中國非道路移動(dòng)機(jī)械低碳排放的潛力分析及政策建議

IAnalysisofthelowcarbonemissionpotentialofChina'snon-roadmobilemachineryandpolicyrecommendations南開大學(xué)，中國汽車技術(shù)研究中心有限公司2023.10I金陶勝，南開大學(xué)副教授作者身份在Journalofhazardousmaterials,Scienceofthetotalenvironment,Emial:jints@李勇，中國汽車技術(shù)研究中心有限公司中級工程師TaoshengJin,associateprofessorofNankaiUniversityResearchfocusesonvehicleemissioncontrol,airpollutioncontrol,etc.Sofar,asfirstauthororcorrespondingauthor,hehaspublishedmorethan50papersindomesticandforeignjournalssuchasJournalofhazardousmaterials,Scienceofthetotalenvironment,Energy,Journalofmanagement,etc.Emial:jints@YongLi,intermediateEngineerofChinaAutomotiveTechnologyandResearchCenterCo.,LtdTheresearchfocusesontheresearchandapplicationdemonstrationofheavanddieselmachineryemissiofThingsandbigdataemissionflux.致謝ACKNOWLEDGEMENTI 1 2 3 3 4 4 7 8 9 9 9 12 14 14 15 15 15 15 16 16 16 16 16 17 17 17 18 18 18 19 19 20 20 21 23 23 27 29 30 31 34 34 35 37 39 39 41 42 43 44 45 45 47 47 48 49V 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 12 13 13 13 14 15 24 25 27 28 29 30 30 31 33 33 34 36 36 39 40 40 41 42 42 43 43 44 46 46表目錄 3 18 18 19 19 20 21 23 24表10工程機(jī)械的功率段分布比例（%）和平均功率（ 25 25 26 27 39 41 41 42 44 451第一章前言移動(dòng)源是我國大氣污染最重要的來源之一，包源。近些年，機(jī)動(dòng)車的排放控制一直是環(huán)保部門工作的一系列控制車輛排放的措施，如限制私家車數(shù)量，油品放標(biāo)準(zhǔn)相對滯后等原因，其對移動(dòng)源的排放貢獻(xiàn)日），萬噸和6.9萬噸）。Wen等[3]針對非道路移動(dòng)源對中工程機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械統(tǒng)稱為非道路移動(dòng)機(jī)械。近年來，2道路移動(dòng)機(jī)械的排放管理政策和措施，比如北京市開展記管理，定期公開環(huán)保信息，并劃定了城市禁止高排放區(qū)域[12]。染防治技術(shù)政策》指出要進(jìn)一步研究天然氣、生物外，插電式混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車表現(xiàn)出較大的第二章非道路移動(dòng)機(jī)械的生產(chǎn)和銷售情況31工程機(jī)械產(chǎn)銷情況產(chǎn)、銷(機(jī)機(jī)第三章安徽省和河南省農(nóng)業(yè)機(jī)械使用現(xiàn)狀41安徽省柴油農(nóng)業(yè)機(jī)械使用現(xiàn)狀調(diào)查研究1.1安徽省柴油農(nóng)業(yè)機(jī)械年活動(dòng)水平分布按照功率和年活動(dòng)水平對應(yīng)關(guān)系，得到其分。671.2安徽省柴油農(nóng)業(yè)機(jī)械小時(shí)油耗分布81.3安徽省柴油農(nóng)業(yè)機(jī)械油耗速率分布1.4安徽省柴油農(nóng)業(yè)機(jī)械年耗油量分布2河南省柴油農(nóng)業(yè)機(jī)械使用現(xiàn)狀調(diào)查研究2.1河南省柴油農(nóng)業(yè)機(jī)械年活動(dòng)水平分布,1按照功率和年活動(dòng)水平對應(yīng)關(guān)系，得到其分分析功率對年活動(dòng)水平的影響，分別得到四個(gè)2.2河南省柴油農(nóng)業(yè)機(jī)械小時(shí)油耗分布2.3河南省柴油農(nóng)業(yè)機(jī)械油耗速率分布。