研究报告

美国环保局(EPA) 重型车三阶段温室气体排放标准

作者:解奕豪 2024年09月25日

美国环保局(EPA)于2024年4月22日发布了重型车三阶段温室气体(GHG)排放标准最终法规,该规则为2027至2032年车型的2b–8级车辆设定了二氧化碳(CO2)排放限值。根据三阶段标准要求,到2032车型年,专用作业车的CO2排放(克/吨英里)将在二阶段(2027车型年)标准基础上最高减排60%,牵引车的CO2排放将最高减排40%。值得一提的是,同之前的标准一样,新标准依然秉承了技术中立的原则,并未提出针对零排放汽车(例如:纯电动汽车或燃料电池汽车)的强制性销售要求。

与此前几个阶段的标准一样,三阶段标准中也保留了考核车队平均排放的监管机制。这意味着在三阶段标准下,并非每辆车的排放都一定要达到标准限值,而是根据制造商每一重量组别产品车队的平均排放来判定其是否合规。三阶段法规保留了二阶段法规下的非二氧化碳温室气体排放限值,包括氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)和氢氟碳化物(HFC)。针对重型发动机的CO2排放标准也保持不变。此外,新标准还在很大程度上保留了现有法规中的合规管理方案、灵活性管理方案及重型车测试规程。

重型车是美国温室气体排放的重要来源,其排放量占美国交通领域温室气体排放总量的25%。根据EPA的评估,新发布的三阶段标准将在2027至2055年间减少大约10亿公吨的重型车CO2排放,这将能够帮助7200万居住在货运干道周边的居民,改善他们居住地附近的空气质量。

随着《重型车三阶段温室气体排放标准》的发布,EPA已完成了2021年在“清洁卡车计划”下宣布的一系列管理法规,另外两项法规包括2022年12月发布的《新机动车空气污染控制:重型发动机和车辆标准》,以及2024年3月发布的《2027车型年及此后的轻型和中型车多污染物排放标准》。

一、法规重点内容

1. 排放标准

此次新发布的三阶段标准是在二阶段2027车型年排放标准的基础上制定的,EPA模拟了从2027车型年到2032车型年的潜在合规路径,并预测了内燃机汽车和零排放汽车的产品构成。三阶段标准下的CO2限值是基于潜在合规路径中预测的零排放汽车应用率来确定的。为了预测零排放汽车的应用率,EPA开发了一套“重型车技术应用场景分析工具(HD TRUCS)”,该模型以2027、2030和2032车型年为时间节点,针对100余款车型进行了零排放重型车技术可行性和回本周期的模拟预测。随后,采用美国国家可再生能源实验室的TEMPO模型将模拟出的回本周期转换为零排放汽车应用率曲线。根据分析结果,EPA将2027车型年的零排放汽车技术渗透率上限设定为20%,2032车型年设定为70%。每一车型年的应用率则通过2027到2030车型年、以及2030到2032车型年之间的线性插值计算得出。图1总结了EPA确定新标准的关键步骤,表1则展示了不同类别车辆在其潜在合规路径下的零排放汽车应用率,这个应用率同时也是该类车辆的CO2减排率。

图1. EPA制定三阶段排放标准的示意简图 

表1. EPA在潜在合规路径中模拟预测的零排放汽车占比

三阶段标准在2027-2032车型年间,为10个组别的牵引车(根据额定质量、驾驶舱结构和车顶高度分类)、15个组别的专用作业车、以及8个组别的定制底盘专用作业车设定了CO2限值。表2和表3分别展示了到2032车型年(即三阶段标准完全实施)针对各类压燃式和点燃式专用作业车及牵引车实施的具体排放限值(以克/吨英里为单位)。

表2. 三阶段标准下的2032及此后车型年专用作业车CO2限值(按车辆用途分类,以克/吨英里为单位)

表3. 三阶段标准下的2032及此后车型年牵引车CO2限值(以克/吨英里为单位)

