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為及時反映生態環保產業過往一年的發展動態，預測新一年的發展趨勢，我會組織各分支機構編寫了《2023年行業評述及2024年發展展望》，供環保企事業單位、專家和管理者參考。
本文為《2023年機動車船污染防治行業評述及2024年發展展望》，作者為中國環境保護產業協會機動車船污染防治專業委員會王計廣、方茂東、武兆。
2023年行業評述
01
#主要政策標準#
5月，生態環境部等5部門聯合發布《關于實施汽車國六排放標準有關事宜的公告》(公告 2023年 第14號)，要求自2023年7月1日起，全國范圍全面實施國六排放標準6b階段，禁止生產、進口、銷售不符合國六排放標準6b階段的汽車。
12月，國務院印發《空氣質量持續改善行動計劃》(國發〔2023〕24號)，提出加快提升機動車清潔化水平，強化新生產貨車監督抽查，實現系族全覆蓋，加強重型貨車路檢路查和入戶檢查，全面實施汽車排放檢驗與維護制度和機動車排放召回制度，強化對年檢機構的監管執法，鼓勵重點區域城市開展燃油蒸發排放控制檢測。強化非道路移動源綜合治理，到2025年，基本消除非道路移動機械、船舶及重點區域鐵路機車“冒黑煙”現象，基本淘汰第一階段及以下排放標準的非道路移動機械；年旅客吞吐量500萬人次以上的機場，橋電使用率達到95%以上。
12月，生態環境部辦公廳印發《關于征求國家生態環境標準〈鐵路內燃機車及其發動機排氣污染物排放限值及測量方法(中國第一、二階段)(征求意見稿)〉意見的通知》(環辦標征函〔2023〕30號)，規定了鐵路內燃機車及其牽引用柴油發動機所排放的氣體和顆粒污染物的排放限值及測試方法。
12月，生態環境部發布《關于發布〈重點行業移動源監管與核查技術指南〉等兩項國家生態環境標準的公告》(公告 2023年 第38號)，發布《重點行業移動源監管與核查技術指南》(HJ 1321-2023)、《非道路移動機械排放遠程監控技術規范》(HJ 1322-2023)兩項標準，進一步完善了非道路移動機械監管體系，規范了機械排放遠程監控技術。
02
#行業發展#
2.1強化源頭管控
我國對新生產機動車開展的環境管理，主要通過制定和實施機動車污染物排放標準，從設計、定型、生產、銷售等環節加強環境監管，保證機動車能夠穩定達到排放標準的要求。源頭預防是新生產機動車環境管理的重要手段。
《中華人民共和國大氣污染防治法》第五十二條規定，省級以上人民政府生態環境主管部門可以通過現場檢查、抽樣檢測等方式，加強對新生產、銷售機動車和非道路移動機械大氣污染物排放狀況的監督檢查。目前京津冀、云南、安徽、廣東、山東、河南等省級生態環境部門以及唐山、廣州等地市級生態環境部門在生產、銷售等環節開展新車環保一致性核查工作，強化源頭管控。
此外，近年來隨著產業轉型升級、燃煤和機動車污染防治力度的加大，非道路移動源(主要包括工程機械、農業機械、小型通用機械、船舶、飛機、鐵路機車等)排放逐漸凸顯。目前，非道路移動源環境管理制度體系初步形成，制定并實施了新生產非道路移動機械用柴油機、小型點燃式發動機、船舶發動機污染物排放標準和非道路移動柴油機械煙度排放標準，建立了非道路移動機械環保信息公開制度，劃定了船舶排放控制區和禁止使用高排放非道路移動機械的區域，并嚴格開展監督執法。
2.2政策監管，嚴控在用車排放
針對在用車的環保監管，國內各地以柴油貨車和非道路移動機械為監管重點，堅持源頭防控、過程防控和協同防控相結合，充分運用移動源污染科技化監管手段，推進車輛(機械)排污清潔化水平持續提升，持續降低移動源污染物排放總量。在柴油車的專項整治中，各地為全面提升機動車環境管理系統化、科學化、法制化、精細化和信息化水平，推進完善機動車遙感監測系統建設，提高柴油車遙感監測覆蓋率。各地落實在柴油車流量大的重點路段開展常態化的路檢路查，依法查處排放不合格車輛上路行駛違法行為。實際中根據實際情況動態調整或新增路檢點，在機動車遙感監測點位下游路段設置聯合檢查點，采取“前方遙感監測、后方設點執法”的模式開展路檢路查工作。
