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我国能源领域甲烷减排的挑战与应对策略

作者:李继杰 赵林 刘明明 | 作者单位:北京工业大学 中国石油国际勘探开发有限公司 中国石油大学(北京)

摘要:减少甲烷排放是短期内应对气候变化的有效手段之一。作为全球能源领域甲烷排放第一的大国,我国出台了多项宏观政策并积极参与国际合作。本文在回顾全球甲烷减排体系的历史演进基础上,分析了中国能源领域甲烷减排的现状与当前面临的挑战,进而从政策、技术和国际合作等方面提出新时代我国能源领域甲烷减排的对策建议,以助力中国实现能源领域甲烷减排目标,推动全球气候治理。

关键字:甲烷减排;能源治理;气候变化;温室气体

在全球应对气候变化的背景下,甲烷减排已成为不可忽视的关键议题。甲烷是仅次于二氧化碳的全球第二大温室气体,其贡献了工业革命后全球温升的30%,20年内的升温潜势(global warming potential,GWP)是二氧化碳的84倍。近年来,全球甲烷排放总量呈上升趋势,其中能源领域是甲烷排放的重要来源之一。2023年,全球甲烷排放约为3.49亿吨,其中36.8%来自能源领域;中国甲烷排放量为5494.6万吨,位于全球甲烷排放第一位。其中,能源活动排放占比44%。中国在2021年提交的国家自主贡献文件中,首次明确了能源领域甲烷减排的方向,标志着中国由之前的鼓励能源领域煤矿瓦斯、放空天然气、伴生气回收利用,进入到了开展全产业链甲烷管控的新阶段。

本文回顾了全球甲烷减排体系的历史演进过程,梳理了我国参与全球甲烷减排的行动及主要贡献,对于我国能源领域甲烷减排的现状及存在问题进行了分析,并提出相应的对策建议,以期为我国能源领域甲烷减排工作的进一步推进提供参考和借鉴,助力我国实现应对气候变化的目标和可持续发展的愿景。

一、全球甲烷减排体系的历史演进回顾

(一)全球对甲烷减排的关注始于全球甲烷行动(Global Methane Initiative,GMI),提高于COP21

自1997年《京都议定书》通过以来,已有约20个国家地区制定了减少温室气体排放、控制气候变化等方面的国家法律法规。如2013年欧盟对石油部门开放的碳交易市场,加拿大在2017年实施的碳税管理。而2004年,美国环保署(EPA)和国务院联合发起了全球甲烷倡议,最初名为“甲烷市场合作伙伴关系”,有14个国家和领先的行业团体参与。GMI旨在通过国际合作达到甲烷减排、回收和利用的目的。从此,甲烷控排正式成为全球关键议题。

对于温室气体排放控制的行动,较有代表性的是联合国气候变化大会(Conference of the Parties,COP)。2015年,COP21上通过了《巴黎协定》,该协定提及要将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2摄氏度以内,并努力将温度上升幅度限制在1.5摄氏度以内。这是历史上首次通过的一份具有约束力的协定,它将所有国家聚集到一个共同的事业中,以此为应对气候变化和适应其影响开展有雄心的行动。这使得包括甲烷在内的所有温室气体的减排都受到了更多关注。

(二)COP26之后全球对甲烷减排的关注度大幅提升

在2021年开展的COP26上,联合国气候变化大会重申了《巴黎协定》的目标,美国与欧盟共同发起“全球甲烷承诺”倡议,该倡议呼吁各国到2030年将甲烷排放量较2020年削减30%。这标志着甲烷减排成为全球气候治理的重要议题之一。这一倡议的提出引发了国际社会对甲烷减排的高度重视,此后全球多个国家开始重视甲烷排放控制,各国纷纷加强甲烷减排的政策制定与实施,加大对甲烷监测、减排技术研发的投入,国际间关于甲烷减排的合作交流也日益频繁。甲烷减排在全球气候治理中的关注度大幅提升,成为各国实现气候目标的重要行动方向之一。

(三)甲烷减排已经成为全球气候治理新格局中的重要组成部分

当前,甲烷减排已深度融入全球气候治理的格局之中。2023年在阿联酋迪拜开展的COP28会议上完成了第一次全球盘点(Global Stocktake,GST),提出大力遏制非二氧化碳温室气体的排放,特别强调到2030年实现甲烷近零排放。2024年的COP29上,超30个国家签署了《减少有机废弃物宣言》,针对占全球甲烷排放20%的废弃物领域,提出通过改善有机废物管理、资源化利用等措施实现减排。除联合国气候大会以及签署的“全球甲烷承诺”之外,近年来,世界银行、清洁空气联盟等国际组织或金融机构积极参与其中,例如世界银行计划在2024—2030年大幅增加对甲烷减排项目的资金投入。欧洲复兴开发银行、欧洲投资银行和绿色气候基金等机构也承诺,将通过技术援助和项目融资等方式支持“全球甲烷承诺”的实施。

