文/魏然 供职于华电电力科学研究院有限公司
梁杰 供职于华电煤业集团有限公司
李杰 供职于华电电力科学研究院有限公司
我国是煤炭生产消费大国，在保障能源安全的基础上，降低煤炭生产消费总量及其消费过程中的碳排放强度是实现“双碳”目标的必然选择。近年来，我国煤炭行业以高质量发展和绿色转型为目标，低碳转型取得显著成效，大型现代化煤矿产量比重不断提升，原煤入选（洗）率持续提高，智能化建设加快发展，全国煤炭安全稳定供应保障能力大幅提高。
当前，我国第二个百年奋斗目标新征程开启，发展进入新阶段。作为“双碳”目标政策的主战场，煤炭将由基础能源向保障支撑性、应急与调峰能源转变，传统的劳动密集型、粗放型发展模式将难以为继，必须协同推进能源低碳转型与供给保障，坚持以科技创新为引领，走安全、高效、绿色、低碳、集约化发展道路，促进煤炭资源全生命周期实现安全绿色开发、清洁低碳利用、产业链现代化，将绿色生产、节能提效、清洁利用、生态环保理念贯穿始终，为我国如期实现碳达峰、碳中和战略目标奠定基础。
在双碳目标背景下，煤炭行业的温室气体减排存在监测核心设备缺乏、温室气体核算方法缺失、环保意识缺乏和激励机制不健全的问题。针对煤炭行业温室气体减排现存的问题，建议加强技术创新和科技攻关，加强法规制度建设，适时进一步完善煤矿瓦斯的甲烷排放标准，严格甲烷排放控制要求，创新完善经济激励政策，建立甲烷排放核算、报告和核查制度，推动公平、公正碳排放监测核算体系的构建，以及强化甲烷排放控制技术示范工程建设。
减排现状
工业革命以来，全球温升的30%由甲烷造成，尽早进行甲烷减排控制，对于实现《巴黎协定》提出的温升控制目标意义重大。根据2022年IEA综合评估数据表明，2021年全球甲烷年排放量约为5.8亿吨。其中，全球能源部门甲烷排放约为1.35亿吨，约4200万吨来自煤炭，4100万吨来自石油，3900万吨来自天然气，900万吨来自生物质能源的不完全燃烧（主要发生在木材和其他固体生物质被用作传统炊事燃料时），400万吨来自终端设备的泄漏，因此煤炭及油气行业甲烷是甲烷控排工作的重点。
富煤、贫油和贫气的能源特征决定了中国以煤为基础的能源结构。然而，以高投入、高能耗、高排放、高污染为特征的长期经济增长机制给中国经济可持续健康发展的资源和环境带来了巨大压力，而煤炭资源的大规模消耗也导致了大量温室气体排放。2021年11月，在第26届联合国气候变化大会（COP26）上，包括中国在内的近200个国家同意了《格拉斯哥气候公约》，承诺将全球气温上升限制在1.5℃。到2030年，到21世纪中期实现净零排放。中国二氧化碳排放量已达100亿吨，占全球排放总量的28%，超过美国和欧盟。这给中国政府带来了前所未有的减排压力。煤炭作为传统能源的代表，在中国能源消费中占有重要地位，但其高污染、高排放等一系列问题也越来越突出。为了实现其尽快减排和应对气候变化的承诺，中国政府迫切需要推动煤炭企业的绿色低碳转型。对于煤炭企业来说，传统的煤炭行业增长模式难以满足可持续发展和构建和谐社会的要求。随着政府和公众对环境保护的日益重视，政府对煤炭企业的环境法规不断完善，环境监管力度不断加大，倒逼煤炭企业加快低碳发展，提高煤炭资源利用率，减少温室气体排放。
2004年发起的全球甲烷行动倡议（Global Methane Initiative，GMI）是一项自愿性质的国际公私伙伴关系，旨在减少全球甲烷排放，提高甲烷的回收和利用。2021年，在联合国气候大会(COP26)上，全球甲烷承诺发起，目标是到2030年将人为甲烷排放量从2020年的水平至少减少30%。截止2022年6月，已有120个国家或地区加入该承诺。这些成员约占全球甲烷排放量的一半，占全球经济总量的近四分之三。国际上，甲烷减排已达成科学共识，欧美等国家开展了一系列甲烷减排的政策与行动，如表1所示。
面临问题
