在中國(guó)的大多數(shù)城市,交通排放已經(jīng)成為PM2.5的一個(gè)主要污染源。一個(gè)流傳甚廣的數(shù)據(jù)是,在北京,22.2%的PM2.5來(lái)自于機(jī)動(dòng)車排放,成為北京僅次于外來(lái)傳輸?shù)牡诙驪M2.5污染源了。
“目前中國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量已達(dá)1.2億輛,但研究指出,到2030年,中國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量將繼續(xù)增長(zhǎng)至2.47億~2.87億輛。機(jī)動(dòng)車已成為中國(guó)及世界很多國(guó)家能源消費(fèi)、空氣污染和溫室氣體排放的主要來(lái)源之一?!泵绹?guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室交通研究中心系統(tǒng)評(píng)價(jià)研究室主任王全錄預(yù)測(cè)。
王全錄認(rèn)為,為解決機(jī)動(dòng)車發(fā)展引發(fā)的機(jī)動(dòng)車污染等問(wèn)題,中國(guó)應(yīng)借鑒美國(guó)及其他國(guó)家的經(jīng)驗(yàn),通過(guò)加快加嚴(yán)法律法規(guī)、研發(fā)高能效車輛技術(shù)、開(kāi)發(fā)清潔低碳燃料及實(shí)施有效的道路交通管理,從而實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。
王全錄所在的阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(ArgonneNationalLaboratory)是美國(guó)政府最老和最大的科學(xué)與工程研究實(shí)驗(yàn)室之一——在美國(guó)中西部為最大。ANL是1946年成立的美國(guó)第一個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,也是美國(guó)能源部所屬最大的研究中心之一。
前后十次立法或者修法
問(wèn):在解決大氣污染方面,美國(guó)一直重視立法及法規(guī)。那么在機(jī)動(dòng)車排放污染立法和法規(guī)方面,美國(guó)走過(guò)了一個(gè)怎么樣的歷程?
王全錄:美國(guó)在機(jī)動(dòng)車排放污染立法方面,用力頗多,曾前后十次立法或者修法。1970年,美國(guó)國(guó)會(huì)制定了《清潔空氣法》,要求在1975年前降低90%的機(jī)動(dòng)車污染排放。1983年,美國(guó)環(huán)保局建立了要求對(duì)乘用車排放控制系統(tǒng)故障進(jìn)行定期檢測(cè)的檢查/維護(hù)(I/M)計(jì)劃。1985年,美國(guó)環(huán)保局制定了嚴(yán)格的柴油貨車和柴油客車排放標(biāo)準(zhǔn)。1989年,首次制定了旨在降低汽油揮發(fā)排放的燃料揮發(fā)排放限值。1990年,制定了柴油的硫含量限值。同年,美國(guó)國(guó)會(huì)修訂了《清潔空氣法》,要求在空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)區(qū)域使用加氧汽油和新配方汽油,并制定了更加嚴(yán)格的排放測(cè)試程序、擴(kuò)大了I/M計(jì)劃、啟動(dòng)了新車技術(shù)和清潔燃料計(jì)劃、推行交通管理?xiàng)l例,并首次授權(quán)美國(guó)環(huán)保局管治非道路機(jī)動(dòng)車的排放。1991年,美國(guó)環(huán)保局建立了碳?xì)浠衔锖偷趸锏母团欧艠?biāo)準(zhǔn)。1992年,首次制定了寒冷天氣下一氧化碳的排放限值。1998年,美國(guó)環(huán)保局首次發(fā)布了用于非道路建設(shè)以及農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)。1999年,美國(guó)環(huán)保局宣布對(duì)輕型貨車和運(yùn)動(dòng)型多用途汽車實(shí)施與小汽車相同的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),首次將車輛和燃料作為一個(gè)系統(tǒng)加以考慮,并宣布繼續(xù)降低汽油硫含量;2000年,美國(guó)環(huán)保局宣布將于2006年中以前,將道路柴油機(jī)動(dòng)車的硫含量降低97%,并制定了機(jī)動(dòng)車有毒有害污染物排放的最終排放標(biāo)準(zhǔn)。
問(wèn):為了滿足這么嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),美國(guó)在機(jī)動(dòng)車污染控制研發(fā)技術(shù)上做了哪些創(chuàng)新?
