能源基金会-中国大城市机动车排放控制20年历程回顾与展望-188页.pdf

中国大城市机动车排放控制 年历程回顾与展望 A Retrospective and Prospective Study on 20 Years’ Mobile Source Emissions Control in Megacities of China 淸华大学 中国环境科学研究院 2022年12月关于作者 报告负责人 ： 吴烨 ， 清华大学环境学院 丁焰 ， 中国环境科学研究院机动车排污监控中心 顾问专家组 ： 中方专家 ： 郝吉明，周伟，贺克斌，贺泓 外方专家 ： Michael Walsh, Anumita Roychowdhury, Leonora Rojas-bracho, Lennart Erlandsson, Jim Blubaugh, Supat Wangwongwatana. 研究团队 ： 清华大学环境学院 ： 吴烨、张少君、吴潇萌、温轶凡、何立强、王韵杰、刘敏 中国环境科学研究院机动车排污监控中心 ： 丁焰、尹航、王军方、马冬 北京市生态环境监测中心 ： 刘保献、杨妍妍 上海市环境科学研究院 ： 黄成、胡磬遥、田俊杰 深圳市环境科学研究院 ： 颜敏、曾沛 成都市环境保护科学研究院 ： 谭钦文、宋丹林、邓也、周子航 交通运输部规划研究院 ： 徐洪磊、吴睿、王人洁、杨道源 北京交通发展研究院 ： 刘莹、何巍楠 国际清洁交通委员会（ICCT） ： 何卉、杨柳含子、牛天林、崔洪阳 顾问专家 ： 中方组长 ： 郝吉明，中国工程院院士 / 美国国家工程院外籍院士 外方组长 ： Michael Walsh，国际清洁交通委员会（ICCT）创会主席执行摘要 致谢 ： 本研究由清华大学环境学院和中国环境科学研究院机 动车排污监控中心统筹撰写，由能源基金会提供资金 支持。 免责声明 - 若无特别声明，报告中陈述的观点仅代表作者个人 意见、不代表能源基金会的观点。能源基金会不保证 本报告中信息及数据的准确性，不对任何人使用本报 告引起的后果承担责任。 - 凡提及某些公司、产品及服务时，并不意味着它们 已为能源基金会所认可或推荐、或优于未提及的其他 类似公司、产品及服务。目录01 背景 023 02 2.1 新车排放标准持续加严 2.2 车用油品质量改善 2.3 强化在用车监管 2.4 新能源汽车推广 2.5 交通优化措施 2.6 代表性大城市社会经济和机动车发展 历程概览 029 031 034 039 041 045 052 中国 20 年机动车排放控制历程 03 3.1 机动车排放污染综合控制成效显著 3.2 基于远程 OBD 的重型车在线监管 057 060 074 北京 ： “ 车 - 油 - 路 ” 一体化综合控制的 先行者 04 4.1 坚持公共交通优先发展战略 4.2 车用能源多样化尝试 085 088 098 上海 ： 坚持公共交通优先战略 ， 推动能源 多样化尝试 05 5.1 深圳新能源汽车发展历程 5.2 新能源汽车推广的政策及配套体系建设 5.3 新能源汽车推广效益评估 109 112 120 130 深圳： 推广新能源汽车的先锋城市 06 6.1 成都智能交通系统的建设 6.2 基于智能交通大数据的机动车排放控 制综合决策系统 6.3 精细化的机动车排放管控评估案例 139 142 146 151 成都： 智能交通大数据系统推动精准管控 07 7.1 总结 7.2 展望 165 166 172 总结与展望 执行摘要 001缩略词表ASM BEV CO CO 2 DPF GDP GPS HC HCHO ICCT ITS LEZ LPG NG NMHC NO 2 NH 3 NO X O 3 OBD PAHs PEMS PM 2.5 SCR PHEV RFID PN VOCs 稳态加载测试工况方法 纯电动汽车 一氧化碳 二氧化碳 颗粒物捕集装置 国民生产总值 全球定位系统 碳氢化合物 甲醛 清洁交通委员会 智能交通系统 低排放区 液化石油气 天然气 非甲烷碳氢 二氧化氮 氨 氮氧化物 臭氧 远程在线车载诊断 多环芳烃 车载排放测试系统 细颗粒物 选择性催化还原系统 插电式混合动力汽车 射频识别 颗粒数 挥发性有机物10 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望11 执行摘要 执行摘要002 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望 随着社会经济的持续快速发展和城市化进程的不断深化，中国的汽车市场经历了长达 30 年的高速增长，成为了中国经济奇迹的一个缩影。