重型柴油货车ＮOx与PM减排效应真的那么明显吗？

戴淼 孟庆阔

随着公路运输业的不断发展，重型货车的产销规模和保有量不断扩大，所带来的汽车尾气污染问题也日益严峻，控制汽车尾气排放对于改善大气环境质量意义重大。根据汽车保有量数据，重型货车保有量占比小，但NO和PM排放量却占全部汽车排放量的一半以上，成为治理的重中之重。

根据国家生态环境部发布的《机动车环境管理年报》中对于重型货车、柴油车主要排放污染物历年的统计可以看出：重型货车保有量仪占全部汽车保有量的5%以下并且占比在逐年下降，但NO。和PM排放分担率高达50%和60%，且NO。的排放分担率还在逐年上升，详见图1。

近几年来，机动车排放法规升级迭代速度加快，从重型柴油车领域来看，国Ⅲ标准执行时间为5年，国Ⅳ标准执行时间为4年，国V标准执行时间为3年，详见图2。

从排放标准限值来看，稳态工况下，国VI阶段NOn排放限值相比国V阶段加严80%，PM排放限值加严50%，国VI重型柴油货车的大范围切换将带来巨大的环境效益。

然而，排放标准的加速升级给生产企业带来巨大的研发及成本压力，行业内对排放标准升级的合理性、必要性和效果产生了质疑。针对这种情况，本文将重型柴油货车作为研究对象，参照排放标准，结合历史数据及重型柴油货车市场调研情况，建立重型柴油货车N0n与PM减排效应模型，以测算在国VI标准升级和国Ⅲ车辆淘汰因素的作用下，2018～2025年重型柴油货车NOx和PM的排放量，对排放升级所产生的减排效果进行综合评估。

减排效应模型构建

2.1模型假设条件

假设1：根据国务院《大气污染防治行动计划》要求，2017年基本淘汰全国范围的黄标车：同时环境部《中国机动车环境管理年报》显示，全国范围内黄标车逐年下降，2017年进入收尾阶段。因此作出假设：2018年起全国范围内重型柴油货车中黄标车已淘汰完毕，现有存量中最低排放标准车辆为国Ⅲ阶段车辆。

假设2：2018～2025年重型柴油货车报废因素为自然淘汰和政策引导低排放标准车辆提前报废，两方面因素叠加，预测2018～2025年年均报废率为7%。

车辆年报废率η计算公式如下：

η=

公式一

其种，X为当年报废量，BL为上一年保有量。

报废量X计算公式如下：

其中 ，Z为当年新车增量，BN为当年保有量。

将公式二带入公式一，可以得出报废率η计算公式如下：

X= Z-（Bn-Bt）……………公式二

根据《大气污染防治行动计划》中2017年底基本淘汰全国范围黄标车的要求，由此可知，受政策因素影响，近几年的实际报废率高于自然报废率。随着国I和国Ⅱ标准重型柴油货车淘汰工作的结束，国Ⅲ标准重型柴油货车所受限制也越来越多，鼓励国Ⅲ标准重型柴油货车淘汰的政策相继出台，如国务院在《打赢蓝天保卫战三年行动计划》中指出：“重点区域采取经济补偿、限制使用、严格超标排放临管等方式，大力推进国Ⅲ及以下排放标准营运柴油货车提前淘汰更新”。

综合以上因素，预测2018～2025年年均报废率η计算公式如下：

……………公式四

其η，为近几年年平均报废率，x1为黄标车淘汰政策影响下的历史修正系数，X2为预测修正系数（未来可能出台加速国Ⅲ标准重型柴油货车淘汰的政策）。

因此，结合公式四和历史保有量数据，预测2018～2025年年均报废率为7%。

假设3：根据对相关企业国VI产品准备情况的调研，假设整车企业产品均跨越国VIa阶段，直接销售国Ⅵb阶段产品。同时，根据国VI产品准备情况、国Ⅵ油品供应情况、国Ⅵ标准对实施日期的要求，结合行业专家调研，假设部分地区2019年丌始提前实施国VI标准，2020年提前实施国VI标准区域扩大并且全部城市运输车辆满足国VI标准，2021年开始所有车辆满足国Ⅵ排放标准。据此假定2018-2021年国Ⅵ重型柴油货车的销售情况如表2所示：

