欧阳明高：扎扎实实推进汽车污染控制

文_本刊记者 陈向国

欧阳明高：扎扎实实推进汽车污染控制

文_本刊记者 陈向国

“我国连续大面积的雾霾天气与城市污染引起全社会普遍高度关注，其中的原因复杂，污染源也很多。尽管机动车对城市污染的贡献还不能十分准确的定量，但无疑是城市市中心低空区域重要的污染源之一。”十二届全国政协常委欧阳明高在其题为《关于控制汽车污染发展清洁汽车的建议》的提案中如是说。那么，如何通过控制传统化石燃料车排放污染、发展清洁汽车来推动已经火烧眉毛的大气污染治理？曾任“十一五”863“节能与新能源汽车”重大项目总体专家组组长，现任“十二五”国家863计划专家委员会成员、“电动汽车”重点科技专项总体专家组召集人的欧阳明高教授从燃油汽车、燃气汽车、电动公交车（大客车）、小型电动轿车等方面予以全方位阐述、解读。

欧阳明高全国政协十二届常务委员会委员。现任清华大学学术委员会副主任、汽车安全与节能国家重点实验室主任、长江学者特聘教授，兼任中国汽车工程学会副理事长，《中国科学：技术科学》编委,《汽车安全与节能学报》主编等。长期从事汽车动力系统学及其控制技术研究，包括电控发动机系统与控制、锂离子电池和氢燃料电池系统与控制、多能源混合动力系统与控制等。作为项目负责人，完成国家863、科技攻关、国际合作、自然科学基金等课题多项。发表SCI收录论文60余篇、EI收录论文150余篇；以第一发明人获国家技术发明奖二等奖两项，以第一完成人获省部级科技进步一、二等奖三项；还获得何梁何利科学技术创新奖，国际IPHE技术成就奖等奖励。

柴油车是排放控制重点

“内燃机排出来的颗粒都是PM2.5。内燃机的PM2.5基本上是三部分，一是“干碳烟”；二是可溶性有机物；三是硫酸盐。其比例分别为50%、40%、10%。除了内燃机直接排出的PM2.5之外，它的氮氧化物还会二次转化，还有挥发性有机物会二次转化”。柴油车与汽油车相比，柴油车的排放危害更大。

柴油车PM和PN都比汽油车高得多

记者：现在人们对燃油车排放物的关注点有了变化，请对这方面的情况进行简单介绍。

欧阳明高：的确，现在人们开始注重内燃机PN，即颗粒的数量，而不仅仅是颗粒的质量。同样质量，如果数量越大以它为核心聚集，倍增效应非常大，对人体的危害也越大，所以我们对这部分现在非常重视。

记者：在PM和PN上，汽油车和柴油车是怎样的比例？

欧阳明高：一般汽油车和柴油车来按现有排放标准，其PM是1：7的关系。而欧洲的欧六标准（今年将要实施），汽油车和柴油车的PM已经没有差别。但对于PN，国内柴油车和汽油车差别比较大，大约是1：70。另外，柴油机的氮氧化物也比汽油机高很多。因此当前的重点还是柴油车的排放控制。

柴油车排放控制还有大量工作要做

记者：既然柴油车污染物排放比汽油车严重得多，那么就应该采取有效的措施予以控制。现在有这样的技术手段吗？

欧阳明高：柴油车排放控制技术是有的。PM2.5的三种成分，SOF（可溶性有机成分）可以用氧化催化转换器来转化；干碳烟可以用DPF（颗粒捕捉器）解决，只是在国四标准不要求用DPF，因为氮氧化物和颗粒物在缸内燃烧的时候是翘翘板的关系：如果把PM2.5控制下来，氮氧化物就上去；把氮氧化物降下来，PM2.5就上去。

记者：那么，在国四标准下怎样实现柴油车的污染物排放？

欧阳明高：在国四排放标准下，柴油车的控制办法大概是这样：先在缸内燃烧的时候把PM2.5降下去，氮氧化物升起来，排出去以后用SCR还原式催化转换器把氮氧化物转化下来，这个办法就要增加尿素作为还原剂。应该说，这个办法相对比较复杂，而且，SCR在运行过程中匹配、控制也很复杂，不是一装这个装置问题就解决了：因为这和参数匹配和运行工况都有关系，如果温度不到，尤其是城市公交经常变工况，不是稳态工况，SCR运行的环境并不是很好，控制起来难度会比较大。如果SCR做得不好，氮氧化物可能比国三的车还多。