三阶段标准沿用了二阶段标准中设定的内燃机技术组合方案,并未考虑进一步改进发动机和其他能效技术(例如改进空气动力学或使用低滚阻轮胎)所带来的能效提升。制造商可以选择应用这些能效技术来减少内燃机车辆产品的排放,以满足标准要求,因此制造商可能不需要完全遵循模型中模拟出的潜在合规路径,其实际销售的零排放汽车数量可能会低于模型预测量。

2. 积分平均、储存和交易管理机制的最新调整

积分的生成和使用 

按照三阶段法规的规定,在2027车型年以前,制造商可继续通过销售插电式混合动力汽车、纯电动汽车、以及燃料电池汽车在来获得先进技术倍数积分。其中,插电式混合动力汽车的积分为3.5倍,纯电动汽车为4.5倍,燃料电池汽车为5.5倍。在2029车型年以前,制造商可以使用这些倍数积分来抵消目前在二阶段法规下产生的排放赤字,并且在往年累积的基础积分消耗殆尽后,可将倍数积分用于满足三阶段达标。先进技术倍数积分将在2030车型年到期,但此前通过销售插电式混合动力汽车、纯电动汽车或燃料电池汽车获得的基础积分,只要仍在5年有效期内,将可继续保留。

根据标准规定,在实施地方排放标准(不同于联邦标准)的各州生产的重型车现在也会被计入“美国总产量”。这意味着在2024至2027车型年期间,制造商可以通过满足州级法规(例如目前在多个州被采纳的《先进清洁卡车法案》(ACT))来获得联邦先进技术倍数积分,并使用这些积分来满足联邦三阶段排放标准的合规要求。这一变化实际上增加了在此期间可用于进行平均、储存和交易的先进技术积分的数量。

排放平均组别

三阶段标准针对现有的平均、储存和交易机制进行了多项修改,给予了制造商更大的灵活性,以便更好地实现排放合规。在一阶段和二阶段标准中,积分交易仅限于在同一排放平均组别内进行,而这些排放平均组别是根据车辆重量划分的重型车管理组别。而在2027至2032车型年期间,排放积分可以在不同的重型车排放平均组别之间进行平均、交易和储存,且对积分流动方向和额度均不设限制。EPA还扩展了一项过渡期灵活性政策,允许在轻型和中型车标准下认证的中型车排放平均组别将其排放积分单向转移给2b-5级和6-7级的重型车排放平均组别使用。也就是说,在2027至2032车型年期间,制造商可以通过生产符合轻型和中型车标准的2b–3级皮卡和货车来获得CO2积分,用于抵消其6–7级专用作业车或牵引车产生的排放赤字。同理,4–5级专用作业车产生的排放积分也以用于抵消8级专用作业车和牵引车产生的排放赤字。

为了减轻使用积分对三阶段排放标准减排收益的削弱性影响,EPA针对在三阶段标准下使用积分实现合规的情况,为制造商制定了一份车辆排放平均组别使用积分的优先顺序清单。具体而言,制造商可以按照以下顺序使用积分:

  • 在同一排放平均组别内储存或交易的基础积分;

  • 在同一车型年内,由其他排放平均组别获得的基础积分;

  • 由其排放平均组别储存或交易并跨排放平均组别使用的基础积分;

  • 在同一排放平均组别和同一车型年内获得的倍数积分;

  • 在同一排放平均组别内储存或交易的倍数积分;

  • 在同一车型年内,由其他排放平均组别获得的倍数积分;

  • 由其排放平均组别储存或交易的倍数积分。

3. 氢燃料内燃机汽车

氢燃料内燃机汽车是一种新兴技术,制造商目前仍处于产品开发阶段。氢燃料内燃机汽车可分为两类,一类完全使用氢燃料运行,另一种则采用双燃料模式运行。在双燃料模式下,会涉及到燃烧使用柴油。但无论是哪种类型的氢燃料汽车,在燃烧过程中都会产生氮氧化物(NOX)和颗粒物(PM),从而产生尾气污染物和温室气体(GHG)排放,因此需要安装后处理系统。双燃料状态下运行的氢燃料汽车的二氧化碳 (CO2) 排放主要来自于柴油燃料,而完全使用氢燃料的车辆也会产生微量的尾气 CO2排放,这些 CO2主要来自于选择催化还原系统中的尿素分解和发动机润滑油。

