2024年中国甲烷减排努力与前景展望报告

1.甲烷减排的重要性 甲烷（CH4）是仅次于二氧化碳的第二大温室气体，全球范围内的CH4正在以几十年内最快的速度增长1，并在2023年创历史排放新高2。根据IPCC第六次评估报告的第一工作组报告，2010-2019年间由人类活动造成全球地表温度比工业化前上升了约1.07℃，其中0.5℃可以归因于CH43。 甲烷同时是一种短寿命气候污染物（SLCPs），其在大气中的寿命约为12年，这意味着针对甲烷的减排策略能在较短期内带来多重效益4。IPCC第六次评估报告认为，甲烷减排是未来几十年减缓全球变暖最高效的方法之一5。 除了减缓气候变暖的效应之外，甲烷减排还能改善环境、改善公众健康和促进粮食安全。根据气候与清洁空气联盟（CCAC）与联合国环境署（UNEP）联合发布的《甲烷评估报告》，每减排一百万吨的甲烷相当于每年可减少1430例过早死亡、4000例与哮喘有关的就医，14.5万吨由臭氧导致的粮食减产，以及由于极端高温导致的400万小时的工作时长损失6。此外，许多甲烷减排措施还能带来发展效益。例如沼气回收有助于提升能源安全，减少食物浪费有助于粮食安全，有效的废弃物管理能带来健康和空气质量等多重效益。 2.甲烷排放现状和趋势 2.1全球排放 如图1（左）所示，根据美国国家海洋和大气管理局（NOAA）数据7，全球甲烷排放总量自上世纪80年代以来呈上升趋势。图1（右）展示了2023年全球甲烷的排放结构，其中农业领域是最大的人为甲烷排放源，占比达到46%。紧随其后的是能源领域，在全球甲烷排放中占比近1/3。废弃物处理处置贡献了全球19%的甲烷排放。建筑、交通、工业部门和发电领域的化石燃料不完全燃烧也会产生少量甲烷，但相对较少，占比不到4%。 2.2中国排放情况 根据2023年12月发布的《中华人民共和国气候变化第三次两年更新报告》，2018年我国甲烷排放（不含LULUCF）为6013.3万吨。图2（左）显示，能源活动带来的甲烷排放是最大的排放源，占比达47.7%，其中多数来自逃逸排放（44.9%），少数来自化石燃料不完全燃烧（2.8%）。紧随其后的是农业活动，占我国甲烷排放39.7%，动物肠道发酵（18%）和水稻种植（15.5%）是最主要的甲烷排放源。废弃物处理带来的甲烷排放占我国甲烷排放的12.7%，名列第三。工业领域仅有0.5万吨甲烷排放，占比不足0.01%。 （右）展示了历年发布的国家温室气体清单。我国甲烷排放总量在2005~2018年呈波动上升趋势。能源活动的甲烷排放呈现出先增长后平台的趋势，农业活动的甲烷排放波动增加随后下降，而废弃物处理的甲烷排放持续增加。 国内外不同研究显示，在基准情景下我国甲烷排放到2050年仍将剩余10亿吨CO2e以上，相对于基年水平仍处高位。 3.甲烷减排政策环境 3.1全球甲烷减排的政策环境 全球逐渐加强对甲烷减排的关注，不同国家和地区先后出台甲烷减排战略和计划。近年来欧盟、美国、加拿大和巴西等国家和地区已经先后提出了综合性的甲烷减排战略，为能源、农业和废弃物管理三大行业设定甲烷减排行动与目标，同时加强排放数据的收集和清单编制，为甲烷减排提供科学的数据支持。除了财政拨款，部分国家还通过碳交易等市场机制促进甲烷减排。 甲烷减排也成为全球合作所关注的重点议题。在2021年第26届联合国气候变化大会（COP26）上，有100多个国家联合签署了全球甲烷承诺倡议（Global Methane Pledge），承诺到2030年将甲烷在2020年基础上减少至少30%。2023年中美两国在《关于加强合作应对气候危机的阳光之乡声明》中也提到，两国将在各自国家甲烷行动计划基础上制定各自纳入其2035年国家自主贡献的甲烷减排行动/目标，并支持两国各自甲烷减/控排取得进展。同时，两国将支持地方层面在各领域通过政策对话、最佳实践分享等方式开展气候合作19。 