我国汽车燃料经济性标准法规和政策研究.doc

建立我国乘用车燃料经济性标准体系及相关制度我国汽车燃料经济性标准法规和政策研究金约夫 中国汽车研究中心标准室一、概述中国的人均石油资源水平极低，人口占世界总人口的21%，而石油资源只占世界总量的3%。石油产量只占世界总量的5%。2000年，中国石油的消耗总量达到2.1亿吨，是位列美国（8.9亿吨）和日本（2.5亿吨）之后的第三大石油消费国。根据国家发展和改革委员会的预测，到2020年，进口石油将占石油需求的50%以上。持续增长的石油消费所带来的石油进口将严重威胁中国的能源安全，并阻碍中国经济的持续发展。到2010、2020、2030年时，中国的机动车燃料消耗量需求将达到1.3亿吨、2.3亿吨和3.7亿吨，分别是当年全国石油总需求的43%、57%和87%。不断增长的石油进口量意味着中国将越来越依赖于其他石油出口国。从历年的石油进口来源看，中东地区是中国石油的主要来源，从1995年的45%上升到2000年的54%。动荡的中东局势给中国带来的是：石油供应的不稳定和价格的大幅浮动。近中期中国的石油需求分析美国能源部分析资料汇总200520102015最低最高最低最高最低最高需 求2.532.673.053.213.713.95供应能力1.601.701.701.801.801.90缺 口0.900.971.351.411.912.05世界各国为解决能源安全，开展了大量的基础研究工作，目前各国采用的主要对策有：实施有效的汽车燃料经济性标准法规；实施汽车燃料消耗量限值标准；实施汽车燃料消耗量申报和公布制度；实施汽车燃料消耗量标识制度；为减少汽车燃料消耗量实施相应的辅助措施；我国政府组织进行的工作：2001年开始，国家经济贸易委员会以行业200186号文会同原国家计委、环保总局、国家质监总局、税务总局、财政部等6部委组成了指导委员会，责成中国汽车技术研究中心负责，成立了中国汽车燃料经济性标准和政策研究项目工作组，开展汽车燃料经济性标准和政策研究。二、该项研究分为以下几项进行：汽车燃效标识制度；汽车燃料经济性申报和公布制度激励政策建议；汽车燃料消耗量限值标准和试验方法。实施汽车燃料消耗量申报和公布制度实施燃料消耗量的申报和公布制度，可以提高汽车制造业整体对燃料消耗量的认识，为消费者购买高能源效率车辆提供一个参考依据。这种做法是国际上通常的做法，同时也是我国向法制化管理汽车燃料消耗量的过渡。施燃料消耗量的申报和公布制度多数国家是和汽车产品的型式认证结合进行。美国有它独特的办法。从国外对汽车产品实施“燃料消耗量要求”的情况看，所具有的普遍特征是有较完整的法律体系保证，有非常明确的实施对象和范围，充分考虑了目标基准值设定将会带来的影响，以及考虑到制造商在实施“燃料消耗量要求”前应当准备的事项等内容，并分阶段实施。汽车燃料消耗量申报和公布制度是许多国家对汽车产品实施的一项减少汽车燃油消耗量的有效的管理制度。实施燃料消耗量的申报制度，可以提高汽车制造业整体对燃料消耗量的认识，公布制度为消费者购买高能源效率车辆提供一个参考依据，并可促进他们的节能意识的提高。美国和日本都是基于法律、法规来制定和实施申报和公布制度的。美国的汽车燃料经济性申报和公布制度；日本的申报和公布制度；欧盟的申报和公布制度；汽车燃料消耗量标识制度能效标识的定义：能源效率标识(以下简称“能效标识”)是粘贴在用能产品上的一种标签，主要用来表明用能产品能效水平的高低，或注明产品的能源效率或能源消耗量，或标出产品的能源效率等级等信息，以便在消费者购买产品时，向消费者提供必要的信息。标签上同时还可能包括对用能产品重要特性的说明及其他信息。标识可以是自愿性的，也可是强制性的，一般由政府负责组织实施。通过对国外所使用的各种标识进行了充分的研究，提出了我国应当实施的汽车能效标识的具体要求和形式。标识的研究内容还有：标识的目的和作用；标识的种类和性能；能效标识与能效标准的关系；标识的内容；部分国家汽车油耗标识信息比较；三、汽车燃料消耗量激励和辅助政策建议实施汽车燃料经济性限值标准，在国外都配套有不同的技术政策和辅助政策，如美国的CAFE惩罚性税收，和对消费者征收的惩罚性油老虎税等。对于汽车燃料经济性，国际上采取激励和辅助政策的目的是为了达到整体上的汽车燃料经济性的提高，普遍采用的对车辆燃料经济性的激励和辅助政策的手段一般有三种：经济的手段；通过减免税费，鼓励高燃效汽车的快速发展，提高市场占有率；给予高燃效汽车经济上的补偿，如：购车补助、贷款优惠，低息和降息等；辅助措施，通过政府的补助引导消费的做法，如：对于购置混合动力汽车的补助；增加新的税种，强化对汽车燃料经济性提高的力度；（美国的油老虎税Gas Guzzler Tax）强制的手段；对达到燃料经济性性能要求的车辆，准予上牌和上路；对车辆达到下阶段燃料消耗量限值标准，提出时间要求；对达不到燃料消耗量限值标准要求的车辆，即使交纳了惩罚性税收，也不能无限期的销售。