2.3 協同防控，推進油品升級
車用燃料是機動車環境管理的重要內容，直接影響機動車的實際排放。目前，全國范圍內均已供應符合國Ⅵ標準的車用汽柴油，柴油實現了車用柴油、普通柴油和部分船舶用油的“三油并軌”。從技術上來說，車用汽油的發展方向是無硫化、降低烯烴和芳烴含量以及夏季蒸氣壓值；車用柴油的發展方向是無硫化、提高十六烷值和降低多環芳烴含量。在碳達峰、碳中和的大背景下，發展低碳燃料是未來車用燃料發展的重要方向。
2.4 標準升級，推動排放控制技術提升
為控制機動車排氣污染，持續改善環境質量，我國機動車排放標準在不斷推陳出新，國家已出臺多項移動源污染物排放標準，對污染源排入環境的污染物質或各種有害因素作了數項限制性規定。
當前我國通過實施嚴格的新車排放標準，逐步淘汰老舊車，我國汽車保有量的結構得到了很大的優化提升，新車和在用車污染物排放量大幅削減，排放總量也得到了初步的遏制。但長期來看，我國機動車污染防治工作仍有較大進步空間，VOCs、氮氧化物排放仍處于較高水平，機動車污染防治工作精細化程度還有待進一步提高。
03
#關鍵核心技術#
3.1 汽油機排放控制技術
(1)三元催化轉化器技術
三元催化轉換器是利用裝置中貴金屬催化劑將汽車尾氣排出污染物通過氧化還原作用轉變為無害氣體。催化劑的催化作用靠廢氣本身的熱量激發，催化反應開始后，因氧化反應放熱，催化劑自動保持較高的溫度，使一氧化碳和碳氫化合物的氧化過程能夠正常進行。
為了保證三元催化轉化器的轉換效率，采用閉環電控燃油噴射系統，用氧傳感器檢測排氣中氧的濃度變化，“閉環電控燃油噴射+三元催化轉化器”已成為當前汽油發動機降低排放的基本技術；對于二氣門或多氣門、非增壓或增壓發動機的汽油車，可采用“閉環電控燃油噴射系統+低起燃溫度三元催化轉化器”，降低CO、HC和NOx排放。
(2)汽油機顆粒捕集器技術
汽油機顆粒捕集器技術工作原理為，排氣以一定的流速通過多孔性的壁面，相鄰的兩個孔道分別堵住出口端和進口端，排氣需要流經兩個通道間的載體壁面到達相鄰的孔道出口并流出，排氣中顆粒物在這個過程中被捕集到載體壁面。GPF載體多為堇青石材質，其成本低、熱膨脹系數小以及耐高溫和機械強度高，在過濾效率、初始背壓、被動再生以及成本等屬性上有較優異的性能。
GPF可以有效減少顆粒物排放，是汽油機顆粒物排放滿足不斷升級排放法規的重要技術手段，但經過持續不斷地微粒捕集，顆粒物沉積在載體中，排氣系統背壓也會隨之升高而影響汽車的動力性與經濟性。促使顆粒捕集器中的碳煙顆粒再次氧化燃燒，去除捕集到的顆粒物的技術稱為再生技術。當前GPF的研究主要方向為再生控制與發動機控制系統結合，灰分對GPF的影響及老化后對過濾效率、油耗的影響，GPF相關OBD故障診斷監控及失效處理，GPF與TWC整合為四元轉化器等方面。
(3)車載油氣回收系統(ORVR)技術
車載油氣回收系統被設計固定在油箱和燃油加注管之間，能夠在車輛加油過程中以及油箱溫度變化時有效吸附燃油揮發排放出的油氣(揮發性有機化合物VOCs)。當汽車加油時，油箱中的燃油蒸氣會被一個具有吸附作用的碳罐吸收。當發動機開始運轉，碳罐中的油氣就會進入發動機進氣管，從而作為燃料使用。
ORVR主要包括以下幾個部分：輸油管、截止閥、油箱、浮閥、碳罐、碳罐關閉閥、壓力傳感器、清洗閥、旋轉閥等，其通過動態液封法和機械法生成密封輸油管，目前市場上普遍采用的是動態液封法。
3.2 柴油機排放控制技術
(1)柴油機氧化催化器技術
柴油機氧化催化器(DOC)主要作用在于消除可溶性有機物及細小顆粒物數量；消除絕大部分CO和HC，將部分的NO氧化為NO2，放出熱量提高DOC出口排氣溫度，為下游DPF的低溫再生提供反應物和條件，并起到加速SCR反應的效果。DOC不僅可以單獨使用，也可與其他后處理技術、機內凈化技術共同使用以滿足當今嚴格的排放法規。
