气候

中国如何更多更快减排甲烷?关闭高排放煤矿是关键

刘强等人研究认为,仅仅调整煤矿关闭的策略,就可以帮助中国煤炭甲烷减排26%。
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<p>图为安徽淮北市的一个煤矿。在新公布的计划中,政府计划将矿井的煤矿瓦斯排放浓度限额从目前的30%下调至8%。图片来源:Imaginechina / Alamy</p>

图为安徽淮北市的一个煤矿。在新公布的计划中,政府计划将矿井的煤矿瓦斯排放浓度限额从目前的30%下调至8%。图片来源:Imaginechina / Alamy

在阿塞拜疆举行的联合国气候变化公约第29次缔约方会议(COP29)上,甲烷减排成了全球关注的重要议题

中国国务院副总理丁薛祥在世界领导人气候峰会上透露,中方将提交覆盖全经济范围包括所有温室气体的2035国家自主贡献,努力争取2060年前实现碳中和。这意味着包含甲烷在内的非二氧化碳温室气体也被纳入了国家的减排承诺。

11月13日,在中国、美国和主席国阿塞拜疆共同举办的“甲烷及其他非二氧化碳温室气体峰会”中,中国公布了新的计划,在新的《煤层气排放标准》(Emissions Standards of Coalbed Methane)中,将矿井的煤矿瓦斯(主要成分为甲烷)的排放浓度限额从目前的30%下调至8%,还会完善市场机制,让公司和企业参与甲烷排放控制,并且积极推动国际交流与合作等。

尽管中美关系走向未定,但无论未来如何,笔者所在的清华大学能源环境经济研究所发表的研究认为,通过调整煤矿关闭策略,中国有希望深化煤炭甲烷减排。

通过对中国2013年以来淘汰煤炭落后产能政策的分析,我们发现了关闭煤矿的潜在减排效果。进而发现,如果中国优先关闭瓦斯含量高的煤矿,有希望在2020-2050年间减少26%的累积煤炭甲烷排放。

甲烷减排需求

甲烷是仅次于二氧化碳的温室气体,与二氧化碳相比,甲烷的温升效应更强、大气寿命更短。据政府间气候变化委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,简称IPCC)发布的第六次评估报告,甲烷排放已造成全球地表相对工业化前0.5℃的温升。

报告指出,实现巴黎协定目标1.5℃目标需要在2030年之前将全球甲烷减排21-57%,实现2℃目标则需要减排4-46%。

自2021年第26届缔约方大会(COP26)以来,全球主要国家就甲烷减排达成了共识。目前超过150个国家签署了“全球甲烷承诺(Global Methane Pledge)”,即到2030年将全球甲烷排放量在2020年的水平上至少减少30%。在之后的COP27和COP28大会中,甲烷减排已正式成为全球气候治理的核心支柱之一。

作为世界上最大的甲烷排放国,中国也采取了积极的甲烷减排政策。2023年COP28前夕,中国发布甲烷排放控制行动方案,制定了“十四五”和“十五五”期间的甲烷减排措施和目标。

中国甲烷减排的核心在于煤炭行业。根据中国官方温室气体清单,2018年中国排放6411万吨人为甲烷,其中煤炭甲烷占比40%。在中国已承诺2030年实现“碳达峰”、2060年实现“碳中和”的背景下,预期中国煤炭消费将大量减少,同时现存的煤矿也将大量关闭。

然而,中国应采取何种策略来关闭现有煤矿,从而实现“退煤”与“甲烷减排”的双重目标?

无心插柳

自2013年起,中国开始推行淘汰煤炭落后产能的产业政策,导致了大约12000个落后小煤矿的关闭。

这些小煤矿普遍甲烷排放强度比大型更高,大规模关闭后,使得剩余在产煤矿的煤炭甲烷平均排放强度在2013-2019年间下降了23%,这带来了大约327万吨的甲烷减排效果(相当于9156万吨二氧化碳)。

a man gives instructions to dismantle a small tower by a bulldozer
河北邢台,工人正指挥拆除一个小煤矿。图片来源:Yang Shiyao / Xinhua / Imago / Alamy