2.4河南省柴油農(nóng)業(yè)機(jī)械年耗油量分布第四章國外非道路機(jī)械低碳化的現(xiàn)狀、政策和管理1國外低碳/零碳非道路移動(dòng)機(jī)械的發(fā)展情況1.1美國低碳/零碳非道路移動(dòng)機(jī)械的發(fā)展情況1.1.1建筑機(jī)械），），1.1.2農(nóng)業(yè)機(jī)械尤其嚴(yán)格。據(jù)貿(mào)易雜志ForConstruct1.2歐洲低碳/零碳非道路移動(dòng)機(jī)械的發(fā)展情況叉車電動(dòng)化處于領(lǐng)先水平。由于歐盟室內(nèi)零車，并占據(jù)了主流市場。在不需要大量轉(zhuǎn)場的室內(nèi)1.2.2高空作業(yè)平臺(tái)1.2.3挖掘機(jī)1.2.4裝載機(jī)電動(dòng)裝載機(jī)產(chǎn)品仍然處于培育發(fā)展階段。相較之下，小型裝載機(jī)的電動(dòng)化1.2.5混凝土攪拌車），凝土攪拌車。除了柴油機(jī)本身，該機(jī)型還配備了鋰電池并1使用車載電池，其混凝土泵主要?jiǎng)恿υ礊橥ㄟ^線纜2國外低碳/零碳非道路移動(dòng)機(jī)械的推廣政策2.1美國低碳/零碳非道路移動(dòng)機(jī)械的推廣政策項(xiàng)目名稱項(xiàng)目內(nèi)容2.2歐盟低碳/零碳非道路移動(dòng)機(jī)械的推廣政策項(xiàng)目名稱項(xiàng)目內(nèi)容一。將海運(yùn)納入碳交易市場（目前該市場僅覆蓋航空2.3日本低碳/零碳非道路移動(dòng)機(jī)械的推廣政策項(xiàng)目名稱項(xiàng)目內(nèi)容2.4印度低碳/零碳非道路移動(dòng)機(jī)械的推廣政策項(xiàng)目名稱項(xiàng)目內(nèi)容購機(jī)補(bǔ)貼，政府還對農(nóng)業(yè)機(jī)械演示與培訓(xùn)、測試“十二五”經(jīng)濟(jì)計(jì)劃2第五章中國非道路機(jī)械低碳化的政策和管理從政策來看，近幾年（2019-2023）非道1中央及行業(yè)層面的相關(guān)政策與規(guī)定否化否否2是否否否是否否否是（2022）》路移動(dòng)機(jī)械及其裝用的柴油機(jī)應(yīng)符合2各地政府層面的相關(guān)政策與規(guī)定否是2是是否是是是2021.6《浙江省高端裝備制造放否“”22021.12《陜西省十四五2021.12《陜西省十四五制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃》2021.8《湖南省“十四五”戰(zhàn)否否否否否否 第六章京津冀地區(qū)非道路移動(dòng)機(jī)械使用現(xiàn)狀1京津冀地區(qū)非道路移動(dòng)機(jī)械保有量調(diào)查研究22京津冀地區(qū)非道路移動(dòng)機(jī)械活動(dòng)水平調(diào)查研究功率來自于《中國農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)年鑒》[18]中不同類型機(jī)械總功率和數(shù)量的比007900716002挖掘機(jī)[22]裝載機(jī)[22]/叉車[22]/壓路機(jī)[22]推土機(jī)[22]//平地機(jī)[19]攤鋪機(jī)[19]//平均功率[18]2615[25]615[25]615[25]617[23]262[25]409[25]770[19]380[19]3京津冀地區(qū)不同類型機(jī)械的排放貢獻(xiàn)2特征。小型拖拉機(jī)、中型拖拉機(jī)和農(nóng)業(yè)排灌機(jī)械是最主要的排放貢獻(xiàn)機(jī)械4京津冀地區(qū)不同排放標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械的排放貢獻(xiàn)），35京津冀地區(qū)非道路移動(dòng)機(jī)械空間排放特征分析基于河北省各城市建筑施工面積和農(nóng)作物播種面脈的影響，不利于開展施工項(xiàng)目和農(nóng)業(yè)種植6京津冀區(qū)域非道路移動(dòng)機(jī)械CO2減排潛力分析保有量變化對排放量帶來的影響，從而評估不同控在基準(zhǔn)控制情景下，采取的措施為提高非道路移動(dòng)場內(nèi)區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)，推廣使用以電動(dòng)叉車為主的新能源工具有積極作用。在一切照舊、基準(zhǔn)控制和強(qiáng)排放標(biāo)準(zhǔn)下較為穩(wěn)定，電動(dòng)化機(jī)械的應(yīng)用比例的增和強(qiáng)化控制情景下的減排潛力。