假设4：重型燃气和汽油车辆由于总量较小，不对模型测算结果产生影响，因此假设重型货车全部为柴油车辆。根据对历史销量数据的统计，结合政策及市场发展情况，经货车企业调研及行业专家指导，得到2018～2025年重型柴油货车预测销量如表3所示：

由于2017年重型货车市场大幅增长，透支了部分需求，加之货运市场竞争激烈导致运费持续下降，2 01 8年与2017年相比会出现大幅下降，但总量仍然多于2016年总量：2019年重型货车销量继续回落，市场进入平稳期，部分企业在部分区域小批量提前投放国Ⅵ产品;2020年是国Ⅵ标准实施第一年，要求全部城市车辆满足国VI排放标准，根据历史经验，作为全面实施国Ⅵ标准的前一年，会有大量国V车辆集中上牌，致使2020年市场出现较大幅度增长，但是这种增长具有不可持续性;进入2021年，重型货车市场继续回歸至平稳期，2021年～2025年销量保持在70万辆作用左右上下波动。

假设5：重型柴油货车按照品系类别分为：牵引车、载货车、自卸车、专用车四大类，各品系类别的车辆按照比例均匀淘汰。

假设6：车辆只有在出勤的状态下才会产生排放，假设重型柴油货车年均出勤天数CN日均行驶时间为tt时，按照每年出勤天数计算，将全年重型柴油货车销量平均至每天，车辆从销售后一日起投入使用。如某辆新车第n天销售，那么该车当年的总行驶时间Tm计算如下： TN=（CN—n）·tr…………公式五

假设7：将车辆年报废量平均至每天，自报废后一日起停止使用，折算报废之前的行驶时间，如某辆车第m天报废，那么该车当年的总行驶时间TG计算如下：

TG=m·tr……………公式六

假设8：排放标准的升级对于车辆功率分布无影响。

2.2模型建立

2.2.1重要参数确定

（1）重型柴油货车日均行驶时间tr计算公式如下：

公式七

其中，Lm代表车辆月行驶里程，C代表车辆月出勤天数，代表平均车速。

重型柴油货车分为牵引车、载货车、自卸车、专用车四类，根据对重型货车运营强度的调查，四类车型运营强度如表4所示：

将调查所得数据带入公式七，得出各类车型曰行驶时间，如表5所示：

考虑各类车型占比权重不同，重型柴油货车日均行驶时间tt计算公式如下：

t=σ1·tr1+σ2·tr2+σ3·tr3+σ4·tr3……………公式八

其中，tr1为牵引车日行驶时间，tr2为载货车日行驶时间，tr3为专用车日行驶时间，tr4为专用车日行驶时间，σ1为牵引车权重系数，σ2为载货车权重系数，σ3为自卸车权重系数，σ4为专用车权重系数。