记者：应怎样认识在国四标准下控制柴油车污染物排放的技术？

欧阳明高：这是一整套复杂的技术，技术有，但它能不能优化，最后性能表现能否非常优异，或者说使用刚开始效果好，后面是不是能一直好，还有大量的工作要做，因为这里面有一个很复杂的保养过程和在线故障监测等等工作。

记者：欧洲的排放标准一直领先，他们的情况怎么样？

欧阳明高：随着排放标准的提高，现在欧洲柴油轿车已经占了相当的比例，到欧六的时候就是把上述的成套技术——氮氧化物催化转换器、氧化催化转换器、颗粒捕捉器都用上去以后，汽油车和柴油车的差别不大，标准值上看基本相当。柴油车比汽油车差很多是我国现在的状况，未来我们的技术可以与欧盟技术相当。

要注重走向新型高效汽油发动机过程中出现的新问题

记者：据悉，为了提高效率，汽油车现在出现一种新的技术动向：采用缸内直喷式汽油机。采用这个技术后，效率提高了，那汽油车原有的排放少优势还存在吗？

欧阳明高：的确有这种现象。原来汽油不是直接喷到缸里的，都是喷在进气管，然后蒸发，跟空气混合再进去，现在为了提高效率是把汽油直接喷到缸里，有点像柴油机。现在很多车已经装了所谓的直喷式汽油机，比如德国大众的很多车都装了这个装置，这种发动机的颗粒数量就比以前的汽油机大很多，如果不加控制，它比欧六的柴油车颗粒数量大，这也是我们需要注重的。

记者：希望汽油机能够提高效率，柴油机能够减少排放。有没有一种可以实现的既高效又减排的中间技术路线？

欧阳明高：的确，柴油机效率高，但氮氧化物和颗粒排放相对比汽油机差；汽油机排放相对比较好，但效率低。因此，汽油机将不断提高效率，柴油机将控制排放，两种发动机现在正在往中间走，最终把柴油机的效率优势和汽油机的环保优势有机结合：“均质压燃”发动机，是业界努力的方向，也是未来的技术。但在发展的过程中，汽油车搞直喷效率提高而颗粒数量会增加的问题也需要关注。

要解决好推广的问题

记者：在目前的情况下，如何治理燃油车的排放？

欧阳明高：如何治理？无非是一步一个脚印，按照排放标准升级，扎扎实实把工作做好。其实公交在DPF和SCR已经做过很长时间的示范和验证，现在主要是推广的问题。对于汽油车来讲，总体颗粒排放比较少，但有个问题值得注意：就是现在工况不太好，经常堵车，因此，推广自动起停装置也许是成本低、见效快的办法。

记者：请您对自动起停装置简单介绍一下。

欧阳明高：自动起停装置就是遇到红灯马上停车，绿灯自动起来，这个技术叫微混合技术，相对而言推广起来难度不是很大。工信部苗圩部长也主张推广这个技术，这个技术可以在北京率先实施：因为北京堵车很厉害，堵车的时候都在排放，汽油车做这个真的可以。

燃气汽车是降低PM最方便、最省成本的途径

“我认为目前最方便、最省成本能降低PM的方式和途径就是推广天然气汽车、或者最先进的LNG天然气汽车（液化天然气汽车）。”

记者：您为什么认为推广天然气汽车或者最先进的LNG天然气汽车（液化天然气汽车）是近期最容易推广，并且马上见效的办法？

欧阳明高：有两方面的原因。

其一，PM质量小，PN数量少。燃气汽车从排放PM的质量看是汽油车的70%，并且还可以进一步降低；从PN数量角度看，它是汽油车颗粒排放的3%，汽油车本身就非常低了，这个幅度非常大。近期如果大规模推广的话，天然气汽车肯定是最佳的途径。

其二，天然气汽车在国内产业已经相当成熟，具有自主知识产权，并且已经解决成本问题。原来LNG瓶非常大，也非常贵，现在已经不是问题了：陕汽在西部搞卡车都在用LNG车，公交用肯定不是问题；在西部，中石油已经同意免费给用户提供瓶子。这个技术完全成熟，成本也不像以前那么高了。北京虽然燃气汽车发展得不错，但还可以进一步加大规模，不仅仅是大客车，出租车也可以改造。

