從國(guó)二升級(jí)到國(guó)三，柴油發(fā)電機(jī)在排放標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求和政策限制上都有顯著變化。核心是污染物排放限值大幅加嚴(yán)，并增加了排放耐久性等硬性要求。比如，柴油發(fā)電機(jī)國(guó)三標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)氮氧化物(NOx)和碳?xì)浠衔?HC)進(jìn)行了嚴(yán)格限制，不同功率段的柴油機(jī)，這兩項(xiàng)污染物的排放限值比國(guó)二降低了30%到45%。雖然具體數(shù)值因發(fā)動(dòng)機(jī)功率而異，但這個(gè)減排幅度是國(guó)二到國(guó)三最核心的指標(biāo)。

一、柴發(fā)排放限值要求

　　柴油發(fā)電機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)(又稱排放法規(guī))是為實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)污染物排放作出的限制，其作用是直接控制柴油發(fā)電機(jī)排出的污染物(如圖1所示)，以防止大氣污染。為了控制發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放污染，許多國(guó)家都制定了相應(yīng)的環(huán)保法規(guī)和排放污染物防治的技術(shù)政策，以及控制污染物排放的技術(shù)監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 柴油機(jī)排放污染物示意圖
 

   1、國(guó)外的排放標(biāo)準(zhǔn)

　　從20世紀(jì)60年代開始，世界各國(guó)及地區(qū)相繼以法規(guī)形式對(duì)柴油發(fā)電機(jī)排放物予以強(qiáng)制性限制。具有代表性的國(guó)際三大排放體系(美國(guó)、日本和歐洲)分別制定了分階段的柴油發(fā)電機(jī)排放限值。目前，各國(guó)排放法規(guī)中對(duì)排放測(cè)試裝置、取樣方法、分析儀器等方面，大都取得了一致，而且各國(guó)排放標(biāo)準(zhǔn)不斷嚴(yán)格的趨勢(shì)也是一致的。但測(cè)試規(guī)范(車輛的行駛工況或柴油發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況組合方案)和排放量限值仍有很大差異。

　　在發(fā)動(dòng)機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)中分為兩個(gè)部分。一部分是道路排放標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)道路用發(fā)動(dòng)機(jī)，如轎車、卡車等。另一部分是非道路排放標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)非道路用發(fā)動(dòng)機(jī)的排放而制定的。所謂非道路用機(jī)動(dòng)設(shè)備是各種工程機(jī)械設(shè)備、工程車輛、艦船和發(fā)電機(jī)組等的總稱。

　2、美國(guó)非道路用柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)每年非道路用發(fā)動(dòng)機(jī)排放的氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?HC)和顆粒物(PM)等有害物質(zhì)的總量與道路用車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的年排放總量相當(dāng)，美國(guó)是世界上控制非道路用柴油發(fā)電機(jī)尾氣排放最早的國(guó)家。美國(guó)國(guó)家環(huán)保局，簡(jiǎn)稱EPA)從1990年開始著手研究和限制非道路用柴油發(fā)電機(jī)的尾氣排放問題。1998年8月27日，EPA簽署了40 CFR PART89法規(guī)，規(guī)定了非道路用柴油發(fā)電機(jī)第一、第二、第三階段排放標(biāo)準(zhǔn)。40 CFR PART1039是美國(guó)非道路用柴油發(fā)電機(jī)第四階段的排放標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)從2008年分功率段逐步開始實(shí)施，從2008年到2014年是本標(biāo)準(zhǔn)的過渡期，過渡期內(nèi)有相應(yīng)限值要求，2014年以后，正式實(shí)施第四階段限值要求。Tier1~Tier4,各功率段排放限值及具體實(shí)施時(shí)間。Tier4在過渡期相比Tier3只是加嚴(yán)了NOX的排放限值，過渡期結(jié)束后又加嚴(yán)了顆粒物的限值要求，這樣既給企業(yè)留出了足夠的時(shí)間進(jìn)行產(chǎn)品升級(jí)，也避免了直接到第四階段造成的產(chǎn)品價(jià)格激增。

　3、非道路用柴油機(jī)排放限值表

　　(1)《非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)I、II階段)》 (GB20891-2007)標(biāo)準(zhǔn)

　　非道路移動(dòng)機(jī)械用功率小于560kW的柴油機(jī);額定凈功率不超過37kW，用于船舶驅(qū)動(dòng)的，可參考本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排氣污染物中的CO、HC、NOX、PMD的比排放量第II階段如表1。

表1非道路移動(dòng)機(jī)械裝用柴油機(jī)排氣污染物限值（第II階段）

　　(2)《非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)三、四階段)》

　　本標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)《非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)I、Ⅱ階段)》(GB 20891-2007)的修訂。修訂的主要內(nèi)容如下∶

　　——加嚴(yán)了污染物排放限值;

　　—— 增加了瞬態(tài)試驗(yàn)循環(huán)(NRTC);

　　—— 增加了560kW以上柴油機(jī)的控制要求;

　　—— 優(yōu)化了一致性檢查的判定方法;

　　—— 增加了排放控制耐久性要求;

　　—— 增加了催化轉(zhuǎn)化器載體體積和貴金屬含量的試驗(yàn)要求;

