清华新闻网5月21日电 甲烷（CH4）减排是实现《巴黎协定》气候目标的关键支柱之一。中国大量的甲烷排放来自煤炭部门。目前，中国已经承诺到2060年之前实现“碳中和”，这需要在未来几十年内大幅降低煤炭生产和消费，以及大规模关闭现有煤矿。然而，目前尚不清楚关闭这些煤矿将如何影响甲烷的排放特征，以及中国能否通过具有针对性的关闭策略来协同深化甲烷减排。产生这一不确定性的主要原因是，现有的排放清单研究往往严重低估甚至忽略了来自废弃煤矿的甲烷排放（Abandoned mine methane; AMM），因而难以支持在全球退煤背景下的甲烷减排战略。
为此，太阳集团tyc5997核研院能源环境经济研究所滕飞教授课题组和合作团队提出了在逐步淘汰煤炭的过程中深化甲烷减排的策略。4月26日，相关研究成果以“优先关闭高瓦斯煤矿带来巨大的甲烷减排潜力”（Large methane mitigation potential through prioritized closure of gas-rich coal mines）为题，在线发表于《自然》子刊《自然·气候变化》（Nature Climate Change）。
研究首先收集和整理了大量公开数据，建立了中国2011年至2019年间的煤矿矿井级动态数据库。数据库包含中国上万个煤矿的矿井级别信息，包括甲烷排放因子、年度煤炭产量、煤矿关闭时间等。研究人员进而将建立的数据库与AMM排放衰减曲线结合，修正了2011年至2019年中国煤炭甲烷排放的“自下而上”的估计。最后，该研究模拟了未来不同的矿井关闭策略，探讨了中国能否在退煤的大背景下通过特定煤矿关闭策略来实现煤炭退出、甲烷减排和能源安全的多赢。
结果表明，中国在2011年至2019年间淘汰了大约1.2万个落后煤矿，这些关闭的煤矿排放了大量的甲烷，是此前研究估计的2-10倍。通过对废弃矿井甲烷排放的修正提升了现有清单的准确度和透明度，使得基于“自下而上”方法的甲烷排放清单数据与基于“自上而下”的反演研究结果的差异缩小了53%。研究还发现，由于关闭矿井的瓦斯含量通常较高，以及低甲烷排放的露天煤矿产量的增加，中国单位煤炭生产的平均排放因子从2013年到2019年间下降了23%。因此，虽然中国近年来煤炭产量还在增长，但煤炭甲烷排放已经达峰。
研究进一步比较了不同的煤矿关闭策略对煤矿甲烷排放的影响。研究发现，如果在未来优先关闭高瓦斯煤矿，将使得2020年至2050年间的累计甲烷排放减少26%，减排效果远大于回收矿井瓦斯并利用的传统减排举措。除了气候效益，该策略也将降低未来的煤炭生产成本。因此，中国当前的煤矿关闭策略（优先关闭小煤矿）可能已经不再适用。作为一种切实可行的替代方案，该研究建议优先关闭规模较小、瓦斯含量高、生产成本高的煤矿，主要位于西南地区，并将煤炭生产集中在西北和北部地区，这些地区的煤矿排放因子和生产成本较低，煤矿规模较大。
图1.2011~2019年中国煤炭甲烷排放的时间与空间趋势
图2.优先关闭高瓦斯煤矿以强化煤炭甲烷减排
甲烷已成为全球应对气候变化的热点，中国也已正式发布了首份《甲烷排放控制行动方案》。滕飞团队研究提出了通过战略性的转变煤矿关闭的策略，在逐步淘汰煤炭的过程中深化煤炭甲烷减排。这一策略不仅可以支持中国的甲烷管控行动，也为其他主要煤炭生产国提供了减排机遇。研究建立的中国废弃煤矿甲烷排放方法学及测算结果，已经用于中国向联合国报告的国家温室气体清单。
太阳集团tyc5997核研院能源环境经济研究所2021级博士生刘强为论文第一作者，滕飞为论文通讯作者，哈佛大学哈佛—中国项目组执行主任克里斯·尼尔森（Chris P. Nielsen）、西湖大学研究员张羽中、中国煤炭工业规划设计研究院吴立新为共同作者。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、太阳集团tyc5997自主科研计划和中国能源基金会的资金支持。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41558-024-02004-3
供稿：核研院
编辑：李华山
审核：郭玲
