中国由煤炭到页岩气的能源结构转变能否实现温室气体减排？

编者按：这项研究首次估算了中国页岩气的生命周期温室气体排放量，并对页岩气在中国的减排效果进行了全面、深入的分析。理论上，燃烧天然气的确比燃烧煤炭排放更少的二氧化碳，但是页岩气在开发和生产过程中由于各种原因会导致甲烷泄露，而甲烷的温室效应是二氧化碳的20多倍，因此对页岩气行业的甲烷泄露控制必须提出较高的要求。文章最后也强调了，即使页岩气行业完全排除甲烷泄漏问题，天然气仍然只是中国能源脱碳过程的一个中期步骤，全脱碳新能源的开发是减缓气候变化的最终途径。

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中国拥有丰富的页岩气资源，用页岩气替代燃煤可减少终端燃烧过程的二氧化碳排放。但是，页岩气上游开采中存在着具有较大不确定性的甲烷泄露问题。因此，由煤炭到页岩气的能源结构转变并不一定能够带来预期的气候减缓效应。本文采用全生命周期分析方法，基于页岩气与常规天然气在开采过程中的温室气体排放差异，中美页岩气地质特征比较，以及中国四川第一口页岩气井开采的实地数据，估算了中国页岩气在民用、火电及工业源应用中的全生命周期温室气体排放量。同时，将其与中国常规天然气及煤炭在这些行业中提供等量终端能量所排放的温室气体进行比较。研究发现，在平均甲烷泄露水平下，中国页岩气在不同行业的全生命周期温室气体排放量比煤炭行业低30~50%。但是，在高甲烷泄露水平下，页岩气的全生命周期温室气体排放量则比煤炭行业高出15~60%。

由于政策制定时主要关注最高排放值，因此文章还计算了采取不同政策管制及工业措施后，页岩气在不同行业的最高温室气体排放量。研究发现，如果页岩气开采过程中能够使用绿色完井（green competition）技术（即捕集完井过程中的泄露甲烷）或者是完全燃烧水力压裂后的回流气体（即将泄露的甲烷完全燃烧转化为二氧化碳），那么在应用于民用炊事时，页岩气的最高温室气体排放量将低于燃煤产生的排放。值得注意的是，在美国大力推行的绿色完井技术已被证明具有经济可行性，并具有在中国页岩气开采过程中推广的潜力。尤其是针对中国天然气价格高于美国的现状，绿色完井技术对中国页岩气开采商来说更为有利。另外，甲烷以及伴随甲烷泄露的挥发性有机物（VOC）都是臭氧的重要前体物，会加重中国的空气污染问题。 本/文-内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com

此外，文章对页岩气在不同行业替代煤炭的最高允许甲烷泄露水平进行了估计，并研究其如何随着煤炭行业甲烷回收率的提高以及终端使用行业能源效率的提高而变化。研究表明，在民用、火电及工业源的应用中，中国页岩气的甲烷泄露必须控制在6.0%、7.7%和4.2%之内，才能够实现净温室气体减排。与美国煤炭来自于地表开采不同，中国95%的煤炭来自于地底开采，且开采过程中甲烷回收率偏低，这导致中国煤炭行业具有更高的碳排放。因此，相较于美国，页岩气替代燃煤在中国更有可能带来净温室气体减排。但需要注意的是，随着中国不断提高煤炭终端燃烧效率（如升级火电设备，更多的临界、超临界火电厂取代落后的燃煤电厂）以及煤层气的开发（提高煤炭开采过程中的甲烷回收率），中国煤炭的单位能量碳排放会不断降低，因此也对页岩气行业的甲烷泄露控制提出了更高的要求。 本@文$内.容.来.自：中`国`碳`排*放^交*易^网 t a np ai fan g.c om