2009 年，中国成为全球汽车新车销量第一的 国家 ； 2013 年，中国成为全球首个新车销量突破 2000 万辆的国家 ； 2021 年，中国成为全球汽 车保有量最大的国家。快速的机动化进程在给国家和人民带来产业发展、社会进步、出行便利 等一系列好处的同时，也给空气质量、人群健康、能源安全和气候变化带来了严重的挑战。 早在上世纪 90 年代中期， 中国就已经清醒地意识到今后机动车排放将带来的空气污染问题， 并寻求借鉴欧美发达国家先进的控制经验。2000 年，中国实施国一轻型车新车排放标准，正式 拉开了国家层面系统控制机动车排放的帷幕。20 年间， 中国实施了逐步加严的新车和油品标准、 加强在用车监管、推广新能源汽车和交通管控等一系列措施，构建起“车 - 油 - 路”一体化的 机动车排放综合控制体系 （图 1） 。 目前， 中国已全面实施了第六阶段的新车排放标准和油品标准， 初步构建了融合多种先进技术手段的实际道路在用监管体系，起步交通运输结构和交通能源结 构调整，并已成为新能源汽车推广数量最多的国家。经过 20 年的努力，中国正逐步缩小与欧美 等发达国家在机动车排放控制水平上的差距。 执 行 摘 要003 执行摘要 大城市为推动中国的机动车排放控制进程发挥了至关重要的示范和引领作用。由于机动车 在城市高速增长、高度聚集和高频使用的特点（图 2） ，大城市的决策者有更强的动力制定更 严格的政策措施来减少机动车排放进而改善城市空气质量。同时，城市率先开展的控制实践经 验也有助于国家层面的控制政策更快和更有效地实施。例如，北京 1997 年率先推广无铅汽油， 1999 年实施轻型汽油车国一排放标准，均在 1~2 年后被推广至全国范围实施，是“车 - 油 - 路” 一体化综合控制的先行者（图 4） ，并成为过去 20 年车 - 油同步控制的典范 ； 上海率先确立了 公共交通优先发展的战略，并积极开展了车用能源多样化的探索和示范应用 ； 深圳成为全球首 个公交和出租车队全面电动化的城市，构建了健全的新能源汽车产业布局 ； 成都开发了基于智 能交通大数据的机动车排放综合决策系统 , 实现更精细化的交通排放监管与决策。这些城市结合 自身特点开展了各有特色的机动车排放控制实践（图 3） ，在机动车保有量快速增长的同时，均实 现了污染物排放的有效控制和削减，即“机动车增长与污染排放的脱钩” （见图 5 北京示例） ，有 力的支撑了城市空气质量的显著改善。这些实践经验将为其他城市探索绿色低碳的交通发展路径 逐步迈向交通零排放提供非常有益的借鉴。004 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望 I/M I/M 005 执行摘要006 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望 2014 2020007 执行摘要 1. 车油标准同步并轨，保障新车控制持续加严 实施更严格的机动车排放标准来加强新车排放控制是机动车排放控制体系中的核心内 容，也是过去 20 年中国机动车排放控制减排效益的最大贡献者。1999 年 1 月，北京成为中 国第一个实施轻型汽油车国一排放标准（相当于欧 1 排放标准）的城市，此后北京引领全国 实施了轻型汽油车和重型柴油车等车型的多个阶段的新车排放标准，为全国持续加严新车排 放标准提供了宝贵的经验。2020 年，北京先于全国正式实施轻型车与重型车的国六标准，已 与世界上最严格法规接轨。新车标准的持续加严，既推动了汽车产业持续的升级换代，也直 接加快了庞大车队的整体清洁化进程。 从北京获得的更重要的经验是 ： 只有同步实施油品和车辆标准，才能使新车排放标准的 实施获得最大减排效益。北京在 1990 年代就开始提高油品质量，逐步实现了车用油品的无 铅化（1998 年）和低硫化（2012 年） 。在全国由于油品标准滞后而多次推迟新车标准的背景 下，北京领先全国实施了第二到第五阶段油品标准，确保了油品标准和新车排放标准的同步 实施， 为推动全国逐步实现“车油一体化”进程（例如国五阶段的“车油同步”和国六阶段的 “三油并轨” ）起到了良好的示范作用。在过去 20 年的北京机动车总减排效益中，车油同步 对 CO、HC、NOx、PM 2.5 分别贡献高达了 74%、73%、66%、55% 的减排量（图 6） ，毫无疑 问成为了机动车污染物减排最大的贡献者。 