给与一定的宽限期，限期达标；对于国家机关（或政府部门）有义务购置和使用高燃效的车辆；对于汽车生产企业有义务生产和销售符合燃料经济性性能标准要求的车辆；对于用户有义务购置和使用达到燃料经济性性能标准要求的车辆；标准法规的手段。规范燃料经济性的评价和试验方法；通过出台燃料经济性性能标准（限值），提高车辆的燃料经济性；适时地公布燃料经济性性能标准的制定计划，给与企业准备期；采用国际通行的“申报与公布制度”，规范对汽车产品的燃料经济性的管理，并通过该制度的实施，逐步建立我国的汽车燃料经济性评价体系；其他研究还有：手段地确定和运用；提出我国汽车提高燃料经济性政策的原则；激励政策建议；惩罚政策建议；金融和辅助政策应向用户和企业都受益方向倾斜；关于M1类汽车燃料消耗量试验方法和限值的研究采用统一的试验方法，对汽车产品进行燃料经济性的评价，是非常重要的。考虑目前我国的情况和参照国际通常使用的方法，提出乘用车（M1类）燃料消耗量试验方法和乘用车（M1类）燃料消耗量限值标准。试验方法： 轻型汽车燃料消耗量试验方法GB/T 19233-2003（欧I和欧II的试验运转循环）。GB/T 19233-2003轻型汽车燃料消耗量试验方法；参照采用ECE R101/02全部技术内容；适用范围：以点燃式发动机或压燃式发动机为动力，最大设计车速大于或等于50km/h的M1类车辆，也适用于最大设计总质量不超过3.5t的M2类和N1类车辆；在进行GB 18352.1或GB 18352.2排放测量时，用碳平衡法计算得到燃料消耗量；GB/T 19233 试验运转循环（欧和欧）： 2008年可能实施的试验运转循环（欧和欧的试验运转循环）： GB/T 12545.1-2001乘用车燃料消耗量试验方法；试验内容 ：模拟城市工况循环燃料消耗量试验；90km/h等速行驶燃料消耗量试验；120km/h等速行驶燃料消耗量试验； GB/T 12545.1-2001简称为三合一试验方法。GB/T 12545.1 试验运转循环： 乘用车限值标准适用范围：以点燃式发动机或压燃式发动机为动力，最大设计车速大于或等于50km/h，最大设计总质量不超过3 500kg的M1类车辆；制订根据和原则：以普查、统计、申报和分析国产乘用车燃油耗水平为基础确定限值；根据我国实际情况确定评价体系；提出分阶段的燃料消耗量限值；放宽微型车的限值；考虑特殊结构车辆的限值；对在生产车推迟执行；限值标准的编制过程：进行了“评价体系”、“国产乘用车普查”、“普查结果统计分析”、“燃料经济性数据申报”和“技术措施效果和成本分析”等前期工作；在普查、统计、申报和分析国产乘用车燃油耗水平的基础上，2003年4月1日提出限值第一方案；在征求主要生产企业意见的基础上，提出第二方案；在广泛听取起草工作组各单位意见的基础上，6月20日提出第三方案；进行国外水平统计和分析，并与限值进行比较；限值的水平：第一阶段相当于2002年平均水平，符合率约50%，保证十五规划平均燃油耗降低5%-10%的要求；第二阶段加严10%，保证十一五规划平均燃油耗比现有水平降低15%左右的要求；燃料消耗量限值与国外SUV水平的比较：SUV车辆的特殊性，要求对这类车辆给予不同的限值。为此课题组对美国市场的SUV进行了分析研究，结果如下：汽柴油生产与汽车工业发展相关性研究张国生 中石化经济技术研究院节能与环保是永恒的研究课题，随着人们对环境污染与能源消耗的进一步关注，各国政府都是在制定排放法规的同时，积极研究推出能源法规。而且，在能源法规中重点是控制燃油经济性，以便促进车辆更新换代，达到节油和环保的双重目的。第一章 节油与汽车工业一、我国节约汽车燃料的重要性和必要性石油资源是不可再生的能源和原材料，合理利用石油资源、正确引导消费和提高能源效率具有重要意义。随着国民经济的发展，尤其是汽车工业的发展，对汽油和柴油的需求量不断增大。据统计，目前，我国民用车辆的社会汽车保有量已达到2000万辆左右。每年车辆和机具要消耗1.15亿吨汽油和柴油，相应全年车辆和机具含有有毒物质的尾气排放量要高达7700万吨。这两个数据与发达国家相比,单位燃油消耗我们是美国的2.5倍，单位车辆尾气排放的有毒物质我们也是美国的3.0倍,如此大的资源消耗和有毒物质的排放量,随着人们对环境保护和节能意识的增强，越来越引起人们的重视,人们迫切的需要降低车用燃料的消耗和减少对环境的污染。汽车工业发展速度很快,每年保有量以10%以上的速度在增长,轿车生产的速度达到1520%。而且,在国外发达国家轿车保有量一般占汽车车总数的70%以上,我国仅为30%左右，轿车发展空间很大。