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柴油发电机国三排放标准与国二的区别 |
摘要：从国二升级到国三，柴油发电机在排放标准、技术要求和政策限制上都有显著变化。核心是污染物排放限值大幅加严，并增加了排放耐久性等硬性要求。比如，柴油发电机国三标准主要针对氮氧化物（NOx）和碳氢化合物（HC）进行了严格限制，不同功率段的柴油机，这两项污染物的排放限值比国二降低了30%到45%。虽然具体数值因发动机功率而异，但这个减排幅度是国二到国三最核心的指标。
一、柴发排放限值要求
柴油发电机排放标准（又称排放法规）是为实现大气环境质量标准，对柴油发电机污染物排放作出的限制，其作用是直接控制柴油发电机排出的污染物（如图1所示），以防止大气污染。为了控制发动机废气排放污染，许多国家都制定了相应的环保法规和排放污染物防治的技术政策，以及控制污染物排放的技术监督标准。
图1 柴油机排放污染物示意图
1、国外的排放标准
从20世纪60年代开始，世界各国及地区相继以法规形式对柴油发电机排放物予以强制性限制。具有代表性的国际三大排放体系（美国、日本和欧洲）分别制定了分阶段的柴油发电机排放限值。目前，各国排放法规中对排放测试装置、取样方法、分析仪器等方面，大都取得了一致，而且各国排放标准不断严格的趋势也是一致的。但测试规范（车辆的行驶工况或柴油发电机的运转工况组合方案）和排放量限值仍有很大差异。
在发动机的排放标准中分为两个部分。一部分是道路排放标准，针对道路用发动机，如轿车、卡车等。另一部分是非道路排放标准，针对非道路用发动机的排放而制定的。所谓非道路用机动设备是各种工程机械设备、工程车辆、舰船和发电机组等的总称。
2、美国非道路用柴油机排放标准
据统计，美国每年非道路用发动机排放的氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和颗粒物(PM)等有害物质的总量与道路用车辆发动机的年排放总量相当，美国是世界上控制非道路用柴油发电机尾气排放最早的国家。美国国家环保局，简称EPA)从1990年开始着手研究和限制非道路用柴油发电机的尾气排放问题。1998年8月27日，EPA签署了40 CFR PART89法规，规定了非道路用柴油发电机第一、第二、第三阶段排放标准。40 CFR PART1039是美国非道路用柴油发电机第四阶段的排放标准，该标准从2008年分功率段逐步开始实施，从2008年到2014年是本标准的过渡期，过渡期内有相应限值要求，2014年以后，正式实施第四阶段限值要求。Tier1~Tier4,各功率段排放限值及具体实施时间。Tier4在过渡期相比Tier3只是加严了NOX的排放限值，过渡期结束后又加严了颗粒物的限值要求，这样既给企业留出了足够的时间进行产品升级，也避免了直接到第四阶段造成的产品价格激增。
3、非道路用柴油机排放限值表
（1）《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国I、II阶段）》 （GB20891-2007）标准
非道路移动机械用功率小于560kW的柴油机；额定净功率不超过37kW，用于船舶驱动的，可参考本标准执行。非道路移动机械用柴油机排气污染物中的CO、HC、NOX、PMD的比排放量第II阶段如表1。
|
额定净功率（Pmax）
（kW）
|
CO(g/kWh)
|
HC(g/kWh)
|
NOX(g/kWh)
|
HC+NOX(g/kWh)
|
PM
(g/kWh)
|
|
130<Pmax<560
|
3.5
|
1.0
|
6.0
|
——
|
0.2
|
|
75<Pmax<130
|
5.0
|
1.0
|
6.0
|
——
|
0.3
|
|
37<Pmax<75
|
5.0
|
1.3
|
7.0
|
——
|
0.4
|
|
18≤Pmax＜37
|
5.5
|
1.5
|
8.0
|
——
|
0.8
|
|
8≤Pmax＜18
|
6.6
|
——
|
——
|
9.5
|
0.8
|
|
Pmax＜8
|
8.0
|
——
|
——
|
10.5
|
1.0
|
（2）《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国三、四阶段）》
本标准是对《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国I、Ⅱ阶段）》（GB 20891-2007）的修订。修订的主要内容如下∶
—— 加严了污染物排放限值；
—— 增加了瞬态试验循环（NRTC）；
—— 增加了560kW以上柴油机的控制要求；
—— 优化了一致性检查的判定方法；
—— 增加了排放控制耐久性要求；
—— 增加了催化转化器载体体积和贵金属含量的试验要求；
——修订了试验用基准柴油的技术要求。
具体限值见表2：
|
阶段
|
额定净功率(Pmax)(kW)
|
CO
(g/kWh)
|
HC
(g/kWh)
|
NOx
(g/kWh)
|
HC+NOx
(g/kWh)
|
PM
(g/kWh)
|
|
第三阶段
|
Pmax>560
|
3.5
|
——
|
——
|
6.4
|
0.20
|
|
130<Pmax<560
|
3.5
|
——
|
——
|
4.0
|
0.20
|
|
|
75<Pmax<130
|
5.0
|
——
|
——
|
4.0
|
0.30
|
|
|
37<Pmax<75
|
5.0
|
——
|
——
|
4.7
|
0.40
|
|
|
Pmax<37
|
5.5
|
——
|
——
|
7.5
|
0.60
|
|
|
第四阶段
|
Pmax>560
|
3.5
|
0.40
|
3.5,0.67⑴
|
——
|
0.10
|
|
130<Pmax<560
|
