经过两轮的意见征求,非道路移动柴油机排放标准由“国三”升“国四”已是板上钉钉。自2022年12月1日起,所有生产、进口和销售的560 kW以下(含560 kW)非道路移动机械及其装用的柴油机应符合第四阶段要求。
说起,农业机械排放标准从国三升级国四,这一事件,有些农机人还抱有国四再延期的期待。何来这种期待,先来回顾一下,农业机械“国二”升“国三”的历程:2014年5月份,原环保部官方发文,首次要求是2016年4月1日实施;2016年1月15发出延期通知,自2016年12月1日起,所有制造、进口和销售的农用机械不得装用不符合《非道路标准》第三阶段要求的柴油机。
农业机械国四排放标准实施时间,是否也会再延期呢?笔者认为,延期可能性极其渺茫。国三升级时间,从2014年5月提出,到最终实施,也就是2016年12月,历经2年半的时间。国四升级的消息,早在2014年5月份就同国三排放标准一起,给出了预告,在2019年12月份又正式提上日程,2020年12月份更是给出了明确的升级时间;到2022年12月份,公布排放限值要求,已达8年之久;正式提上日程,也有近3年的时间,留出了4~6个作业季的时间,供农业机械生产企业,进行实验室验证,整机田间适应性验证,验证发动机性能、可靠性及整车的匹配效果,标定后处理排放系统,是否满足国四法规要求,是否满足用户使用需求。把农业机械排放标准升级国四时间,定在2022年12月1日,从时间上来看,留给农业机械生产企业的过渡、升级时间还较为充裕。同时,这次农业机械国四标准相关要求与柴油车国五要求基本相当,采用选择性催化还原装置(SCR)和颗粒捕集器(DPF)是主流技术路线,部分厂商还会采用柴油氧化催化器(DOC)和废气再循环(EGR)等辅助技术。这些技术在国五柴油车上已实现成熟应用,欧美非道路相应产品已在多年前供应市场。因此,国四升级再次延期的可能性极小。
1.排放限值要求更为严格
非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值
《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)(GB 20891—2014)》,对非道路移动机械用柴油机污染物排放限值,做了明确规定,如上表。一氧化碳(CO)的排放限值与国三阶段一致;与国三阶段不同,国四标准对碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)分别做了排放限值要求。国四标准对颗粒物(PM)的排放要求,更为严格。
2.不单是柴油机要达标,更加关注成品整机排放
对于国四与国三的不同,官方解读是这样的:新增车载法整机测试要求,对37kW以上机械实际使用过程的污染物排放通过便携式排放测试系统(PEMS) 进行测量,规定90%以上有效功基窗口的C0和N0x的比排放量不应超过相应功率段限值的2.5倍。此外,增加了柴油机非标准循环工况的测试方法及限值要求。
通俗来说,就是与此前的第一到第三阶段直接要求柴油发动机达到标准不同,此次国四标准直接作用于农用机械整机。也就是说,一台仅安装了国四标准柴油机的农机并不一定能通过审核,还要求成品整机排污必须达到标准。同时,检测和监控等设备必须齐全,完全符合标准规定,才能正式运行。
3.更加注重排污监管
当初国三标准实施一段时间后,有不少农机行业人士表示,说市场上还有很多国二产品在销售,但却没有一个受到处罚。在这种情况下,守规矩的大企业在市场上吃了亏,胆子大的小企业却得了利。为避免国四升级,再次出现国三升级时,面临的各种篡改、各种意料之外的情况,这次不单是对柴油机进行型式核验,还增强了监管手段。
提出排放控制系统远程在线监控及定位要求:对37kW以上,560kW以下非道路移动机械提出了定位及远程在线排放监控的要求,提出非道路移动机械应向监管平台实时发送排放及定位相关数据,利用大数据分析,筛查出高排放机械。
提出环保达标检查要:环保达标检查,既包括新生产阶段的企业自查和主管部门的抽查,同时也包括非道路移动机械在用阶段,企业的在用符合性自查和主管部门的在用符合性抽查。这一要求的提出,将促使企业更加重视其产品环保达标可靠性的保障,有效降低实际使用过程中的排放风险。