总结北京、上海、深圳和成都四城市以及全国 20 年机动车污染排放控制历程的重要经验如下 ：008 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望 近年来，北京逐步强化对在用车的实际道路排放监管，积极推进先进监管技术的应用和监 管平台的建设。先后应用了道路遥感测试、道路车载测试、远程在线车载诊断等一系列的先进 监管技术。针对重型柴油车实际道路 NO X 排放严重超标这一当今国际在用车控制领域的最大挑 战，北京制订了原厂加装远程在线车载诊断（OBD）远程排放监控的地方标准和实施条例，提 2. 多种先进技术融合，强化在用车排放监管 北京等城市经过 20 年的实践，初步形成了多技术手段融合的在用车检验方法体系，并建立 起常态化的环保监管机制。 通过应用更先进的检测技术， 以持续改进在用车尾气检测的测试方法， 这是北京强化 I/M 制度的核心举措。1999 年，北京修正了双怠速测试方法，对国一新车执行不 同的限值标准 ； 2003 年开始全面实施更严格的稳态加载测试工况方法（ASM） ，并随着新车排 放标准的加严不断更新在用车排放检测限值。对于在用柴油车，北京于 2003 年执行加载减速烟 度测试法（LugDown） ，并加严了 LugDown 测试的烟度排放限值。上述更先进的检测技术方法 的实施和检测限值的持续加严，有力的提升了对高排放车的识别能力和检测准确性。 CO NO x PM HC009 执行摘要 在总结城市在用车监管经验的基础上，国家近年来陆续出台了多项标准法规，形成以排放 年检、 道路排放抽检、 道路车载测试、 道路遥感等多种技术手段并存的在用车辆检查与维护体系 （图 8） 。重型车国六标准提出了重型车 OBD 远程在线终端的加装 （国六 a） 和实时在线传输 （国 六 b）的要求，凸显了未来 OBD 监管的重要性。 采用强有力且高效的 OBD 远程在线监管，使得新京五重型柴油车 NO X 排放水平比无 OBD 监控的国五车排放降低了约 50~70%，这导致近年来北京重型车队 NO X 排放持续大幅下降，为 北京 PM 2.5 和 NO 2 浓度持续降低做出了重要的贡献。2020 年北京柴油货车车队的 NO X 排放相比 2017 年削减了 43%，超过美国加州柴油车队同期的减排幅度（~37%） 。这一成果也实实在在体 现在空气质量的改善上，同期北京 NO 2 浓度削减 37%，NO 2 年均浓度已于 2019 年首次达标。 前实施满足国六标准的 OBD 加装和数据传输要求，成为全球首个实践 OBD 联网监管的城市， 目前已初步形成了联网十万辆量级的重型在用车排放在线监管平台（图 7） 。 车企 / 政府云平台 数据分析端 数据下载 OBD 远程车载终端 数据上传 车载传感器010 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望 上海在全国率先确立了“公共交通优先”作为城市交通的核心发展战略，依托城市规划和交 通规划制定了一系列发展轨道交通、优化公交线路、鼓励公共交通和慢行交通出行等相关政策措 施，结合私人小汽车上牌摇号的限购政策，使上海交通出行结构得到显著优化（图 9） ，交通环境 空气质量得到显著改善。截至 2020 年，上海公共交通出行占比已经提升到 47% ； 轨道交通运营 里程超过 700 公里，较 2000 年增加了 10 倍 ； 公交专用道总长 500 公里，中心城区公交站点 300 米半径全覆盖； 上海千人汽车保有量控制在 180 辆左右，为国内类似人均 GDP 大城市的最低水平。 机动车的 NO X 和 VOCs 排放总量持续下降，中心城区的 NO 2 浓度在 2015~2020 年间降幅达 18%， 高值区面积明显缩小（图 10） 。20 年的坚守，上海成功探索出了一条将公共交通优先战略与传统 机动车排放综合控制相结合的绿色低碳交通发展路径。 在城市化进程中重塑公共交通体系，鼓励绿色可持续的城市出行模式是城市发展绿色低碳交 通系统的根本之策。上海、北京等城市高度重视公共交通体系和慢行交通体系的优化，通过高效、绿 色、低碳的交通模式转变应对日益上升的交通出行需求压力。 3. 坚持城市公共交通优先战略，推动货运交通结构调整优化011 执行摘要 中国货运结构高度依赖公路运输。 “打赢蓝天保卫战”和“推动运输结构调整”三年行动 计划明确将调整运输结构作为治理柴油货车污染防治攻坚战的关键任务之一。推进大宗货物运 输“公转铁、公转水”为主攻方向，多部门实施了配套的经济措施和基础设施建设的支持政策。 