柴油机SCR与EGR+两大排放控制技术路线研发生产和应用成本对比分析(二)

　　（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40吨重型车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。

　　4.3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+发动机的机油换油周期要比SCR发动机短得多。

　　5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。

　　5.1尿素还原剂（AdBlue）

　　AdBlue是一个商标名称，专门指满足于欧Ⅳ柴油车排放用的尿素水溶液（AUS32），AUS32经常会被误解为是燃油添加剂，其实不然，AUS32是存储在一个单独的尿素罐里，尿素罐安装在卡车上，根据预设的喷射策略，由尿素喷射系统控制喷射到汽车尾气里，并且作为还原剂在SCR催化剂的作用下，将NOx转化成氮气和水。

　　然而，当SCR催化剂遇到锂、钠、钾、锰等物质时，会发生严重的中毒。SCR中毒会影响SCR的转化效率，导致SCR寿命缩短，从预计的50万km缩短到20万km。因此，为保证SCR催化剂不被有毒物质所侵害，要求AUS32（AdBlue）从生产、存储到供应过程中的每一个环节的设备使用都要满足DIN70070标准。

　　5.2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（www.FindAdBlue.com）。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。

　　5.3欧洲的尿素基础设施建设

　　截止到2008年，欧洲只有两家公司（OMV和TOTALGROUP）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。

　　2010年在德国的IAA商用车展期间，占欧洲重型柴油车80%市场份额的欧洲前五大重型柴油车制造商联合多家著名的物流公司、化工企业、石化公司就加油站建设AdBlue供应站问题进行了进一步讨论。会议一致同意各参会伙伴应相互合作共同促进AdBlue的市场供应。会上，欧洲最大的几家尿素生产商再次重申，他们将生产出足够的AdBlue以满足需求。同时，物流公司也积极加盟，表示愿意建设AdBlue的公路供应网络。由此可见，未来在全欧洲范围内，AdBlue的生产和供应问题将全面得到解决。

　　5.4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（EPA-HQ-OAR-2006-0886-0002），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。

　　（3）应急计划

　　汽车制造商应负责建立尿素供应应急计划，比如开通全天24小时服务热线，当用户需要添加尿素而无法在汽车分销商或其他地点得到时，可以拨打该电话。制造商应保证通过热线电话订购尿素的价格不能超过汽车分销商供应的尿素价格。

　　相对而言，美国EPA对保证法规被正确实施方面，态度更为积极。在证书申请程序文件中，同时规范了两种OBD控制策略。

　　（1）限制发动机启动次数策略

　　当尿素溶液减少到某一个最低水平时，系统设计发动机最多还可以重新启动的次数，当发动机重新启动的次数超过规定次数时，发动机将不能被重新启动，直到添加尿素为止。

　　（2）在汽车加油时限制发动机启动

　　当尿素溶液减少到某一最低水平，如果在此时对汽车进行加油，而没有同时添加尿素，则加油后的汽车将不能被启动。

　　5.5提升油品质量对基础设施的要求

　　为了保证EGR+DPF技术的无故障运行，欧美国家要求汽车添加的柴油硫含量绝对不能超过50ppm，否则将有DPF被堵塞的危险。

　　6欧美的应用经验

　　6.1欧洲经验

　　在欧Ⅳ执行初期，针对SCR排放法规的执行与管理，欧洲政府依赖于一套诚信系统。政府在颁布排放法规的同时，详细说明违反法规的后果。用户可以冒风险不按要求添加尿素，但一旦被有关部门抓到，惩罚是极其严厉的。用户基本上不会为了一点小的便宜承担巨额罚款的风险。

　　德国政府另外制定了一套激励措施，对满足欧Ⅳ排放标准的车辆免征或减少德国公路税，但如果车辆被发现没有满足实际的排放标准，则将被取消该项税收优惠政策。

　　当然，初期某些欺骗行为也被怀疑存在，随着欧Ⅳ、欧Ⅴ的逐步实施，强制技术控制手段（OBD）已列入法规中。

　　6.2美国经验

　　美国是依赖技术手段来控制排放法规的严格实施。美国EPA对SCR车辆在无尿素情况下继续运行控制极其严厉，当尿素用完后只是警示灯亮是远远不够的。要求车辆必须安装OBD系统，并且能够通过技术手段来控制不满足OBD设计条件的车辆无法运行。

　　6.3政府在基础设施建设中的推动作用

　　尿素基础设施建设很难一步实现商业化，初期政府的支持作用是不可或缺的。

　　以香港出租车天然气改造为例，最初因利润空间不足，石油垄断供应商拒绝建设天然气供应站。于是政府出台优惠政策，推动中小石油供应商首先建立天然气供应站，促进市场竞争的形成。当竞争到一定程度后，天然气供应站商业模式顺利建立完成。