提出排放控制系统监测要求(NCD/PCD),避免污染控制装置被恶意破坏拆除:排放控制系统,尤其是氮氧化合物(NOx)和颗粒物控制系统的有效运行,是保证非道路柴油移动机械排放达标的重要条件,因此国四标准增加了对NOx和颗粒物控制系统监测的要求,当监测系统发现及选择性催化还原(SCR)系统不加尿素、尿素掺水、废气再循环(EGR)阀卡滞、NOx传感器故障、拆除壁流式柴油颗粒物捕集器(DPF)、DPF堵塞和诊断系统篡改等,就会触发驾驶员报警系统,提醒操作人员进行维修。若故障一直存在,将会进一步触发驾驶性能限制系统,通过激活发动机限扭控制策略,使得机械因扭矩限制无法正常使用,直到排放相关故障被排除后,机械才能够正常使用。
非道路移动机械作为装配有发动机的移动机械,是一个大家族,种类繁多、应用领域广泛,包括工程机械、农业机械、园林机械、发电机组、渔业机械和机场地勤设备等。从保有量情况看,工程机械和农业机械,这两者占了非道路柴油移动机械保有量的90%。2019年底,我国农业机械约4000万台。
根据《中国移动源环境管理年报》数据显示:2019年,全国非道路移动机械氮氧化合物(NOx)排放量超过333. 5万吨,约为机动车NOx排放量的52.5%,约占移动源NOx排放总量的29.5%;在全国NOx排放总量中占比18.5%,接近20%,是NOx的一大重要排放来源。非道路移动机械的颗粒物排放量较高,颗粒物排放量超过17.4万吨,是机动车颗粒物排放量的2.4倍,占了移动源颗粒物排放总量的55.4%。其中,农业机械和工程机械的N0x和颗粒物排放量均基本相当。
排放标准升级为国四后,能减少污染物排放多大量呢?生态环境部,给出了一组测算。按照2022年12月1日实施国四排放标准测算,随着标准的实施,国四非道路移动机械保有量占比逐步增加,2025年当年减排NOx 37. 5万吨、PM 3. 2万吨,减排比例分别为12. 5%和19. 3%,2030年当年减排NOx 106. 4万吨、PM 7. 7万吨,减排比例分别为35.0%和46.8%。环境效益非常明显。
1.成本增加不容小视
国四标准相关要求与柴油车国五要求基本相当,从柴油车行业来看,采用选择性催化还原装置(SCR)和颗粒捕集器(DPF)是主流技术路线,部分厂商还会采用柴油氧化催化器(DOC)和废气再循环(EGR)等辅助技术。
就非道路柴油移动机械来看,从国三到国四,不同功率段非道路移动机械采用不同的排放控制技术。50-100马力段主要采用的技术路线是加装颗粒捕集器(DPF),100-175马力段主要技术路线是加装氧化型催化转化器(DOC)+颗粒捕集器(DPF),175-760马力段主要技术路线是加装氧化型催化转化器(DOC)+颗粒捕集器(DPF)+选择性催化还原装置(SCR)。不同的技术路线,增加成本有所不同。50马力以下功率段的柴油机,技术上只需要进一步优化进气、燃油喷射系统即可,在量产的情况下,柴油机增加成本较小。175-760马力段增加成本最高,升级成本约占总成本的10%-15%。
有业内人士表示,选择废气再循环(EGR),意味着更高的油耗和更短的颗粒捕集器(DPF)再生周期,也就是更高的使用成本;而选择SCR策略的,要考虑尿素消耗的成本,以及尿素质量等带来的损耗。同时,还需要考虑上整机配套测试费用和机型重新设计等费用。因此,不管是选择哪种策略,硬件成本+试验测试成本+使用成本的增加,都不容小觑。
2.市场透支,排放升级,加重市场惨淡?
2020年农机市场,出现大幅度反弹,多地出现补贴资金严重透支。有地区表示,即使把2021年的补贴资金全部用上,也难以兑现2020的补贴欠款。2020年农机市场,出乎意料的繁荣,不仅造成今年,甚至明年的补贴资金紧张,也提前透支了今后两三年的购机需求,使得2021年大宗农机市场呈现惨淡经营的局面。农机升级国四,势必会造成农机整机价格上涨,在这种市场本就不景气的情况下,农机涨价,只能让惨淡的农机市场,雪上加霜。
但是农机市场惨淡的底色上,也可能会出现意料之外的亮色,甚至可能扭转农机市场表现。一般来说,排放标准升级的时间节点来临之前,厂商会对国三农机做降价促销,加快出货速度。此外,这两年,金融支持农机购机工作,是越做越广,用户购机贷款利息也较前些年降低了很多,这对激活用户购机需求,将是一大利好。
3.整机的开发、验证工作能否做足?