DOC優點主要包括結構簡單、制造成本低；缺點主要包括需要高質量高噴射壓力的燃油系統、需要高度優化的燃燒技術，對顆粒物的降低能力有限(<30%，主要降低可溶性有機成分)，將尾氣中SO2轉化為SO3從而增加了硫酸鹽顆粒物。僅通過DOC后處理技術，不具備從國四階段升級至國五階段的技術連續性。由于DOC中鉑、鈀等貴金屬催化劑對燃油中硫特別敏感，易引起催化劑中毒，因此DOC一般適用于低硫柴油(通常硫含量<50ppm)。
(2)柴油機顆粒捕集器技術
柴油機顆粒捕集器(DPF)是目前降低柴油機顆粒物排放最有效的技術，其核心部件除載體外，還包括了催化劑、再生控制裝置、再生相關零部件、傳感器、遠程數據傳輸裝置等。DPF工作原理與GPF相同，通過載體孔壁完成排氣中顆粒物的捕集而達到凈化尾氣排放的效果。
當來自柴油機排氣顆粒物的持續累積達到一定程度，DPF內部顆粒物增加引起發動機背壓升高，發動機性能下降，通過一定技術手段除去沉積的顆粒物以恢復DPF的過濾性能的過程稱為再生。DPF系統應用的重點和難點在于尋求既可靠又實用的再生方法。根據再生原理的不同，再生技術分為主動再生技術和被動再生技術兩大類：主動再生技術利用外部能量，提高進入DPF的尾氣溫度或DPF本身溫度，從而將微粒通過燃燒清理掉；被動再生技術利用化學方法降低顆粒物的起燃點，顆粒物可以在正常尾氣溫度下燃燒。
(3)選擇性催化還原技術
選擇性催化還原技術(SCR)是在催化劑的作用下，通過尿素噴射系統向SCR入口端噴入車用尿素水溶液，把尾氣中NOx還原成N2和H2O。影響SCR系統NOx轉換效率的因素很多，除催化劑材料、尿素噴射的控制策略等相關設計參數外，與發動機排氣溫度有著密切關系。當排氣溫度低于某個閾值時，被噴射的尿素無法轉化為氨氣，在低溫條件下，催化劑的活性也會顯著降低。研究發現，城市公交車裝用的SCR在部分低速、低溫工況下存在系統不起作用、車用尿素溶液結晶等問題，導致車輛NOx實際超標，甚至高于同車型、國三階段柴油車NOx排放。
國六階段重型柴油車排放控制系統同時采用DPF和SCR技術，特別是SCR系統位于DPF下游時，激活DPF再生可能會導致SCR失效。此外，釩基催化劑在高溫時(600℃)還會釋放出有毒的釩基化合物(如V2O5)。同時，冷啟動的減排已成為實際應用和改進SCR性能的關鍵，特別是在城市道路駕駛和其他低負荷條件下。因此，SCR催化劑需在低溫下具有更高的活性來有效減少NOx的實際排放，同時滿足燃油經濟性。
相比SCR，固態氨ASDS技術直接向排氣管注入氨氣，沒有高溫水解過程，不受排氣溫度過多的限制。ASDS技術在發動機低負荷、低溫階段能夠更好地降低尾氣中的氮氧化物。但受產業鏈及存儲運輸、罐體尺寸非標準化、售后、市場因素等多方面影響，現階段ASDS技術在工程應用規模較SCR小。
(4)固體儲氨技術
固體儲氨技術(SSCR)使用固體形式的存儲氮氧化物還原劑(能釋放氨氣)材料，主要為銨鹽或氨化合物。SSCR系統儲氨材料容器包括主固體氨源和啟動單元，通過加熱使主固體氨源中的氨氣釋放出來。當主固體氨源內的氨氣壓力滿足設定的工作壓力時，計量閥根據發動機的ECU數據進行定量噴射，使氨氣進入催化轉化器，氮氧化物在催化劑和還原劑的作用下凈化生成氨氣和水。
(5)氨逃逸催化器
氨逃逸催化器(ASC)在載體內壁使用貴金屬等催化劑涂層，用于催化氧化還原反應，其主要原理是將NH3氧化為N2、N2O及NOx(后兩種為不希望生成的中間產物)，并能將NOx還原為N2。其主要功能是防止尿素分解產生的氨氣排入大氣。
傳統ASC結構在溫度為200℃～250℃范圍內能夠很好地氧化NH3，中間產物也較少。但是在中等溫度下，N2O生成量明顯增多，而在高溫下，NOx生成量明顯增多。為了解決這一問題，將SCR涂覆在ASC的氧化層表面。SCR涂覆層可以直接與NH3和NOx反應生成N2，同時儲存NH3，這部分NH3可將氧化層中生成的中間產物NOx轉化為N2，明顯降低中間產物生成，特別是NOx生成量。
