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所属分类：行业要闻
为及时反映生态环保产业过往一年的发展动态，预测新一年的发展趋势，我会组织各分支机构编写了《2023年行业评述及2024年发展展望》，供环保企事业单位、专家和管理者参考。
本文为《2023年机动车船污染防治行业评述及2024年发展展望》，作者为中国环境保护产业协会机动车船污染防治专业委员会王计广、方茂东、武兆。
2023年行业评述
01
#主要政策标准#
5月，生态环境部等5部门联合发布《关于实施汽车国六排放标准有关事宜的公告》(公告 2023年 第14号)，要求自2023年7月1日起，全国范围全面实施国六排放标准6b阶段，禁止生产、进口、销售不符合国六排放标准6b阶段的汽车。
12月，国务院印发《空气质量持续改善行动计划》(国发〔2023〕24号)，提出加快提升机动车清洁化水平，强化新生产货车监督抽查，实现系族全覆盖，加强重型货车路检路查和入户检查，全面实施汽车排放检验与维护制度和机动车排放召回制度，强化对年检机构的监管执法，鼓励重点区域城市开展燃油蒸发排放控制检测。强化非道路移动源综合治理，到2025年，基本消除非道路移动机械、船舶及重点区域铁路机车“冒黑烟”现象，基本淘汰第一阶段及以下排放标准的非道路移动机械；年旅客吞吐量500万人次以上的机场，桥电使用率达到95%以上。
12月，生态环境部办公厅印发《关于征求国家生态环境标准〈铁路内燃机车及其发动机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一、二阶段)(征求意见稿)〉意见的通知》(环办标征函〔2023〕30号)，规定了铁路内燃机车及其牵引用柴油发动机所排放的气体和颗粒污染物的排放限值及测试方法。
12月，生态环境部发布《关于发布〈重点行业移动源监管与核查技术指南〉等两项国家生态环境标准的公告》(公告 2023年 第38号)，发布《重点行业移动源监管与核查技术指南》(HJ 1321-2023)、《非道路移动机械排放远程监控技术规范》(HJ 1322-2023)两项标准，进一步完善了非道路移动机械监管体系，规范了机械排放远程监控技术。
02
#行业发展#
2.1强化源头管控
我国对新生产机动车开展的环境管理，主要通过制定和实施机动车污染物排放标准，从设计、定型、生产、销售等环节加强环境监管，保证机动车能够稳定达到排放标准的要求。源头预防是新生产机动车环境管理的重要手段。
《中华人民共和国大气污染防治法》第五十二条规定，省级以上人民政府生态环境主管部门可以通过现场检查、抽样检测等方式，加强对新生产、销售机动车和非道路移动机械大气污染物排放状况的监督检查。目前京津冀、云南、安徽、广东、山东、河南等省级生态环境部门以及唐山、广州等地市级生态环境部门在生产、销售等环节开展新车环保一致性核查工作，强化源头管控。
此外，近年来随着产业转型升级、燃煤和机动车污染防治力度的加大，非道路移动源(主要包括工程机械、农业机械、小型通用机械、船舶、飞机、铁路机车等)排放逐渐凸显。目前，非道路移动源环境管理制度体系初步形成，制定并实施了新生产非道路移动机械用柴油机、小型点燃式发动机、船舶发动机污染物排放标准和非道路移动柴油机械烟度排放标准，建立了非道路移动机械环保信息公开制度，划定了船舶排放控制区和禁止使用高排放非道路移动机械的区域，并严格开展监督执法。
2.2政策监管，严控在用车排放
针对在用车的环保监管，国内各地以柴油货车和非道路移动机械为监管重点，坚持源头防控、过程防控和协同防控相结合，充分运用移动源污染科技化监管手段，推进车辆(机械)排污清洁化水平持续提升，持续降低移动源污染物排放总量。在柴油车的专项整治中，各地为全面提升机动车环境管理系统化、科学化、法制化、精细化和信息化水平，推进完善机动车遥感监测系统建设，提高柴油车遥感监测覆盖率。各地落实在柴油车流量大的重点路段开展常态化的路检路查，依法查处排放不合格车辆上路行驶违法行为。实际中根据实际情况动态调整或新增路检点，在机动车遥感监测点位下游路段设置联合检查点，采取“前方遥感监测、后方设点执法”的模式开展路检路查工作。
