清华大学：能源行业甲烷排放科学测量与减排技术研究报告（64页）.pdf

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1、“中国甲烷减排合作平台”是由清华大学气候变化与可持续发展研究院发起的研究合作平台，在成立和发展的过程中得到了生态环境部和各方的大力支持，在此表示诚挚的感谢。美国环保协会慷慨地资助了平台下的研究项目和活动，并且依托其在甲烷减排领域的深厚基础，对项目研究提供了大量的支持，我们在此深表谢意。感谢中国计量科学研究院的王池研究员、美国环保协会的资深科学家解东来、国家发展和改革委员会能源研究所的朱松丽研究员、清华大学核能与新能源技术研究院的高级工程师佟庆跟我们分享了他们在该领域内的研究和发现。项目的沙龙和相关研讨会得到了能源企业专家们的大力支持，感谢他们分享企业甲烷排放检测和减排方面的实践和经验。我们非常

2、荣幸地邀请到北京大学环境科学与工程学院李少萌教授、中国计量科学研究院王池研究员和中国石油天然气集团安全环保技术研究院的高级工程师薛明担任报告的评审专家，感谢他们提出的宝贵建议。感谢来自清华大学的王振博士对报告修改提供了帮助和支持。感谢清华大学气候变化与可持续发展研究院的佟洁琼精心编辑和校对报告文字。感谢同事王彬彬博士作为项目协调人的付出和努力，感谢同事李智辉为项目的顺利开展提供了有力支持。本项目的研究和发布得到了众多同事和同行们的帮助，在此一并致谢。致 谢甲烷是全球第二大温室气体，也是一种重要的短寿命气候污染物。为了达成巴黎协定下应对气候变化目标，同时推动二氧化碳减排和短寿命气候污染物减排已经

3、成为全球共识。能源行业（煤炭和油气生产、运输与使用）是重要的甲烷排放源，其甲烷排放具有相对易于回收与利用的特点，在推动甲烷减排的过程中受到了广泛关注。本报告对现有的甲烷测量和减排技术进行研究与总结，展现了这些技术的特点及使用范围，希望能够推动中国的甲烷测量和减排工作。报告首先从技术原理和技术设备特点两个层次出发对甲烷检测技术进行了归纳。现有的甲烷测量设备多基于光学、化学、声学三种原理设计。光学原理可进一步分为主动式原理和被动式原理，不同原理要求使用不同的激光发射源，适用的被测量对象也不同。在响应速度、可测量范围和测量准确性几个方面，依据光学原理设计的测量设备具有综合优势，获得了越来越广泛的应用

4、。基于化学原理的设备在精密测定甲烷浓度方面具有优势，实际应用中常用于光学仪器的校正，但是便携性相对较差。基于声学原理的设备主要用于管网泄漏点的定位检测，目前的技术尚不能实现对甲烷泄漏的定量测量。基于以上原理设计的测量设备适用于不同的测量场景。针对组件、设施的测量往往服务于确定排放因子等活动，测量范围小、对测量精度要求高。手持设备或者固定传感器在此场景中有着广泛应用。而移动地面监测车等方式可以用于设施或地下输气管路泄漏的检测。针对区域甲烷泄漏的测量，常用的技术手段包括移动工作站、传感器网络、无人机等。卫星、飞机等技术手段常用于更大范围的甲烷浓度测量，这类测量活动也被称为“自上而下”的测量，其测量

5、数据可以为基于组件、场站的“自下而上”的测量提供对照。近年来，卫星技术的空间分辨率和温室气体柱浓度精度不断提升，给利用卫星开展定量测量提供了技术可能性。通过上述技术直接测得的为甲烷浓度数据，将这些数据转化为泄漏量数据需要借助一定的数学分析方法。在具体的测量设备之外，以“活动执行摘要水平 排放因子”为代表的排放因子法在清单编制、科学研究中有着广泛应用，而利用蒙特卡洛方法开展对全流程甲烷排放的估算或某类组件排放分布特点的估算在近几年也受到关注。在减排技术方面，报告对油气行业和煤炭行业分别进行了总结。油气行业有一些通用减排技术，例如定期检修、换用新的技术设备、泄漏检测与维修等。定期检修旨在降低泄漏发

6、生的可能性，换用如柱塞举升、低排放气动阀、低排放密封的技术；应用蒸汽回收装置等技术可以降低全产业链正常生产过程中甲烷排放；而泄漏检测与维修主要是为了降低意外情况中的甲烷排放。煤炭行业甲烷减排技术包含两类关键技术。第一类技术可以尽可能回收开采过程前后甲烷的排放，这类技术包括回收风排甲烷、对煤层中甲烷进行预抽采等。对于废弃煤矿，经常采用垂直井网回收彻底淹没之前巷道内的甲烷。对于露天煤矿，可以在开采之前直接采取矿层内的甲烷，以降低开采过程中的甲烷排放。第二类技术是对回收的煤层气依据浓度进行分级利用。煤层气回收利用的主要难点在于甲烷浓度很低的大量风排瓦斯，目前尚不具备成熟的技术，催化氧化装置具有一定的