二、我国参与全球甲烷减排的行动及主要贡献

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(一)中国甲烷减排相关宏观政策梳理

我国一向重视气候变化与环境保护问题。在国际层面,中国积极参与全球气候治理,在COP26期间与美国共同发布《中美关于在21世纪20年代强化气候行动的格拉斯哥联合宣言》,承诺加强甲烷减排合作。2020年9月习近平总书记在第75届联合国大会一般性辩论上宣布了“双碳”目标,此后我国对能源领域甲烷减排的关注度显著提高。我国在“十四五”规划纲要中也提出了“加大甲烷、氢氟碳化物、全氟化碳等其他温室气体控制力度”的要求。同时我国出台了多项宏观政策,对未来一段时期我国甲烷排放控制工作进行了顶层设计和系统部署(见表1)。

(二)中国参与的国际甲烷减排组织及主要贡献

我国早在1992年就缔结了《联合国气候变化框架公约》,一直积极参与公约下的各项活动和谈判,为全球甲烷减排的政策制定和实施贡献力量;在2004年,我国就加入了“全球甲烷倡议”这一国际合作项目,这是我国早期参与全球甲烷减排行动的重要体现。在行业层面,中国石油等企业积极行动,于2021年联合成立了“油气企业甲烷控排联盟”,通过设定减排目标和开展甲烷回收利用及检测等行动,推动油气行业的甲烷减排,彰显了中国企业在应对全球气候变化中的责任担当。同时在国际上,中国还依托“一带一路”、金砖国家、上海合作组织等多边合作平台,与其他发展中国家展开深入合作,共同探索全球甲烷控排合作机制的形成(见表2)。尽管中国未正式签署“全球甲烷承诺”,但中国一直关注并积极落实相关减排行动,为全球甲烷减排作出了积极贡献。

三、我国能源领域甲烷减排的现状及存在问题分析

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(一)我国甲烷排放规模及在全球排放中的占比

根据国际能源署数据显示,2023年我国甲烷排放量为5494.6万吨。其中,能源活动排放在我国甲烷排放中占比44%(见图1)。具体来看,煤炭、石油和天然气行业为能源领域甲烷排放主要来源,其中煤炭行业是我国甲烷排放占比最高的行业,占比约为82.4%(见图2)。

以煤炭行业为例,我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,煤炭在能源结构中长期占据主导地位,这使得因煤炭开采产生的甲烷排放量较大。同时,在油气开采、运输和加工过程中,由于设备泄漏、燃烧不完全等原因,也会向大气中释放大量甲烷。

从全球范围来看,根据国际能源署发布的《2024年全球甲烷追踪》报告,2000—2023年全球能源领域甲烷排放总量呈逐年上升趋势(见图3)。2023年,全球甲烷排放量约为3.49亿吨,能源部门的甲烷排放量占30%以上。而我国的甲烷排放总量与能源领域甲烷排放量常年位于全球第一位,这体现出我国在全球甲烷减排格局中扮演着关键角色,能源领域的甲烷减排行动对于国内应对气候变化以及履行国际减排承诺都具有举足轻重的意义。

(二)我国甲烷减排面临的挑战与问题分析

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近年来我国在甲烷减排方面取得了显著进展。虽然当前我国甲烷减排技术多样,但是我国能源领域甲烷减排工作仍面临诸多问题和挑战。例如,在煤矿甲烷减排方面,低浓度瓦斯利用面临技术经济性差等问题,而废弃矿井甲烷排放特征和减排技术仍需深入研究。同时,油气行业甲烷减排也存在一定的困难,如部分减排技术成本较高、市场机制不完善等。

1.  技术瓶颈待突破

在煤炭行业,低浓度瓦斯利用难题长期存在。由于其浓度低、热值不高,传统利用方式经济效益差,导致大量低浓度瓦斯被直接排放。在油气领域,甲烷泄漏检测与修复技术虽有进展,但精准检测微小泄漏源、在复杂工况下实现高效修复仍是难题。曹保久等在《石油天然气行业甲烷排放卫星监测技术进展及启示》一文中,分析出卫星遥感技术易受云层遮挡、风速、地表参数等不确定因素的影响。李俊廷在《激光甲烷泄漏监测仪在天然气集输场站适应性分析》中,关注到天然气集输场存在的甲烷泄漏风险,分析了激光甲烷泄漏监测仪在天然气集输场的使用情况与优缺点。