温室气体监测。温室气体减排的核心前提是实现温室气体尤其是甲烷的精准监测，而目前甲烷监测缺乏关键的核心设备，多环境覆盖精细监测问题逐渐凸显。涉及甲烷排放的生产环节包括乏风系统、抽采系统、煤仓、洗煤厂和矸石山等。各个环节甲烷浓度差异巨大，对煤矿甲烷监测提出了复杂配型、实时在线、防爆与供电等多种要求。但当前服务煤矿安全生产的监测传感器存在精度与灵敏度低等诸多现实问题，而煤矿试点布设的监测设备以防爆为主，其稳定性与安全性均难以满足甲烷精准监测和科学核算的要求。
温室气体核算。监测核算体系粗放不精准是目前我国的“卡脖子”问题。2021年9月，美国与欧盟共同提出《全球甲烷减排承诺》，目标在2030年较2020年减少30%的甲烷排放量，意欲借助“全球甲烷承诺”将减排责任转嫁给发展中国家，同时把“全球甲烷承诺”作为施压发展中国家的平台和工具。而且美国等西方国家目前主要采用基于卫星遥感的监测核算方法，与我国现场自测相比，数据误差大，如美国Climate TRACE网站公布的陕西某矿CH4排放数据（2021年15.96kt）比现场监测数据统计（2022年0.42kt）高2个数量级。
现有煤矿甲烷排放模型主要采用国家级排放因子法，能够一定程度上定量指导甲烷核算，但缺少排放因子定量化的科学依据。对于不同煤矿或同一煤矿的不同生产经营阶段，其排放量都有着显著差异，故采用统一或经验的排放因子不仅不准确，也对低排放的煤矿不公，不利于煤炭行业科学、高效地应对国际碳市场波动，更不利于全面实现“双碳”目标。
目前，我国主要基于《IPCC国家温室气体清单指南》中的国家级排放因子进行核算，未考虑区域和煤矿特性，数据差异性大。我国煤矿类型多，生产工艺环节排放差异大。煤矿类型包括井工煤矿、露天煤矿与废弃矿山；根据甲烷排放的浓度，煤矿还分为高瓦斯与低瓦斯两类。生产工艺环节有乏风系统、抽采系统、煤仓、洗煤厂与矸石山等；煤矿生产环节复杂，每个环节的温室气体排放量与排放特征差异非常大。但当前缺少相应的精细测量数据，缺乏对各个环节排放的科学量化，不利于精准可靠地估算煤矿温室气体排放。如对于低浓度瓦斯煤矿矿后活动瓦斯排放，国家级排放因子为0.94Nm3/t原煤，现场监测平均数据为0.16Nm3/t原煤。
意识不足。由于煤矿的瓦斯排放早期仅关注于安全方面，尚未关注碳监测方面的瓦斯排放。另一方面，由于碳监测设备精度不高并且缺乏完整成体系的核算方法，煤炭企业对于煤矿的温室气体排放难以摸清家底，导致煤炭企业不清楚碳排放情况及其对环境的影响。此外，煤炭企业对环保的重要性也缺乏认识，只关注短期的经济利益，而忽视了环境问题所带来的长期影响，对甲烷减排的意义和必要性了解不足，导致在工作中忽视环保要求，缺乏主动性和积极性。
动机不强。煤矿温室气体减排激励机制不健全。
煤矿温室气体的排放主要来源于未利用的乏风排放和矿后活动排放等，在安全生产的前提下，并未过多关注这些环节的温室气体排放。从无意识的排放到有意识的减排的转变，需要实施新的技术做支撑，这不仅会增加成本，而且还需要相应的技术支持，对于煤炭企业来说意味着一笔新的支出。如果煤炭企业仅按照国家的要求完成温室气体减排任务而缺乏收益激励，则未能调动煤炭企业的主观能动性，没有实现煤炭企业从“不得不减排”到“主动减排”的转变，导致其动机不强。此外，政策支持的不足也使得一些煤炭企业在技术创新和能源转型方面缺乏必要的资金和政策支持。
政策导向
一是加强技术创新和科技攻关。充分利用企业、高等院校、科研院所、行业协会等单位创新资源，推动煤炭行业温室气体减排的关键技术、前沿引领技术和相关设施装备攻关。推动能效已经达到或接近标杆水平的骨干企业，采用先进前沿技术装备谋划建设示范项目，引领行业高质量发展。
通过技术创新减少温室气体的排放。引进先进的燃烧技术，例如高效低排放燃烧技术、煤粉燃烧技术等。这些技术可以提高燃烧效率，降低二氧化碳排放强度，从而减少炭燃烧所产生的温室气体排放。同时通过煤炭气化等技术，将煤炭转化为气体，使其燃烧更加干净，减少大气污染。
从控制技术的角度来看，更深的开采和低浓度气体的有限利用对煤矿瓦斯提取提出了挑战，这对未来煤矿瓦斯控制技术的发展提出了重大挑战。在采气方面，研究深层煤层渗透率提高和高效采气的基础理论和技术进步，对于缓解深层瓦斯灾害至关重要。关于低浓度气体利用，燃料电池技术和TFRR技术是低浓度气体，特别是通风空气甲烷商业利用最有前景的直接利用技术。此外，进一步研究低成本、有效的分离吸附剂，降低净化气成本，也可以促进低浓度气体的利用。