由于车辆的快速增长，汽柴油需要量也呈现较大的增长速度，从1995年到2002年，汽柴油需要量从7700万吨，增长到12400万吨，增长率达到7.04%。一般汽柴油要占到原油加工量的50%以上。原油加工量从1995年的1.49亿吨，增长到2000年的约2.2亿吨，增长率达到8.11%。高速增长的石油需求给石油开采和炼制工业带来压力，国内原油资源缺乏，90年代以来，原油产量年均增长仅为250多万吨左右，2002年总产量达到1.67亿吨。仅满足需求量的76%左右，缺口都是由进口原油解决。我国原油资源不足，从1993年以来就从原油出口国转变为原油净进口国，目前进口原油资源已经增加到7000万吨左右，随着国民经济的发展，资源短缺的矛盾日益突出，原油资源对我国经济发展影响很大，长远观点来看，应加大节约油品的力度，发展替代能源特别是可再生资源，以减少对石油资源的依赖性是十分重要和必要的。二、我国汽柴油生产和消费现状（一）汽柴油生产与消费2002年原油加工能力为2.895亿吨，加工量达到约2.20亿吨，其中汽、柴产量达到11988万吨。从2001年生产和消费比较来看，我国成品油产量结构现状的特点之一是汽油略有过剩，柴油基本平衡。届时我国汽车保有量为1803和1950万辆，我国全社会汽柴产品生产和消费以及汽车保有量情况（详见表1-2-1）。（二） 国内原油供应与需求我国石油资源紧张，目前，国内生产量仅有16700万吨/年，已经不能满足国民经济发展对油品的需要。2002年中国原油总供应量为22920，其中国内原油产量16700万吨，进口原油6941万吨，原油出口量为721万吨。考虑原油库存变化后，2002年中国原油表观消费量为21896万吨，中国原油供应与消费情况详见表1-2-2，中国原油近年进口量详见表1-2-3。表1-2-1 汽柴产品生产和消费以及汽车保有量 （万吨/年、万辆/年）产品2001年2002年汽油产量41254319柴油产量74057669产量合计1153011988社会消费量合计1174512414汽车保有量18031950资料来源：为行业生产统计年报；中国石油石化产业经济研究年度报告表1-2-2 中国原油供应与消费 （万吨）年份国内产量进口量出口量总供应量表观消费量2001年16380602575521650215812002年1670069417212292021896资料来源：国家经贸委，中国海关统计表1-2-3 中国原油近年进口量 （万吨）年份199719981999200020012002原油进口354727323661702760266941资料来源：中国海关统计三、我国汽车工业发展及对汽柴油供应和需求趋势的预计我国汽车工业发展迅速，已经提前三年完成了“十五”规划提出的到2005年中国汽车产量达到290万辆的目标，2002年全国累计生产各类汽车325万辆，汽车生产构成中增加较快的是轿车和载重车；农用车在此期间内也有较大幅度发展，2002年农用车销售量已达约250万辆。汽车工业的发展，拉动汽柴油产品的快速增长，根据调查我国未来汽车保有量数量（详见表1-2-4）预计汽、柴油的需求预测（详见表1-2-5）。表1-2-4 汽车保有量的预计汽车规划2005年2010年汽车保有总量2198235531003315表1-2-5 我国未来汽、柴油的需求预测 单位：万吨年份品种推荐值2005汽油42604350柴油829084602015汽油5800柴油12900第二章 环保对汽车工业和油品的要求汽车排放是大气的重要污染源之一，为减少汽车尾气中有害物的排放， 发达国家普遍采取了机内净化（改进发动机设计、改善燃烧条件减少污染物生成）和机外净化（汽车安装尾气转化器）等一系列措施，使得汽车尾气造成的大气污染状况有所减轻。进而又开发了清洁燃料的生产，清洁汽油、柴油在发达国家和某些新兴工业化国家得到了较快的推广应用。二十世纪的后30年，各国政府都纷纷制定日益严格的汽车排放标准、燃料规格标准以控制各种有毒有害物的排放。一、有害排放物的生成与控制及其各国排放法规内燃机在燃烧过程中产生有害成分主要为：一氧化碳（CO），碳氢化合物（HC），氮氧化物（NOx）,硫氧化物（SOx）和其它化合物及微粒等。这些污染物主要来自不完全燃烧和不适宜的燃料。不清洁的燃料产生的污染物一定较高，所以各国都在研究清洁燃料的生产问题，控制污染物的源头是当前的一种趋势，主要控制油品中的硫含量、苯含量、烯烃和芳烃等，并且适当增氧来改善燃烧条件。再者，就是改进发动机设计，防止不完全燃烧。并且增加了尾气后处理措施（增加了三效催化转化器，用催化剂催化氧化或催化还原以处理污染物），减少对环境的污染影响。在世界上排放法规主要有三个体系，即美国、日本和欧洲体系，我国目前是参照欧洲法规制定了排放标准。