三年行动计划实施以来，中国货物运输结构公路一家独大的局面开始得到缓解 ： 铁路货运量占 比开始止跌反弹，2017-2020 年均增幅接近 7% ； 公路货运量占比由 2017 年的 78% 降至 2020 年的 74% ； 环渤海、长三角等地区沿海港口的大宗货物运输结构明显优化。但与 1980 年铁路 货运占比超过 30% 相比，运输结构的调整优化才刚刚起步，任重道远（图 11） 。 2000 2005 2020 2010012 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望 新能源汽车推广具有显著的减污降碳协同效益，是中国构建清洁高效的现代能源体系和产业 绿色低碳转型的关键抓手，也是未来实现“美丽中国”和“碳中和”发展目标的关键举措。中国自 2009 年启动“十城千辆”新能源汽车示范工程以来，陆续推出了购置补贴、税费减免、基础设施建 设和“平均燃油消耗量积分 + 新能源汽车积分”的双积分政策等措施鼓励新能源汽车推广，并逐渐 成长为全球电动汽车产销第一大国。截止 2020 年底，全国新能源汽车保有量达 492 万辆，占全球 新能源汽车总量的 40% 以上，并呈持续高速增长的趋势。 深圳是中国首批开展新能源汽车示范和推广的城市之一， 连续六年被评为 “世界电动汽车之都” 。 截至 2020 年新能源汽车推广已接近 40 万辆，占深圳机动车总保有量的 11%，电动化率在国内大城 市中处于领先 ； 是全球首个实现了公交和出租车队全面电动化的城市，并连续五年成为全球新能源 电动货车保有量最大的城市。 4. 全方位激励新能源汽车发展，推动迈向道路零排放013 执行摘要 深圳新能源汽车的飞速发展得益于该城市完善的配套体系建设和健全的新能源汽车产业布 局。10 余年来，深圳陆续出台了新能源汽车发展直接相关的政策文件超过 30 项，从发展规划、 标准规范、补贴激励、基础设施等多个方面形成了完善的配套服务和支撑保障体系。例如，深 圳制定了多样化的补贴方式与激励措施，涵盖新能源车购置、使用、基础设施和电池回收全生 命周期，充分发挥了经济激励对刺激新能源车发展的巨大作用。与此同时，深圳高度重视新能 源产业布局，聚集了 2000 多家新能源汽车相关企业，形成了完善的新能源汽车产业链，成为 了全球范围内新能源汽车企业最集中的城市之一。 深圳新能源汽车快速发展成为保障“深圳蓝”目标实现的重要助力。2014 年以来，深圳 NO 2 浓度大幅改善，其中 35% 的效益来自于交通电动化（图 13a） 。随着今后更大规模的新能 源车推广，将持续为深圳协同控制 PM 2.5 和峰值 O 3 污染带来可观的空气质量改善（图 13b）和 人群健康效益，同时对降低道路交通生命周期温室气体排放贡献也日趋显著。014 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望 生物燃料是中国交通能源多样化、清洁化和低碳化的重要技术路径之一。过去 20 年，中国 积极开展了车用生物燃料的试点探索。为了调整能源结构、改善生态环境质量、降低 CO 2 排放， 更好地应对高存量陈化粮处理问题，生物燃料乙醇汽油近年来不断发展和推广。2017 年发改委 等十五部委联合发文推广乙醇汽油，并确定了生物乙醇产业总体布局。目前中国已有 15 个省份 全部或者部分地市封闭销售 E10 乙醇汽油（图 14） ，生物乙醇推广规模近 300 万吨。 5. 鼓励车用能源多样化尝试，积极探索生物燃料的示范推广 NO 2 PM 2.5015 执行摘要 为妥善解决餐厨废弃油脂 （ “地沟油” ） 回流餐桌导致的食品安全问题， 上海通过建立 “收、 运、 储、调、用”全产业链闭环治理模式（图 15） ，在公交和货车等重型车辆上开展了 B5 和 B10 生 物柴油的规模化应用。目前，上海餐厨废弃油脂日收集量已达 200 余吨，每年 B100 生物柴油产 量已超 5 万吨，可替代接近 1% 的上海交通柴油消耗，形成了一定的节能减排效益，为城市车 用能源多样化提供了有益的经验。 需要指出的是 ，与美国、巴西等国相比，我国生物燃料推广的规模还远远落后。2020 年， 美国和巴西生物乙醇的产量已经分别达到 4160 万吨和 2430 万吨，欧盟生物柴油的产量也已达到 1360 万吨。随着碳达峰和碳中和目标的提出， 中国在生物燃料的研发和推广亟需进一步加大力度。 km016 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望017 执行摘要 发展智能交通技术，基于交通大数据实现城市交通排放控制决策的精细化、智慧化转型是一 个重要的技术发展趋势。