編者按:這項研究首次估算了中國頁巖氣的生命周期溫室氣體排放量,并對頁巖氣在中國的減排效果進行了全面、深入的分析。理論上,燃燒天然氣的確比燃燒煤炭排放更少的二氧化碳,但是頁巖氣在開發和生產過程中由于各種原因會導致甲烷泄露,而甲烷的溫室效應是二氧化碳的20多倍,因此對頁巖氣行業的甲烷泄露控制必須提出較高的要求。文章最后也強調了,即使頁巖氣行業完全排除甲烷泄漏問題,天然氣仍然只是中國能源脫碳過程的一個中期步驟,全脫碳新能源的開發是減緩氣候變化的最終途徑。
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中國擁有豐富的頁巖氣資源,用頁巖氣替代燃煤可減少終端燃燒過程的二氧化碳排放。但是,頁巖氣上游開采中存在著具有較大不確定性的甲烷泄露問題。因此,由煤炭到頁巖氣的能源結構轉變并不一定能夠帶來預期的氣候減緩效應。本文采用全生命周期分析方法,基于頁巖氣與常規天然氣在開采過程中的溫室氣體排放差異,中美頁巖氣地質特征比較,以及中國四川第一口頁巖氣井開采的實地數據,估算了中國頁巖氣在民用、火電及工業源應用中的全生命周期溫室氣體排放量。同時,將其與中國常規天然氣及煤炭在這些行業中提供等量終端能量所排放的溫室氣體進行比較。研究發現,在平均甲烷泄露水平下,中國頁巖氣在不同行業的全生命周期溫室氣體排放量比煤炭行業低30~50%。但是,在高甲烷泄露水平下,頁巖氣的全生命周期溫室氣體排放量則比煤炭行業高出15~60%。
由于政策制定時主要關注最高排放值,因此文章還計算了采取不同政策管制及工業措施后,頁巖氣在不同行業的最高溫室氣體排放量。研究發現,如果頁巖氣開采過程中能夠使用綠色完井(green competition)技術(即捕集完井過程中的泄露甲烷)或者是完全燃燒水力壓裂后的回流氣體(即將泄露的甲烷完全燃燒轉化為二氧化碳),那么在應用于民用炊事時,頁巖氣的最高溫室氣體排放量將低于燃煤產生的排放。值得注意的是,在美國大力推行的綠色完井技術已被證明具有經濟可行性,并具有在中國頁巖氣開采過程中推廣的潛力。尤其是針對中國天然氣價格高于美國的現狀,綠色完井技術對中國頁巖氣開采商來說更為有利。另外,甲烷以及伴隨甲烷泄露的揮發性有機物(VOC)都是臭氧的重要前體物,會加重中國的空氣污染問題。 本/文-內/容/來/自:中-國-碳-排-放-網-tan pai fang . com
此外,文章對頁巖氣在不同行業替代煤炭的最高允許甲烷泄露水平進行了估計,并研究其如何隨著煤炭行業甲烷回收率的提高以及終端使用行業能源效率的提高而變化。研究表明,在民用、火電及工業源的應用中,中國頁巖氣的甲烷泄露必須控制在6.0%、7.7%和4.2%之內,才能夠實現凈溫室氣體減排。與美國煤炭來自于地表開采不同,中國95%的煤炭來自于地底開采,且開采過程中甲烷回收率偏低,這導致中國煤炭行業具有更高的碳排放。因此,相較于美國,頁巖氣替代燃煤在中國更有可能帶來凈溫室氣體減排。但需要注意的是,隨著中國不斷提高煤炭終端燃燒效率(如升級火電設備,更多的臨界、超臨界火電廠取代落后的燃煤電廠)以及煤層氣的開發(提高煤炭開采過程中的甲烷回收率),中國煤炭的單位能量碳排放會不斷降低,因此也對頁巖氣行業的甲烷泄露控制提出了更高的要求。 本@文$內.容.來.自:中`國`碳`排*放^交*易^網 t a np ai fan g.c om
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