两大排放控制技术路线应用成本对比

两大排放控制技术路线应用成本对比

2011-9-13

柴油发动机的减排技术路线之争已延续多年，似乎依然是我行我素，谁也说服不了谁。这与制造商的偏好、用户地区环境，以及使用成本等有密切关系。因此，对这个问题还是采用因地制宜、实事求是的态度较好。相信随着排放标准的不断提高，技术路线的孰优孰劣会越来越被实践所证明。

应用成本对比

1.附加尿素成本

采用SCR发动机的重型车大约每行驶5000km需要加一次尿素，尽管尿素本身成本并不高，但是，我国不同于欧洲，欧洲目前已经有6000多个尿素供应点，而我国还没有。所以，在我国国Ⅳ实施初期阶段，采用SCR路线的汽车对于用户来说，使用成本会较高，而便利性也会很差。对于中短途运输的重型车以及较大的运输车队这一矛盾还不会很突出，而对于长途运输和个体重型车用户而言，这一问题难以解决。

EGR发动机就完全没有上述问题，EGR发动机不需要添加尿素的基础设施，不需要定期添加尿素，EGR 发动机和SCR发动机的价格也不会有明显的差异。从这一方面来看，EGR发动机的使用成本低于SCR。

2.燃油经济性

欧洲汽车工业协会（ACEA）曾经宣称“SCR技术是唯一能够同时解决满足排放要求和燃油经济性要求的技术”。

从技术角度分析，相对于国Ⅲ发动机，SCR国Ⅳ发动机可节约燃油5%，同时消耗尿素4%-6%；而EGR+DPF 国Ⅳ发动机需多消耗2%的燃油。到国Ⅴ阶段，SCR发动机尿素消耗增加到5%-7%，但是燃油消耗可进一步下降到6%。而到国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%。

（1）欧洲汽车工业协会（ACEA）的研究结果

ACEA曾经就使用不同技术的欧Ⅳ/欧Ⅴ发动机的经济性进行过研究，研究结果显示，一台总重40吨的重型汽车采用SCR后处理技术的欧Ⅳ发动机，每100km平均消耗柴油29.8L，尿素1.5L。与此相对，一台40t重型汽车采用EGR+DPF技术的欧Ⅳ发动机，每100km平均消耗柴油32.6L，没有尿素消耗。

（2）沃尔沃的试验结果

如图，据沃尔沃试验表明，要减少每份NOx（如1g/hp-hr），SCR后处理的发动机要使用大约1.5%燃油量的尿素；例如，对于一个采用SCR系统的发动机，要把NOx由6g降低到1g（6-1=5g减少量），需要喷大约7.5%燃油重量（5g×1.5%/克=7.5%）的尿素。在美国，尿素价格预计和柴油基本相同；因而，在上面例子中，发动机燃油经济性必须至少改善7.5%才能避免使用成本的负面效应；SCR系统在柴油价格远远高于尿素价格的市场上，有很大优势（在北美以外国家，如欧洲），但在北美优势不明显。

（3）康明斯的试验结果

从美国康明斯的试验结果来看，采用EGR技术在满足较低排放标准时，油耗增加幅度较小，将SCR发动机消耗的尿素折合成4%-6%的油耗增加，此时，EGR发动机燃油经济性相对好一些。两种技术的平台研发成本相当，EGR开发成本略高，加上换油周期短，二者的成本相差不大。但是，当满足欧Ⅴ（EPA2007）以上排放标准时，EGR油耗增加成本要明显高于SCR尿素消耗，EGR的成本高于SCR。虽然如此，康明斯的经验表明，对于在使用超低硫清洁燃油的情况下，选用EGR系统对于长途运输汽车来说是个最好的尾气处理解决办法。其原因是由EGR技术的特点决定的。

