机动车尾气排放：市场巨大但困难重重
数据:
中国大地到底有多少机动车？统计显示，截至去年年末，全国民用汽车保有量达到7619万辆(包括三轮汽车和低速货车1331万辆)，比上年末增长17.8％。但在给生活带来便利的同时，机动车污染问题也成为关注的焦点。根据第一次全国污染源普查公报，全国机动车氮氧化物排放量为549.65万吨，在全国氮氧化物排放总量中所占比例超过30％。
2010年9月起，珠三角地区正式执行第四阶段国家机动车污染物排放标准，同时停止销售、注册不符合国Ⅳ要求的车辆。在此之前，北京和上海已经进入了国Ⅳ时代。相比国Ⅲ标准，国Ⅳ标准对机动车排放控制更趋严格，需要在满足国Ⅲ标准基础上进一步降低30％～50％的污染物排放才能达标，按标准规定全国范围内最晚于2011年实施国Ⅳ标准。同时，在即将到来的“十二五”期间，如果对氮氧化物排放总量进行控制，机动车也是其中一个重要方面。
然而，国Ⅲ转国IV不是一个轻易能跨过去的门槛。“国Ⅲ提升至国Ⅳ并不像国Ⅱ升国Ⅲ那样简单，只需改装电喷系统，国Ⅳ标准涉及到整个发动机技术的全面提升。”福田康明斯公司总经理王宁这样表示。
柴油车成控制重点，后处理产业国内企业竞争力较强
柴油车氮氧化物排放量超过机动车总排放量的60％，控制技术更复杂，但国内部分企业已取得一些研究成果，生产能力可满足需求
控制机动车氮氧化物排放，重点在柴油车。虽然汽油车的保有量大，但氮氧化物分担率低，而以大型载客车和重型货车为主的柴油车排放的氮氧化物量超过了60％。相比汽油车的三效催化剂，柴油车在氮氧化物控制方面还没有成熟的技术路线，技术也更为复杂。
中国科学院生态环境研究中心研究员贺泓在接受记者采访时表示，柴油车氮氧化物控制应该从燃油品质、机内净化和后处理技术3个方面同时着手、协调发展。同时，氮氧化物控制也是即将在全国推行的国Ⅳ排放标准中明确要求的。
对于潜在的市场需求，国内企业准备好了吗？
贺泓告诉记者，柴油车尾气中氮氧化物的浓度与汽油车相当，碳氢和一氧化碳的浓度较低，颗粒物却是汽油机的几十倍。但是，三效催化剂已经成功开发并被广泛应用，可将汽油车排放的主要污染物削减90％以上。与此形成鲜明对比的是，至今没有成熟的后处理技术广泛应用于柴油机主要污染组分氮氧化物的治理，国内也尚未对柴油车尾气颗粒物排放进行有效的机外净化与处理。
一位内燃机排放后处理行业的专家在接受采访时说，“从国Ⅱ到国Ⅲ，关键在于燃油喷射系统，而从国Ⅲ到国Ⅳ，就必须使用排放后处理技术。”他同时表示在国外，由于对汽油车控制技术的研究已经成熟，后处理行业企业与汽车厂商都有良好的合作关系，而我国汽油乘用车品牌多为国外独资或者中外合资，在这些汽车品牌进入中国的时候，相应的后处理企业也随之进入了中国市场并占据了相当大的份额。在他看来，相比于汽油车，在柴油车后处理方面国内企业还是有很大机会的。对此，贺泓表示同意，他说:“在这方面，我们与国外企业基本处于一个起跑线上，甚至在某些方面还领先于国外。”正因如此，加强对柴油车后处理技术的研究对于打破国外企业的技术壁垒有很重要的作用，至少会迫使国外企业降低价格、降低技术应用的成本。
贺泓告诉记者，国内几家柴油机生产商、整车厂和尾气净化企业在柴油车后处理技术方面已经进行了很多研究并取得了一定成果，“我认为，如果推行柴油车国Ⅳ标准，对氮氧化物排放进行控制，目前国内企业的技术马上就能应用，生产能力很快就能满足市场需求。”
千亿市场潜力引各方关注，激烈竞争或将到来
利润丰厚，市场广阔，企业投资积极性高，需防止恶性压价竞争