今后，应增加对技术研究和开发面向未来的技术的财政支持，以促进有效治理，并为实现碳中和目标作出贡献。
通过设置国家重点研发计划、工信部揭榜挂帅等方式，加快高精度、宽量程、适用煤矿复杂多变环境甲烷监测仪器的研发，实现关键核心设备自主可控。加快构建面向煤炭行业的碳排放监测核算与管控信息化平台，为全国煤矿碳排放精准监测提供数据支撑。
二是加强法规制度建设。通过成立甲烷减排产业联盟，加强企业、高校、科研院所之间的学术交流，多措并举，鼓励和支持具有竞争优势的企事业单位积极主导或参与煤炭行业碳排放相应标准的制定、修订和完善工作，加快煤炭行业甲烷监测、减排、利用标准体系的构建，力争做到行业全覆盖。国家标准和行业标准是标准体系的重要组成部分。通过制定国家标准和行业标准，可以规范和引导行业的发展，提高产品质量和服务水平。通过建立国家标准、行业标准、地方标准、团体标准等，形成自上而下相互配合的标准体系，有利于煤炭矿山企业因地制宜、有的放矢。
完善甲烷排放控制规章制度。适时推动修订煤矿安全相关法规标准。适时进一步完善煤矿瓦斯的甲烷排放标准，制定严格的煤矿瓦斯甲烷排放法律法规，严格甲烷排放控制要求。
三是创新完善经济激励政策。推进具有甲烷减排效益的项目纳入生态环境导向的开发项目库。完善温室气体自愿减排交易机制，支持符合条件的甲烷利用和减排项目开展温室气体自愿减排交易。鼓励甲烷排放控制工程项目开展气候投融资。
加强政策引导与制度完善，创新绿色金融扶持政策与激励政策。鼓励银行业金融机构在风险可控和商业自主的原则下，创新研发符合“双碳”目标、具有“双碳”特色的信贷产品和服务，加大对煤炭矿山企业在甲烷监控、甲烷减排、甲烷资源化利用、CCER交易等方面的资金支持力度。同时，促进碳金融产品和服务的开发，改善碳交易市场的流动性。出台相应的激励政策，鼓励煤炭企业积极参与CCER市场交易，充分发挥煤炭企业的主观能动性，促进全国煤矿碳排放监测与核算工作的开展，助力我国实现“双碳”目标。
加快推进碳排放权交易，积极发展绿色金融，提高行业碳减排的经济效益和自主性，符合新形势下高质量发展需求。尽快摸清家底，完善相关标准和绿色低碳评价体系。给予财政支持，设立低碳改造专项资金，引导企业对标典型先进样板，推进各项节能技术措施的应用。建立单位产品碳排放强度的奖惩机制，加强碳排放计量管理，促进全行业节能减碳工作的发展。
从产业政策的角度来看，建议通过将煤矿瓦斯纳入碳交易市场或为减少排放提供碳信用等激励措施，为煤矿瓦斯的积极提取和利用提供激励。同时，增加使用低浓度天然气的激励措施，如进一步增加对低浓度甲烷利用的财政补贴，可以鼓励企业开发天然气资源以减少排放。此外，提高气体排放标准，加强监督执法，可以有效控制甲烷排放。
四是建立甲烷排放核算、报告和核查制度。研究推进建立煤炭行业企业甲烷排放核算和报告制度，推动煤矿定期报告甲烷排放数据。在监测设备运行管理方面，配备专职技术人员，采取适当措施和程序，保证监测结果准确可靠，同时做好监测数据记录和保存工作。在结合国家和省级温室气体清单编制工作，逐步实现甲烷排放常态化核算。组织开展数据核查、抽查和现场检查工作，稳步提升甲烷排放数据质量。同时，加快制定完善煤矿温室气体监测技术体系，推动公平、公正碳排放监测核算体系的构建，以获得国际认可。
五是强化示范工程建设。强化甲烷排放控制技术示范工程建设，将甲烷排放控制相关技术纳入国家重点推广的低碳技术目录，加强甲烷排放监测和控制技术的研究开发，加快推进重点领域甲烷排放控制装备和技术的集成化和产业化，部署建设一批国家重点研发创新项目和重大工程，通过应用先进的甲烷排放监测设备和技术手段提高监测数据的质量和可靠性，为制定有效的减排方案提供科学依据。
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