记者：目前，天然气供应比较紧张，而据了解，燃气汽车耗气量高、效率较低。这个问题应如何解决？

欧阳明高：目前燃气汽车气耗量比较大，因为燃气发动机目前的循环是按照汽油机发动机的循环来做的，所以效率不是很高。解决气耗比较高的问题，可以采取燃气混合动力，尤其是大型燃气汽车搞燃气混合动力是很有效的，也是成本不太高的方案。

当前我国天然气汽车年产值已经超过150亿元，已经实现初步产业化；如果加气站瓶颈得到进一步缓解，该行业有望加快发展。

电动公交、大客车前途广阔

电动汽车对减轻城市空气污染的好处是不言而喻的：因为电动汽车排放少至零。那么它效率高吗？“车用柴油机的效率可以到40%；发电装置现在大约是36%，如果综合利用可以超过40%，联合循环和热电联产可以到60%；目前常规用的汽油车在车上的平均效率不到20%。”欧阳教授如是说。他认为大家普遍关心的电池安全问题、续航里程问题在技术进步、适合的产业战略规划及执行中必将被解决。

纯电动公交在特大城市依靠短途发展

记者：在推动我国电动汽车发展战略上，您提出了“两头挤”的战略：一头是公共用车，一头是相对价廉的私人小轿车。据悉，“两头”中，电动车在公共用车方面发展相对较好。请介绍一下实际的情况及如何进一步推进。

欧阳明高：好。先说一说纯电动公交。现在纯电动公交有很多模式，北京是换电模式。比亚迪是慢充模式，一辆车几吨重电池，一次可充电300千瓦时，但还需要补电。重庆是快充模式，用的是钛酸锂电池，可以高倍率充电，五六分钟就可以充到70%，而且对电池寿命没有影响，电池寿命可以到两万多次，这种方式很不错，只要电网配合是可以做的。因此对于纯电动大客车，不管是哪一种模式，我认为应该强调短途，车不能太大。比如在特大型城市，我认为随着地铁网的建设，可用于地铁站之间的短途运输，车相对小一点，10米左右长的车比较适合。

北京推广在线充电式纯电动车很有前途

记者：据了解，北京现在有一种在线充电式纯电动公交车，您怎样看待它？

欧阳明高：这种车北京正在做。我认为它是一种在北京很有发展前途的在线充电式纯电动车。它就是在公交无轨电车上再加一些电池，就可以脱线运行，走一段之后，又可以上线去充电，这是非常实用的纯电动大客车。

记者：政府对这种在线充电式纯电动公交车有财政补贴吗？？

欧阳明高：政府对这种车还没有补贴，现在只是补贴纯电动汽车。没有补贴，企业就没有积极性。其实欧洲国家现在无轨车很多，北京应该在此基础上把这个规模做大。这种车的电池不多，车长11米或12米都有，脱轨运行五六公里，马上又到线上了，一点问题没有，这种车非常实用，也不影响街道的美观。非常繁华的商业区可不架线，过了商业区再上线，这是非常合适、非常灵活的方式。当然，没有无轨电车的城市新设置不太划算，但像北京等城市已经有了，大规模推广一下很有前途。

用小燃气发动机解决空调问题

记者：公交车都要求有一定的舒适度，冬夏两季对空调的要求较高。而现在的电动车本身就存在电量不够、续航里程短的先天性不足的问题。如何解决这个问题？

欧阳明高：纯电动大客车的电池如果仅仅驱动车本身问题不大，现在能量不够，主要是因为堵车，每一趟出去回来的时间不好控制，造成空调耗能太大。在最恶劣的情况下，空调占用了一半能量，这是大问题。空调所需要的容量四季每天都不一样，设计车的时候只能按照最恶劣的情况来设计，必须把余量留足，这就造成很大的浪费，也就是说跑100千米要用70千瓦时的空调电，那么，至少打余量到80千瓦时，而80千瓦时的电池重量、成本、寿命、一致性都是问题。

