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柴油机排放及强化管控措施

2021-05-19

 

移动源是我国空气污染的重要来源之一。2018年,全国机动车保有量达到3.48亿辆,排放氮氧化物(NOx)562.9万吨,其中,柴油车保有量占比仅为6.4%,却贡献了67.3%的NOx排放。京津冀及周边地区交通网络密集,货物运输强度大,环渤海沿海港口群是北方地区煤炭和矿石集疏运重要节点,公路运输远高于其他运输方式,移动源排放成为该区域大气复合污染形成的重要原因之一,亟需全面分析柴油车(机)排放现状、存在问题及原因,梳理运输结构及油品等存在的瓶颈问题,提出源头减排、结构调整、过程控制和治理减排等一揽子综合解决方案。
中国环境科学研究院机动车排污监控中心依托大气重污染成因与治理攻关项目“柴油机排放及强化管控措施”课题(课题编号:DQGG0207),联合中国科学院生态环境研究中心、交通运输部规划研究院、清华大学等多家单位,针对柴油车使用和货物运输特点,通过实地调研、试验测试、在线监控、数值模拟等方法,基本摸清了京津冀及周边地区柴油车、非道路移动机械、船舶等污染源排放的特点及污染治理存在的瓶颈问题,研发了柴油机排放远程在线监控、在用车排放治理、油品和高排放车辆快速识别等关键技术,提出了基于“车、油、路、企”一揽子的综合解决方案,并在“2+26”城市进行了试点示范。研究结果支撑了国家《打赢蓝天保卫战三年行动计划》《推进运输结构调整三年行动计划(2018—2020年)》《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》《重点地区秋冬季攻坚行动方案》等政策的制定和实施。2020年10月,该课题通过验收并获综合评价为优秀。
 
1 柴油机车油联合管控技术
研发了远程在线监控技术、油品快速检测技术,为精准高效车油联合管控提供技术支撑。
1.1 重型柴油车远程在线监控技术
车载自动诊断系统(OBD)远程在线监控技术。通过对OBD上传的车辆位置、尿素箱液位、尾气NOx浓度进行监测和分析,实时监控车辆排放状况、识别加油点位、梳理主要物流通道以及进行低排区限行监管等。
错峰运输监控模块。建立了企业门禁视频系统,监控企业实时车流量,通过识别的车牌号在数据中心筛查车辆信息,可自动判断车辆排放阶段以及是否在黑名单(白名单)等,系统可用于企业运输车辆的监管。
路网高排放车辆溯源技术。综合远程在线监控、遥感监测、机动车定期检验信息、OBD监控数据、路检路查等多源数据信息,形成了高排放车辆溯源技术。通过大数据分析,可识别出超标排放集中车型,并溯源车辆生产企业。
1.2 油品现场快速检测技术及执法App
开发了油品及车用尿素现场快速检测系统,通过与实验室测试结果对比,最终选定采用单波长色散X射线荧光光谱法检测油品中硫含量。选择检测折光率来评估车用尿素质量,检测结果与实验室判定方法结果相关性均在0.98以上。开发的检测设备和检测车(图1)为执法监管提供了重要的技术支撑,并在京津冀及周边地区油品情况摸底调查中进行了应用。依托柴油车远程在线监控平台,开发了高排放车监督检查执法微信小程序。根据管理实际需求,方便不同角色的用户使用平台上的信息及现场执法。
 
2 货物运输结构优化技术
物流集散特征研究。通过对“2+26”城市货车高速公路典型收费站的调研分析,煤炭及制品、金属矿石和钢铁等大宗货物占货物总量的42.0%。北京货类主要集中在轻工医药产品(35.3%)、金属矿石(26.5%)和钢铁(11.3%)。
分析筛选出主要货物运输通道。其中,京津冀及周边区域梳理出公路货物运输通道56条,物流通道明显集中。
初步搭建区域路网货运交通流分布模型。构建了京津冀区域路网货运交通流时空分布模型,反推“2+26”城市交通的发生吸引量并测算区域路网流量,进而模拟各种管控措施引发的路网货车流量变化。经计算,预计“2+26”城市公转铁政策实施后,区域54%的路段交通量将明显降低,全路网日均交通量减少280车次。
 
3 柴油机决策核查平台
研究区域重型车和船舶排放综合控制措施,开发了京津冀区域重型车和船舶的“流量-排放-浓度-控制”一体化的监管决策平台。可以在线实现京津冀及周边区域关键货运通道的货车流量识别、排放核算、浓度监测及决策评估等功能。建立了区域骨干路网及北京等典型城市外围交通流数据库及骨干路网排放清单。基于该平台定量解析了交通源特别是外地柴油车对北京市的污染排放贡献,支持了北京市2017年PM2.5源解析工作。
 
4 在用柴油机排放治理技术
开发适用于不同在用车治理升级的后处理产品和材料,并根据车辆类型(如长途货运车辆或市政车辆)提出不同改造技术方案,先后开展了1 000余辆柴油车的后处理改造应用示范,经检测均满足排放标准要求,PM和NOx平均减排80%、60%以上。
该课题支持了国家政策的制定,形成的治理技术、平台、App等在监督执法和部分城市移动源管控中得到了切实应用。推动天津和河北出台天津港和河北4港禁止公路运煤的政策。支撑了蓝天保卫战三年行动计划、交通运输结构调整三年行动计划、柴油货车攻坚战行动计划的出台,并围绕着这3个行动计划,支撑了相关标准、规范、方案、大气环境管理相关内容。通过开展柴油车“双降”改造技术应用示范,显著降低了在用柴油车污染物排放。课题成果纳入《京津冀及周边地区2018—2019年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》等政策中。课题组以唐山市为试点,指导唐山市钢铁、焦化、电力企业制定秋冬季错峰运输一厂一策,通过工业企业车辆监控模块对各企业错峰运输执行情况进行监管,及时向生态环境部门反馈企业错峰运输的执行情况,有效落实了攻坚行动方案的错峰运输要求。课题成果还为开展重污染天气应急预案编制及管控要求的落实提供了有力支撑。
 
机构及专家简介
中国环境科学研究院机动车排污监控中心长期从事移动源排放控制政策法规、标准和控制理论及技术研究,是我国重要的移动源排放控制技术支撑单位,也是国家环境保护机动车污染控制与模拟重点实验室研究运营单位。
丁焰,博士,研究员,自1997年至今一直从事移动源污染控制方法研究,开发了“中国机动车排放因子”模型,应用于全国第一次和第二次污染源普查、总量控制、环境统计、环境管理年报等业务领域;负责编制了国家第六阶段机动车排放标准等8项国家环境保护标准;主持2项国家自然科学基金项目并参与了多项国家科技攻关项目,发表SCI、EI收录论文和中文核心期刊论文共20余篇。