王全錄:為了滿足各階段排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,美國(guó)于1971年開(kāi)發(fā)了用于捕集汽油揮發(fā)氣體的碳罐。1972年,汽車廠商研發(fā)了廢氣再循環(huán)閥(EGR),以滿足氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)要求。1975年,第一代尾氣催化轉(zhuǎn)化器投入應(yīng)用,顯著降低了污染排放水平。同時(shí),也促使了無(wú)鉛汽油的引進(jìn)和使用。同年車型已開(kāi)始使用更先進(jìn)的防水隔熱點(diǎn)火系統(tǒng)。1981年,新車開(kāi)始使用具備車載電腦和氧氣傳感器的尾氣三元催化器。目前不斷發(fā)展和成熟的緊耦合催化轉(zhuǎn)化器和先進(jìn)三元催化轉(zhuǎn)化器等技術(shù)、汽油直噴技術(shù)、新型發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)可變氣門正時(shí)及升程控制技術(shù)、多點(diǎn)噴射和多重放電點(diǎn)火技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)管理優(yōu)化技術(shù)以及高品質(zhì)燃料和潤(rùn)滑劑技術(shù)等,成為保障汽油車達(dá)標(biāo)排放的關(guān)鍵技術(shù)。在柴油車方面,自20世紀(jì)90年代開(kāi)始,歐美等國(guó)家不斷研發(fā)并應(yīng)用了渦輪增壓和后冷卻技術(shù)、基于電控單體泵和電控共軌噴油器的雙電磁閥燃油系統(tǒng)、燃料電噴技術(shù)、尾氣冷卻再循環(huán)技術(shù)、柴油顆粒捕集(DPF)和氧化催化技術(shù)、尾氣選擇性催化還原技術(shù)等。近年來(lái),具備診斷機(jī)動(dòng)車尾氣排放狀況的二代車載自動(dòng)診斷系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于歐美等國(guó)的乘用車和重型柴油車上。
決定將2025年生產(chǎn)的乘用車溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn)定為1012克/千米
問(wèn):在減少污染物直接排放的同時(shí),美國(guó)也注重提高機(jī)動(dòng)車的燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn),從而實(shí)現(xiàn)從源頭上減少污染物間接排放的目的。那么,美國(guó)的機(jī)動(dòng)車燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)是如何提高的?
王全錄:美國(guó)燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)最早是在1975年第一次中東石油危機(jī)后制定的,美國(guó)聯(lián)邦政府和州政府圍繞燃料、車輛,以及交通活動(dòng)水平等方面制定并實(shí)施了大量溫室氣體排放控制政策,并于最近制定了溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn)。截至2008年,美國(guó)已有15個(gè)州開(kāi)始推行機(jī)動(dòng)車溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn),另外有2個(gè)州開(kāi)始推行低碳燃料標(biāo)準(zhǔn)。最近,美國(guó)已決定將2025年生產(chǎn)的乘用車溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn)定為1012克/千米,相當(dāng)于4.5升/100公里(54英里/加侖)的燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),美國(guó)也制定了重型柴油車燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn),美國(guó)最近制定了于2014年開(kāi)始實(shí)施的溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn)。
問(wèn):為了配合燃油經(jīng)濟(jì)性的逐步變嚴(yán),美國(guó)開(kāi)發(fā)了哪些先進(jìn)的機(jī)動(dòng)車能效技術(shù)?