当前的排放标准并不会计入柴油车后处理系统尿素分解产生的排放。同样,三阶段温室气体标准合规判定也不会计入纯氢燃料汽车排放的微量CO2,但双燃料运行的氢燃料汽车则需要按现有测试规程进行温室气体排放水平认证。

4. 电池健康水平、耐久性和质保

三阶段标准预计将会推动零排放重型车产销量的增长,因此该法规中也新增了对电池的管理要求。电池劣化会对车辆的使用寿命周期行驶里程产生影响,因此电池也属于影响车辆排放性能的重要零部件。

三阶段法规要求制造商为所有纯电动和插电式汽车提供用户可查询的电池健康状态监控系统(SOH系统),该系统可用于跟进了解并显示电池的能量容量。SOH系统以电池全新状态时的初始能量为基准,通过百分比的方式表示车辆的可用电池能量。法规并未强制规定测定电池可用能量的具体测试方法,但针对测试规程提出了一些要求,以确保测试结果准确,能够代表实际使用情况。

三阶段法规将纯电动汽车和氢燃料电池汽车中的高压电池列为排放相关零部件,必须与其他动力系统零部件(如燃料电池组、电动机和逆变器)一同被纳入质保范围。在二阶段标准中,小型重型车的排放零部件质保期为5年或50000英里,中型和大型重型车为5年或100000英里,这一质保期也同样适用于上述电池部件。

二、预期收益

根据EPA的评估,与基准情景相比,三阶段标准预计将在2027至2055年间减少累计超过10亿吨的重型车CO2排放。EPA将实施《先进清洁卡车管理法规》的各州生产和销售的零排放重型车也纳入了通盘考虑范围,因此在最终标准的基准情景中设定了更高的零排放汽车应用率。值得注意的是,EPA分析发现,为重型零排放汽车充电所带来的发电相关温室气体排放有所增加,但应用零排放重型车带来的上游化石燃料炼厂和下游化石燃料重型车减排收益要远远大于这部分排放增量。 

图2显示了EPA对2027至2055年期间三阶段车辆和基础设施技术成本、健康与气候效益、运营成本节省和能源安全收益的计算结果。除了标准实施的最初几年,三阶段标准带来的预期收益将大幅超过标准实施成本。总体而言,根据EPA的评估,三阶段标准将在2055年之前以2%的折现率带来每年约130亿美元的净收益。总收益中包括约100亿美元的温室气体减排气候效益,以及高达3亿美元的细颗粒物(PM2.5)前体物减排带来的健康收益。重型车行业满足三阶段标准的年化生产成本预计约为11亿美元,但运营成本节省可达约35亿美元,另有预计4.5亿美元的年化收益来自于减少对石油进口的依赖。

图2. EPA 2027-2055年重型车三阶段温室气体标准实施成本与收益评估(与基准情景相比)

三、2026年评估

EPA计划与美国能源部和交通部合作,对充电和补能基础设施的增长情况开展评估,并计划最早从2026年开始定期发布发展状况报告。目前,EPA已确定了若干需要开展数据收集的领域,包括公共充电站点和车队场站充电站点的数量、规模、位置和增长率;电动汽车服务设备的销售情况;充电设施的安装时间表;配电系统的升级建设情况;以及氢燃料的生产和加注站的发展情况。根据评估报告的分析结论,EPA可能会决定发布相关指导文件或进一步对三阶段法规进行修订,以便为制造商提供更充分的准备时间。

  • 地区/国家

    美国
  • 研究领域

    重型车
  • 政策分类

    温室气体/能效
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更新日期:2025年【1】月【9】日

 

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