歐陽明高：扎扎實實推進(jìn)汽車污染控制

文_本刊記者 陳向國

歐陽明高：扎扎實實推進(jìn)汽車污染控制

文_本刊記者 陳向國

“我國連續(xù)大面積的霧霾天氣與城市污染引起全社會普遍高度關(guān)注，其中的原因復(fù)雜，污染源也很多。盡管機(jī)動車對城市污染的貢獻(xiàn)還不能十分準(zhǔn)確的定量，但無疑是城市市中心低空區(qū)域重要的污染源之一。”十二屆全國政協(xié)常委歐陽明高在其題為《關(guān)于控制汽車污染發(fā)展清潔汽車的建議》的提案中如是說。那么，如何通過控制傳統(tǒng)化石燃料車排放污染、發(fā)展清潔汽車來推動已經(jīng)火燒眉毛的大氣污染治理？曾任“十一五”863“節(jié)能與新能源汽車”重大項目總體專家組組長，現(xiàn)任“十二五”國家863計劃專家委員會成員、“電動汽車”重點科技專項總體專家組召集人的歐陽明高教授從燃油汽車、燃?xì)馄嚒㈦妱庸卉嚕ù罂蛙嚕?、小型電動轎車等方面予以全方位闡述、解讀。

歐陽明高全國政協(xié)十二屆常務(wù)委員會委員?，F(xiàn)任清華大學(xué)學(xué)術(shù)委員會副主任、汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室主任、長江學(xué)者特聘教授，兼任中國汽車工程學(xué)會副理事長，《中國科學(xué)：技術(shù)科學(xué)》編委,《汽車安全與節(jié)能學(xué)報》主編等。長期從事汽車動力系統(tǒng)學(xué)及其控制技術(shù)研究，包括電控發(fā)動機(jī)系統(tǒng)與控制、鋰離子電池和氫燃料電池系統(tǒng)與控制、多能源混合動力系統(tǒng)與控制等。作為項目負(fù)責(zé)人，完成國家863、科技攻關(guān)、國際合作、自然科學(xué)基金等課題多項。發(fā)表SCI收錄論文60余篇、EI收錄論文150余篇；以第一發(fā)明人獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎兩項，以第一完成人獲省部級科技進(jìn)步一、二等獎三項；還獲得何梁何利科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新獎，國際IPHE技術(shù)成就獎等獎勵。

柴油車是排放控制重點

“內(nèi)燃機(jī)排出來的顆粒都是PM2.5。內(nèi)燃機(jī)的PM2.5基本上是三部分，一是“干碳煙”；二是可溶性有機(jī)物；三是硫酸鹽。其比例分別為50%、40%、10%。除了內(nèi)燃機(jī)直接排出的PM2.5之外，它的氮氧化物還會二次轉(zhuǎn)化，還有揮發(fā)性有機(jī)物會二次轉(zhuǎn)化”。柴油車與汽油車相比，柴油車的排放危害更大。

柴油車PM和PN都比汽油車高得多

記者：現(xiàn)在人們對燃油車排放物的關(guān)注點有了變化，請對這方面的情況進(jìn)行簡單介紹。

歐陽明高：的確，現(xiàn)在人們開始注重內(nèi)燃機(jī)PN，即顆粒的數(shù)量，而不僅僅是顆粒的質(zhì)量。同樣質(zhì)量，如果數(shù)量越大以它為核心聚集，倍增效應(yīng)非常大，對人體的危害也越大，所以我們對這部分現(xiàn)在非常重視。

記者：在PM和PN上，汽油車和柴油車是怎樣的比例？

歐陽明高：一般汽油車和柴油車來按現(xiàn)有排放標(biāo)準(zhǔn)，其PM是1：7的關(guān)系。而歐洲的歐六標(biāo)準(zhǔn)（今年將要實施），汽油車和柴油車的PM已經(jīng)沒有差別。但對于PN，國內(nèi)柴油車和汽油車差別比較大，大約是1：70。另外，柴油機(jī)的氮氧化物也比汽油機(jī)高很多。因此當(dāng)前的重點還是柴油車的排放控制。