　　7我国采用SCR路线的成本分析

　　SCR系统的优势在于无需对机体进行改动，即国Ⅲ电控裸机加上SCR即可实现国Ⅳ；发动机耐久性好；燃油经济性好；对燃油和机油品质要求低；无催化器堵塞风险；国Ⅳ之后技术升级连续性较好；维护费用低。劣势在于初始成本高；质量较大，单车损失有效载荷在400kg左右；对封装要求较高；低温失效问题，尿素在零下11度会凝固，在黄河以北地区使用，需加装解冻装置，进一步增加了成本和损失了有效载荷；最主要的问题是随车携带的尿素一般一次仅能使用5000～10000km（重型车），需及时补充，面临尿素的供应和配给问题。

　　据2010年初统计，北京环保局自2008年以来公布的所有符合国Ⅳ排放标准的重型柴油车及重型柴油发动机型号目录，其中SCR系统占据了绝对领先的市场份额。值得注意的是所有带OBD（车载自动诊断系统）的重型车和重型柴油机均选用了SCR系统，而在SCR系统供应商中仅有威孚力达一家国产供应商。

　　从北京奥运会期间国Ⅳ实施的实际情况来看，北京成功运行了约4500辆采用SCR技术的公交柴油车，由公交公司负责尿素供给。沈阳、杭州、广州等其他城市也在试验这种车辆。玉柴对配置YC6L(177kW)发动机的公交车运行在城区和城郊工况下的节能、减排效果进行了测试。初步测试结果显示：

　　（1）使用国Ⅳ发动机相对国Ⅲ同型号发动机，油耗下降3060t/（年千台），NOx排放下降720（城区）～840（城郊）t/（年千台），PM排放下降3.6t/（年千台）；

　　（2）使用国Ⅴ发动机相对国Ⅲ同型号发动机，油耗下降3060t/（年千台），NOx排放下降780（城区）～964（城郊）t/（年千台），PM排放下降3.6t/（年千台）；

　　（3）春秋季节尿素溶液消耗量在2.1～2.8L/100km，夏季消耗量在2.5～3L/100km。按每辆公交车年行驶3万km计算，单车年消耗尿素溶液约720L。

　　根据技术路线的比较以及国内外的实践情况，业内普遍认为在国Ⅳ阶段，SCR将会成为重型柴油机后处理系统的主流技术，主要原因是：

　　（1）发动机不用再次技改。这将大大降低整车厂的升级成本和周期，若采用EGR+DOC+DPF技术则需要重新设计主机，再次的复杂标定过程工作量庞大，在国内国Ⅲ/国Ⅳ主机技术仍不能算成熟的背景下，该项优势十分明显；

　　（2）SCR技术对燃油和机油要求低。《石化产业调整和振兴规划》显示2010年我国柴油供给才能全部达到国Ⅲ标准，预计短期内很难达到EGR+DOC+DPF所需的50ppm含硫量标准。而国Ⅳ标准即使再次推迟，也很难晚于2013年年初。由于不存在EGR所面临的硫化物堵塞问题，SCR维护费用低。

　　（3）SCR技术的燃油经济性较好。SCR油耗性领先EGR+约8%的优势，使得能够弥补其初始成本略高的劣势。关于尿素供应的问题：若以100万辆年运行30万km的中重型商用车计算，预计需尿素溶液80亿升，折算尿素约280万吨（尿素溶液密度及尿素含量标准参考自2009年6月深圳颁布的《车用尿素溶液深圳经济特区技术规范编制说明》）。以我国目前尿素2000万吨的产能和1500～1600万吨的需求而言，在实施国Ⅳ的前3年内，我们预计尚不会对尿素供求局面造成冲击，但可能推高尿素价格。

　　尿素配送制度可参考国外经验：在欧洲是由尿素生产商、车辆制造商、石油公司甚至一些物流公司共同来负责。目前，在整个欧洲已有上万个尿素供应点。比如，在服务区、车辆维修站、加油站以及汽车专卖店等地点供应尿素还原剂。可利用便携式的尿素罐来供给尿素（常见如5L、10L和18L）；也可以设置和加注燃料一样的尿素泵，供给尿素。对于卡车车队或者公交公司等，可以在本单位内部设置中小型的散装容器，储存尿素以备使用。可供选择的有中型散装容器以及小型散装容器。在美国，尿素供应制度主要责任在供应商，前面已有阐述。