王全錄:美國(guó)在20世紀(jì)80年代用燃料噴射系統(tǒng)取代了化油器,顯著提高了車輛能效,降低了車輛污染排放水平。隨后,節(jié)氣門體燃油噴射和噴嘴燃油噴射技術(shù)開(kāi)始成熟和普及,近年來(lái)不斷成熟的汽油直噴技術(shù)也開(kāi)始占據(jù)一定的市場(chǎng)份額,并呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。
與汽油車相比,柴油車具有更高的能效。
與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)不同,包括混合電動(dòng)汽車、插電式混合電動(dòng)汽車和電池驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)汽車的電驅(qū)動(dòng)技術(shù),通過(guò)采用完全不同的動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì),顯著提高了汽車的能效水平,并通過(guò)使用電力替代石油邁向尾氣零排放的目標(biāo)。目前,混合電動(dòng)汽車一般包括三種動(dòng)力系統(tǒng)配置方式:并聯(lián)混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)、串聯(lián)混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)以及混聯(lián)混合動(dòng)力結(jié)構(gòu),分別具有不同的效率和成本水平。根據(jù)混合電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式以及動(dòng)力系統(tǒng)整合程度,其效率可以提高20%~50%。
美國(guó)機(jī)動(dòng)車減排啟示錄
應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展兩項(xiàng)高能效車輛技術(shù)
問(wèn):您對(duì)中國(guó)機(jī)動(dòng)車的減排有哪些建議?
王全錄:首先,車用燃油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與車輛排放標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同發(fā)展。只有促進(jìn)車用燃油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與車輛排放標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)同發(fā)展,才能確保車用燃油質(zhì)量,尤其是車用燃油硫含量水平能夠滿足不斷嚴(yán)格的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的要求?,F(xiàn)階段,應(yīng)盡快突破車用燃油硫含量超標(biāo)的技術(shù)瓶頸,確保輕型汽油車和重型柴油車第五階段及第四階段排放標(biāo)準(zhǔn)能夠盡早實(shí)施,從而保證中國(guó)機(jī)動(dòng)車污染排放得到有效控制。
第二,嚴(yán)格執(zhí)行在用車I/M制度、鼓勵(lì)加速淘汰老舊車輛。建議嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)有在用車I/M制度、完善和優(yōu)化在用車I/M程序、建立I/M制度信息化管理網(wǎng)絡(luò)、建立I/M制度的評(píng)價(jià)和反饋機(jī)制,將有利于最大程度發(fā)揮I/M制度對(duì)在用車污染排放控制的作用。同時(shí),中國(guó)老舊機(jī)動(dòng)車排放控制水平較低,因此,采取合理的經(jīng)濟(jì)手段,引導(dǎo)老舊車輛的加速淘汰,是削減中國(guó)機(jī)動(dòng)車污染排放的重要措施。
再者,應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展兩項(xiàng)高能效車輛技術(shù)。目前,國(guó)際上主要研發(fā)的高效能車輛技術(shù)之一是汽油機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)(GDI)。
該技術(shù)以作為汽車低碳化的主要技術(shù)路線被一些汽車廠商采用,成為未來(lái)車用汽油機(jī)的主流技術(shù)之一,但中國(guó)GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的推廣應(yīng)用仍面臨油品質(zhì)量不能滿足要求和核心部件依賴進(jìn)口等問(wèn)題。同時(shí)國(guó)際上目前正在研發(fā)的,還有融合了火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與壓燃點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)概念的均質(zhì)壓燃技術(shù)。該技術(shù)具有低熱損耗、低燃燒溫度、短燃燒周期等優(yōu)點(diǎn),能有效降低傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的燃油消費(fèi)水平以及氮氧化物和PM排放水平。此外還有發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)、可變氣門正時(shí)和升程技術(shù)、混合動(dòng)力技術(shù)等。