美国法规：是1966年诞生于加利福利亚州，用7个工况组成一个完全的测试循环，并于1968年被美国联邦政府采纳为联邦排放法规。欧洲法规：它是由若干等加速、等减速、等速和怠速工况组成。1970年制定了模拟市内道路行使的城市工况（city cycle）；1992年增加了反映城郊高速公路行驶状况的城郊工况（EUDC，extra urban driving cycle）。日本法规：日本1968年实施“大气污染防治法”，1973年采用10种工况测试循环（热启动）。1992年起改用10.15工况测试循环。美国、欧洲和日本排放法规对比：从最高车速和平均车速来看，欧洲最高，日本最低。从总行驶距离和总循环时间看，日本最短。从循环模式来看，欧洲和日本工况由一系列等加减速和等速工况组成，相对简单，而美国的FTP-75工况最复杂，速度变化大，操作困难。美国、欧洲和日本排放法规对比(详见表2-1-1)。表2-1-1 美国、欧洲和日本排放法规对比测试循环美国FTP-75欧洲ECE-15+EUDC日本10.15工况总行驶距离 , km17.9114.16平均车速 , km/h31.732.522.7最高车速 , km/h91.2120(90)70总循环时间 , 国排放法规：1984年4月1日开始实施排放法规GB38423844 83,仅规定了单一简单工况的排放限值，1989年颁布了轻型车排放标准GB11641-89及其测试方法GB11642-89。排放标准基本参照欧洲20世纪70年代末至80年代中的ECE15-03法规，只是HC限值略宽松。1999年3月10日颁布并于2000年1月1日开始实施GB14761-1999法规，2001年4月开始实施GB18352.1-2001(是GB14761的修订及替代)。北京市1999年1月实施了相当欧洲I类法规的地方标准（DB11/105-98），并于2003年7月1日提前一年实施相当欧洲II类法规的GB18352.2-2001。从污染物治理进程上看，美国达到欧标准用了10年，又持续了10年达到欧标准；欧洲欧标准用了16年，持续了4年达到欧标准；我国欧标准用了10年，计划持续了4年达到欧标准。目前，美国和欧洲排放标准基本一致，都在欧标准上，欧洲排放标准详见表2-1-2。表2-1-2 欧洲排放标准法规名称车型COHCNOxHC+NOxPM实施日期(g/km)(g/km)(g/km)(g/km)(g/km)欧洲I号汽油车2.72 0.97 0.14形式认证1992.7.1柴油车8一致性认证992.12.31欧洲II号汽油车2.20.5形式认证1996.1.1非直喷柴油车10.70.08一致性认证1997.1.1直喷柴油车10.90.1欧洲III号汽油车5形式认证2000.1.1柴油车0.640.50.560.05一致性认证2001.1.1欧洲IV号汽油车10.10.080.025形式认证2005.1.1柴油车一致性认证2006.1.1轻型车排放进程详见图2-1-1。汽车排放已被视为重要的污染源之一，发达国家为此加强对汽车污染的治理。目前，欧洲、美国正在实施真正意义上的低污染排放标准，即欧III排放标准或美国Ticr标准。他们在前一阶段的基础上，削减了一半的污染排放量。到2004年左右，还将对排放限值再减低一半，达到超低污染排放要求。这就要求进一步提高汽车排放控制技术和改善燃油品质，要求开发更新的排放控制装置和排放测试装置。二、我国实施严格的汽车排放标准和对油品的要求目前，中国汽车技术研究中心正在组织专家对欧洲排放新法规进行研究，并与德国大众汽车公司合作，通过分析欧III排放新法规对排放测试设备的新技术要求，提出排放认证试验室建设方案。同时，在分析国外为满足新排放法规的要求所采取的各种技术改进措施基础上，提出我国汽车发动机排放控制技术路线建议意见，为政府决策提供技术支持。2000年，我国就开始实施严格的汽车排放标准，要求汽油车必须装备电喷发动机和三效催化转化器；柴油机必须装备增压器和改进喷油泵；国家四部委局联合发布了低污染排放小汽车减征消费税的管理办法。原国家经贸委发布的近期工业行业发展导向提出，从2003年1月1日起，车用汽油质量要全部达到国家新标准，即硫含量不大于0.08，烯烃不大于35，轻柴油质量也要全部达到国家新标准，即硫含量不大于0.2，氧化安定性、总不溶物不大于每百毫升2.5毫克，十六烷值不小于45。根据世界各国的汽柴油质量发展历程和趋势，汽柴油质量发展的主要特征为：1、对汽柴油质量标准只进行使用要求的控制2、对汽油进行限铅控制，要求采用无铅汽油3、要求降低汽油中的硫和苯含量和降低柴油中的硫含量4、进一步降低柴油中的硫含量和汽油中的硫、苯、芳烃和烯烃含量。