2.3 协同防控，推进油品升级
车用燃料是机动车环境管理的重要内容，直接影响机动车的实际排放。目前，全国范围内均已供应符合国Ⅵ标准的车用汽柴油，柴油实现了车用柴油、普通柴油和部分船舶用油的“三油并轨”。从技术上来说，车用汽油的发展方向是无硫化、降低烯烃和芳烃含量以及夏季蒸气压值；车用柴油的发展方向是无硫化、提高十六烷值和降低多环芳烃含量。在碳达峰、碳中和的大背景下，发展低碳燃料是未来车用燃料发展的重要方向。
2.4 标准升级，推动排放控制技术提升
为控制机动车排气污染，持续改善环境质量，我国机动车排放标准在不断推陈出新，国家已出台多项移动源污染物排放标准，对污染源排入环境的污染物质或各种有害因素作了数项限制性规定。
当前我国通过实施严格的新车排放标准，逐步淘汰老旧车，我国汽车保有量的结构得到了很大的优化提升，新车和在用车污染物排放量大幅削减，排放总量也得到了初步的遏制。但长期来看，我国机动车污染防治工作仍有较大进步空间，VOCs、氮氧化物排放仍处于较高水平，机动车污染防治工作精细化程度还有待进一步提高。
03
#关键核心技术#
3.1 汽油机排放控制技术
(1)三元催化转化器技术
三元催化转换器是利用装置中贵金属催化剂将汽车尾气排出污染物通过氧化还原作用转变为无害气体。催化剂的催化作用靠废气本身的热量激发，催化反应开始后，因氧化反应放热，催化剂自动保持较高的温度，使一氧化碳和碳氢化合物的氧化过程能够正常进行。
为了保证三元催化转化器的转换效率，采用闭环电控燃油喷射系统，用氧传感器检测排气中氧的浓度变化，“闭环电控燃油喷射+三元催化转化器”已成为当前汽油发动机降低排放的基本技术；对于二气门或多气门、非增压或增压发动机的汽油车，可采用“闭环电控燃油喷射系统+低起燃温度三元催化转化器”，降低CO、HC和NOx排放。
(2)汽油机颗粒捕集器技术
汽油机颗粒捕集器技术工作原理为，排气以一定的流速通过多孔性的壁面，相邻的两个孔道分别堵住出口端和进口端，排气需要流经两个通道间的载体壁面到达相邻的孔道出口并流出，排气中颗粒物在这个过程中被捕集到载体壁面。GPF载体多为堇青石材质，其成本低、热膨胀系数小以及耐高温和机械强度高，在过滤效率、初始背压、被动再生以及成本等属性上有较优异的性能。
GPF可以有效减少颗粒物排放，是汽油机颗粒物排放满足不断升级排放法规的重要技术手段，但经过持续不断地微粒捕集，颗粒物沉积在载体中，排气系统背压也会随之升高而影响汽车的动力性与经济性。促使颗粒捕集器中的碳烟颗粒再次氧化燃烧，去除捕集到的颗粒物的技术称为再生技术。当前GPF的研究主要方向为再生控制与发动机控制系统结合，灰分对GPF的影响及老化后对过滤效率、油耗的影响，GPF相关OBD故障诊断监控及失效处理，GPF与TWC整合为四元转化器等方面。
(3)车载油气回收系统(ORVR)技术
车载油气回收系统被设计固定在油箱和燃油加注管之间，能够在车辆加油过程中以及油箱温度变化时有效吸附燃油挥发排放出的油气(挥发性有机化合物VOCs)。当汽车加油时，油箱中的燃油蒸气会被一个具有吸附作用的碳罐吸收。当发动机开始运转，碳罐中的油气就会进入发动机进气管，从而作为燃料使用。
ORVR主要包括以下几个部分：输油管、截止阀、油箱、浮阀、碳罐、碳罐关闭阀、压力传感器、清洗阀、旋转阀等，其通过动态液封法和机械法生成密封输油管，目前市场上普遍采用的是动态液封法。
3.2 柴油机排放控制技术
(1)柴油机氧化催化器技术
