致谢 “中国甲烷减排合作平台”是由清华大学气候变化与可持续发展研究院发起的研究 合作平台，在成立和发展的过程中得到了生态环境部和各方的大力支持，在此表示诚挚 的感谢。美国环保协会慷慨地资助了平台下的研究项目和活动，并且依托其在甲烷减排 领域的深厚基础，对项目研究提供了大量的支持，我们在此深表谢意。感谢中国计量科 学研究院的王池研究员、美国环保协会的资深科学家解东来、国家发展和改革委员会能 源研究所的朱松丽研究员、清华大学核能与新能源技术研究院的高级工程师佟庆跟我们 分享了他们在该领域内的研究和发现。项目的沙龙和相关研讨会得到了能源企业专家们 的大力支持，感谢他们分享企业甲烷排放检测和减排方面的实践和经验。 我们非常荣幸地邀请到北京大学环境科学与工程学院李少萌教授、中国计量科学研 究院王池研究员和中国石油天然气集团安全环保技术研究院的高级工程师薛明担任报告 的评审专家，感谢他们提出的宝贵建议。感谢来自清华大学的王振博士对报告修改提供 了帮助和支持。感谢清华大学气候变化与可持续发展研究院的佟洁琼精心编辑和校对报 告文字。感谢同事王彬彬博士作为项目协调人的付出和努力，感谢同事李智辉为项目的 顺利开展提供了有力支持。本项目的研究和发布得到了众多同事和同行们的帮助，在此 一并致谢。 执行摘要 甲烷是全球第二大温室气体，也是一种重 于光学仪器的校正，但是便携性相对较差。基 要的短寿命气候污染物。为了达成《巴黎协定》 于声学原理的设备主要用于管网泄漏点的定位 下应对气候变化目标，同时推动二氧化碳减排 检测，目前的技术尚不能实现对甲烷泄漏的定 和短寿命气候污染物减排已经成为全球共识。 量测量。 能源行业（煤炭和油气生产、运输与使用）是 基于以上原理设计的测量设备适用于不同 重要的甲烷排放源，其甲烷排放具有相对易于 的测量场景。针对组件、设施的测量往往服务 回收与利用的特点，在推动甲烷减排的过程中 于确定排放因子等活动，测量范围小、对测量 受到了广泛关注。本报告对现有的甲烷测量和 精度要求高。手持设备或者固定传感器在此场 减排技术进行研究与总结，展现了这些技术的 景中有着广泛应用。而移动地面监测车等方式 特点及使用范围，希望能够推动中国的甲烷测 可以用于设施或地下输气管路泄漏的检测。针 量和减排工作。 对区域甲烷泄漏的测量，常用的技术手段包括 报告首先从技术原理和技术设备特点两个 移动工作站、传感器网络、无人机等。卫星、 层次出发对甲烷检测技术进行了归纳。现有的 飞机等技术手段常用于更大范围的甲烷浓度测 甲烷测量设备多基于光学、化学、声学三种原 量，这类测量活动也被称为“自上而下”的测量， 理设计。光学原理可进一步分为主动式原理和 其测量数据可以为基于组件、场站的“自下而 被动式原理，不同原理要求使用不同的激光发 上”的测量提供对照。近年来，卫星技术的空 射源，适用的被测量对象也不同。在响应速度、 间分辨率和温室气体柱浓度精度不断提升，给 可测量范围和测量准确性几个方面，依据光学 利用卫星开展定量测量提供了技术可能性。通 原理设计的测量设备具有综合优势，获得了越 过上述技术直接测得的为甲烷浓度数据，将这 来越广泛的应用。基于化学原理的设备在精密 些数据转化为泄漏量数据需要借助一定的数学 测定甲烷浓度方面具有优势，实际应用中常用 分析方法。在具体的测量设备之外，以“活动 水平 × 排放因子”为代表的排放因子法在清 级利用。煤层气回收利用的主要难点在于甲烷 单编制、科学研究中有着广泛应用，而利用蒙 浓度很低的大量风排瓦斯，目前尚不具备成熟 特卡洛方法开展对全流程甲烷排放的估算或某 的技术，催化氧化装置具有一定的潜力，乏燃 类组件排放分布特点的估算在近几年也受到关 燃气轮机等技术仍处在研发过程之中。 注。 此外，报告通过四个案例具体展示了测量 在减排技术方面，报告对油气行业和煤炭 与减排技术在甲烷排放研究和甲烷减排过程中 行业分别进行了总结。油气行业有一些通用减 的应用与实践。四个案例分别代表了国内外区 排技术，例如定期检修、换用新的技术设备、 域甲烷排放综合测量技术应用、燃气企业甲烷 泄漏检测与维修等。定期检修旨在降低泄漏发 减排实践、低浓度煤层气利用技术、油气企业 生的可能性，换用如柱塞举升、低排放气动阀、 减排综合战略等内容。 低排放密封的技术；应用蒸汽回收装置等技术 基于以上研究，提出了以下政策建议： 可以降低全产业链正常生产过程中甲烷排放； 1. 重视甲烷测量，全面推动能源行业甲烷 而泄漏检测与维修主要是为了降低意外情况中 的甲烷排放。 煤炭行业甲烷减排技术包含两类关键技 排放清查工作的开展。 2. 紧跟国际技术发展趋势，加强适合中国 国情的甲烷测量技术研发。 术。第一类技术可以尽可能回收开采过程前后 3. 重点支持甲烷减排技术研发与推广。 甲烷的排放，这类技术包括回收风排甲烷、对 4.“十四五”时期重点推进煤炭行业和油 煤层中甲烷进行预抽采等。对于废弃煤矿，经 常采用垂直井网回收彻底淹没之前巷道内的甲 烷。对于露天煤矿，可以在开采之前直接采取 矿层内的甲烷，以降低开采过程中的甲烷排放。 第二类技术是对回收的煤层气依据浓度进行分 气行业甲烷减排。 Executive Summary Methane is the second largest greenhouse Most of the existing methane gas in the world and a potent short-lived measurement instruments use climate pollutant (SLCP). It has become optical, chemical and acoustical a global consensus that co-control of s e n s o r te c h n o l o g i e s . D e p e n d i n g o n emissions of carbon dioxide (CO 2) and measurement target, optical instruments SLCPs such as methane, is impor tant can be either active or passive, and to achieve the climate goal under the requires different laser sources. Optical "Paris Agreement". Fossil fuel energy instruments offer faster response speed, sector (oil& gas and coal industries) wider coverage and better accuracy, is a major methane emission source. and are gaining extensive application. Methane emissions mitigation in this Chemical instruments enjoy advantages sector has drawn wide attention given in concentration measurement precision, the actionability in methane recover y and are often used in optical instrument and utilization. This repor t provides calibration, though they are not an over view of the existing methane well-known for por tability. Acoustic emissions measurement and reduction instruments are mainly used for leakage technologies, describes technical options, detection in the pipeline network but features and scope of usage, with the do not have the capability to conduct aim to promote measurement and quantitative measurement of the technologies application in China. emissions. Different instruments are used for above-mentioned technologies directly different measurement scenarios and measure the methane concentration at purposes. For example, for component the measured point. Translating these and site-level measurements that aim to data into emission quantity requires identify and improve emissions factors, mathematical analysis. measurings are conducted in a rather small range with stricter requirements for Fur thermore, the improvement of measurement accuracy. Handheld devices instrument measurement accuracy also or fixed sensors are widely applied for helps enhance the accuracy of cross- this purpose. Vehicle-based monitoring checking using ground me