作为一座不实施限牌、限购政策的城市，成都致力于通过智能交通管控 的方式解决交通和环境问题。成都高度重视发展智能交通技术，建设了高密度的交通监测网络， 中心城区部署的 4000 余个交通监控卡口可实时监测道路车流活动水平并匹配详细的车辆信息。进 一步融合全路网交通流机器学习模拟方法，开发了实时动态的机动车排放综合决策系统（图 17） 。该 系统平台可实现全路网 / 单道路车流量、排放量的连续 72 小时实时动态展示，以及短期和中长期排放 控制决策效益分析， 极大提高了交通排放监管的时效性、 精细度和智能化。在成都世警会空气质量保障、 新冠疫情期间交通排放动态跟踪、低排放区政策规划等案例中得到成功的应用（图 18） ，为成都机动 车排放控制的精准决策提供了重要技术支持。 6. 打造智能交通大数据系统，支撑机动车排放精准管控 通过对成都实施低排放区政策的可行性及预期效果的前期研究表明，低排放区政策的实施可 以显著降低区域内的交通活动水平和机动车污染物排放（图 18b） ，进而改善城市空气质量。此外， 将低排放区政策与新能源汽车推广、 运输结构调整等综合考虑， 可进一步拓展为“绿色低碳示范区” 或“零排放区” ，实现污染物和 CO 2 协同深度减排，这或将成为未来大城市绿色低碳交通系统的一 个重要方向。但需要注意的是，低排放区政策从研究到落地是一项系统工程，需要事前法律和配 套体系保障、事中各环节精准设置、事后动态跟踪评估。这一利用智能交通大数据系统实现精细 化交通排放监管与决策的经验，将为其他同样面临快速机动化趋势的城市提供新的解决思路。018 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望 LEZ S1 LEZ S2019 执行摘要 照片来源： Pixabay020 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望 挑战与展望 移动源的深度减排将是未来中国大城市的 PM 2.5 和O 3 协同控制的主要方向之一。强化机动 车排放控制的科学性和精准性，推动道路交通的持续深度减排，是实现 2035 美丽中国建设目 标下空气质量改善的关键工作，也是推动中国大城市空气质量与世界一流城市尽快接轨的核心 举措。同时，2060 碳中和目标还将长期引领中国机动车能效提升、结构调整优化和清洁能源转 型，并将对进一步削减大气污染物排放和改善空气质量带来巨大的协同效益。 持续加严标准限值，如设定重型车 NO X 超低排放限值强化 NO X 深度减排，推动汽车行业 研发超低排放的更高效发动机和后处理控制技术。未来的排放标准将更突显技术中立和燃料中 立的特点，并重点监管车辆在实际道路的排放表现。除了继续加严主要污染物（如 NO X 、THC/ NMHC）排放限值，还需进一步拓展污染物的监管种类（如 NH 3 、HCHO） ，并协同温室气体排 放控制。 中国未来的机动车排放控制仍然任重道远，中国汽车市场仍将保持持 续稳定的增长趋势， 预计 2030 年汽车保有总量将达到 4~5 亿辆的巨大规模。 在如此庞大的汽车保有体量下，构建高效的可持续的绿色低碳交通体系是 未来中国道路交通发展的核心挑战。 一、深度减排是持续改善空气质量和协同应对气候变化的关键 二、发挥标准和技术引领作用，持续加严燃油车排放控制 三、交通能源清洁低碳转型，推动汽车全产业链绿色发展 交通能源清洁低碳转型是实现多污染物控制和 CO 2 协同减排的治本之策。在轻型电动汽车 领域，应充分发挥电动汽车生命周期减碳优势和使用过程的成本优势，实现更大推广规模。在 商用车领域开展细分交通场景的环境和成本效益综合研究，对各类重型货车宜电宜氢、相应基 础设施方案和发展节点做出优化判断。应通过车辆和燃料终端产品的生命周期减排带动上游相021 执行摘要 四、提升基础建设和服务能力，促进绿色出行和货运结构调整 五、物联网 + 大数据时代技术创新，探索排放智慧管理新路径 坚持“公交优先、慢行优先、绿色优先”理念，调整城市交通出行结构向低能耗、低排放、 高效率的交通方式转变。借助大数据和车联网技术构建智慧公交系统， 实现 “人 - 车 - 路 - 站 - 云” 协同，构建绿色智能的交通出行体系。积极推进货物运输结构调整，加快基础建设、提升服务 水平和创新服务模式，提升多式联运承载能力和衔接水平，逐步形成大宗货物及集装箱中长距 离运输以铁路和水路为主、短距离运输优先采用皮带廊道和新能源车船的发展格局。 充分发挥 OBD 远程监控和路网交通大数据排放清单技术为代表的“精准感知 + 大数据智 能监管”在机动车排放智慧化管理中的重要作用。