我国典型工程机械燃油消耗量及排放清单研究

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2期李东玲等：我国典型工程机械燃油消耗量及排放清单研究

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现有研究方法比较单一，尤其对于工程机械，多是从统计年鉴中直接获得油耗量数据并估算排放情况．由于工程机械的使用分布在众多行业中，通过年鉴等统计渠道不易获得准确油耗量数据．

本研究对象为挖掘机和装载机，二者2007年保

［10］

．借鉴有量之和约占主要工程机械的54%

NONROAD模型估算非道路移动源排放的思路，本研究收集了两类典型工程机械的保有量构成、活动

水平、实际燃油消耗率和排放因子等油耗和排放相关参数，首次提出基于实际燃油消耗率估算工程机

并得到挖掘机和械油耗量及污染物排放量的方法，

装载机2007年的柴油消耗量及NOx和PM的排放

量，以期补充和完善我国非道路移动源排放清单开发工作．11.1

材料与方法估算方法

，若计算燃料消耗量，可将综合排放因

j，k，l=1、2、3……，子替换为综合燃料消耗率；i，分g·（kW·h）

别代表非道路移动机械类型、燃料类型、发动机功率

水平类型和机龄类型．

NONROAD模型中，对保有量和功率数据的估算考虑了非道路移动发动机销售量、发动机寿命、年

［12］

活动水平、负荷因子和报废率等因素．柴油发动机的负荷因子的取值基于7类非道路移动发动机典

［11］

型工况循环实测值．综合排放因子的计算方法为

［13］

－1

：

EFadj（NOx）=EFss（NOx）×TAF×DF

（4）

EFadj（PM）=EFss（PM）×TAF×DF－SPMadj（5）

EFss为新发动机稳态工况下排放因子，式中，g·（kW·h）

；TAF为瞬态工况修正系数；DF为排放劣化系数；SPMadj为燃料硫含量修正因子．模型中，

－1

瞬态工况修正系数受机械种类、污染物种类和排放阶段影响，排放劣化系数受污染物种类、排放阶段、发动机机龄及使用寿命影响，排放劣化系数的计算

［13］

方法为：

DF=1+D×AF

（6）

D为劣化因子，AF为发动机机龄与使用寿命式中，的比值．

NONROAD模型经过自1998年模型草案发布，

目前是用以估算非道路移动源排放量的多次修正，

比较成熟的工具．瑞典国家非道路移动源排放清单

［6］

的计算也采用了与NONROAD模型相似的方法．根据我国实际情况，本研究也借鉴NONROAD模型

但并对其进行修正以计算我国非道路移动源排放，由于目前我国对非道路移动源排放的研究刚刚起

步，模型中部分参数的本地化数据难以获取．对于工程机械，前述公式（3）中的保有量和功率分布可以从年鉴中获得，而本地化的负荷因子、活动水平和排放因子等需要测试或调研的数据国内还鲜有研究．本研究调研了我国典型工程机械的实际燃油消耗率

先估算出燃油消耗量，结合经修正和活动水平数据，

的排放因子数据，得到我国典型工程机械的污染物

排放清单．引入实际燃油消耗率这个参数，一方面它表征了发动机负荷因子（负荷因子可以通过实际燃

［11］

油消耗率和最大燃油消耗率估算），可以避免因使用非本土化的负荷因子所引发的误差，另一方面，先估算油耗量，可以通过其验证研究方法的准确性．1.2

保有量和功率分布

估算中使用的工程机械保有量和功率分布数据

10，14～22］，主要来自于文献［年鉴依照施工部门经

将挖掘机和装载机分别按照机龄和功率分组，

统计和估算每个机龄及功率区间的保有量构成、活动水平、燃油消耗率和排放因子，利用获得的参数计算分机龄及功率区间的燃油消耗量和污染物排放量，最后进行加和．挖掘机和装载机燃油消耗量的估算方法为：

C=

Σ

（Popi，j×Poweri，j×CFi，j×Ai，j）（1）

C为燃油消耗量，g；Pop为挖掘机或装载机保式中，

kW；CF为实际燃油消有量；Power为发动机功率，

g·（kW·h）－1；A为机械年活动水平，h；i，j=耗率，

2、3……，1、代表发动机功率水平类型和机龄类型．挖掘机和装载机污染物排放量估算方法为：

E=

Σ

［Ci，j×（EFf）

i，j

］（2）

E为污染物排放量，g；C为燃油消耗量，kg；式中，

EFf为基于油耗的排放因子，g·kg－1；i，j=1、2、3……，代表发动机功率水平类型和机龄类型．本研究方法参考了美国环保署开发的NONROAD模型，该模型用以计算非道路移动源排放清单，最新版本是NONROAD2008a，模型的核心

［11］

计算公式是：

E=

Σ

［Popi，j，k，l×Poweri，j，k，，l×LFi，j，k，l×Ai，j，k，l×（EFadj）

i，j，k，l

］（3）

E为污染物排放量，g；Pop为非道路移动机械式中，

kW；LF为发动机负保有量；Power为发动机功率，

荷因子，即发动机平均使用功率与额定功率的比值；

A为年活动水平，h；EFadj为综合排放因子，

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