“目前，欧洲排放后处理产业约有800亿元的产值。以中国汽车保有量来推算，实施国Ⅳ标准限值后，排放的后处理产业将产生上千亿元的市场份额。”中国汽车工业协会有关人士说，“柴油发动机排放后处理的利润十分丰厚，受到跨国公司的重视。”
比如，巴斯夫表示，一直致力于和主机厂紧密合作优化氮氧化物的排放，包括为发动机标定选择合适的技术。巴斯夫上海生产基地于2000年开始机动车排放催化剂的商业化生产，并经历3次大规模扩建，与时俱进，以满足区域的发展需求。目前，巴斯夫催化剂在中国运行有3个研发设施，分别是设在上海生产基地的亚太区研发中心，以及位于上海、桂林的发动机测试实验室。
国内企业也在开发柴油机后处理产品，这些企业主要是一些原有的汽油机后处理系统供应商。据了解，目前国内已形成几家柴油机后处理系统重点企业，包括无锡威孚力达催化净化器有限公司、四川中自尾气净化公司、昆明贵研催化剂公司等。
正是因为看到了巨大的市场潜力，很多企业都跃跃欲试。而在后处理系统中，催化剂造价仅占成本的1/3左右，更大比例的研发成本要花在与发动机匹配的控制和还原剂供给系统上。很多知名企业不愿公开自身发动机的相关数据，因此其采用的后处理系统要么是自己研制的，要么是参股企业研制的。贺泓告诉记者，国内很多企业包括整车企业在这方面投资的积极性很高，“这会让市场竞争更为激烈，我不担心满足不了市场，但如果导致恶性竞争，竞相压价，就可能导致产品质量下降，最终危害整个行业。”
SCR 技术路线将成主流，油品成阻碍
SCR在节油、升级以及适应性等方面优势明显，但油品提高滞后将影响氮氧化物减排进度
2008年北京奥运会前，一批柴油公交车已开始应用巴斯夫SCR(选择性催化还原)后处理系统，成为国内第一批达到国Ⅳ标准的柴油公交车。巴斯夫SCR催化剂优化发动机控制系统节油最高达8％，同时实现氮氧化物减排30％(国Ⅳ标准)～60％(国Ⅴ标准)。目前，已有超过6000辆此类公交车行驶在中国街头。
据介绍，柴油机后处理行业从欧Ⅲ发展到欧Ⅳ，主要有两种基本体系。大体上，欧洲倾向于SCR(选择性催化还原)体系，利用尿素溶液对尾气中的氮氧化物进行选择性还原处理；美国和日本倾向于EGR(废气再循环)体系，即通过微粒捕集器或微粒催化转换器(DPF)，针对燃烧产生的微粒进行处理。据了解，国内主流柴油机生产企业已经基本达成共识，SCR将是未来国内柴油机排放升级的主要技术方向。目前，康明斯、潍柴、玉柴等都采用了SCR技术。
专家给记者分析了选择SCR的原因。第一，SCR系统能有效节省燃油消耗。据介绍，相对于国Ⅲ发动机，国Ⅳ发动机可节约燃油5％，SCR后处理系统因尿素消耗导致燃油经济性损失为4％～6％；到国Ⅴ阶段，SCR后处理系统尿素消耗折合为燃油经济性损失增加到5％～7％，但是发动机燃油消耗可进一步减少到6％。而EGR＋DPF国Ⅳ发动机需多消耗2％的燃油；到国Ⅴ阶段，EGR技术路线的尾气后处理装置需要进行主动再生，燃油消耗将进一步增加，预计比国Ⅲ发动机增加7％。第二，SCR系统还具有升级潜力，能够在将来满足国Ⅴ标准的要求，而DPF升级潜力有限。第三，虽然SCR系统需要建设尿素站等基础设施，前期投资较大，但对油品含硫量的适应性较高；而采用DPF系统必须首先解决低硫柴油的问题。
燃油品质是让贺泓和很多专家最为担心的问题。燃油品质提高了，机动车污染物排放量自然会相应下降。“国外是油品先行，国内则正好倒过来了。今年，全国正在推广国Ⅲ标准的油品，汽油含硫量为150ppm、柴油含硫量为350ppm。目前只有北京、上海、广州等地在油品上跟上了步伐，其他地方都是滞后的。”贺泓说。
