市場出現較大幅度增長，但是這種增長具有不可持續性;進入2021年，重型貨車市場繼續回歸至平穩期，2021年～2025年銷量保持在70萬輛作用左右上下波動。

假設5：重型柴油貨車按照品系類別分為：牽引車、載貨車、自卸車、專用車四大類，各品系類別的車輛按照比例均勻淘汰。

假設6：車輛只有在出勤的狀態下才會產生排放，假設重型柴油貨車年均出勤天數CN日均行駛時間為tt時，按照每年出勤天數計算，將全年重型柴油貨車銷量平均至每天，車輛從銷售后一日起投入使用。如某輛新車第n天銷售，那么該車當年的總行駛時間Tm計算如下： TN=（CN—n）·tr…………公式五

假設7：將車輛年報廢量平均至每天，自報廢后一日起停止使用，折算報廢之前的行駛時間，如某輛車第m天報廢，那么該車當年的總行駛時間TG計算如下：

TG=m·tr……………公式六

假設8：排放標準的升級對于車輛功率分布無影響。

2.2模型建立

2.2.1重要參數確定

（1）重型柴油貨車日均行駛時間tr計算公式如下：

公式七

其中，Lm代表車輛月行駛里程，C代表車輛月出勤天數，代表平均車速。

重型柴油貨車分為牽引車、載貨車、自卸車、專用車四類，根據對重型貨車運營強度的調查，四類車型運營強度如表4所示：

將調查所得數據帶入公式七，得出各類車型曰行駛時間，如表5所示：

考慮各類車型占比權重不同，重型柴油貨車日均行駛時間tt計算公式如下：

t=σ1·tr1+σ2·tr2+σ3·tr3+σ4·tr3……………公式八

其中，tr1為牽引車日行駛時間，tr2為載貨車日行駛時間，tr3為專用車日行駛時間，tr4為專用車日行駛時間，σ1為牽引車權重系數，σ2為載貨車權重系數，σ3為自卸車權重系數，σ4為專用車權重系數。

根據表5中各類車型日行駛時間，結合重型柴油貨車歷史保有量數據中各類車型的權重，計算得出重型柴油貨車日均行駛時間tt為7.41小時。

（2）重型柴油貨車年均出勤天數CN

重型柴油貨車年均出勤天數CN計算公式如下：

……公式九

其中，C1為牽引車月出勤天數，C1為載貨車月出勤天數，C1為自卸車月出勤天數，C1為專用車月出勤天數。

根據表4中各類車型月出勤天數，結合重型柴油貨車歷史保有量數據中各類車型的權重，計算得出重型柴油貨車年均出勤天數CN為270天。

（3）重型柴油貨車平均功率P

重型柴油貨車平均功率≯計算公式如下：

公式三

其中，P1、P2 …Px為每種車型所對應的發動機功率，n1、n2…nx為每種車型所對應的車型保有量，x為車型總數，B為總保有量。

根據歷史保有量數據，計算得出重型柴油貨車平均功率為218kW。

（4） 2018～2025年重型柴油貨車保有量

根據假設2、假設3、假設4，計算得出2018～2025年重型柴油貨車預測保有量情況如表6所示：

2.2.2建立排放量模型

（1）國Ⅵ新車排放量

按照假設條件，國Ⅵ新車銷售年度銷量Wy計算公式如下：

Wy=Sy×Py…………………公式十一

其中，Sy為某年重型柴油貨車總銷量，Py代表當年國Ⅵ新車的銷售占比。

國Ⅵ新車總行駛時間Tmy計算公式如下：

…………公式十二

將公式五、公式十一帶入公式十二可得：

…………公式十三

國Ⅵ新銷售車輛NOx放量ENox和PM排放量Epm計算公式為：

…………公式十五

其中，為重型柴油車國Ⅵ穩態循環NOx排放限值，aPm為重型柴油車國Ⅵ穩態循環PM排放限值。

（2）報廢車輛排放減少量

假設車輛第m天報廢，則報廢車輛排放的減少量來自于車輛報廢后減少的行駛時間Tmy，Tmy計算公式為：

…………公式十六

報廢銷售車輛減少的NO。排放量Fnox和PM排放量FPM計算公式為：

其中，bⅣox為重型柴油車國ni穩態循環NOx排放限值，bPM為重型柴油車國Ⅲ穩態循環PM排放限值。

（3）排放量模型

排放量模型的基本原理為：當年污染物排放量=上年污染物排放量+新車排放量-報廢車減少的排放量，即當年污染物排放量H計算公式為：

H=HL+E—F…………公式十九

其中，HL為上年污染物排放量，E為新增車輛排放量，F為報廢車輛所減少排放量。

由于在過渡年份，新增車輛由國V標準和國Ⅵ標準車輛構成，因此，Nox年排放量年排放量Hnox計算公式為：

其中，HLNOX為上年NON排放量，CNOX為國V階段NOX排放限值。

PM年排放量HPw計算公式為：

其中，HLPM為上年PM排放量，CPM為國V階段PM排放限值。

基于新車銷售和低排放車輛報廢的重型柴油貨車排放量預測

根據已經建立的重型柴油貨車排放量模型，結合環境部歷史排放數據，計算得出2018～2025年重型柴油貨車NOx和PM排放量如表7所示：

其中，按照每年7%的報廢率計算，參考國Ⅲ標準重型柴油貨車保有量，國Ⅲ標準重型柴油貨車預計于2024年淘汰完畢。

結論與展望

由歷史排放數據可知，2018年以前，在黃標車淘汰政策和排放標準升級的雙重作用下，NOx和PM排放量并術隨著保有量的增長而大幅增長，反而呈現緩慢下降的趨勢。在國VI標準實施前夕，由于國V標準車輛相比國VI標準車輛具有明顯的成本優勢，因此根據以往經驗，國V車型銷量會出現一個短暫的峰值，對應主要污染物NOX排放量則表現為暫時性增加。

在影響排放污染物變化的重要因素中，黃標車的淘汰相比排放標準升級在效果上顯得更加立竿見影，隨著黃標車淘汰工作基本結束，在無后續淘汰政策出臺的前提下，排放標準的升級成為控制排放污染物的主要因素。考慮到未來加速國Ⅲ車輛淘汰的可能性，則排放污染物會在當前基礎上，呈現較大幅度的下降。

由模型計算可知，在公路運輸業蓬勃發展發展，重型貨車保有量不斷增加的大背景下，排放標準升級和加速低排放階段車輛淘汰對于控制重型柴油貨車NOx和PM排放效果明顯，可以得到較好的環境效益。

由于試驗室測試環境與實際道路環境存在差異，基于穩態循環限值建立的重型柴油貨車NOx與PM排放模型不可避免的與重型柴油貨車NOx與PM實際排放量存在偏差，而PEMS則可以真實反映車輛排放情況。在《重型柴油車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》中也增加了整車實際道路排放測試要求和限值（PEMS）柑關內容。基于PEMS構建重型柴油貨車污染物排放模型，可以更準確地反映真實排放現狀，足本模型的重要改進方向。

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