　　——修訂了試驗(yàn)用基準(zhǔn)柴油的技術(shù)要求。

　　具體限值見表2：

表2 非道路用柴油機(jī)排氣污染物排放限值

二、國(guó)三排放標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)二的區(qū)別

　1、升級(jí)后的變化

　　對(duì)以上非道路用柴油機(jī)國(guó)三標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)二、國(guó)一進(jìn)行對(duì)比可知第三階段有如下變化：

　　(1)加嚴(yán)了污染物的排放限值

　　本標(biāo)準(zhǔn)限值要求與我國(guó)第II階段限值對(duì)比見表3。

表3非道路第II和第III階段限制比較

　　從上表3中我們可以看出：各功率段污染物的主要變化在THC+NOx，THC+NOx降低幅度約30%-40%，CO沒有任何變化，PM只有19≤Pmax<37 和Pmax<8功率段有所降低，降低幅度分別為25%和20%。我國(guó)19kW以下機(jī)型數(shù)量巨大，且排放水平低，污染物分擔(dān)率占到了非道路用移動(dòng)機(jī)械的90%以上，需要重點(diǎn)控制。

　　(2)增加了耐久性的技術(shù)要求

　　引進(jìn)了有效壽命的概念，有效壽命即保證非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)及其排放控制系統(tǒng)(如有)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)并符合有關(guān)氣態(tài)污染物和顆粒物排放限值，且已在型式核準(zhǔn)時(shí)給予確認(rèn)的使用時(shí)間。詳細(xì)要求見表4：

表4耐久性時(shí)間要求

　　(3)增加了560kW以上柴油機(jī)的控制要求

　　560kW以上的柴油機(jī)主要應(yīng)用于大型的礦山機(jī)械、發(fā)電機(jī)組等。雖然數(shù)量較小，但考慮到污染物總量減排的需要，也應(yīng)對(duì)其進(jìn)行控制。

　　(4)增加了后處理系統(tǒng)的貴金屬檢測(cè)要求

　　催化轉(zhuǎn)化器的貴金屬含量與柴油機(jī)污染物的排放密切相關(guān)，對(duì)其加強(qiáng)檢查，有利于柴油機(jī)污染物排放控制。

　2、政策與技術(shù)細(xì)節(jié)解讀

　　(1)排放數(shù)值的具體變化：從國(guó)二到國(guó)三，最關(guān)鍵的指標(biāo)是氮氧化物(NOx)和碳?xì)浠衔?HC)的合計(jì)排放量大幅下降。但要注意，不同功率的發(fā)動(dòng)機(jī)，降幅會(huì)略有不同，范圍在30%到45%之間。網(wǎng)上有些資料提到的具體數(shù)值(例如總排放量低于2000mg/kW.h等)，建議謹(jǐn)慎參考。它可能引用了某個(gè)特定標(biāo)準(zhǔn)或存在筆誤，因?yàn)椴煌l(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)測(cè)排放值差異很大，我們要以國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB 20891-2014中的法定限值為最終依據(jù)。

　　(2)技術(shù)升級(jí)是關(guān)鍵：

　　為了達(dá)到更嚴(yán)的國(guó)三標(biāo)準(zhǔn)，柴油機(jī)在技術(shù)上必須進(jìn)行“大革新”：

　　①燃油系統(tǒng)：從機(jī)械式控制進(jìn)化為高壓共軌電控噴射，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的噴油。

　　②進(jìn)氣系統(tǒng)：普遍采用增壓中冷技術(shù)，提高燃燒效率。

　　③后處理：部分機(jī)型會(huì)加裝DOC(氧化型催化器)等裝置進(jìn)一步凈化尾氣。

　　這些升級(jí)直接導(dǎo)致設(shè)備成本上升約10%-15%，但由于燃燒更充分，通常也更省油。

　　(2)嚴(yán)格的時(shí)間節(jié)點(diǎn)

　　從政策實(shí)施的時(shí)間線看，國(guó)三對(duì)國(guó)二是一次硬切換：

　　①2014年10月1日：開始按國(guó)三標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行新機(jī)型審批。

　　②2015年10月1日：停止制造和銷售國(guó)二標(biāo)準(zhǔn)的新柴油機(jī)。

　　③2016年4月1日：停止制造、進(jìn)口和銷售裝有國(guó)二柴油機(jī)的整機(jī)設(shè)備。

　　這意味著，在此之后出廠的柴油發(fā)電機(jī)，正規(guī)渠道都應(yīng)該是國(guó)三及以上標(biāo)準(zhǔn)。

　　(4)當(dāng)前的“身份”區(qū)別

　　在現(xiàn)在的環(huán)保政策下，國(guó)二和國(guó)三設(shè)備面臨完全不同的命運(yùn)：

　　①國(guó)二設(shè)備=“高排放機(jī)械”：北京、上海等大城市已明確，自2026年1月1日起全面禁用國(guó)二及以下機(jī)械。達(dá)州等城市也已劃定禁用區(qū)。

　　②國(guó)三設(shè)備=“準(zhǔn)入設(shè)備”：目前在全國(guó)大部分非特定保護(hù)區(qū)仍可正常使用，是許多新建項(xiàng)目要求的最低標(biāo)準(zhǔn)。