他向记者解释说，虽然SCR技术对燃油含硫量不敏感，但含硫量过高会导致颗粒物排放增加，而且在进行尾气后处理去除氮氧化物的时候，容易形成硫酸盐腐蚀管道。据有关专家介绍，要将国Ⅲ标准的燃油提高到国Ⅳ标准，需要进行炼油方法的转变，这将会是一笔巨大的投资。因此，燃油品质的提高不可能一蹴而就。
[分析] 硬件、软件均为空白政府支持不可或缺
尿素站建设、催化剂研发等硬性投入是汽车尾气氮氧化物减排关键；严密监督是保障法规有效执行的必要手段。相关产业均需政府前期扶持
虽然国内科研院所和企业在SCR方面进行了很多研究，但仍有很多问题亟待突破。采用这一技术需要给车辆加装尿素箱，这也就意味着以后车辆不仅要及时加油，还要加还原剂尿素。但是，国内的尿素站建设基本上还是空白。如果这一技术在全国大范围推行，那么尿素站建设将是一笔巨大的投资，并将直接影响最终的减排效果。
虽然国内科研院所和企业在SCR方面进行了很多研究，但仍有很多问题亟待突破。采用这一技术需要给车辆加装尿素箱，这也就意味着以后车辆不仅要及时加油，还要加还原剂尿素。但是，国内的尿素站建设基本上还是空白。如果这一技术在全国大范围推行，那么尿素站建设将是一笔巨大的投资，并将直接影响最终的减排效果。
参考国外的经验，欧洲是在加油站中出售尿素，而美国则是由汽车分销商负责尿素供应。此外，在美国，汽车制造商应负责建立尿素供应应急计划，比如开通全天24小时服务热线，当用户需要添加尿素而无法在汽车分销商或其他可及地点得到时，可以拨打电话，制造商应保证通过热线电话订购尿素的价格不能超过汽车分销商供应的尿素价格。总之，尿素供应站的基础设施建设很难一步商业化，初期政府支持不可或缺。
催化剂问题也是这一技术路线推行中需要解决的。据贺泓介绍，目前采用的SCR催化剂与电厂脱硝的催化剂成分类似，含有活性组分五价钒。五价钒具有生物毒性，但电厂距离人群较远，而且烟气排放温度基本恒定，因此危险性不大。而机动车距离人群近，且排气温度变化较大。排气温度升高，会导致活性组分钒的升华，同时二氧化钛载体会发生晶型转化，使催化剂失效，还会使二氧化硫到三氧化硫的转化率升高，增加颗粒物的排放和对管道的腐蚀。鉴于此，美国、日本已经禁止含钒催化剂用于机动车尾气净化。
与电厂脱硝面临的问题相同，机动车用SCR催化剂的主要载体原料也是钛白粉，目前还主要依靠进口。不过，据贺泓介绍，这一问题已经引起了有关部门重视，将会安排进行科研和技术攻关。
“因此，开展非钒SCR催化剂研究是国内柴油车尾气排放控制技术储备的重点。”贺泓告诉记者，他们已经开发出了具有自主知识产权的以碳氢化合物及含氧碳氢化合物为还原剂的HC—SCR催化净化技术，这一技术不仅不需要加尿素等还原剂，还有望直接利用车载柴油还原氮氧化物，从而大幅度简化柴油车尾气后处理系统，降低投资成本。
硬件之外，软件问题也需要解决，车主的诚信是一个重要方面。一位内燃机行业专家向记者表达了他的担忧:“尿素没有了，SCR系统就不能正常工作，但车还是能照样跑。”按照有关规定，执行国Ⅳ标准后，车辆要装载车载自动诊断系统(OBD)，可将车辆系统情况及时通知车主。据介绍，欧美国家都采用技术手段来保证排放法规能严格执行。这不仅要求车辆必须安装OBD系统，还能够通过技术手段控制不满足OBD设计条件的车辆无法运行。比如，限制发动机启动次数策略。当尿素溶液减少到某一个最低水平时，系统设定发动机最多还可以重新启动的次数，当发动机重新启动的次数超过规定次数时，发动机将不能被重新启动，直到添加尿素为止。此外，还可在汽车加油时限制发动机启动。当尿素溶液减少到某一最低水平，如果此时对汽车加油，而没有同时添加尿素，加油后的汽车将不能被启动。
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