柴油机氧化催化器(DOC)主要作用在于消除可溶性有机物及细小颗粒物数量；消除绝大部分CO和HC，将部分的NO氧化为NO2，放出热量提高DOC出口排气温度，为下游DPF的低温再生提供反应物和条件，并起到加速SCR反应的效果。DOC不仅可以单独使用，也可与其他后处理技术、机内净化技术共同使用以满足当今严格的排放法规。
DOC优点主要包括结构简单、制造成本低；缺点主要包括需要高质量高喷射压力的燃油系统、需要高度优化的燃烧技术，对颗粒物的降低能力有限(<30%，主要降低可溶性有机成分)，将尾气中SO2转化为SO3从而增加了硫酸盐颗粒物。仅通过DOC后处理技术，不具备从国四阶段升级至国五阶段的技术连续性。由于DOC中铂、钯等贵金属催化剂对燃油中硫特别敏感，易引起催化剂中毒，因此DOC一般适用于低硫柴油(通常硫含量<50ppm)。
(2)柴油机颗粒捕集器技术
柴油机颗粒捕集器(DPF)是目前降低柴油机颗粒物排放最有效的技术，其核心部件除载体外，还包括了催化剂、再生控制装置、再生相关零部件、传感器、远程数据传输装置等。DPF工作原理与GPF相同，通过载体孔壁完成排气中颗粒物的捕集而达到净化尾气排放的效果。
当来自柴油机排气颗粒物的持续累积达到一定程度，DPF内部颗粒物增加引起发动机背压升高，发动机性能下降，通过一定技术手段除去沉积的颗粒物以恢复DPF的过滤性能的过程称为再生。DPF系统应用的重点和难点在于寻求既可靠又实用的再生方法。根据再生原理的不同，再生技术分为主动再生技术和被动再生技术两大类：主动再生技术利用外部能量，提高进入DPF的尾气温度或DPF本身温度，从而将微粒通过燃烧清理掉；被动再生技术利用化学方法降低颗粒物的起燃点，颗粒物可以在正常尾气温度下燃烧。
(3)选择性催化还原技术
选择性催化还原技术(SCR)是在催化剂的作用下，通过尿素喷射系统向SCR入口端喷入车用尿素水溶液，把尾气中NOx还原成N2和H2O。影响SCR系统NOx转换效率的因素很多，除催化剂材料、尿素喷射的控制策略等相关设计参数外，与发动机排气温度有着密切关系。当排气温度低于某个阈值时，被喷射的尿素无法转化为氨气，在低温条件下，催化剂的活性也会显著降低。研究发现，城市公交车装用的SCR在部分低速、低温工况下存在系统不起作用、车用尿素溶液结晶等问题，导致车辆NOx实际超标，甚至高于同车型、国三阶段柴油车NOx排放。
国六阶段重型柴油车排放控制系统同时采用DPF和SCR技术，特别是SCR系统位于DPF下游时，激活DPF再生可能会导致SCR失效。此外，钒基催化剂在高温时(600℃)还会释放出有毒的钒基化合物(如V2O5)。同时，冷启动的减排已成为实际应用和改进SCR性能的关键，特别是在城市道路驾驶和其他低负荷条件下。因此，SCR催化剂需在低温下具有更高的活性来有效减少NOx的实际排放，同时满足燃油经济性。
相比SCR，固态氨ASDS技术直接向排气管注入氨气，没有高温水解过程，不受排气温度过多的限制。ASDS技术在发动机低负荷、低温阶段能够更好地降低尾气中的氮氧化物。但受产业链及存储运输、罐体尺寸非标准化、售后、市场因素等多方面影响，现阶段ASDS技术在工程应用规模较SCR小。
(4)固体储氨技术
固体储氨技术(SSCR)使用固体形式的存储氮氧化物还原剂(能释放氨气)材料，主要为铵盐或氨化合物。SSCR系统储氨材料容器包括主固体氨源和启动单元，通过加热使主固体氨源中的氨气释放出来。当主固体氨源内的氨气压力满足设定的工作压力时，计量阀根据发动机的ECU数据进行定量喷射，使氨气进入催化转化器，氮氧化物在催化剂和还原剂的作用下净化生成氨气和水。
(5)氨逃逸催化器
氨逃逸催化器(ASC)在载体内壁使用贵金属等催化剂涂层，用于催化氧化还原反应，其主要原理是将NH3氧化为N2、N2O及NOx(后两种为不希望生成的中间产物)，并能将NOx还原为N2。其主要功能是防止尿素分解产生的氨气排入大气。