在基準(zhǔn)控制情景下3以下，因此減排潛力不如工程機(jī)械。在強(qiáng)化控制情景下，的減排潛力均有提高，主要因?yàn)楣こ虣C(jī)械已在電動(dòng)化領(lǐng)域第七章機(jī)械電動(dòng)化可行性分析1機(jī)械電動(dòng)化政策需求的背景人口的城鎮(zhèn)化聚集產(chǎn)生的高人口密度，帶來提升，但也伴隨著諸多的“城市病”。過高的人口3造成了過去十年嚴(yán)重的“霧霾”天氣。為了解決這一問重污染天氣停工等。這些措施迅速改善了城市的大氣污氣的次數(shù)。但在以化石燃料驅(qū)動(dòng)車輛與機(jī)械的大背景下的活躍程度與污染程度是正比的關(guān)系，車輛限行與機(jī)械影響人體健康的地區(qū)進(jìn)行電力能源的生產(chǎn)，將清潔的能源污染和排放，集中到一起進(jìn)行處理后再向便于擴(kuò)散、對人這一措施相比于更新原有城市建設(shè)規(guī)劃或更改換取環(huán)境承載力，能以較低的社會(huì)運(yùn)營成本或得較好是這一政策思想的延續(xù)和發(fā)展。城市電動(dòng)化驅(qū)動(dòng)替代2機(jī)械電動(dòng)化的市場需求背景積極推進(jìn)使用替代動(dòng)力，出臺(tái)了多項(xiàng)重型電動(dòng)車輛的后，由于國家對電動(dòng)貨車和客車的補(bǔ)貼逐漸減少，總3輛。環(huán)衛(wèi)車輛與公交客運(yùn)相同，受到政府采購的影響，城市中發(fā)展較快的電動(dòng)車輛多數(shù)均有政策限制或3業(yè)場景主要為城市低速運(yùn)行，具單日作業(yè)輸出功率較(>10小時(shí)）停靠的特征，具備充分的充電時(shí)間和完動(dòng)化發(fā)展較快，而長途、路線不確定、高功率運(yùn)行還可以獲得較高的社會(huì)環(huán)境收益。長途重型車輛的電動(dòng)工程機(jī)械管理相對松散，單機(jī)惡劣排放的機(jī)械較多，替大量污染減排；工程機(jī)械功率分布跨度大，大量工程機(jī)3電動(dòng)機(jī)械的發(fā)展情況非道路移動(dòng)機(jī)械主要分為工程機(jī)械、農(nóng)用機(jī)地面支持設(shè)備、堆場卡車和小型建筑機(jī)械在技術(shù)上進(jìn)調(diào)研，充電基礎(chǔ)設(shè)施配套和采購、使用成本是電動(dòng)非道個(gè)市場障礙。工程機(jī)械現(xiàn)場充電基礎(chǔ)設(shè)施需要輸出功率往需要特別高的充電速率，而這以效率高于當(dāng)前市場水周期成本評估的許多電動(dòng)機(jī)械與燃油機(jī)械持平，但一次這些機(jī)械主要應(yīng)用于倉儲(chǔ)物流場景中，作業(yè)地點(diǎn)固業(yè)時(shí)間較短，對續(xù)航需求較低。適合的作業(yè)場景推動(dòng)了中國叉車生產(chǎn)的兩大龍頭企業(yè)杭叉集團(tuán)與安徽合力股份點(diǎn)已經(jīng)從柴油叉車轉(zhuǎn)向了電動(dòng)叉車，根據(jù)兩家公司的反此外當(dāng)前工程機(jī)械的排放管理缺乏技術(shù)手段支是是否否否否否否4機(jī)械電動(dòng)化場景與方向分析配對應(yīng)推廣配套的所需的資金和支持來分析4.1工程機(jī)械作業(yè)場景選擇4業(yè)，移動(dòng)范圍較小。貨場機(jī)械根據(jù)作業(yè)地點(diǎn)的性質(zhì)可進(jìn)場機(jī)械和倉庫管理用貨場機(jī)械，物流裝卸用貨場機(jī)械的44.2工程機(jī)械電動(dòng)化技術(shù)水平車相同的鋰電路線，其二是采用傳統(tǒng)鉛酸電池路線。根據(jù)40Wh/kg；鋰電池價(jià)格伴隨市場波動(dòng)，截至本調(diào)研根據(jù)以上作業(yè)場景選取典型工程機(jī)械與負(fù)荷水平機(jī)型；根據(jù)問卷和監(jiān)控平臺(tái)的獲取的日均作業(yè)時(shí)間；從序號代表功率(代表工時(shí)(1機(jī)2機(jī)3機(jī)序號1機(jī)2機(jī)90kW＜功率<3機(jī))1車2車3車4.2.1當(dāng)前技術(shù)水平下電動(dòng)化對于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響根據(jù)上文表中的能量需求，滿足機(jī)械一日作業(yè)所需能量機(jī)械由柴油動(dòng)力切換為鋰電池動(dòng)力對于重量的影響4業(yè)基本不需要對機(jī)械的履帶、底盤和其他載重行走機(jī)構(gòu)機(jī)械由柴油動(dòng)力切換為鉛酸電池動(dòng)力對于機(jī)械的整高的增重勢必會(huì)造成機(jī)械的