3.2中国甲烷减排的政策环境 我国早在2007年的第一份《中国应对气候变化国家方案》就已经提出了甲烷减排行动和煤矿甲烷减排的量化目标。进入“十四五”时期和“双碳”目标提出以来，我国更加重视甲烷减排工作，陆续发布了多项政策（见表2）。2023年11月，我国开展甲烷排放管控的顶层设计文件《甲烷排放控制行动方案》出台，在关注能源、农业和废弃物等重点甲烷减排领域的同时，提出加快形成甲烷排放监管体系，有力有序有效控制甲烷排放。 4.我国甲烷减排机遇和挑战 4.1能源 煤矿甲烷减排主要通过对逸散的甲烷进行回收及利用。根据瓦斯的浓度采用不同的利用方式，主要利用方式如下表所示。总体而言，煤矿瓦斯的浓度越高，其利用的技术经济性也越好20。 据统计，甲烷浓度低于0.75%的乏风瓦斯占我国煤矿瓦斯甲烷总量的81%21。日前，生态环境部先后组织编制了《温室气体自愿减排项目方法学煤矿低浓度瓦斯和风排瓦斯利用》（以下简称《方法学》）和《煤层气（煤矿瓦斯）排放标准（修订征求意见稿）》（以下简称《标准》），并公开征求意见。《标准》送审稿已于9月通过审查22，实施之后将把允许排放的煤矿瓦斯排放限值从30%调整到8%，对于促进资源回收、控制甲烷排放、应对气候变化具有积极作用。同时，《方法学》将支持8%以下的低浓度煤矿瓦斯项目由产业发展初期向规模化发展的顺利过渡，为煤矿甲烷减排提供机遇。 专栏1：山西低浓度煤矿瓦斯减排的良好实践 位于山西省吕梁市的柳林寨崖底煤矿3MW低浓度瓦斯发电项目，由山西君柳新能源科技有限公司（简称“君柳新能源”）和柳林寨崖底煤矿合作运行。由煤矿提供气源，项目的投资、建设和运营主体则为君柳新能源。寨崖底煤矿核定生产能力为175万吨/年，矿井的瓦斯浓度为5%-8%。 根据煤矿的气源条件，君柳新能源采用自研的专利技术：煤矿低浓度瓦斯安全稳定燃烧专利技术，对煤矿瓦斯进行综合利用。项目配套1×3MW蒸汽轮机发电机组，每年可向煤矿供电约1920万度，相当于节约标准煤5766吨，年销毁甲烷达到1200万立方米，折合减排二氧化碳22万吨，大致相当于中国3万人的年均二氧化碳排放量。 项目收益主要由电价收入和财政补贴两部分构成。煤矿瓦斯发电项目生产的电力，除小部分自用外，直接供给山西柳林寨崖底煤矿获得供电收益。此外，项目每年可以根据利用量获得瓦斯利用补贴。 来源：绿色创新发展研究院. (2024).中国低浓度煤矿瓦斯减排良好实践分析报告. 煤矿甲烷中有一部分来自废弃矿井的甲烷排放（AMM），仍需要更多研究。尤其是在煤矿的废弃时间、状态、残余气体含量以及地址条件等都可能产生影响的情况下23，AMM的排放特征和排放量都还需要更加精准的测算。此外，AMM减排技术在我国的开发还处于探索阶段，专业公司缺乏24，也需要更多研究试验。 4.2农业 农业领域甲烷减排，与循环经济、粮食安全、乡村振兴等重要政策之间存在协同，农业领域一直是农业农村减排固碳的重点机遇所在。 4.2.1畜禽养殖 养殖业的甲烷排放主要来自反刍动物胃肠道发酵和动物粪便管理。在反刍动物肠道发酵方面，《农业农村减排固碳行动方案》和《甲烷减排行动方案》中提出推广低蛋白日粮、全株青贮等技术；合理使用基于植物提取物、益生菌等饲料添加剂和多功能营养舔砖等技术手段来控制甲烷排放。 调整饲料结构：通过对粗饲料进行青贮、微生物处理或氨化处理等可以减少甲烷排放25。调整饲料配方并精准投喂，优化饲料的精粗比也可以减少甲烷排放。 饲料中添加辅料：添加茶皂素和大蒜素等植物提取物，能够通过调控瘤胃微生物等途径降低甲烷26。添加酵母菌和芽孢杆菌、乳酸杆菌等益生菌也可以调控瘤胃发酵作用从而降低甲烷排放27。 我国一直以来致力于提高畜禽粪便管理水平，同时积极推动资源化利用。《农业农村减排固碳行动方案》和《甲烷减排行动方案》中提出，改进畜禽粪污处理设施装备，推广粪污密闭处理、气体收集利用或处理等技术，以降低甲烷排放。 优化畜禽粪污管理：通过干清粪和粪水分离方式处理畜禽粪污，减少了进入厌氧环境的有机物的总量，可以减少甲烷排放28。 