根据表5中各类车型日行驶时间，结合重型柴油货车历史保有量数据中各类车型的权重，计算得出重型柴油货车日均行驶时间tt为7.41小时。

（2）重型柴油货车年均出勤天数CN

重型柴油货车年均出勤天数CN计算公式如下：

……公式九

其中，C1为牵引车月出勤天数，C1为载货车月出勤天数，C1为自卸车月出勤天数，C1为专用车月出勤天数。

根据表4中各类车型月出勤天数，结合重型柴油货车历史保有量数据中各类车型的权重，计算得出重型柴油货车年均出勤天数CN为270天。

（3）重型柴油货车平均功率P

重型柴油货车平均功率≯计算公式如下：

公式三

其中，P1、P2 …Px为每种车型所对应的发动机功率，n1、n2…nx为每种车型所对应的车型保有量，x为车型总数，B为总保有量。

根据历史保有量数据，计算得出重型柴油货车平均功率为218kW。

（4） 2018～2025年重型柴油货车保有量

根据假设2、假设3、假设4，计算得出2018～2025年重型柴油货车预测保有量情况如表6所示：

2.2.2建立排放量模型

（1）国Ⅵ新车排放量

按照假设条件，国Ⅵ新车销售年度销量Wy计算公式如下：

Wy=Sy×Py…………………公式十一

其中，Sy为某年重型柴油货车总销量，Py代表当年国Ⅵ新车的销售占比。

国Ⅵ新车总行驶时间Tmy计算公式如下：

…………公式十二

将公式五、公式十一带入公式十二可得：

…………公式十三

国Ⅵ新销售车辆NOx放量ENox和PM排放量Epm计算公式为：

…………公式十五

其中，为重型柴油车国Ⅵ稳态循环NOx排放限值，aPm为重型柴油车国Ⅵ稳态循环PM排放限值。

（2）报废车辆排放减少量

假设车辆第m天报废，则报废车辆排放的减少量来自于车辆报废后减少的行驶时间Tmy，Tmy计算公式为：

…………公式十六

报废销售车辆减少的NO。排放量Fnox和PM排放量FPM计算公式为：

其中，bⅣox为重型柴油车国ni稳态循环NOx排放限值，bPM为重型柴油车国Ⅲ稳态循环PM排放限值。

（3）排放量模型

排放量模型的基本原理为：当年污染物排放量=上年污染物排放量+新车排放量-报废车减少的排放量，即当年污染物排放量H计算公式为：

H=HL+E—F…………公式十九

其中，HL为上年污染物排放量，E为新增车辆排放量，F为报废车辆所减少排放量。

由于在过渡年份，新增车辆由国V标准和国Ⅵ标准车辆构成，因此，Nox年排放量年排放量Hnox计算公式为：

其中，HLNOX为上年NON排放量，CNOX为国V阶段NOX排放限值。

PM年排放量HPw计算公式为：

其中，HLPM为上年PM排放量，CPM为国V阶段PM排放限值。

基于新车销售和低排放车辆报废的重型柴油货车排放量预测

根据已经建立的重型柴油货车排放量模型，结合环境部历史排放数据，计算得出2018～2025年重型柴油货车NOx和PM排放量如表7所示：

其中，按照每年7%的报废率计算，参考国Ⅲ标准重型柴油货车保有量，国Ⅲ标准重型柴油货车预计于2024年淘汰完毕。

结论与展望

由历史排放数据可知，2018年以前，在黄标车淘汰政策和排放标准升级的双重作用下，NOx和PM排放量并术随着保有量的增长而大幅增长，反而呈现缓慢下降的趋势。在国VI标准实施前夕，由于国V标准车辆相比国VI标准车辆具有明显的成本优势，因此根据以往经验，国V车型销量会出现一个短暂的峰值，对应主要污染物NOX排放量则表现为暂时性增加。

在影响排放污染物变化的重要因素中，黄标车的淘汰相比排放标准升级在效果上显得更加立竿见影，随着黄标车淘汰工作基本结束，在无后续淘汰政策出台的前提下，排放标准的升级成为控制排放污染物的主要因素。考虑到未来加速国Ⅲ车辆淘汰的可能性，则排放污染物会在当前基础上，呈现较大幅度的下降。

由模型计算可知，在公路运输业蓬勃发展发展，重型货车保有量不断增加的大背景下，排放标准升级和加速低排放阶段车辆淘汰对于控制重型柴油货车NOx和PM排放效果明显，可以得到较好的环境效益。

由于试验室测试环境与实际道路环境存在差异，基于稳态循环限值建立的重型柴油货车NOx与PM排放模型不可避免的与重型柴油货车NOx与PM实际排放量存在偏差，而PEMS则可以真实反映车辆排放情况。在《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》中也增加了整车实际道路排放测试要求和限值（PEMS）柑關内容。基于PEMS构建重型柴油货车污染物排放模型，可以更准确地反映真实排放现状，足本模型的重要改进方向。

参考文献

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