应该指出：目前世界上许多国家的汽柴油质量标准正在向更高的环保、节能型水平发展，节能与环保已经是全球化热点和焦点问题。为了满足节能与环保的迫切要求，生产清洁燃料已经成为炼油工业的重要任务。第三章 节能、发动机、环保和油品的关系一、国内外节油状态对比随着各国对环境污染与能源消耗的进一步关注，不少国家在制定排放法规的同时，又推出了能源法规。 比如美国联邦出台的能源法规：规定了汽车燃油经济性要求，1975年为每加仑行驶13英里，1981年提升为25.2英里，现在提升为27.5英里，使得汽车工业的产生巨大技术进步，燃料消耗大幅度降低。另根据专家分析：在汽车部分节能主要来自三个方面，其中有40%是车重下降，20%是选用了子午线轮胎，40%是发动机性能的改进。在其他部分对油耗影响的因素也是很多，如车况、路况、驾驶习惯、行驶限制条件、燃料品质等都会对油耗造成很大影响。在我国汽车结构中是缺轻少重，油耗较高的中型卡车占的比重较大，尽管近年来汽车工业以超乎寻常的速度发展，高压缩比的汽车越来越多，但在近2000万辆汽车保有量中80%还是压缩比较低的在用车，不管哪类车辆油耗都远远高于国外发达国家。在“十五”汽车工业规划中，强调了提高燃油经济性和发动机技术的进步。规划使轿车的百公里平均油耗从70年代末的14升下降为目前的7升。提高汽车燃油经济性，2005年力争使各种车型的百公里油耗平均降低10%，其中，轿车和轻型车降低510%，中重型汽车降低1015%。在燃油供应上以汽油为例进行节油潜力的分析：我国汽油供应的构成中，卡车用汽油占48.4%，轿车及微型车用汽油占24.7%，摩托车用汽油占8.9%，其它汽油发动机用汽油占4.4%。在汽油消耗中卡车用汽油的数量最大，压缩比最低，国外一般这种吨位车均被柴油取代。由于我国汽油车的中型卡车比例太大，卡车油耗一般是轿车油耗的23倍，所以油耗很高。在油品的品质上一般用RON90汽油，轿车一般压缩比都大于8.0，均采用RON93号以上汽油，我国汽油构成中RON90号汽油比例占80%左右。综上所述，如果我国汽车构成中汽油中型卡车向柴油型转化、发展轿车及微型车；柴油车向轻、重型车发展，其节油潜力很大。二、发动机技术进步对节油的影响从1986年以来，车用汽油机发生了很大的变化。燃烧室优化设计、多气门、可变机构、电控燃油喷射、稀薄燃烧、分层燃烧和缸内直接喷射等技术的成熟应用，不但使汽油机的动力性、经济性、排放性得到提高，而且也缓解了对汽油辛烷值的要求（即由于汽油机自身机械辛烷值的提高，在压缩比提高时并未过于依赖汽油辛烷值的提高）。据专家分析：发动机技术进步中，采用稀薄燃烧方式可以提高汽油机的指示热效率，降低NOx排放。另外，稀燃发动机一般不受爆震极限的限制，可采用高压缩比，提高车辆的动力性。1984年，日本本田汽车公司首次推出稀薄燃烧发动机，其空燃比为22:1，可大幅度降低油耗，同时可有效降低CO、HC排放。三菱公司开发了垂直涡流分层燃烧系统，用在4气门汽油机上。这种发动机的稀燃极限空燃比可达23:1以上，同时NOx排放减少。与理论空燃比加三元催化器的发动机相比，经济性提高12%。缸内直喷技术的使用：直喷式汽油机能随发动机工况变化，快速准确地控制空燃比和喷油时间，达到需要的缸内混合气浓度。由于把燃油直接喷射到气缸内及采用先进的电控技术，可在稀薄混合状况下燃烧，因此可大大降低油耗，可降低油耗约68%，使功率提高20%30%。从以上分析可以看出： 发动机燃烧室优化设计、多气门、可变机构、电控燃油喷射、稀薄燃烧、分层燃烧和缸内直接喷射等技术的成熟应用，以及ECU电子控制系统的采纳,大大提高了汽油机的动力性、经济性其排放性也得到改观。三、环保与清洁燃料汽柴油燃烧最大的危害是汽车尾气排放的有害污染物，而且，汽 、柴油的组成对尾气排放的有害污染物的浓度有一定影响。欧美等发达国家对此项工作做过深入研究，如美国的AQIRP项目和欧洲的EPEFE计划等。经过研究普遍认为 ：汽油中的苯、芳烃、烯烃含量，蒸汽压和硫含量都对环境有一定影响，危害人类的身体健康，需要加以控制。而氧能够减少汽车尾气中CO和未燃烧烃类的量，对有毒物质总量的影响也很显著，所以需要增加汽油中的氧含量。苯主要来自重整汽油，苯类大多损害人的中枢神经，造成神经系统障碍。苯被摄入人体后，危及血液及造血器官，发展严重时，有出血症状或感染败血症。苯在生物体内能逐步氧化生成苯酚等，诱发肝功能异常，使骨髓停止生长，可发生再生障碍性贫血。居住区大气中苯的最高允许浓度为2.4mg/m3。因此要限制汽油中的苯含量，以减少汽车尾气中苯对大气的污染。芳烃主要来自重整汽油和催化汽油，在不完全燃烧时可生成多环芳烃，而多环芳烃是致癌物质。另外，芳烃在光反应作用下产生臭氧，而空气中臭氧浓度为0.4mg/m3时，即可刺激粘液膜，促使中枢神经系统紊乱，引起支气管和肺组织的病变。