这一减排效果出乎意料。通常,回收和利用煤矿瓦斯被广泛认为是煤炭行业最重要的减排措施。但我们的研究表明,关闭排放强度高的煤矿所产生的减排效果是回收利用政策的两倍。这展现了这样一种可能性,即中国可以通过特定的煤矿退出策略,深化甲烷的减排。

有心栽花

煤炭甲烷伴生于煤的地质形成过程,并封存在煤层中。井下开采或露天开采过程破坏煤层,甲烷被释放出来。然而,煤炭甲烷并非只在开采过程中排放,即使煤矿被关闭,煤层中残存的甲烷(即废弃煤矿甲烷,Abandoned Mine Methane,简称AMM)也将持续释放,带来持续的气候影响。

在中国的官方温室气体清单中,废弃煤矿甲烷排放曾被认为很少,占煤炭甲烷总排放的比例不到1%。而我们的研究估计,中国废弃煤矿甲烷排放是官方清单的十倍左右。从2011到2019年,废弃煤矿甲烷排放占煤炭甲烷总排放的比例从8%上升至26%,是仅次于地下煤矿开采的甲烷来源。

在实现碳中和目标而大量淘汰煤炭的情景下,中国的现存煤矿在未来可能大量退出,废弃煤矿甲烷排放很可能在未来进一步增强,在2035年左右成为煤炭部门主要的甲烷排放来源。

这说明中国当前以“回收和利用地下煤矿开采过程中的甲烷排放”为核心的减排策略需要调整,要有意识针对废弃煤矿甲烷减排,才能与碳中和背景下的退煤路径相适应。

调整煤矿关闭策略

中国当前采取“规模驱动”的煤矿关闭策略,即优先关闭小规模的煤矿,因为这些煤矿通常与“安全、绿色、高效”的产业发展原则相冲突。本研究则展示了另一种设想,即优先关闭排放强度高的煤矿以降低煤炭甲烷排放,我们称之为“排放驱动”策略。

从甲烷减排的角度,排放驱动的策略能够将2020-2050年的累积煤炭甲烷排放减少6700万吨,相当于26.2%;如果结合更加强有力的瓦斯回收和利用政策,尤其是针对废弃煤矿甲烷的减排政策,则有希望累积减排1亿吨,约39.4%。

在经济性的角度,研究还表明,排放驱动的策略将累积减少4%的煤炭生产成本,因为该策略同时推进了高成本矿山的提前关闭。

还需再优化

虽然转变煤矿退出策略有利于煤炭甲烷减排,但这是一个复杂的议题,仍需要从社会、经济、政治的多个维度出发评估影响,并优化中国的煤矿退出策略。

转变退出策略仍可能带来一些排放方面的挑战。例如,由于煤炭生产空间布局随退出策略而发生变化,这可能会导致煤炭运输相关的温室气体排放的增加。而对于这一问题,仍需要更加深入的研究以量化影响。

矿井的剩余资源可采量和矿井剩余寿命也是制定退出策略的关键考量之一,这可能导致某些煤矿不得不更早关闭。同时,年轻煤矿如果被优先关闭也可能带来搁置成本方面的担忧。

此外,转变退出策略需要与具有针对性的瓦斯回收和利用政策相结合,尤其是需要强有力的废弃煤矿甲烷减排政策。然而,中国的废弃煤矿甲烷减排仍然位于起步阶段,目前也缺乏相应的指导政策,废弃煤矿甲烷排放在中国仍处于缺乏监管的状态。此外,存在一系列科学和管理问题阻碍中国的废弃煤矿甲烷减排进展,例如,中国废弃煤矿减排机会评价不足、煤层气和煤炭开发的产权冲突。

作为重要的产业部门,还需要充分评估煤矿的退出策略对当地经济和就业的冲击。对于经济上高度依赖于煤炭开采的地区,过于激进的退出策略可能导致经济发展的损失并引发社会矛盾。

即使还存在一系列挑战,笔者认为,调整煤矿的关闭策略仍然是一种有潜力的减排途径,至少是一种可以纳入政策考虑的方向。因为,提高煤矿瓦斯的回收和利用的传统减排措施,不可避免地面临物理和成本方面地限制,而转变退出策略可以作为一种有效的补充措施,不仅可以在中国实施,也可以在世界其他产煤国发挥作用。