中国煤矿甲烷减排观察与展望 基本现状 1. 中国甲烷排放中煤矿甲烷占比最高 根据中国2018年提交的《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》 中的数据显示， 2014年甲 烷排放达到11.61亿吨二氧化碳当量（CO2e），约占当年全国总温室气体排放的10.4%，其中煤炭开采和 矿后活动中的煤层气逸散是最大的排放源，占比39%。随着中国煤炭开采总量的下降，煤矿相关的甲烷排 放也有所下降，但研究显示，从2015年到2030年，煤炭开采过程排放占甲烷总排放比例分布在39% - 44% 之间。到2050年比例将有所下降，但是仍有25.5%1。因此尽早采取行动减少煤层气的逸散对于减少中国 甲烷排放具有重要意义。 图 1：中国甲烷分行业排放（2014年） 12% 5% 5% 39% 41% 42% 煤矿开采逸散 油气系统 农业 废弃物管理 其他 2% 数据来源： 《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》 与全球主要国家和地区的能源行业的甲烷排放相比，中国能源行业的甲烷排放主要来自煤矿甲烷， 美欧国家在能源行业的甲烷排放则主要来自油气系统。图2根据EDGAR全球大气研究排放数据库所示中美 欧能源供应部门甲烷排放来源占比。 1 清华大学气候变化与可持续发展研究院. (2021). 中国长期低碳发展战略与转型路径研究综合报告. 中国环境出版集团. -1- 中国煤矿甲烷减排观察与展望 图 2：中、美、欧 能源供应部门甲烷排放分行业占比一览 煤矿 油气 中国 经合组织_欧洲 美国 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 数据来源：EDGAR 2. 煤矿甲烷排放中，以超低浓度煤矿瓦斯为主 如图3所示，目前我国煤矿甲烷的排放有80%是来自煤矿地下开采，13%来自矿后活动。在煤矿地下 开采甲烷排放中，超低浓度的通风瓦斯占比达到80%以上，其他浓度瓦斯占比大概为11%（参见图4）。 通风瓦斯是在井下开采中为确保矿工安全，将大量空气通入矿井，将瓦斯甲烷浓度稀释到小于0.75% （即通风瓦斯）。通风瓦斯由于甲烷浓度极低，利用困难，因此大多直接排空，导致中国的煤矿甲烷中 超低浓度瓦斯排放占比极高。 图 3：中国煤矿甲烷排放的分布 13% 2% 地下开采 露天开采 矿后活动 废弃煤矿 5% 80% 数据来源: 刘文革 et al, 2022 2 图 4：煤矿地下开采中甲烷逸散的分布 通风瓦斯 83% (CH4<1%) 其他低浓度瓦斯 11% (1%<CH4<30%) 高浓度瓦斯 6% (CH4>30%) 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 数据来源: Zhou et al, 2016 3 2 刘文革, 徐鑫, 韩甲业, 王勃, 李志, & 严媛. (2022). 碳中和目标下煤矿甲烷减排趋势模型及关键技术. 煤炭学报, 47(1), 470‒479. 3 Zhou, F., Xia, T., Wang, X., Zhang, Y., Sun, Y., & Liu, J. (2016). Recent developments in coal mine methane extraction and utilization in China: a review. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 31, 437–458. -2- 中国煤矿甲烷减排观察与展望 关键挑战 1. 超低浓度瓦斯减排标准缺失 中国现有煤矿瓦斯排放限制标准并没有禁止超低浓度瓦斯排放。2008年发布的《煤层气（煤矿瓦 斯）排放标准（暂行）》只禁止高浓度瓦斯（甲烷体积分数≥30%）排放。但并没有对煤矿瓦斯抽放系统 的低浓度瓦斯（甲烷体积分数< 30%）和超低浓度的风排瓦斯有禁止排放要求4。 其次，现在标准仅以甲烷浓度为指标对瓦斯排放进行限制，但对于甲烷排放总量没有限制要求5。现 行标准要求6煤矿对管道内的甲烷浓度、流量、压力、温度等参数进行监测，并安装煤层气（煤矿瓦斯） 排放自动监控设备，并与环保部门的监控中心联网。但是并未提到对甲烷排放总量有监测与限制。 2. 超低浓度瓦斯开发利用技术经济性不足 目前对5%-30%的低浓度煤矿瓦斯的开发利用以发电为主，但是由于发电机组效率较低，如何经济有 效的开发利用低浓度煤矿瓦斯仍有待加强7。对于甲烷浓度在5%以下，尤其是低于0.75%的风排瓦斯的开 发利用难度高，技术经济性不足，未能形成稳定的市场需求。此外，为了矿工安全，通过加大通风量稀释 风排瓦斯的甲烷浓度，也加大了利用难度。 如果CCER交易市场启动，甲烷减排可以生成CCER进行交易，有望解决技术经济性问题。 案例1：低浓度煤矿瓦斯CCER项目 中源博智节能技术有限公司通过与煤矿山区达成合作，采用“回热氧化法”，将煤炭矿 山“乏风”中的甲烷进行氧化还原反应，生成二氧化碳和水进行利用，实现甲烷的减排。通过 申请CCER项目产生的核定减排量可以用于交易。 根据碳减排认证的方法学规定，每减排1吨甲烷就可以获得25吨CCER。经过测算，设备 捕获一吨甲烷的成本不到100元。