柴油車排放控制還有大量工作要做

記者：既然柴油車污染物排放比汽油車嚴(yán)重得多，那么就應(yīng)該采取有效的措施予以控制?，F(xiàn)在有這樣的技術(shù)手段嗎？

歐陽明高：柴油車排放控制技術(shù)是有的。PM2.5的三種成分，SOF（可溶性有機(jī)成分）可以用氧化催化轉(zhuǎn)換器來轉(zhuǎn)化；干碳煙可以用DPF（顆粒捕捉器）解決，只是在國四標(biāo)準(zhǔn)不要求用DPF，因為氮氧化物和顆粒物在缸內(nèi)燃燒的時候是翹翹板的關(guān)系：如果把PM2.5控制下來，氮氧化物就上去；把氮氧化物降下來，PM2.5就上去。

記者：那么，在國四標(biāo)準(zhǔn)下怎樣實現(xiàn)柴油車的污染物排放？

歐陽明高：在國四排放標(biāo)準(zhǔn)下，柴油車的控制辦法大概是這樣：先在缸內(nèi)燃燒的時候把PM2.5降下去，氮氧化物升起來，排出去以后用SCR還原式催化轉(zhuǎn)換器把氮氧化物轉(zhuǎn)化下來，這個辦法就要增加尿素作為還原劑。應(yīng)該說，這個辦法相對比較復(fù)雜，而且，SCR在運行過程中匹配、控制也很復(fù)雜，不是一裝這個裝置問題就解決了：因為這和參數(shù)匹配和運行工況都有關(guān)系，如果溫度不到，尤其是城市公交經(jīng)常變工況，不是穩(wěn)態(tài)工況，SCR運行的環(huán)境并不是很好，控制起來難度會比較大。如果SCR做得不好，氮氧化物可能比國三的車還多。

記者：應(yīng)怎樣認(rèn)識在國四標(biāo)準(zhǔn)下控制柴油車污染物排放的技術(shù)？

歐陽明高：這是一整套復(fù)雜的技術(shù)，技術(shù)有，但它能不能優(yōu)化，最后性能表現(xiàn)能否非常優(yōu)異，或者說使用剛開始效果好，后面是不是能一直好，還有大量的工作要做，因為這里面有一個很復(fù)雜的保養(yǎng)過程和在線故障監(jiān)測等等工作。

記者：歐洲的排放標(biāo)準(zhǔn)一直領(lǐng)先，他們的情況怎么樣？

歐陽明高：隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，現(xiàn)在歐洲柴油轎車已經(jīng)占了相當(dāng)?shù)谋壤?，到歐六的時候就是把上述的成套技術(shù)——氮氧化物催化轉(zhuǎn)換器、氧化催化轉(zhuǎn)換器、顆粒捕捉器都用上去以后，汽油車和柴油車的差別不大，標(biāo)準(zhǔn)值上看基本相當(dāng)。柴油車比汽油車差很多是我國現(xiàn)在的狀況，未來我們的技術(shù)可以與歐盟技術(shù)相當(dāng)。

要注重走向新型高效汽油發(fā)動機(jī)過程中出現(xiàn)的新問題

記者：據(jù)悉，為了提高效率，汽油車現(xiàn)在出現(xiàn)一種新的技術(shù)動向：采用缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)。采用這個技術(shù)后，效率提高了，那汽油車原有的排放少優(yōu)勢還存在嗎？

歐陽明高：的確有這種現(xiàn)象。原來汽油不是直接噴到缸里的，都是噴在進(jìn)氣管，然后蒸發(fā)，跟空氣混合再進(jìn)去，現(xiàn)在為了提高效率是把汽油直接噴到缸里，有點像柴油機(jī)?，F(xiàn)在很多車已經(jīng)裝了所謂的直噴式汽油機(jī)，比如德國大眾的很多車都裝了這個裝置，這種發(fā)動機(jī)的顆粒數(shù)量就比以前的汽油機(jī)大很多，如果不加控制，它比歐六的柴油車顆粒數(shù)量大，這也是我們需要注重的。

記者：希望汽油機(jī)能夠提高效率，柴油機(jī)能夠減少排放。有沒有一種可以實現(xiàn)的既高效又減排的中間技術(shù)路線？

歐陽明高：的確，柴油機(jī)效率高，但氮氧化物和顆粒排放相對比汽油機(jī)差；汽油機(jī)排放相對比較好，但效率低。因此，汽油機(jī)將不斷提高效率，柴油機(jī)將控制排放，兩種發(fā)動機(jī)現(xiàn)在正在往中間走，最終把柴油機(jī)的效率優(yōu)勢和汽油機(jī)的環(huán)保優(yōu)勢有機(jī)結(jié)合：“均質(zhì)壓燃”發(fā)動機(jī)，是業(yè)界努力的方向，也是未來的技術(shù)。但在發(fā)展的過程中，汽油車搞直噴效率提高而顆粒數(shù)量會增加的問題也需要關(guān)注。