促进 5G、人工智能、大数据、云计算等新技 术与机动车监管的融合创新， 形成车车互通、 车路协同、 车云一体的全方位监管和交通优化体系， 将“感知 - 决策”平台向“数字化、网联化、智能化”延伸发展，为改善空气质量和实现双碳 目标提供智慧路径。 关产业的协同绿色发展，并统筹能源链、产业链和供应链的数据融合，构建新能源汽车和低碳 清洁车用燃料的全生命周期评估平台。完善能源和交通系统的深度耦合，推进新能源汽车基础 设施的智慧发展，探索换电网络和智慧充电等能源系统耦合方式，优化新能源汽车使用的便利 性和减排潜力。022 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望 01023 执行摘要 背景024 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望 近年来，道路交通排放对中国大城市的大气污染贡献日益突出。生态环境部陆续发布的 PM 2.5 污染源解析表明，以机动车为代表的移动源已成为北京、上海、深圳等大城市最重要的本 地贡献源（图 1.2a） ； 此外，机动车排放还导致区域和城市 O 3 污染日益突出（图 1.2b） ，交通 密集的城市核心区 NO 2 浓度也居高不下。 机动车排放污染控制已成为我国大气污染防治的重点 工作之一，对持续提升居民生活品质，降低公众健康风险意义重大。 21 世纪以来，伴随着中国经济的高速发展和城市化进程的不断推进，中国的机动车数量持 续快速增加。2000 年，中国汽车保有量仅有 1600 万辆（图 1.1） ，只有同期美国或欧盟汽车总 量的 7% ； 而在刚刚过去的 2021 年，中国汽车保有量正式突破 3 亿辆，已成为全球汽车保有总 量最大的国家，其年均增长率高达 15%，远高于欧美同期增长水平。目前，我国汽车千人保有 量平均水平已超过 200，一批社会经济水平发展较快的城市其汽车千人保有量已达到 350 左右。 随着中国社会的持续发展，预计未来中国汽车总量仍将保持持续增长，多项研究估计 2030 年 中国汽车保有量将高达 4~5 亿辆，从而给交通、环境、能源和气候等多方面带来更大挑战。 背 景 193 226 231 275 250 167025 背景 a. b.026 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望 在能源基金会的支持下，本研究对中国过去 20 年的机动车排放控制历程进行 了系统梳理，重点选取了北京、上海、深圳和成都四个具有代表性的大城市，分别 介绍各城市机动车排放控制实践的特色案例。我们力求在此过程中总结出有益的经 验，为中国乃至国际上其他城市的政策制定者解决机动车排放污染问题、探索城市 交通的绿色低碳发展路径提供借鉴。 值得注意的是，大城市为推动中国的机动车排放控制进程发挥了至关重要的示 范和引领作用。由于机动车在城市高度聚集的特点，大城市的决策者有更强的动力 制定更严格的政策措施来减少机动车排放进而改善城市空气质量。同时，大城市率 先开展的控制实践经验也有助于国家层面的控制政策更快和更有效地实施。例如， 北京 1997 年率先推广无铅汽油，1999 年实施轻型汽油车国一排放标准，均在 1~2 年后被推广至全国范围实施，并成为过去 20 年车 - 油同步控制的典范 ； 上海率先确 立了公共交通优先发展的战略，并积极开展了车用能源多样化的探索和示范应用 ； 深圳成为全球首个公交和出租车队全面电动化的城市，构建了健全的新能源汽车产 业布局 ； 成都开发了基于智能交通大数据的机动车排放综合决策系统，实现更精细化 的交通排放监管与决策。这些城市结合自身特点开展了各有特色的机动车排放控制实 践，并在实践中获得了宝贵的第一手经验。 1994 年，在世界银行的支持下，清华大学、北京市汽车研究所、中国环境科学 研究院等科研机构开展了中国控制机动车排放污染的战略研究（China’ s Strategies for Controlling Motor Vehicle Emissions, 俗称 B-9-3 项目） 。该项目首次在国内开展 了大规模的机动车排放测试，发现中国当时的车辆排放控制技术水平落后于欧美发 达国家 10~20 年，并提出了要针对新车、在用车、车用油品质量等方面借鉴欧美的 先进控制经验，以实现中国机动车排放控制水平的快速提升。2000 年，中国正式实 施国一轻型车新车排放标准（ 《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》GB 18352.1- 2001，相当于欧盟 1992 年实施的欧 1 标准） ，正式拉开了中国国家层面系统控制机 动车排放的帷幕。