　　综上分析，我们可以得出一个基本判断，国IV实施头几年，绝大多数企业将采用SCR技术路线，因此，对国内应用SCR系统进行成本分析十分必要。

　　整个SCR系统主要分为两个部分：SCR催化剂，SCR尿素还原剂的供给装置和喷射计量系统（计量泵）。根据北京环保局公布的目录来看，目前国内SCR系统排气处理器主要采用进口产品和合资公司产品。进口产品主要有博世、康明斯、Purem、Iveco、Renault等；合资公司主要是上海华克排气系统有限公司的产品；无锡威孚力达催化净化器有限公司（简称“威孚力达”）则是唯一一家国产系统供应商。SCR计量泵则基本采用博世、康明斯等公司的进口产品，目前玉柴等国内厂商也开发了自主产品，但采用的较少。

　　目前整套SCR系统进口价格3～4万元/套，估计其中计量泵价格在1万元左右，而排气处理器价格在2～3万元左右。在“十一五”期间，威孚力达和潍柴合作，昆贵研和玉柴合作在做国Ⅳ柴油机排放控制技术项目，进行SCR或DPF催化剂方面的开发研究。其他的还包括张家口百通环保科技公司（2009年7月开始动工新建15万套产能的柴油机后处理系统生产线，以SCR技术为主线）等。国产的SCR系统预计2012年初左右就会大批量生产，国IV实施初期，国产SCR整套系统价格预计为进口价格的30-50%左右，国产化率提高及大批量生产以后价格会进一步下降。威孚力达未来产品价格预计在1～1.5万元/套。

　　SCR产品的售价目前还无定论，从共轨产品的售价经验看，国产化后的产品售价约是最初进口样品价格的20%-25%，因此我们预计配套重卡的国产化后的SCR产品的售价将不超过1万元，配套轻卡的SCR产品不超过4000元。

　　在未来SCR催化剂市场上，威孚力达最大的国内竞争对手仍然是昆贵研，如果昆贵研采用国产计量泵及将控制系统集成到发动机的ECU中，其SCR产品价格还会降低，我们可以估计重型柴油机用SCR系统合资品牌7000元左右，国产品牌可达5000元左右。

　　通过威孚高科同各柴油厂家之间的长期合作关系，以及同博世共轨系统的协作（ECU和尿素控制系统集成以降低成本，这是BOSCH最新共轨系统EDC17采取的技术路线，2010年进入市场，我们预计未来博世的控制系统在出厂即可匹配力达的SCR，而其他产品可能需要重新匹配），威孚力达在国Ⅳ阶段SCR排气处理器市场的竞争中将全面领先。

　　无锡威孚汽车柴油系统有限公司（以下简称“威孚汽柴”）2010年已经引进博世的SCR生产线，预计2011年下半年完成该类产品的国产化。

　　还有一个重要因素对SCR产品盈利的影响很大，这个因素就是SCR产品线投资的折旧。之前博世汽柴对共轨系统的投资前前后后超过50亿元，其中超过10亿元投向了技术中心的建设，而真正生产设备的投资预计也就10亿元左右。预计SCR生产线的设备投资仅需要2-3亿元，因为其产品标定和工艺参数都会得到博世汽柴技术中心的支持，这将使得SCR整套系统的投资大大降低。

　　8我国采用EGR+路线的成本分析

　　EGR+DOC+DPF系统的优势在于初始成本低；对封装要求低。劣势在于升国Ⅳ或更高需要对国Ⅲ主机技改，标定更为复杂，增加了开发成本以及标定难度；对超低硫含量的燃油及高品质润滑油的依赖；燃油经济性差；国Ⅳ之后技术升级连续性相对较差；由于易堵塞，维护费用高。目前，对于我国来说，最主要的问题仍是全国范围内低硫柴油的供应及如何处理更复杂的系统标定问题。

　　近年，通过比较，有些业内专家认为，有一种技术路线比较符合中国国情，就是EGR+POC(颗粒氧化催化器，又称分流式过滤器)。这种后处理比DPF便宜很多，是国内很多企业转向研究EGR的一个原因。由于SCR系统价格较高，影响了推广使用。从成本角度考虑，EGR发展空间很大，一套POC的成本只有3000～6000元，升级成本诱惑力较大，而且POC没有再生问题。

　　斯堪尼亚采用的EGR+DOC路线的升级成本更低，因为一个DOC的价格可能不超过1000元。DPF的价格相对较高，但也不会高过SCR升级成本。但是，有两个因素对EGR+路线产生不利影响。

　　一方面，对于一台普通国Ⅲ发动机，如果此前没有采用外部EGR，那么新增的EGR部件，包括EGR阀门、管路、冷却器和控制系统，其成本也不会比SCR系统低多少。另一方面，EGR系统对润滑油要求更高，需要使用更高级润滑油，并且换油周期更短，这也会增加升级成本。