臭氧被认为是一种突变性、致癌性和致畸胎性物质。因此要限制汽油中的芳烃含量，以减少汽车尾气中芳烃对大气的污染。烯烃大约88%来自催化汽油，在光反应作用下产生臭氧，尤其是1，3丁二烯的活性最强，汽车尾气中大量的烯烃存在有可能使人类患癌症的几率增大，所以汽油中的烯烃含量要加以限制。降低汽油的蒸汽压，就可减少挥发性有机化合物的含量，从而减少臭氧的生成和轻烃挥发带来的环境污染。降低汽油的硫含量，就可减少SOx的量，从而减少对人类的危害。汽油中的氧主要来自醚和醇类物质，醚和醇类物质可以减少汽车尾气中CO和未燃烧烃类以及有毒物质的总量，提高汽油辛烷值，是优质的汽油组份。但是，氧含量也不宜过高，过高容易产生氮氧化物，也影响环境。柴油中主要是硫和芳烃以及颗粒物污染。由于环保和节能的需要，各国都在控制污染源头,提倡生产清洁燃料。第四章 清洁燃料的生产为了满足节油与环保的要求，石油石化行业也在积极采取措施，抓紧炼厂的改造和调整，发展新技术力求生产出更清洁的燃料。一、 国内外汽、柴油质量的发展趋势 从世界发达国家近30年来的发展经验，汽油大都经历了含铅、含硫普通汽油阶段、无铅汽油和清洁燃料阶段；柴油也是从不控制硫含量、芳烃含量到限制硫含量阶段和清洁汽柴油阶段。每一个阶段都伴随着汽车发动机的进步、电子控制系统的采纳和燃料油品精制程度的提高，车辆的燃油经济性不断提高。为了解决尾气排放问题，发达国家普遍采取了机内净化和机外净化等一系列措施，使得汽车尾气造成的大气污染状况有所减轻。但是，油品组成和质量对节油和环保的影响有很大影响也是不能忽视的。美、欧洲、日本汽车制造商协会1998年联合建议（世界燃料规范）代表了油品质量提高的思路与方向（详见表4-1-1和表4-1-2）。油品质量的发展思路主要是控制硫、苯含量，大幅度降低芳烃和烯烃含量，缩小馏分范围和提高抗爆级别。表4-1-1 世界燃料规范汽油主要标准等 级我国新标准RON 91/95/9891/95/9891/95/98MON 82/85/8882/85/8882/85/88硫 ppm 100020030800铅 g/l 0.013不可察觉不可察觉氧 % 苯 v%， 52.512.5芳烃 v%， 50403540烯烃 v%， 201035终馏点 215195195表4-1-2 世界燃料规范柴油主要标准等 级我国新标准十六烷值 48535540十六烷值指数 465054馏程 95% 370355340干点 365350密度 kg/m3820-860820-850820-840粘度 mm2/s（40）2.0-4.52.0-4.02.0-4.0硫含量 ppm 5000300302000芳烃 V% 总和 2510限制 多环 51二、我国生产清洁燃料技术的水平和未来发展清洁燃料的基本概念：应该是能够提供有效动力，比普通燃料更具有低排放污染的燃料。因此，控制油品中污染物（硫、苯、芳烃、烯烃和有机挥发物等）的含量是生产清洁燃料最基本的任务。目前，我国已经拥有了生产清洁燃料的主要生产技术，并且还在开发一些具有世界领先水平的技术。（一）我国石油炼制特点在我国石油燃料生产中，二次加工装置是以重油催化裂化装置为主的结构特点，反映在汽油构成上，催化裂化汽油比例较大（一般企业要占到80%以上），其它组分如重整汽油、烷基化油、异构化油等比例比较少。这样一个汽油结构特点，是汽油组分中硫、烯烃含量都比较高。对于柴油解决硫含量和十六烷值偏低是主要矛盾。为此，实行清洁汽油生产的技术，主要集中一是降低现有FCC汽油中烯烃含量和硫含量；二是增加重整、烷基化和其它醚化产品等高辛烷值汽油组分的产量和建设异构化装置。对于实行清洁柴油生产的技术，主要集中在加大加氢精制装置和加氢裂化装置的建设。（二）清洁汽油生产的技术1、催化裂化技术 催化裂化装置是生产汽油的主要装置，汽油的改质是实现清洁汽油关键的一步，我国催化裂化掺炼渣油的比例太大，所以汽油烯烃含量比较高。汽油的硫含量的控制可以采用前加氢（原料预精制）和后加氢（产品后精制）方法来解决。目前拥有的技术有蜡油加氢处理、FCC汽油选择性加氢精制等技术。对于汽油的烯烃控制，主要许多改进的催化工艺如：FDFCC灵活催化工艺、MGD多产柴油工艺和MIP催化工艺等；在裂化催化剂的改进上：采用最大量生产异构烷烃的裂化催化剂、降烯烃催化剂等。还有催化汽油后处理技术。同时也开发一些相关的催化助剂，其中包括：高效辛烷值助剂，减少FCC汽油硫含量助剂，提高FCC汽油诱导期的助剂等。这些都有助于汽油质量的改进与提高。 一般来讲：降烯烃的方法和作用中，催化剂贡献占三分之一，催化工艺过程优化的贡献占三分之二，加强工艺过程的研究是十分重要的，应引起大家的重视。2、催化重整技术 汽柴油都是调和产品，高品质油品组分的生产十分重要。