过去 20 年间，中国实施了逐步加严的新车和油品标准、加强在用 车监管、推广新能源汽车和交通管控等一系列措施，构建起“车 - 油 - 路”一体化 的机动车排放综合控制体系。目前，中国已全面实施了第六阶段的新车排放标准和 油品标准，初步构建了融合多种先进技术手段的实际道路在用监管体系，起步交通 运输结构和交通能源结构调整，并已成为新能源汽车推广数量最多的国家。中国正 逐步缩小与欧美等发达国家在机动车排放控制水平上的差距，在机动车保有量快速 增长的同时实现了污染物排放的有效控制和削减。027 背景 照片来源： Pixabay028 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望 02 2.1 新车排放标准持续加严 2.2 车用油品质量改善 2.3 强化在用车监管 2.4 新能源汽车推广 2.5 交通优化措施 2.6 代表性大城市社会经济和机动车发展历程概览 031 034 039 041 045 052029 执行摘要 中国 20 年机动车 排放控制历程030 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望 自上世纪 90 年代中期以来，中国开始对机动车污染排放进行系统的科学研究和控制，持续 加严新车标准、油品标准，并实施了一系列在用车和交通管控措施，已形成“车 - 油 - 路”一体 的机动车排放综合控制体系。近年来， 随着大气污染治理工作的逐渐深入， “打赢蓝天保卫战” 、 “柴 油货车污染攻坚战” 、 “运输结构调整”等国家层面行动计划的陆续推出，对中国的机动车污染排 放控制提出了更高的要求。机动车管控日趋精准、科学和高效，在传统机动车污染控制政策手段 的基础上，更为重视车用能源结构的转型、交通出行和货运结构的调整，并采用多种先进技术方 法强化对在用车的动态监管，形成了更为全面、高效的交通排放控制体系，如图 2.1 所示。中国 20 年机动车排放控制历程 031 新车排放标准持续加严 中国于 2000 年起开始实施国一标准的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》 ，每隔 3~5 年即加严标准，全国和各重点城市 20 年来轻型车排放标准的实施历程如图 2.2 所示。目前实施 的轻型车国六标准与国一标准相比，各种污染物的新车单车排放因子降幅已高达 95~98%，表 2.1 为各阶段主要污染物排放限值。目前实施的第六阶段排放标准，采用全球统一轻型车辆测试 循环（Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Cycle, WL TC） ，测试工况代表性更好，可缩小 实验室型式认证测试结果与实际道路排放的差异， 并且在测试中引入了实际行驶排放测试（Real Driving Emission, RDE） ，强化了对实际道路排放的监管。新标准还加强了对 VOCs 的蒸发排放 控制， 引入 48 小时蒸发排放试验以及加油过程 VOCs 排放试验， 极大的强化了对蒸发排放的控制。 2.1 新车排放标准是机动车排放控制体系的核心组成部分，不仅可以有效 降低新车污染物的排放，且随着车队的更新换代，还可以持续改善整个车 队排放控制水平。中国近 20 年一直积极推进新车排放标准的不断加严 ， 已于 2019 年 7 月实施了重型天然气车国六标准，2020 年 7 月实施了轻型 车和公交、环卫、邮政等重型城市车辆国六标准。2021 年 7 月重型柴油车 国六排放标准的实施，标志着我国汽车标准全面进入国六时代，基本实现 与欧美发达国家控制水平接轨。032 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望 排放标准 CO THC NMHC NO X N 2 O PM PN mg/km mg/km mg/km mg/km mg/km mg/km 个 /km 国一 GB 18352.1-2001 2720 HC+NO X 970 - 140 1 - 国二 GB 18352.2-2001 2200 HC+NO X 500 - 80 1 - 国三 GB 18352.3-2005 2300 200 - 150 - 50 2 - 国四 1000 100 - 80 - 25 2 - 国五 GB 18352.5-2013 1000 100 68 