要解決好推廣的問題

記者：在目前的情況下，如何治理燃油車的排放？

歐陽明高：如何治理？無非是一步一個腳印，按照排放標(biāo)準(zhǔn)升級，扎扎實實把工作做好。其實公交在DPF和SCR已經(jīng)做過很長時間的示范和驗證，現(xiàn)在主要是推廣的問題。對于汽油車來講，總體顆粒排放比較少，但有個問題值得注意：就是現(xiàn)在工況不太好，經(jīng)常堵車，因此，推廣自動起停裝置也許是成本低、見效快的辦法。

記者：請您對自動起停裝置簡單介紹一下。

歐陽明高：自動起停裝置就是遇到紅燈馬上停車，綠燈自動起來，這個技術(shù)叫微混合技術(shù)，相對而言推廣起來難度不是很大。工信部苗圩部長也主張推廣這個技術(shù)，這個技術(shù)可以在北京率先實施：因為北京堵車很厲害，堵車的時候都在排放，汽油車做這個真的可以。

燃?xì)馄囀墙档蚉M最方便、最省成本的途徑

“我認(rèn)為目前最方便、最省成本能降低PM的方式和途徑就是推廣天然氣汽車、或者最先進(jìn)的LNG天然氣汽車（液化天然氣汽車）?！?/p>

記者：您為什么認(rèn)為推廣天然氣汽車或者最先進(jìn)的LNG天然氣汽車（液化天然氣汽車）是近期最容易推廣，并且馬上見效的辦法？

歐陽明高：有兩方面的原因。

其一，PM質(zhì)量小，PN數(shù)量少。燃?xì)馄噺呐欧臥M的質(zhì)量看是汽油車的70%，并且還可以進(jìn)一步降低；從PN數(shù)量角度看，它是汽油車顆粒排放的3%，汽油車本身就非常低了，這個幅度非常大。近期如果大規(guī)模推廣的話，天然氣汽車肯定是最佳的途徑。

其二，天然氣汽車在國內(nèi)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)相當(dāng)成熟，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，并且已經(jīng)解決成本問題。原來LNG瓶非常大，也非常貴，現(xiàn)在已經(jīng)不是問題了：陜汽在西部搞卡車都在用LNG車，公交用肯定不是問題；在西部，中石油已經(jīng)同意免費給用戶提供瓶子。這個技術(shù)完全成熟，成本也不像以前那么高了。北京雖然燃?xì)馄嚢l(fā)展得不錯，但還可以進(jìn)一步加大規(guī)模，不僅僅是大客車，出租車也可以改造。

記者：目前，天然氣供應(yīng)比較緊張，而據(jù)了解，燃?xì)馄嚭臍饬扛?、效率較低。這個問題應(yīng)如何解決？

歐陽明高：目前燃?xì)馄嚉夂牧勘容^大，因為燃?xì)獍l(fā)動機(jī)目前的循環(huán)是按照汽油機(jī)發(fā)動機(jī)的循環(huán)來做的，所以效率不是很高。解決氣耗比較高的問題，可以采取燃?xì)饣旌蟿恿?，尤其是大型燃?xì)馄嚫闳細(xì)饣旌蟿恿κ呛苡行У?，也是成本不太高的方案?/p>

當(dāng)前我國天然氣汽車年產(chǎn)值已經(jīng)超過150億元，已經(jīng)實現(xiàn)初步產(chǎn)業(yè)化；如果加氣站瓶頸得到進(jìn)一步緩解，該行業(yè)有望加快發(fā)展。

電動公交、大客車前途廣闊

電動汽車對減輕城市空氣污染的好處是不言而喻的：因為電動汽車排放少至零。那么它效率高嗎？“車用柴油機(jī)的效率可以到40%；發(fā)電裝置現(xiàn)在大約是36%，如果綜合利用可以超過40%，聯(lián)合循環(huán)和熱電聯(lián)產(chǎn)可以到60%；目前常規(guī)用的汽油車在車上的平均效率不到20%。”歐陽教授如是說。他認(rèn)為大家普遍關(guān)心的電池安全問題、續(xù)航里程問題在技術(shù)進(jìn)步、適合的產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃及執(zhí)行中必將被解決。