(6)排放遠程監測技術(OBD3)
通信技術的應用，使得遠程實時監測機動車排放狀況成為可能。對于新車及在用重型柴油車，在車載OBD的基礎上結合車載無線技術、遠程監測和管理技術，及時將車輛排放相關數據、故障代碼及車輛運行數據實時上傳至監測平臺。根據平臺接收的數據，環境主管部門可以根據GPS技術檢測到排放超標車輛位置，減少車輛超標排放。
OBD3技術即第三代車載診斷系統，其突出的技術特點是數據傳輸方式由原來的有線式變為了非接觸無線式，已經廣泛應用于我國的機動車排放監管與整車開發中，新生產滿足國六排放標準的重型汽車須采用OBD3遠程監控技術上傳車輛運行數據；多省(自治區、直轄市)先后開展在用車采用OBD3技術開展在用車排放監管；經排放治理的在用車利用OBD3技術實時檢測排放治理裝置和車輛的運行情況，通過安裝衛星定位及遠程排放監控裝置、電子圍欄平臺建設、數據庫動態分析等方法，逐步實現對新生產和在用機動車的OBD遠程排放監控。同時機動車排放控制產業鏈企業利用OBD3技術獲取車輛實際道路運行及排放狀態數據，指導整車標定開發。
2024年發展展望
我國生態環境保護形勢依然嚴峻，結構性、根源性、趨勢性壓力總體上尚未根本緩解，實現美麗中國建設和碳達峰碳中和目標愿景任重道遠，移動源污染防治工作也將面臨復雜多樣的深層次矛盾和問題，國家及地方政府將繼續探索全方位、多角度地推進移動源排放降低，加速實現凈零排放。
1、打通科技信息化監管瓶頸
基于已經發布并實施的非道路移動機械國四排放標準和即將實施的國6b排放標準，非道路移動機械和汽車排放的定期檢驗信息將實現按日上傳至國家平臺。2024年，為打破傳統數據分析方式，打造數字化強國，強化大數據登記平臺集成度，國家將建設并完善重型柴油車和非道路移動機械遠程在線監控平臺，探索超標識別、定位、取證和執法的數字化監督模式，推進數據信息共享和應用。通過遠程在線監控技術，挖掘分析重型柴油車和非道路移動機械實時數據，對排放、運行和加油等實際情況進行連續監控，能夠快速識別、預警高排放車輛，建立排放監控一管控一溯源一評估全鏈條的技術防控體系，這不僅能實現移動源排放控制的精準監管，更能為機動車碳排放領域在機動車全生命周期內實現低碳減排提供有力的數據支持。
2、科技創新推動能源綠色低碳轉型
《減污降碳協同增效實施方案》提出強化源頭防控要求，在2024年移動源污染防治工作中，可圍繞超低/近零排放技術研發、低碳/零碳產品研發和生產過程碳減排展開科技創新，從環境污染物和碳排放主要源頭處提升減污降碳科技成果轉化力度和效率，提出源頭處實現能源節約和高效利用的技術路線，加快重點領域綠色低碳共性技術示范、制造、系統集成和產業化，推動形成有利于減污降碳的產業結構。
具體地，為滿足歐七國七排放標準要求，汽油車碳氫吸附技術、汽車排氣電加熱技術等超低排放技術將會是減污創新的熱點；氫發動機技術、氫氨混合燃燒技術等零碳技術將是降碳創新的熱點。
3、加強移動源VOCs排放控制
近年來，我國移動源污染問題逐步顯現，臭氧污染的濃度逐年上升。夏季臭氧污染，已成為我國打贏藍天保衛戰的重要“攔路虎”，與秋冬季PM2.5污染一起成為擋在我們面前的“兩座大山”。研究發現，減少VOCs的排放是降低臭氧濃度的重要方式。2024年，圍繞降低VOCs排放工作方向，加強空氣污染監測手段，通過移動源污染監測手段的優化，更加準確、快速和及時地實現VOCs源頭、過程、末端全流程檢測，促進移動源防治污染產業的技術提升和產品優化。
機動車船污染防治專業委員會、技術部
浙公網安備 33010602000006號
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