这次国三升级国四,绝不是换装台柴油机,那么简单。因为标准明确要求,机械要增加车载终端和颗粒物捕捉装置,为应对这种新的要求,不少整机机型,都需要重新设计产品。毕竟50马力以上机械,都需要加装颗粒捕集器(DPF),DPF本身就是一个体积不小的设备,安装也比较复杂。对于拖拉机来说,可能稍微好点,这种后处理装置可以放在机罩外侧,但对于收获机械就有较大难度了。当然,也会有不需要重新设计,即可完成排放标准升级的整机机型。但那也少不了便携式排放测试系统(PEMS)测试。考虑到我国幅员辽阔,农机销售范围广,农机作业环境多样,各类测试都不可能是一轮即可完成的,都需求四轮、五轮,甚至更多轮测试验证,才能确保整机在使用过程中的排放合规性、作业可靠性。
也正是因为,不少业内人士都意识到了,升级国四对整机开发的影响。所以,一些大企业早在2016年就开启了国四机型研发工作。当然,现在的农机行业还处于:柴油机生产企业说“国四柴油机已升级完毕,可随时与整机配套”,但尚未有一款国四整机产品,向生态环境部机动车排污监控中心报道的阶段。下面来看一下,农机企业国四升级进展如何了。
柴油机生产企业:2019年非道路柴油机移动机械升级国四消息公布后,玉柴柴油机、潍柴动力、一拖柴油机、全柴柴油机、解放动力、东风康明斯发动机等柴油机企业,就陆续发布了非道路国四柴油机。如玉柴表示,在2018年10月份率先在行业发布全系列非道路国四产品后,玉柴与雷沃重工一起马不停蹄地开展国四产品的配套试装工作;在2018年12月,玉柴220马力的国四机型YCA07已成功配套雷沃GV系列小麦收割机。东风康明斯表示,截至2018年末,康明斯选择性催化还原系统(SCR)和柴油颗粒物捕捉器(DPF),已成功应用于200多万辆汽车和非道路设备上,具备成熟可靠的非道路移动机械用国四柴油机产品。东方红柴油机公司在2019年已对外表示,东方红非道路国四柴油机一拖公司进行50多项台架标定、80多项整机标定,累计测试时间4000余小时,已进入田间适应性验证阶段,陆续投放东北、西北、海南等地进行可靠性验证,具备了对外配套条件。
整机生产企业:在农机整机行业领域,据公开资料显示,中国一拖在2019年的宣传报道中提到,中国一拖制定了37kW以上整机非道路国四升级计划,对50~260马力全系列机械换挡及动力换挡产品,谷物联合收割机、玉米籽粒联合收获机、履带式水稻机等收获机新产品,升级开发了配备高压共轨、增压中冷和带DPF后处理的非道路国四柴油机,目前已经完成国四产品设计工作并进入试验验证阶段,正进行市场验证。其他企业都较为低调,企业名字多是体现在,柴油机企业的宣传报道中,如全柴宣传报道提到“全柴国四产品已在雷沃、沃得、中联、道依茨、星光、柳林等在农业装备龙头企业的不同马力段拖拉机或收割机等整车产品实现搭载”;玉柴报道中提到“2018年9月16日,玉柴国四发动机与中联重机谷王籽粒机配套成功”。
官方发布情况:按 照《关于开展机动车和非道路移动机械环保信息公开工作的 公告》(国环规大气〔2016〕3 号)要求,自 2017 年 7 月 1 日起,非道路移动机械生产、进口企业应当向社会公开其生产、进口非道路移动机械的环保信息,包括排放检验信息和污染控制技术信息。从生态环境部机动车排污监控中心官网,可以看到在对非道路移动机械环保信息公开情况的汇总中,几乎每个月都有国四标准工程机械或多或少的工程机械产品名列其中,但尚未有任一款国四标准的农业机械环保信息位列其中。这说明,到2021年8月底,还没有完全符合要求的国四农机产品。
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