重整汽油是汽油的重要组分之一，是高辛烷值汽油调和组分。由于我国原油资源的限制（中、重质资源多，相对重整原料少）。而且，在经济上开宽馏分重整生产汽油不如开窄馏分生产芳烃划算，所以，重整装置规模偏小，总生产能力偏低。在重整原料的开发上，应创造条件，引入一些轻质原油或将二次加工的适合重整的原料进行精制后进重整是必要的。在重整技术方面的发展主要有：低压组合床重整工艺、连续重整工艺以及改进的半再生重整工艺，也相继开发成功了许多高性能催化剂。3、烷基化技术 我国共有14套HF酸烷基化和硫酸法烷基化装置，主要存在环保、质量和效益问题，开工率还较低，开发固体酸催化剂成为烷基化技术发展趋势。国内实验已经有利一定基础，对固体酸烷基化催化剂上焦炭前置物分子结构和物化性质进行了研究，找到了烷基化催化剂再生方法；连续进行多次再生证明了其有效性，从而为该项技术中试放大奠定了基础。4、C5C6烷烃异构化技术 国内烷烃异构化工业装置不多，需要发展。国内已经完成大量研究工作，包括异构化催化剂实验室制备的重复性试验研究、异构化工艺条件初步研究和催化剂再生性能试验。在260条件下，完成了1300小时寿命试验，C5和C6烷烃异构化率已达到国外同类剂相当水平，需要进一步实现工业化。5、轻汽油深度醚化技术 已研究开发出活性与树脂剂相当的沸石型催化剂，进行了工艺研究，确定了催化蒸馏和醚化反应的工艺条件。调合汽油的烯烃含量减少、辛烷值增加、氧含量增加。将继续汽油C5C7烯烃深度醚化试验研究，研究适应于宽馏分醚化的催化剂，继续工艺条件考察及催化剂评价试验，确定催化剂配方及工艺。在醚化异构化组合工艺技术开发上，研制开发了具有良好异构活性及再生性能的分子筛催化剂，并进行了烯烃骨架异构化工艺条件试验研究。该试验表明，采用组合工艺醚化物的收率较单独醚化工艺有较大幅度提高。6、新型高效的汽油添加剂碳酸二甲酯应用技术研究、 第四代汽油清净剂的开发、LPG精制技术等都进行深度研究。（三）清洁柴油的生产技术 我国二次加工的柴油数量大，其硫含量高和十六烷值低是当前主要矛盾，对于芳烃的控制目前还有放在重点上，开发成功的技术主要有：1、柴油加氢精制技术，新开发应用的RN-10 加氢精制催化剂,可应用于生产低硫柴油，性能处于世界领先水平。2、中压加氢改质技术已处于世界先进行列，已在多套工业装置上实现工业应用，采用中压加氢改质技术，可以得到低硫、低芳、高十六烷值优质柴油。3、重质油中压和高压加氢裂化技术，以重质油为原料生产高芳潜重整料、低硫柴油和低BMCI值油。4、以高硫直馏柴油和高硫、高氮、高芳烃催化柴油为原料的柴油中低压条件下深度脱硫、脱芳技术。此外还在开发提高柴油品质的非加氢技术的研究。5、柴油添加剂应用和开发，正在开发的有：含流动改进剂的多功能柴油添加剂、柴油清净剂和十六烷值改进剂。多功能柴油添加剂，通过合成与复配手段，能明显改善柴油低温流动性、清净分散性、稳定性、降低柴油汽车尾气排放。通过合成与复配的柴油清净剂，对喷嘴清洗效果明显，可控制沉积物产生，柴油氧化安全性未受影响，防锈能力提高。 十六烷值改进剂对提高十六烷值有很大作用。总之，为了实现环境的美好、清洁这一目标，需要汽车工业和炼油工业的共同努力。 第五章 结论与建议根据以上情况，我们认为有几条意见可供油品规格制订和立法研究中参考。1、石油资源是不可再生的能源和原材料，合理利用石油资源、正确引导消费和提高能源效率具有重要意义，国家应该进一步研究和出台一些鼓励节油、节能政策。2、随着对环境污染与能源消耗的进一步关注，在制定排放法规的同时，应该积极研究推出能源法规，在能源法规中应重点是控制燃油经济性，以便促进车辆更新换代，达到节油和环保的双重目的。3、汽车排放是空气重要的污染源之一，汽车尾气排放的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物，美国、欧洲、日本都严格进行了限制。我国强调加强环保意识、严格尾气排放标准利国利民，石油炼制单位应加强油品的杂质处理，合理调整汽油、柴油组分，提供优质油品。4、生产清洁燃料对国家对民众都有益处，但是对于企业要增加很大的投入，造成一定的效益损失。国家也应该进一步研究和出台一些鼓励生产和使用清洁燃料政策和考虑企业效益补贴措施。我国机动车燃料经济性水平及节油潜力高海洋 中国汽车技术研究中心摘要：本文介绍了我国机动车燃料经济性的现状，并与国外现状进行了比较。分析研究了在采用一般已经成熟的先进技术之后，油耗可能降低的幅度。一、前言目前，我国能源消费已居世界第二位。近十年来我国国民经济按年均9.7%的速度增长，原油消费量按年均5.77%的速度增加，而全国原油产量自1996年突破1.5亿吨以后，已连续几年徘徊在1.6亿吨左右。