此外,建議中國(guó)還應(yīng)開(kāi)發(fā)清潔及低碳交通替代燃料。結(jié)合中國(guó)生產(chǎn)生物燃料的原料的分布、豐度和供應(yīng)情況,中國(guó)可因地制宜推進(jìn)諸如木薯乙醇、甜高粱乙醇、地溝油生物柴油、麻風(fēng)果生物柴油、秸稈纖維素乙醇等低碳交通替代燃料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,降低機(jī)動(dòng)車溫室氣體排放水平,減少對(duì)石油等礦石燃料的依賴和消費(fèi)。
用市場(chǎng)手段解決交通擁堵
問(wèn):實(shí)際上,在思考機(jī)動(dòng)車污染問(wèn)題時(shí),也應(yīng)該注意解決交通擁堵的問(wèn)題,從而實(shí)現(xiàn)減少機(jī)動(dòng)車尾氣和溫室氣體排放的目的。
王全錄:咱們過(guò)去十幾年,甚至二十年來(lái),把私家車的發(fā)展,作為一個(gè)支柱產(chǎn)業(yè)來(lái)發(fā)展,只考慮了汽車的經(jīng)濟(jì)效益,而忽視了汽車的社會(huì)和環(huán)境效益。現(xiàn)在大家都有買車的欲望,大家現(xiàn)在都有能力去買車,結(jié)果大家都買的話,這個(gè)城市整個(gè)就成了一個(gè)大的停車場(chǎng),誰(shuí)也開(kāi)不了。實(shí)際上交通堵塞比機(jī)動(dòng)車造成的污染社會(huì)問(wèn)題更嚴(yán)重。我去過(guò)不少國(guó)家,墨西哥的墨西哥城、巴西的圣保羅這些地方,交通堵塞和環(huán)境惡化的問(wèn)題突出,但在我看來(lái),北京和上海這幾年說(shuō)實(shí)話比它們還嚴(yán)重。
現(xiàn)在造成包括交通擁堵和空氣污染這樣的城市病一環(huán)扣一環(huán),問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。你說(shuō),在北京三環(huán)以內(nèi)買房能有幾個(gè)人買得起?五六環(huán)之外價(jià)錢便宜一點(diǎn),但距離太遠(yuǎn),又不能完全依靠現(xiàn)有的并不發(fā)達(dá)的公共交通,所以人們又不能不買車。這也反映出,過(guò)去二十多年,城市的發(fā)展沒(méi)有考慮城市的可持續(xù)性。
在破解這一問(wèn)題上,不少城市想出了很多辦法,比如北京實(shí)行車牌搖號(hào),上海進(jìn)行車牌拍賣。但我認(rèn)為這些辦法還都是計(jì)劃的辦法,而不是市場(chǎng)的辦法。我建議,應(yīng)該征收擁堵費(fèi)和停車費(fèi),通過(guò)這樣的價(jià)格方法,去促使人們出行時(shí),思考到底開(kāi)車還是坐地鐵還是用其他方式。有些人認(rèn)為,我花每小時(shí)100元停車費(fèi),我也愿意開(kāi)進(jìn)去,而有些人認(rèn)為10元錢是我的上限,所以我就找其他的途徑。這樣等于就是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)。
擁堵費(fèi)和停車費(fèi)收上來(lái)是一筆很大的財(cái)政收入,這筆財(cái)政收入要保證專款專用,用于去建設(shè)或者改善公共交通,這樣就可以更好地解決公眾出行難的問(wèn)題。
問(wèn):目前,中國(guó)正在積極發(fā)展新能源汽車,這也對(duì)減少城市的機(jī)動(dòng)車排放起到非常好的作用。但關(guān)于新能源汽車的技術(shù)路線一直存在爭(zhēng)議。對(duì)此您怎么看?
王全錄:我認(rèn)為新能源與節(jié)能汽車的發(fā)展路徑是:提高內(nèi)燃機(jī)能效、混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)車和燃料電池汽車。
在國(guó)內(nèi),如果從節(jié)能的角度來(lái)看,在近期可提高內(nèi)燃機(jī)能效和混合動(dòng)力,因?yàn)檫@塊技術(shù)較成熟,并不需要新的基礎(chǔ)設(shè)施,很多汽車公司都有成功的產(chǎn)品在市場(chǎng)上。但從汽車工業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)出路來(lái)講,如果還這條路,那將意味著中國(guó)自己沒(méi)有創(chuàng)新,永遠(yuǎn)在別人后面走。我認(rèn)為,中國(guó)應(yīng)該將新能源汽車的重點(diǎn)放在電動(dòng)車和燃料電池汽車為主的電驅(qū)動(dòng)技術(shù),在這兩個(gè)尚處于發(fā)展的領(lǐng)域,中國(guó)應(yīng)爭(zhēng)取更大的話語(yǔ)權(quán)和制高點(diǎn),形成自己的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
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