布置設(shè)計(jì)、行走機(jī)鋰電池路線對于機(jī)械生產(chǎn)設(shè)計(jì)影響較小，所有機(jī)械4.2.2當(dāng)前技術(shù)水平下電動(dòng)化對一次購買費(fèi)用的影響根據(jù)上文表中的能量需求，滿足機(jī)械一日作業(yè)所需能量機(jī)械由柴油動(dòng)力切換為鉛酸電池動(dòng)力對于機(jī)械一次4機(jī)械由柴油動(dòng)力切換為鋰電池動(dòng)力對于機(jī)械的一次4.2.3當(dāng)前技術(shù)水平下電動(dòng)化對充電能力的需求根據(jù)上文表中的能量需求，滿足機(jī)械一日作業(yè)所))))))4現(xiàn)正常充電，采用當(dāng)前技術(shù)建設(shè)充電設(shè)施即可；交流充型機(jī)械的充電需求而不需要單獨(dú)建設(shè)充電設(shè)備，采用移滿足要求，通用性好，場景靈活；大型機(jī)械作業(yè)時(shí)間4.2.4當(dāng)前市場價(jià)格下電動(dòng)化對充電樁建設(shè)的需求根據(jù)上文的結(jié)論，小型機(jī)械可以采用交流充電站；大型機(jī)械現(xiàn)在市場的主流充電技術(shù)難以滿足充功率充電站；中型機(jī)械采用市場現(xiàn)有快充技)))))))))在項(xiàng)目建設(shè)完成后直接用作普通充電樁。后期用于普通4.2.5當(dāng)前市場價(jià)格下電動(dòng)機(jī)械與燃油機(jī)械的使用費(fèi)用分析是家用充電樁，即使用民用電對車輛進(jìn)行充4維護(hù)建設(shè)稅等稅費(fèi)直接加入燃油價(jià)格中，僅而與此相對的，工地上使用的燃油管理較為寬價(jià)燃油，甚至私人煉油廠提供的“黑油”。這些燃油第八章總結(jié)與政策建議重型柴油車。非道路移動(dòng)機(jī)械的單機(jī)排放高于重型農(nóng)用非道路移動(dòng)機(jī)械使用存在較強(qiáng)的時(shí)間周期和處于長時(shí)間大負(fù)荷運(yùn)行，在農(nóng)閑時(shí)間則多數(shù)處于閑置狀往需要大負(fù)荷長時(shí)間運(yùn)行，對機(jī)械的功率與充電時(shí)間要械分布較為分散，大量農(nóng)業(yè)機(jī)械屬于個(gè)體農(nóng)戶所有，當(dāng)率充電設(shè)備成本過高；農(nóng)業(yè)機(jī)械大量在農(nóng)村作業(yè)，周邊所有者一般以租賃機(jī)械或出賣作業(yè)服務(wù)為生，機(jī)械大多特征而大中型工程機(jī)械電動(dòng)化滲透率較低；工程機(jī)械單江、珠江流域。船舶當(dāng)前的排放管理較車輛明顯落水平難以快速配套。同時(shí)內(nèi)河航運(yùn)船舶在航路上處實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)化，但這些船只作業(yè)負(fù)荷低、作業(yè)時(shí)間2政策建議機(jī)械電動(dòng)化應(yīng)采取功率從小到大，逐步推進(jìn)的方式動(dòng)力。應(yīng)重點(diǎn)打擊工地“黑油”并提供政策參考文獻(xiàn)[1]WUY,ZHANGS,HAOJ,ereviewandoutlook[J].ScienceoftheTotalEnvironment/hjzl/sthjzk/ydyhjgl/202212/W020221207387013521948.pdf.[3]WENC,LANGJ,ZHOUY,etal.EmissionandinfluenairqualityinChina,2000–201[4]ZHANGW,LIUB,ZHANGY,etal.ArefinedsourceapportionmPM2.5duringwinterheatingperiodinShijiazhuang,China,usingareceptormodelcwithasource-orientedmodel[J]./nyjxhqk/202208/t20220817_6407161.ht[7]AIY,GEY,RANZ,etal.Quantifyingairpolusingsurveys—acasestudyin[8]XUEY,WUT,CUIY,etal.Energyconsumptionandpollutcombustionfrom2009to2018inBeijing,China[J].JournalofEnvironmentalMana[9]BIEP,JIL,CUIH,etal.AreviewandevaluationofnonroaddieemissioncontrolinChina[J].Jour限值及測量方法（中國第三、四階段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