60 - 4.5 6.0x10 11 国六a GB 18352.6-2016 700 100 68 60 20 4.5 6.0x10 11 国六b 500 50 35 35 20 3 6.0x10 11 1 非直喷压燃式发动机 2 压燃式发动机 国一 国一 国一 国一 国一 国二 国二 国二 国二 国二 国三 国三 国三 国三 国三 国四 国四 国四 国四 国四 国五 国五 国五 国五 国五 国六 国六 国六 国六 国六 国一 国一 国一 国一 国一 国二 国二 国二 国二 国二 国三 国三 国三 国三 国三 国四 国四 国四 国四 国四 国五 国五 国五 国五 国五 国六 国六 国六 国六 国六中国 20 年机动车排放控制历程 033 与轻型车类似， 经过 20 年的发展， 重型柴油车也从国一标准逐步加严至当前的国六标准（图 2.2） 。表 2.2 为各阶段标准重型柴油车污染物排放限值。目前实施的重型车国六标准不仅持续加 严污染物排放限值，同时更加关注不同行驶工况下的污染物排放水平。发动机测试循环由欧洲 稳态循环（European Steady-state Cycle, ESC）和瞬态循环（European Transient Cycle, ETC）调 整为全球统一的重型发动机稳态循环（World Harmonized Steady-state Cycle, WHSC）和瞬态 循环（World Harmonized Transient Cycle, WHTC） ， 补充了低速低负荷工况点， 并增加冷启动 测试要求。在型式检验中增加了循环外排放测试的要求，包括发动机台架的非标准循环（World Harmonized Not-to-exceed, WNTE）和利用车载排放测试系统（Portable Emission Measurement System, PEMS）进行的实际道路排放测试，并增加了实际行驶工况有效数据点的 NO X 排放浓度 要求，其中 PEMS 不仅应用于型式检验，还应用于新生产车和在用车符合性的监督检查。对车载 诊断（On-board Diagnostic, OBD）的监测项目、阈值及监测条件等技术要求进行了修订，成为 全球首个提出远程 OBD 监管要求的国家标准。这也标志着中国机动车排放控制标准的制订已不 再是早期的借鉴欧洲标准为主的技术路线，在今后的标准制订过程中，中国自身对机动车排放控 制的思考和切身经验将会更多的体现在新的标准中。 排放标准 CO HC NO X PM 烟度 NH 3 PN g/kWh g/kWh g/kWh g/kWh m -1 ppm 个 /km 国一 GB 17691-2001 4.5 1.1 8.0 0.16 - - - 国二 4.0 1.1 7.0 0.15 1 - - - 国三 GB 17691-2005 2.1 0.66 5.0 0.10 0.8 - - 国四 1.5 0.46 3.5 0.02 0.5 - - 国五 1.5 0.46 2.0 0.02 0.5 - - 国六 GB 17691-2018 1.5 0.13 0 .4 0.01 - 10 8.0x10 11 1 85 kW034 中国大城市机动车排放控制 20 年历程回顾与展望 车用油品质量改善 油品质量直接影响机动车的污染物排放水平，同时也是实施更严格新车排放标准的主要制 约因素之一。如表 2.3 和表 2.4 所示，近 20 年来《车用柴油》和《车用汽油》国家系列标准对 车用油品中的硫含量等各项指标的要求逐渐加严。2017 年，中国全面实施了第五阶段的汽柴油 标准，油品硫含量要求低于 10 ppm，这一要求与欧盟、日本目前对柴油中硫含量的要求一致， 相较于美国油品质量（柴油最大硫含量 15 ppm）更为严格。除硫含量外， 油品标准中的苯含量、 芳烃、烯烃含量等也不断降低，例如 2019 年实施的国六汽油标准对烯烃和芳烃含量要求已分 别降至 18% 和 35% 以下，国六柴油标准对多环芳烃含量要求已降至 7% 以下，上述举措可以 有效降低尾气中毒性有机污染物的排放，对人体健康产生积极的正向效益。 油品质量升级 1 2.2中国 20 年机动车排放控制历程 035 车用油品的改善可以直接降低污染物排放 ，同时更为重要的是 ，先进的后处理技术（如 SCR, DPF 等）需要在低硫油品条件下才能正常运行，否则将使后处理技术失效甚至使发动机出 现故障，因此油品质量是新车标准能够顺利实施的关键前提，只有“车油同步”才能使新车标准 的加严起到应有的减排效果。例如，中国在推动国四重型柴油车标准实施的过程中，由于油品生 产行业无