3.5
|
0.19
|
2.0
|
——
|
0.025
|
|
|
75<Pmax<130
|
5.0
|
0.19
|
3.3
|
——
|
0.025
|
|
|
56<Pmax<75
|
5.0
|
0.19
|
3.3
|
——
|
0.025
|
|
|
37<Pmax<56
|
5.0
|
——
|
——
|
4.7
|
0.025
|
|
|
Pmax<37
|
5.5
|
——
|
——
|
7.5
|
0.60
|
|
|
(1)适用于可移动式发电机组用Pmax>900kW的柴油机。
|
||||||
二、国三排放标准与国二的区别
1、升级后的变化
对以上非道路用柴油机国三标准与国二、国一进行对比可知第三阶段有如下变化：
（1）加严了污染物的排放限值
本标准限值要求与我国第II阶段限值对比见表3。
|
额定净功率（Pmax）
（kW）
|
CO
（g/kWh）
|
THC
（g/kWh）
|
NOx
（g/kWh）
|
THC+NOx
（g/kWh）
|
PM
（g/kWh）
|
|||||
|
|
II
|
III
|
II
|
III
|
II
|
III
|
II
|
III
|
II
|
III
|
|
130≤Pmax≤560
|
3.5
|
3.5
|
1.0
|
/
|
6.0
|
/
|
/
|
4.0
|
0.2
|
0.2
|
|
75≤Pmax＜130
|
5.0
|
5.0
|
1.0
|
/
|
6.0
|
/
|
/
|
4.0
|
0.3
|
0.3
|
|
37≤Pmax＜75
|
5.0
|
5.0
|
1.3
|
/
|
7.0
|
/
|
/
|
4.7
|
0.4
|
0.4
|
|
19≤Pmax＜37
|
5.5
|
5.5
|
1.5
|
/
|
8.0
|
/
|
/
|
7.5
|
0.8
|
0.6
|
|
8≤Pmax＜19
|
6.6
|
6.6
|
/
|
/
|
-
|
/
|
9.5
|
7.5
|
0.8
|
0.8
|
|
Pmax＜8
|
8.0
|
8.0
|
/
|
/
|
/
|
/
|
10.5
|
7.5
|
1.0
|
0.8
|
从上表3中我们可以看出：各功率段污染物的主要变化在THC+NOx，THC+NOx降低幅度约30%-40%，CO没有任何变化，PM只有19≤Pmax＜37 和Pmax＜8功率段有所降低，降低幅度分别为25%和20%。 我国19kW以下机型数量巨大，且排放水平低，污染物分担率占到了非道路用移动机械的90%以上，需要重点控制。
（2）增加了耐久性的技术要求
引进了有效寿命的概念，有效寿命即保证非道路移动机械用柴油机及其排放控制系统（如有）的正常运转并符合有关气态污染物和颗粒物排放限值，且已在型式核准时给予确认的使用时间。详细要求见表4：
|
柴油机功率段
（kW）
|
转速
|
有效寿命
（h）
|
允许最短试验时间
（h）
|
|
Pmax≥37
|
任何转速
|
8000
|
2000
|
|
19≤Pmax＜37
|
非恒速
|
5000
|
1250
|
|
恒速＜3000
|
|||
|
恒速≥3000
|
3000
|
750
|
|
|
Pmax＜19
|
任何转速
|
（3）增加了560kW以上柴油机的控制要求
560kW以上的柴油机主要应用于大型的矿山机械、发电机组等。虽然数量较小，但考虑到污染物总量减排的需要，也应对其进行控制。
（4）增加了后处理系统的贵金属检测要求
催化转化器的贵金属含量与柴油机污染物的排放密切相关，对其加强检查，有利于柴油机污染物排放控制。
2、政策与技术细节解读
（1）排放数值的具体变化：从国二到国三，最关键的指标是氮氧化物(NOx)和碳氢化合物(HC)的合计排放量大幅下降。但要注意，不同功率的发动机，降幅会略有不同，范围在30%到45%之间。网上有些资料提到的具体数值（例如总排放量低于2000mg/kW.h等），建议谨慎参考。它可能引用了某个特定标准或存在笔误，因为不同发动机的实测排放值差异很大，我们要以国家强制标准GB 20891-2014中的法定限值为最终依据。
（2）技术升级是关键：
为了达到更严的国三标准，柴油机在技术上必须进行“大革新”：
① 燃油系统：从机械式控制进化为高压共轨电控喷射，实现更精准的喷油。
② 进气系统：普遍采用增压中冷技术，提高燃烧效率。
③ 后处理：部分机型会加装DOC（氧化型催化器）等装置进一步净化尾气。
这些升级直接导致设备成本上升约10%-15%，但由于燃烧更充分，通常也更省油。
（2）严格的时间节点
从政策实施的时间线看，国三对国二是一次硬切换：
① 2014年10月1日：开始按国三标准进行新机型审批。
② 2015年10月1日：停止制造和销售国二标准的新柴油机。
③ 2016年4月1日：停止制造、进口和销售装有国二柴油机的整机设备。
这意味着，在此之后出厂的柴油发电机，正规渠道都应该是国三及以上标准。
（4）当前的“身份”区别
在现在的环保政策下，国二和国三设备面临完全不同的命运：
① 国二设备=“高排放机械”：北京、上海等大城市已明确，自2026年1月1日起全面禁用国二及以下机械。达州等城市也已划定禁用区。
② 国三设备=“准入设备”：目前在全国大部分非特定保护区仍可正常使用，是许多新建项目要求的最低标准。
图2 柴油发电机国二升级国三标准
总结：
简单来说，从国二到国三是一次从“粗放”到“规范”的升级。如果你是在选购新机，务必直接选择国三柴油发电机或更高标准的设备。如果你是现有设备用户，请立即核对手中柴油发电机的排放标准（铭牌或环保信息标签）。国二及以下设备在很多地区已无法使用，面临强制淘汰。国三设备是目前的主流，可以正常使用，但需留意地方最新的环保通告。
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