純電動公交在特大城市依靠短途發(fā)展

記者：在推動我國電動汽車發(fā)展戰(zhàn)略上，您提出了“兩頭擠”的戰(zhàn)略：一頭是公共用車，一頭是相對價廉的私人小轎車。據(jù)悉，“兩頭”中，電動車在公共用車方面發(fā)展相對較好。請介紹一下實際的情況及如何進(jìn)一步推進(jìn)。

歐陽明高：好。先說一說純電動公交。現(xiàn)在純電動公交有很多模式，北京是換電模式。比亞迪是慢充模式，一輛車幾噸重電池，一次可充電300千瓦時，但還需要補(bǔ)電。重慶是快充模式，用的是鈦酸鋰電池，可以高倍率充電，五六分鐘就可以充到70%，而且對電池壽命沒有影響，電池壽命可以到兩萬多次，這種方式很不錯，只要電網(wǎng)配合是可以做的。因此對于純電動大客車，不管是哪一種模式，我認(rèn)為應(yīng)該強(qiáng)調(diào)短途，車不能太大。比如在特大型城市，我認(rèn)為隨著地鐵網(wǎng)的建設(shè)，可用于地鐵站之間的短途運輸，車相對小一點，10米左右長的車比較適合。

北京推廣在線充電式純電動車很有前途

記者：據(jù)了解，北京現(xiàn)在有一種在線充電式純電動公交車，您怎樣看待它？

歐陽明高：這種車北京正在做。我認(rèn)為它是一種在北京很有發(fā)展前途的在線充電式純電動車。它就是在公交無軌電車上再加一些電池，就可以脫線運行，走一段之后，又可以上線去充電，這是非常實用的純電動大客車。

記者：政府對這種在線充電式純電動公交車有財政補(bǔ)貼嗎？？

歐陽明高：政府對這種車還沒有補(bǔ)貼，現(xiàn)在只是補(bǔ)貼純電動汽車。沒有補(bǔ)貼，企業(yè)就沒有積極性。其實歐洲國家現(xiàn)在無軌車很多，北京應(yīng)該在此基礎(chǔ)上把這個規(guī)模做大。這種車的電池不多，車長11米或12米都有，脫軌運行五六公里，馬上又到線上了，一點問題沒有，這種車非常實用，也不影響街道的美觀。非常繁華的商業(yè)區(qū)可不架線，過了商業(yè)區(qū)再上線，這是非常合適、非常靈活的方式。當(dāng)然，沒有無軌電車的城市新設(shè)置不太劃算，但像北京等城市已經(jīng)有了，大規(guī)模推廣一下很有前途。

用小燃?xì)獍l(fā)動機(jī)解決空調(diào)問題

記者：公交車都要求有一定的舒適度，冬夏兩季對空調(diào)的要求較高。而現(xiàn)在的電動車本身就存在電量不夠、續(xù)航里程短的先天性不足的問題。如何解決這個問題？

歐陽明高：純電動大客車的電池如果僅僅驅(qū)動車本身問題不大，現(xiàn)在能量不夠，主要是因為堵車，每一趟出去回來的時間不好控制，造成空調(diào)耗能太大。在最惡劣的情況下，空調(diào)占用了一半能量，這是大問題?？照{(diào)所需要的容量四季每天都不一樣，設(shè)計車的時候只能按照最惡劣的情況來設(shè)計，必須把余量留足，這就造成很大的浪費，也就是說跑100千米要用70千瓦時的空調(diào)電，那么，至少打余量到80千瓦時，而80千瓦時的電池重量、成本、壽命、一致性都是問題。

記者：有解決的方法嗎？

歐陽明高：現(xiàn)在電動空調(diào)沒有革命性的技術(shù)，還是原先的空壓機(jī)組用電池電機(jī)帶動。在車上裝獨立的發(fā)動機(jī)驅(qū)動的空調(diào)機(jī)組，一般用小的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)，比如以前在12米長的車裝200千瓦的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的話，現(xiàn)在空調(diào)機(jī)組20千瓦足夠了，也就是說用原來十分之一的功率就夠了，這種也是我很推崇的，做12米車沒有問題，我們把這個叫做里程延長式電動車。應(yīng)急的時候小發(fā)動機(jī)組還可以給電池充充電，這種也是電動車很好的方式。

小型電動轎車最有可能形成中國特色及優(yōu)勢

“電動汽車最有可能突破，走向世界，形成中國特色和優(yōu)勢的就是小型電動轎車。”