记者：有解决的方法吗？

欧阳明高：现在电动空调没有革命性的技术，还是原先的空压机组用电池电机带动。在车上装独立的发动机驱动的空调机组，一般用小的燃气发动机，比如以前在12米长的车装200千瓦的燃气发动机的话，现在空调机组20千瓦足够了，也就是说用原来十分之一的功率就够了，这种也是我很推崇的，做12米车没有问题，我们把这个叫做里程延长式电动车。应急的时候小发动机组还可以给电池充充电，这种也是电动车很好的方式。

小型电动轿车最有可能形成中国特色及优势

“电动汽车最有可能突破，走向世界，形成中国特色和优势的就是小型电动轿车。”

跑100～200千米充一次电的小型车很实用

记者：现在大家都希望电动车能够一次充电跑更远，比如500千米。您觉得这种想法可行吗？我国的实际情况需要什么样的纯电动车？

欧阳明高：纯电动轿车跑500千米充一次电是完全可以做到的，只是价格相对比较贵，例如像特斯拉那样的豪华车。如果强调性价比，目前的纯电动车比较适合于跑100～200千米充一次电（2020年可以跑300千米左右），这种电动车有没有用？其实在中国很有用，中国的交通体系是点、线、面结构，大城市是点，大城市之间是线，中小城市、农村是面。线上高铁网已经非常完善了，跑长途开轿车既不划算，将来也不会成为主流趋势。面上电动自行车2亿辆，线上全是电气化的动车组，城里将来肯定要进一步发展地铁和公交，交通体系将非常完善，我们点、线、面上的电气化是全世界做得最好的，这种大背景下再谈现在小型电动车就显得非常有战略意义了。根据我们的调查结果，北京的车辆出行平均里程每天才30多千米，外地城市更短，因此短途在城市运行里很有意义。当然，对于有些必须兼顾短途和长途用车需求的用户，可以考虑选择短途用电长途用油的插电式电动车或里程延长式电动车。

小型化既可环保又可解决拥堵、停车问题

记者：您主张大力发展小型电动轿车，除了上面讲的之外，还有那些现实的意义？大家担心的充电问题能够有效解决吗？

欧阳明高：小型化、短途化既可以解决环保和拥堵难题，还可以解决停车难等一系列困扰，很有意义，也能拉动轿车产业。我认为，电动汽车最有可能突破，走向世界、形成中国特色和优势的就是小型电动轿车。这个北京市可以带头。这种小型电动轿车充电设施非常简单，不是我们想象的要快充，它是车载3千瓦的充电器，插220伏的插座就可以了。这种充电可以大范围推广，而且不用担心技术路线的变化，也不用担心基础设施建完了是不是成本很高，是不是将来会拆，不存在这个问题。

另外，推广小型电动车还有个好处：对基础设施要求不高，对将来的滚动发展非常好。而且，当充电变得非常方便时，人们对续驶里程的要求自然就会降低，这将带来电动车成本的降低，从而形成良性循环。

记者：如何加快推动小型电动车的推广？

欧阳明高：其一，给予特殊、灵活的政策措施。如可以不摇号、买车给优惠。租车也可以，买整车租电池也可以，用户现在担心的还是电池，怕电池不好或者几年之后电池换代了买亏了。国外的模式是卖车租电池，将来电池可以更换。全卖是一种，卖车租电池是一种，整车租赁也是一种，整车租赁还可以开租车公司。其二，限制燃油车。其三，跟建设智慧城市结合起来，跟信息化结合起来，建成终端共享平台，使充电、租赁、租车信息交流通畅。总之一句话，通过智能交通和信息化使电动出租车、电动大客车等联成便捷的网络，让电动车的效益最优化。

延伸阅读

编者按：

作为“十一五”863“节能与新能源汽车”重大项目总体专家组组长，现任“十二五”国家863计划专家委员会成员、“电动汽车”重点科技专项总体专家组召集人、中美“电动汽车”研究联盟中方首席科学家的欧阳明高教授，对中国的节能与新能源汽车的现状及发展有着非常明晰的判断和深刻的理解。他一直孜孜不倦地推动汽车减排及清洁汽车的发展。在今年的两会上，他上交了题为《关于控制汽车污染发展清洁汽车的建议》的提案。这份提案言之有物、实事求是、针砭时弊，高屋建瓴。读此提案，会对相关决策部门、企业及相关人士大有裨益。是以编发。提案开头部分有删节。