（4）在中国应用的判断

假设未来在中国，满足国Ⅳ阶段的柴油价格为8元人民币/L，满足SCR用的尿素（AdBlue）价格为6元人民币/L，按照欧洲汽车工业协会（ACEA）的研究结果，则每100km，相对于一辆40t重型车EGR+DPF 柴油机，对应SCR柴油机可净节约柴油2.8L，合人民币22.4元，但同时多支出尿素9元，节约净成本13.4元钱。以每年行驶20万km，则一年可节约成本26800元人民币。

3.机油换油周期

对于EGR+发动机来说，将废气与进气混合可以降低缸内氧气浓度，并且废气的热容量要比氧气大。从而在燃烧过程中降低气体最高温度的同时降低氮氧化物的排放。但是同时由于燃烧相对不完全，且因缸内氧气含量降低后，PM的排放随着EGR率的增大而急剧增大。此外，目前我国的柴油中硫的含量基本大于500ppm，当EGR率高时，会出现燃油和润滑油中的硫在参与燃烧后形成SOx，SOx与水形成酸性腐蚀物，这些物质对EGR管路和发动机的金属结构形成非常严重的磨损腐蚀。因此，EGR十发动机的机油换油周期要比SCR发动机短得多。

基础设施建设成本对比

无论是SCR技术路线，还是EGR+技术路线，都要求建设或提升某些基础设施。SCR面对的主要问题是尿素供应基础设施，而EGR面对的主要问题是如何解决低硫油的供应。

1，欧洲的AdBlue供应

目前在全欧洲范围内的加油站都可以买到尿素（AdBlue），但主要的尿素还是以罐装形式供应，每罐的规格大概是1000L，用户能够买到的罐装尿素价格范围是0.3-0.45欧元/L。罐装尿素主要来自封装和物流，因此，随着地域的差异价格会有所不同。

为方便使用者能够更容易地在其最方便的地方加注到AdBlue，汽车行业的领导者，包括

Mercedes-Benz、VOLVO、DAF、IVECO等已联合创办了AdBlue供应网上查询系统。用户可以通过上网搜索引擎，查询自己所在位置附近的AdBlue供应网点。目前，这一联盟正在考虑将其联网范围扩大到亚洲和澳大利亚。

2.欧洲的尿素基础设施建设

截至2008年，欧洲只有两家公司（OMV和TOTAL GROUP）在加油站建设自己的尿素（AdBlue）泵供应站。而且由于基础设施建设成本较高，通过这种尿素泵管路供应的AdBlue价格在0.55-0.75欧元/L，比罐装尿素高。

但是，随着欧Ⅴ法规执行的进一步深入，尿素供应基础设施建设已经得到全面推进。据最新资料显示：

·全欧洲范围内的加油站都可以提供销售。

·主要的AdBlue是以桶装形式供应的，每桶规格是1000L。

·在欧洲，AdBlue的成本主要来自包装和物流成本，因地域差异，AdBlue的售价也有所不同。一般桶装AdBlue终端售价在0.3-0.45欧元/L，管泵供应的AdBlue终端售价在0.55-0.75欧元/L。

可以看到，目前欧洲的尿素供应基础设施网络已基本建成。尿素价格随着批量的增加和技术的进步也相应下调，2010年已经调整到0.4欧元/L。

3.美国尿素供应情况

美国EPA于2006年正式公布期待已久的关于采用SCR技术的轻型和重型柴油车申请排放证书的程序，至此，困惑已久的问题终于揭晓，美国接受了SCR技术。

但就尿素供应基础设施建设问题，美国EPA则表现得相对保守，把更多的责任推给了汽车制造商。以下是其提出的几种可行方法：

（1）汽车分销商供应尿素还原剂

汽车制造商负责向其分销商提供足够用的尿素还原剂，当其汽车客户需要添加尿素时，可在其汽车分销商处购买到。

（2）卡车服务站供应尿素还原剂

卡车制造商应负责在卡车服务站或其他公用加油站建立足够的尿素供应，以满足卡车用户尿素添加的需要。