畜禽粪污肥料化利用：好氧堆肥过程中通过翻堆和强制通风可以减少甲烷排放，通过添加生物炭可以同步降低19%的甲烷排放28。 畜禽粪污能源化利用：主要包括建设沼气工程，将收集到的沼气进行并网发电或者制成生物天然气等方式。研究显示，收集畜禽粪污厌氧发酵产生的沼气能大幅减少甲烷排放5。 4.2.2水稻种植 稻田甲烷排放控制可以通过水分管理、农田管理和推广高产低排的水稻品种等方式实现。《农业农村减排固碳行动方案》和《甲烷减排行动方案》中提出，因地制宜推广稻田节水灌溉技术；选育推广高产低碳水稻品种；改进稻田施肥管理，推广有机肥腐熟还田等促进稻田甲烷减排的行动。 稻田灌溉模式调整：相较长期淹灌，采取中期晒田的方式不仅能提高水稻产量，还能减少20%~60%的甲烷排放错误!未定义书签。，湿润灌溉和间歇灌溉也可以分别减少甲烷排放47%和39%29。 调整农田管理措施：少耕和免耕相比翻耕，能够一定程度上减少甲烷产生。研究表明免耕稻田比传统翻耕稻田的甲烷排放低30%左右30。秸秆腐熟还田的甲烷排放约为秸秆直接还田的1/331，过腹还田或旱季还田也能削弱甲烷减排。 高产低排的水稻品种：高产低排水稻品种选育可以在种植中保持高产稳产的同时降低甲烷排放。在保障粮食安全的前提下，推广此项技术能够实现我国稻田甲烷减排5%~10%32。 专栏2：我国西南地区气候友好的水稻种植 云南和四川山地地区的一些乡村，通过开沟起垄的方式来进行水稻旱作——在平整好的田地里开挖形成的长条形土堆（即垄）的上面进行水稻种植，而在垄和垄之间较为低洼的地方（即垄沟）上进行灌溉，可以大幅减少稻田与水接触的时间并进而减少甲烷排放。 在四川简阳地区的一个村庄，农户正在通过覆盖免耕和开沟起垄的方式来种植水稻。在水稻种植前采用免耕方式减少对土壤的扰动，在种植过程中采用开沟起垄减少水稻淹水时间，同时用菜籽饼来作为肥料替代化肥，并且采用当地的菜籽壳做覆盖来增温保湿。 在云南山地地区，当地一支关注农业气候变化的团队也对水稻直播旱种进行了尝试，探讨能够适应干旱条件的水稻种植方式。通过与当地的农技推广中心以及农户合作，选取高产低排放的水稻品种来尝试直播旱种。 来源：绿色创新发展研究院. (2023).探路农食系统转型——中国农食系统应对气候变化实践年度报告2023. 4.3废弃物 4.3.1固废处理 在国家的引领下，绝大部分省份已在《“无废城市”建设实施方案》、《城乡建设领域碳达峰实施方案》等政策文件中明确提出生活垃圾资源化利用的目标，将有利于固废处理的甲烷减排。 源头减量、垃圾分类：首先在生产、流通和消费过程中减少垃圾量的产生，其次对垃圾进行分类收集、运输和处理。目前，我国已在46个城市实行生活垃圾强制分类。 餐厨垃圾厌氧消化：利用微生物在厌氧环境中将有机物转化为沼气和沼渣沼液，可以实现物质和能源回收。沼气可发电和供热，沼渣沼液可以生产液肥或堆肥5。 加强垃圾填埋气回收利用：利用垃圾填埋气发电和供热，或提纯作为天然气进行利用的工艺技术十分成熟，在我国上海、天津、广东、陕西、山西等地均有应用。此外，垃圾填埋气还能制取汽车燃料33。 专栏3：垃圾填埋场填埋气综合利用实践 广东省深圳市下坪填埋场生活垃圾填埋量约为6000吨/日，自2007年开始进行填埋气收集及甲烷摧毁，部分气体以特许经营的方式开展综合利用。填埋气收集系统为政府投资，企业付资源使用费，填埋气发电利用系统和提纯利用系统为企业投资建设并运营管理，项目运营商为中国水业集团。 目前填埋气收集量为40000立方米/时，其中部分通过发电机组发电后并入电网，日发电量为80万千瓦时；另建有填埋气提纯系统，处理能力为5000立方米/时，60000立方米/天，其余填埋气经封闭式火炬进行甲烷摧毁。下坪填埋场于2007年申请注册为CDM（京都议定书下的清洁发展机制项目），共计实现减排量448万吨二氧化碳当量。 来源：绿色创新发展研究院. (2021).中国城市生活垃圾和市政污泥处理良好实