2.  经济成本较高

农业与油气行业部分甲烷减排技术成本居高不下。例如,一些先进的泄漏检测设备和修复技术,需要企业投入大量资金购置和维护,否则容易因设备不足或老化导致检测不到位、修复不及时。同时,市场机制不完善,甲烷减排的经济效益难以充分体现,削弱了企业投入积极性,陷入“成本高—投入少—减排难”的恶性循环。王斌等撰写的《稻田甲烷减排:技术、挑战与策略》,从稻田产粮过程中综述了主要甲烷减排技术及其效果,并得出我国稻田甲烷减排存在减排成本投入过大且激励机制缺少等挑战的结论。

3.  监管体系需完善

目前甲烷排放监测体系仍存在漏洞。部分企业监测设备不达标、数据记录不规范,导致排放数据不准确、不完整,难以真实反映减排成效,不利于监管;在政策法规层面,虽有相关环保法规涉及甲烷减排,但专门针对能源领域甲烷减排的法律法规较少,政策引导和约束力不足。

(三)我国甲烷减排面临的机遇分析

随着近年来国内国际对甲烷减排的关注度越来越高,为我国甲烷减排提供了难得的机遇。首先我国的宏观政策不断支持甲烷减排。如上文所述,我国发布的《“十四五”现代能源体系规划》《甲烷排放控制行动方案》等规划方案,加大了对甲烷减排的支持。同时我国减排技术也在不断进步。在煤炭行业,低浓度瓦斯利用技术不断革新,提高了利用效率和经济性。如学者解北京等在不同方法下采用固定监测、手工监测、无人机监测,以及矿后活动监测等方式,核算不同类型瓦斯井工煤矿甲烷排放量,为精准高效测算井工煤矿甲烷排放提供了有效方法。在油气行业,泄漏检测技术也有了很大提升,无人机巡检等新技术能够精准定位微小泄漏源,大幅提高了检测效率和准确性。如达虹鞠等介绍了无人机平台在甲烷监测上的优势,以及不同无人机型号与功能对应的应用场景,为我国基于无人机平台的甲烷监测技术在油气行业的应用提供了参考。此外,我国与其他国家的合作日益广泛。如借助“一带一路”、金砖国家等多边合作平台,与其他国家共同推动甲烷减排项目的实施。通过与发达国家开展技术交流,我国引进了先进的甲烷减排技术和管理经验,提升了自身的减排能力。

我国对甲烷减排有着广泛的必要性。我国作为世界上最大的能源生产国和消费国之一,能源领域的甲烷排放量大。加强能源领域甲烷减排是我国应对气候变化、履行国际减排承诺的关键举措。同时,甲烷减排与我国经济社会可持续发展目标紧密相连,有助于实现可持续发展的内在要求。一方面,减少甲烷排放有助于改善环境质量,有利于打赢“蓝天保卫战”;另一方面,能源领域甲烷减排能促进能源行业的转型升级,提高能源利用效率,为经济社会的长期稳定发展提供坚实基础。

四、进一步加强我国能源领域甲烷减排的相关对策

(一)政策层面

政策是推动甲烷减排工作的重要驱动力。建议我国进一步强化政策引领,构建完善的政策体系。首先,需加快制定能源领域甲烷减排的专项规划和行动方案,明确中长期减排目标和实施路径,为各行业提供清晰的指导方向。如参照应对气候变化的“十四五”专项规划,将甲烷减排指标细化到能源生产的各个环节,确保任务分解到位。其次,应完善相关法规和标准体系,制定严格的排放标准,使排放监管有法可依。如在煤炭行业明确瓦斯抽采利用的最低标准,对不达标企业予以处罚。此外,还应出台相关激励政策,对开展甲烷减排的企业给予补贴、优惠及税收减免,提高积极性。

(二)技术层面

技术突破是实现甲烷减排的关键支撑。建议我国加大技术研发投入,推动产学研用深度融合。首先,聚焦关键技术研发,针对煤炭行业低浓度瓦斯利用难题,投入专项资金研发高效转化技术,提高其经济性;在油气领域,攻关泄漏检测与修复技术,提升检测精度和修复效率。其次,强化产学研用合作,鼓励科研机构、高校与企业联合成立甲烷减排技术创新联盟,共享资源,加速技术转化。再者,加强技术示范与推广,遴选成功案例进行全国推广,发挥示范引领作用。对甲烷减排技术装备实施绿色认证,优先纳入政府采购目录,推动市场应用。

(三)国际合作层面

国际合作为我国甲烷减排提供了“他山之石”。建议我国积极参与全球甲烷减排治理,加强与其他国家和国际组织的交流协作。首先,以企业为主体,选择性参与国际甲烷减排倡议和项目,参与制定国际规则和技术标准,提升话语权。其中,拓展合作领域,从技术交流、项目合作延伸至政策协调、市场机制建立等,全方位提升国际合作水平,助力我国能源领域甲烷减排目标实现。

(参考文献略)

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2025年, 第6期
刊出日期:2025.05
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