如果可以作为CCER销售，若以50元/吨的CCER价格计算，捕 获一吨甲烷将盈利1250元。预计CCER开启后，「中源博智」申报的项目2023年可产生5000万 吨CCER。 案例信息节选自：邱晓芬，36氪，https://36kr.com/p/1863816681265026 3. 废弃煤矿亟待关注 中国尚未对废弃煤矿的甲烷逸散采取任何措施，也没有编制清单。随着中国能源低碳转型，能源生 4 https://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/dqhjbh/dqgdwrywrwpfbz/200804/t20080414_121137.htm 5 马翠梅, 高敏惠, & 褚振华. (2021). 中国煤矿甲烷排放标准执行情况及政策建议. 世界环境, 47‒49. 6 https://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/dqhjbh/dqgdwrywrwpfbz/200804/t20080414_121137.htm 7 杨颖, 曲冬蕾, 李平, & 于建国. (2018). 低浓度煤层气吸附浓缩技术研究与发展. 化工学报, 69(11), 4518‒4529. -3- 中国煤矿甲烷减排观察与展望 产端逐渐退煤，废弃矿井数量在不断增加。数据显示，煤矿数量已经从2015年的1万多处减少到2020年底 4700处以下，并且计划到“十四五”末将数量控制在4000处左右8。 对废弃矿井的甲烷排放研究以及减排 行动亟待引起关注。 政策建议 1. 甲烷减排是中美气候合作关键领域 2021 年 COP 26 期间，中美联合发布的《关于在 21 世纪 20 年代加强气候行动的格拉斯哥联合宣 言》中将甲烷减排确定为重点合作领域。其中，煤矿甲烷是中国最大的甲烷排放源，也是中国甲烷减排 工作的核心。如前所述，在美国，煤矿甲烷占能源部门甲烷排放量的25%。减少煤炭甲烷是两国共同的 挑战和机遇。此外，中美合作将向其他国家发出应对甲烷减排的积极信号，带动更多减排行动。 2. 编制废弃矿井甲烷排放清单并加强统计与管控 煤矿关闭后，煤矿瓦斯仍然会通过各种裂隙不断从井下向地面逸散。因此随着废弃煤矿数量的持续 增加，由此造成的废弃煤矿甲烷排放占比也将保持增长趋势9。我国废弃煤矿的甲烷泄漏底数不清，没有 编制清单。据估算，1998-2020年，我国关闭了7万多资源枯竭和不符合安全生产条件的煤矿，煤矿数量 减少到 4700处左右。废弃矿井的甲烷排放占比在1-2%，也有研究表明已经上升到10-15%10。因此需要重 视对废弃甲烷逸散监测和治理利用技术研发，同时尽快摸清废弃矿井排放底数和开展相关方法学研究。 3. 加强矿后活动甲烷排放研究及管控 如前所述，我国煤炭开采的矿后活动环节产生的甲烷占总排放量的13%左右，高于德国、美国、澳 大利亚11。研究表明，井工煤矿的矿后活动甲烷排放与煤的挥发分含量密切相关：煤的变质程度（或煤化 程度）越高（即挥发分减小），煤的矿后活动甲烷含量越大12。另一方面，我国井工煤矿采选一体化水平 不高，煤炭洗选过程增加矿后甲烷排放量。针对矿后活动的甲烷排放量目前缺少基于实测的准确统计数 据，亟需开展调查研究。 4. 完善煤矿甲烷排放标准、加强监督管理 现有标准对煤矿瓦斯抽放系统的低浓度瓦斯（甲烷体积分数<30%）和煤矿回风井中风排瓦斯没有限 制要求，亟需通过标准的修订，针对不同浓度的煤矿甲烷进行排放控制。同时加强标准实施过程的监督 管理，明确部门职责，推进部门联动，加强企业和监管部门人员的能力建设。 8 中国煤炭工业协会. (2021). 2020煤炭行业发展年度报告. 中国煤炭工业协会. 9 刘文革, 徐鑫, 韩甲业, 王勃, 李志, & 严媛. (2022). 碳中和目标下煤矿甲烷减排趋势模型及关键技术. 煤炭学报, 47(1), 470‒479. 10 2022年7月21日中美甲烷减排系列对话 - 煤矿行业甲烷减排圆桌会. 哥伦比亚大学全球能源政策中心、 北京大学能源研究院、能源基金会主办. 11 马翠梅, 戴尔阜, 刘乙辰, 等. 中国煤炭开采和矿后活动甲烷逃逸排放研究[J]. 资源科学, 2020, 42(2): 311-322. 12 国家发展和改革委员会应对气候变化司. 2005年中国温室气体清单研究[M]. 北京: 中国环境出版社, 2014. -4- 中国煤矿甲烷减排观察与展望 5. 强化煤矿甲烷排放监测、报告和核证（MRV）制度 按照《煤层气（煤矿瓦斯）排放标准（暂行）》的要求，企业需对矿井瓦斯开展甲烷排放监测，并 安装排放自动监控设备，与生态环境部门的监控中心联网，但企业并未严格执行13。因此在甲烷排放数据 监测、报告和核证方面需要加强管理，建立统一的报送制度，并建议出台实施细则，由地方主管部门监 督落实，同时加强排放主体及核查机构的能力建设。 6. 加强中国煤矿甲烷排放因子研究 为计算煤矿甲烷的排放量，《IPCC温室气体排放清单指南》列出了三个层级的方法, 第一层级T1为 全球平均范围的排放因子，第二层级T2为国家(或地区)(即反映本国特征)的平均值，第三层级T3为各矿井 实际测量甲烷排放得出。选择哪种方法取决于可获取数据的质量。层级越高，所需数据越详细，结果越 科学准确。由于各国煤矿的地层结构、开采方式等有一定