传统ASC结构在温度为200℃～250℃范围内能够很好地氧化NH3，中间产物也较少。但是在中等温度下，N2O生成量明显增多，而在高温下，NOx生成量明显增多。为了解决这一问题，将SCR涂覆在ASC的氧化层表面。SCR涂覆层可以直接与NH3和NOx反应生成N2，同时储存NH3，这部分NH3可将氧化层中生成的中间产物NOx转化为N2，明显降低中间产物生成，特别是NOx生成量。
(6)排放远程监测技术(OBD3)
通信技术的应用，使得远程实时监测机动车排放状况成为可能。对于新车及在用重型柴油车，在车载OBD的基础上结合车载无线技术、远程监测和管理技术，及时将车辆排放相关数据、故障代码及车辆运行数据实时上传至监测平台。根据平台接收的数据，环境主管部门可以根据GPS技术检测到排放超标车辆位置，减少车辆超标排放。
OBD3技术即第三代车载诊断系统，其突出的技术特点是数据传输方式由原来的有线式变为了非接触无线式，已经广泛应用于我国的机动车排放监管与整车开发中，新生产满足国六排放标准的重型汽车须采用OBD3远程监控技术上传车辆运行数据；多省(自治区、直辖市)先后开展在用车采用OBD3技术开展在用车排放监管；经排放治理的在用车利用OBD3技术实时检测排放治理装置和车辆的运行情况，通过安装卫星定位及远程排放监控装置、电子围栏平台建设、数据库动态分析等方法，逐步实现对新生产和在用机动车的OBD远程排放监控。同时机动车排放控制产业链企业利用OBD3技术获取车辆实际道路运行及排放状态数据，指导整车标定开发。
2024年发展展望
我国生态环境保护形势依然严峻，结构性、根源性、趋势性压力总体上尚未根本缓解，实现美丽中国建设和碳达峰碳中和目标愿景任重道远，移动源污染防治工作也将面临复杂多样的深层次矛盾和问题，国家及地方政府将继续探索全方位、多角度地推进移动源排放降低，加速实现净零排放。
1、打通科技信息化监管瓶颈
基于已经发布并实施的非道路移动机械国四排放标准和即将实施的国6b排放标准，非道路移动机械和汽车排放的定期检验信息将实现按日上传至国家平台。2024年，为打破传统数据分析方式，打造数字化强国，强化大数据登记平台集成度，国家将建设并完善重型柴油车和非道路移动机械远程在线监控平台，探索超标识别、定位、取证和执法的数字化监督模式，推进数据信息共享和应用。通过远程在线监控技术，挖掘分析重型柴油车和非道路移动机械实时数据，对排放、运行和加油等实际情况进行连续监控，能够快速识别、预警高排放车辆，建立排放监控一管控一溯源一评估全链条的技术防控体系，这不仅能实现移动源排放控制的精准监管，更能为机动车碳排放领域在机动车全生命周期内实现低碳减排提供有力的数据支持。
2、科技创新推动能源绿色低碳转型
《减污降碳协同增效实施方案》提出强化源头防控要求，在2024年移动源污染防治工作中，可围绕超低/近零排放技术研发、低碳/零碳产品研发和生产过程碳减排展开科技创新，从环境污染物和碳排放主要源头处提升减污降碳科技成果转化力度和效率，提出源头处实现能源节约和高效利用的技术路线，加快重点领域绿色低碳共性技术示范、制造、系统集成和产业化，推动形成有利于减污降碳的产业结构。
具体地，为满足欧七国七排放标准要求，汽油车碳氢吸附技术、汽车排气电加热技术等超低排放技术将会是减污创新的热点；氢发动机技术、氢氨混合燃烧技术等零碳技术将是降碳创新的热点。
3、加强移动源VOCs排放控制
近年来，我国移动源污染问题逐步显现，臭氧污染的浓度逐年上升。夏季臭氧污染，已成为我国打赢蓝天保卫战的重要“拦路虎”，与秋冬季PM2.5污染一起成为挡在我们面前的“两座大山”。研究发现，减少VOCs的排放是降低臭氧浓度的重要方式。2024年，围绕降低VOCs排放工作方向，加强空气污染监测手段，通过移动源污染监测手段的优化，更加准确、快速和及时地实现VOCs源头、过程、末端全流程检测，促进移动源防治污染产业的技术提升和产品优化。
机动车船污染防治专业委员会、技术部
