清華新聞網(wǎng)5月21日電 甲烷（CH4）減排是實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》氣候目標(biāo)的關(guān)鍵支柱之一。中國(guó)大量的甲烷排放來(lái)自煤炭部門(mén)。目前，中國(guó)已經(jīng)承諾到2060年之前實(shí)現(xiàn)“碳中和”，這需要在未來(lái)幾十年內(nèi)大幅降低煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)，以及大規(guī)模關(guān)閉現(xiàn)有煤礦。然而，目前尚不清楚關(guān)閉這些煤礦將如何影響甲烷的排放特征，以及中國(guó)能否通過(guò)具有針對(duì)性的關(guān)閉策略來(lái)協(xié)同深化甲烷減排。產(chǎn)生這一不確定性的主要原因是，現(xiàn)有的排放清單研究往往嚴(yán)重低估甚至忽略了來(lái)自廢棄煤礦的甲烷排放（Abandoned mine methane; AMM），因而難以支持在全球退煤背景下的甲烷減排戰(zhàn)略。
為此，清華大學(xué)核研院能源環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究所滕飛教授課題組和合作團(tuán)隊(duì)提出了在逐步淘汰煤炭的過(guò)程中深化甲烷減排的策略。4月26日，相關(guān)研究成果以“優(yōu)先關(guān)閉高瓦斯煤礦帶來(lái)巨大的甲烷減排潛力”（Large methane mitigation potential through prioritized closure of gas-rich coal mines）為題，在線(xiàn)發(fā)表于《自然》子刊《自然·氣候變化》（Nature Climate Change）。
研究首先收集和整理了大量公開(kāi)數(shù)據(jù)，建立了中國(guó)2011年至2019年間的煤礦礦井級(jí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)包含中國(guó)上萬(wàn)個(gè)煤礦的礦井級(jí)別信息，包括甲烷排放因子、年度煤炭產(chǎn)量、煤礦關(guān)閉時(shí)間等。研究人員進(jìn)而將建立的數(shù)據(jù)庫(kù)與AMM排放衰減曲線(xiàn)結(jié)合，修正了2011年至2019年中國(guó)煤炭甲烷排放的“自下而上”的估計(jì)。最后，該研究模擬了未來(lái)不同的礦井關(guān)閉策略，探討了中國(guó)能否在退煤的大背景下通過(guò)特定煤礦關(guān)閉策略來(lái)實(shí)現(xiàn)煤炭退出、甲烷減排和能源安全的多贏(yíng)。
結(jié)果表明，中國(guó)在2011年至2019年間淘汰了大約1.2萬(wàn)個(gè)落后煤礦，這些關(guān)閉的煤礦排放了大量的甲烷，是此前研究估計(jì)的2-10倍。通過(guò)對(duì)廢棄礦井甲烷排放的修正提升了現(xiàn)有清單的準(zhǔn)確度和透明度，使得基于“自下而上”方法的甲烷排放清單數(shù)據(jù)與基于“自上而下”的反演研究結(jié)果的差異縮小了53%。研究還發(fā)現(xiàn)，由于關(guān)閉礦井的瓦斯含量通常較高，以及低甲烷排放的露天煤礦產(chǎn)量的增加，中國(guó)單位煤炭生產(chǎn)的平均排放因子從2013年到2019年間下降了23%。因此，雖然中國(guó)近年來(lái)煤炭產(chǎn)量還在增長(zhǎng)，但煤炭甲烷排放已經(jīng)達(dá)峰。
研究進(jìn)一步比較了不同的煤礦關(guān)閉策略對(duì)煤礦甲烷排放的影響。研究發(fā)現(xiàn)，如果在未來(lái)優(yōu)先關(guān)閉高瓦斯煤礦，將使得2020年至2050年間的累計(jì)甲烷排放減少26%，減排效果遠(yuǎn)大于回收礦井瓦斯并利用的傳統(tǒng)減排舉措。除了氣候效益，該策略也將降低未來(lái)的煤炭生產(chǎn)成本。因此，中國(guó)當(dāng)前的煤礦關(guān)閉策略（優(yōu)先關(guān)閉小煤礦）可能已經(jīng)不再適用。作為一種切實(shí)可行的替代方案，該研究建議優(yōu)先關(guān)閉規(guī)模較小、瓦斯含量高、生產(chǎn)成本高的煤礦，主要位于西南地區(qū)，并將煤炭生產(chǎn)集中在西北和北部地區(qū)，這些地區(qū)的煤礦排放因子和生產(chǎn)成本較低，煤礦規(guī)模較大。
圖1.2011~2019年中國(guó)煤炭甲烷排放的時(shí)間與空間趨勢(shì)
圖2.優(yōu)先關(guān)閉高瓦斯煤礦以強(qiáng)化煤炭甲烷減排
甲烷已成為全球應(yīng)對(duì)氣候變化的熱點(diǎn)，中國(guó)也已正式發(fā)布了首份《甲烷排放控制行動(dòng)方案》。滕飛團(tuán)隊(duì)研究提出了通過(guò)戰(zhàn)略性的轉(zhuǎn)變煤礦關(guān)閉的策略，在逐步淘汰煤炭的過(guò)程中深化煤炭甲烷減排。這一策略不僅可以支持中國(guó)的甲烷管控行動(dòng)，也為其他主要煤炭生產(chǎn)國(guó)提供了減排機(jī)遇。研究建立的中國(guó)廢棄煤礦甲烷排放方法學(xué)及測(cè)算結(jié)果，已經(jīng)用于中國(guó)向聯(lián)合國(guó)報(bào)告的國(guó)家溫室氣體清單。
清華大學(xué)核研院能源環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究所2021級(jí)博士生劉強(qiáng)為論文第一作者，滕飛為論文通訊作者，哈佛大學(xué)哈佛—中國(guó)項(xiàng)目組執(zhí)行主任克里斯·尼爾森（Chris P. Nielsen）、西湖大學(xué)研究員張羽中、中國(guó)煤炭工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院吳立新為共同作者。研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、清華大學(xué)自主科研計(jì)劃和中國(guó)能源基金會(huì)的資金支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41558-024-02004-3
供稿：核研院
編輯：李華山
審核：郭玲