这种石油供求矛盾使我国自1993年成为石油净进口国以来，进口量逐年增大，尤其是“九五”期间，石油净进口量从1996年的1348.5万吨增加到1999年的2858万吨，2000年净进口量超过6000万吨，2001年达到7千万吨，2002年达到了将近8千万吨。2000年汽车消耗汽油约3千万吨，柴油2千万吨，接近于所有原油提炼的汽、柴油的一半。目前，我国汽车拥有量在飞速增长，有人预测，到2010年我国汽车保有量将增加到52105451万辆，是现在的2.5倍左右。由于我国的能源大量依靠进口，在当前这样的国际形势下，要保持这样高的增长率，必须提高汽车的燃料经济性。否则，一旦国际石油供应紧张，汽车工业将受到极大的威胁。提高汽车的燃料经济性，将允许在有限的石油供应条件下，提高汽车的保有量，使汽车工业的繁荣景象得以延续。所以，提高汽车的燃料经济性不仅是保证国家能源安全的需要，也是汽车行业可持续发展的需要。我国机动车燃料经济性现状我国机动车的保有量的构成图1表示我国各种类型机动车的构成。由于收入水平的影响，农用车和摩托车的保有量超过了其它种的车辆。注：这里乘用车指总量不大于3.5吨的载客汽车。各类机动车的燃料经济性水平乘用车的燃料经济性水平。 新的轻型车油耗试验方法是按照与排放试验相同的试验循环进行的，该试验循环等同采用欧洲的循环，模拟汽车的实际行驶方式，得出的油耗数据比较接近实际。以下图表的数据是轻型汽车按照欧洲II排放标准测试的工况法油耗。图2说明，与欧洲的车型相比，我国多数汽车的燃油经济性有一定的差距。但是，也有一些车辆的油耗水平与欧洲相当，这是因为我国许多新开发的车辆技术与国外同步，所以汽车的油耗水平也比较接近。同样，在相同重量下，我国乘用车的分车型油耗比美国差一些。但是美国汽车偏于大的重量。中国汽车技术研究中心作过研究，美国现在的油耗标准（对于轿车的公司销售量加权平均油耗标准）是27.5mile/gallon（大体相当于我国试验方法下的10.0km/L），而我国1999年全国轿车的销售量加权平均为11.4km/L，我国汽车平均燃油经济性好于美国标准，原因主要是我国汽车的排量小、车辆的尺寸小，并非是所有车辆都技术先进的原因。表1是不同重量段下所有车型油耗数据平均（非销售量加权平均）的比较，可以看到在各个重量段，我国汽车的油耗明显高于欧美汽车，差距范围在9-16%之间，差距最大的车型是整车整备质量1000kg以下的微型汽车。表1 我国当前车型平均与欧美2000年车型平均相比整车整备质量平均油耗（L/100km）我国与欧美平均的差异欧洲美国中国1000kg以下6.16.587.55-16%1001-1300kg7.028.468.51-9%1301-1700kg8.8510.6810.86-10%1700kg以上11.7113.3113.75-9%总平均-11%注：此表数据仅为同一重量段内的所有车型的平均值（非销售量加权）比较，只有有限意义。二、其它类车辆燃料经济性水平（一）大中型客车 我国现在是客车生产的大国，我国的客车制造水平参差不齐。合资企业生产的大型豪华客车一般采用国际进口的先进水平发动机和变速器等主要总成，燃油经济性比较好，可以认为已经基本具有当今世界的先进水平。也有一些豪华客车采用了国产的发动机，这些发动机具有上个世纪80年代前后世界水平，发动机外特性最低油耗与国外现在水平比较差38。一般的城市客车采用的发动机和变速器等主要总成水平较差，其中发动机的外特性最低油耗率就比世界先进水平差715。如果再考虑到这些车辆在变速器等总成上与先进水平的差异，油耗的差异将更大。大中型客车的油耗采用等速百公里油耗表示，而各种型号车辆公布的最经济油耗对应车速也不见得一样，所以整车油耗不容易作比较。载货汽车货车的情况与客车基本相当。由于我国载货汽车存在“大标小”以及人为超载的现象，更不容易将整车的油耗与国外水平相比较。我国重型载货汽车目前采用的发动机大部分具有80年代前后世界水平，这些发动机燃油经济性水平与国外当前先进水平相差只有38%左右。而中型载货汽车采用的发动机技术水平比较低，其外特性最低油耗率比世界先进水平差517。我国还有少量中型载货汽车采用汽油发动机，而国外卡车已经基本上不使用汽油机。汽油机要比柴油机油耗高1/3左右。（二）农用车 农用车一般采用单缸柴油机，也有少量的四轮农用车采用多缸机，目前这些发动机的外特性最低油耗率比国外类似产品高610%。笔者对部分农用车的调查表明，三轮农用车的百公里油耗大约为45L/km，年行驶里程大约为10000km。（三）摩托车我国是摩托车生产大国，但摩托车单车燃油经济性水平却不先进。以下图表中油耗的数据是各车型经济车速等速百公里油耗。 表2 我国摩托车油耗与日本比较（双方均选择250ml以下排量的摩托车）排量日本(L/100km)我国(L/100km)相