跑100～200千米充一次電的小型車很實用

記者：現(xiàn)在大家都希望電動車能夠一次充電跑更遠(yuǎn)，比如500千米。您覺得這種想法可行嗎？我國的實際情況需要什么樣的純電動車？

歐陽明高：純電動轎車跑500千米充一次電是完全可以做到的，只是價格相對比較貴，例如像特斯拉那樣的豪華車。如果強(qiáng)調(diào)性價比，目前的純電動車比較適合于跑100～200千米充一次電（2020年可以跑300千米左右），這種電動車有沒有用？其實在中國很有用，中國的交通體系是點、線、面結(jié)構(gòu)，大城市是點，大城市之間是線，中小城市、農(nóng)村是面。線上高鐵網(wǎng)已經(jīng)非常完善了，跑長途開轎車既不劃算，將來也不會成為主流趨勢。面上電動自行車2億輛，線上全是電氣化的動車組，城里將來肯定要進(jìn)一步發(fā)展地鐵和公交，交通體系將非常完善，我們點、線、面上的電氣化是全世界做得最好的，這種大背景下再談現(xiàn)在小型電動車就顯得非常有戰(zhàn)略意義了。根據(jù)我們的調(diào)查結(jié)果，北京的車輛出行平均里程每天才30多千米，外地城市更短，因此短途在城市運行里很有意義。當(dāng)然，對于有些必須兼顧短途和長途用車需求的用戶，可以考慮選擇短途用電長途用油的插電式電動車或里程延長式電動車。

小型化既可環(huán)保又可解決擁堵、停車問題

記者：您主張大力發(fā)展小型電動轎車，除了上面講的之外，還有那些現(xiàn)實的意義？大家擔(dān)心的充電問題能夠有效解決嗎？

歐陽明高：小型化、短途化既可以解決環(huán)保和擁堵難題，還可以解決停車難等一系列困擾，很有意義，也能拉動轎車產(chǎn)業(yè)。我認(rèn)為，電動汽車最有可能突破，走向世界、形成中國特色和優(yōu)勢的就是小型電動轎車。這個北京市可以帶頭。這種小型電動轎車充電設(shè)施非常簡單，不是我們想象的要快充，它是車載3千瓦的充電器，插220伏的插座就可以了。這種充電可以大范圍推廣，而且不用擔(dān)心技術(shù)路線的變化，也不用擔(dān)心基礎(chǔ)設(shè)施建完了是不是成本很高，是不是將來會拆，不存在這個問題。

另外，推廣小型電動車還有個好處：對基礎(chǔ)設(shè)施要求不高，對將來的滾動發(fā)展非常好。而且，當(dāng)充電變得非常方便時，人們對續(xù)駛里程的要求自然就會降低，這將帶來電動車成本的降低，從而形成良性循環(huán)。

記者：如何加快推動小型電動車的推廣？

歐陽明高：其一，給予特殊、靈活的政策措施。如可以不搖號、買車給優(yōu)惠。租車也可以，買整車租電池也可以，用戶現(xiàn)在擔(dān)心的還是電池，怕電池不好或者幾年之后電池?fù)Q代了買虧了。國外的模式是賣車租電池，將來電池可以更換。全賣是一種，賣車租電池是一種，整車租賃也是一種，整車租賃還可以開租車公司。其二，限制燃油車。其三，跟建設(shè)智慧城市結(jié)合起來，跟信息化結(jié)合起來，建成終端共享平臺，使充電、租賃、租車信息交流通暢。總之一句話，通過智能交通和信息化使電動出租車、電動大客車等聯(lián)成便捷的網(wǎng)絡(luò)，讓電動車的效益最優(yōu)化。

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編者按：

作為“十一五”863“節(jié)能與新能源汽車”重大項目總體專家組組長，現(xiàn)任“十二五”國家863計劃專家委員會成員、“電動汽車”重點科技專項總體專家組召集人、中美“電動汽車”研究聯(lián)盟中方首席科學(xué)家的歐陽明高教授，對中國的節(jié)能與新能源汽車的現(xiàn)狀及發(fā)展有著非常明晰的判斷和深刻的理解。他一直孜孜不倦地推動汽車減排及清潔汽車的發(fā)展。在今年的兩會上，他上交了題為《關(guān)于控制汽車污染發(fā)展清潔汽車的建議》的提案。這份提案言之有物、實事求是、針砭時弊，高屋建瓴。讀此提案，會對相關(guān)決策部門、企業(yè)及相關(guān)人士大有裨益。是以編發(fā)。提案開頭部分有刪節(jié)。