摘　要　甲烷市場化合作計劃把煤礦煤層氣列為三大主要領域之一，為發展煤礦煤層氣項目提供了新的機會。本文介紹了甲烷市場化合作計劃框架及核心內容，闡述我國煤礦煤層氣回收利用潛力，提出實施煤礦甲烷市場化計劃的戰略性建議。��

　　關鍵詞　煤層氣抽放　煤層氣利用　甲烷市場化機制

　　我國煤礦抽放瓦斯（又稱煤層氣或煤礦甲烷）已有很長歷史，有成熟的技術和經驗。特別是最近幾年來，隨著國家對煤礦安全的重視，加大投入，改善井下煤層氣抽放系統，煤層氣抽放量逐年增加，煤層氣利用特別是煤層氣發電取得新進展。但是，煤礦瓦斯爆炸事故依然是煤礦安全生產的最大威脅。最近，國務院領導指示，要從根本上防治煤礦瓦斯事故，把瓦斯作為資源與煤層氣開發利用結合起來。總結煤礦瓦斯抽放經驗，實施“以利用促抽放，以抽放保安全”的戰略。2004年11月15~17日，在美國華盛頓召開了“甲烷市場化”部長級會議，筆者作為技術專家應邀出席會議并當選為“煤炭分委員會”副主席。甲烷市場化合作計劃把煤礦煤層氣列為三大主要領域之一，為發展煤礦煤層氣項目提供了新機會。��

　　1　甲烷市場化合作計劃框架及核心內容

　　國際甲烷市場化合作計劃是注重采取實際行動減少全球甲烷排放量的合作計劃，有利于促進能源安全和經濟發展，改善全球環境，減少溫室氣體排放。帶來的其他益處還包括改進煤礦安全、減少城市垃圾，改進當地大氣質量。這項計劃的核心是在近期用更經濟、更有效的方法回收和利用甲烷。通過發達國家、發展中國家和經濟轉型國家及私營公司的廣泛合作實施這一計劃。甲烷市場化合作計劃包括三個主要領域：煤礦、城市垃圾、石油和天然氣。��

　　甲烷是一種有強烈溫室效應的溫室氣體，按同等重量氣體計算，其溫室效應是CO��2的23倍，甲烷在大氣中的壽命周期比CO��2短，約12年，減少甲烷排放量在近期對減緩大氣變暖有重要意義，而且減排成本比CO��2低得多。��

　　全球甲烷排放量占溫室氣體總排放量的16％。煤礦開采、城市垃圾填埋場、農業和石油天然氣泄漏是主要甲烷排放源。��

　　美國首先倡導甲烷市場化合作計劃。2004年7月28日美國總統正式對外宣布這一計劃，并承諾在今后5年中提供5300萬美元支持實施這項計劃，主要用于援助發展中國家和經濟轉型國家開發甲烷項目，包括開發甲烷數據庫，加強有關機構能力建設，開展項目可行性研究和技術示范項目。目前，同意加入甲烷市場化計劃的已有14個國家，包括美國、阿根廷、澳大利亞、巴西、中國、哥倫比亞、印度、意大利、日本、墨西哥、尼日利亞、俄羅斯、烏克蘭和英國。��

　　2004年11月15~17日在華盛頓召開“甲烷市場化部長級會議”，參加甲烷市場化合作計劃的14個成員國簽署了有關合作計劃的框架性文件,明確這項計劃的目的、組織機構和主要作用，其核心內容包括：��

　　（1） 確定甲烷回收利用的雙邊、多邊及私營公司共同參與的合作領域；��

　　（2） 計算甲烷排放量，確定最大的甲烷排放源，以便決定甲烷開發項目；��

　　（3） 研究確定建立低成本、高效益的甲烷回收利用項目，建立融資機制；��

　　（4） 采取法律、經濟、組織手段和其他手段吸引投資，開展甲烷回收利用項目。��

　　（5） 通過開展合作項目，以解決回收甲烷面臨的挑戰，包括提高各國對回收甲烷意義的認識、克服項目實施中所遇到的障礙，確定項目機會，對回收甲烷技術進行示范和推廣。

　　（6） 研究制定合作行動計劃，制定一系列具體活動措施，以支持實現甲烷市場化合作計劃的目標和作用。��

　　在這次會議上，還決定成立合作計劃指導委員會，并按煤炭、垃圾填埋場、石油天然氣三大領域成立分委員會。實施甲烷市場化合作計劃的目標是，到2015年減排5000萬噸CO��2當量，或相當于回收5000億立方英尺天然氣。��

　　2　甲烷減排主要領域及其發展

　　2.1　全球甲烷排放源

　　全世界甲烷排放量占溫室氣體總排放量的16%。煤炭開采、石油天然氣生產和輸送、垃圾填埋場和農業是主要甲烷排放源，占全球甲烷總排放量的60%，其余為自然界排放源（如濕地等）。目前，能夠經濟有效地回收利用甲烷的3大主要領域是：① 煤礦煤層氣；② 城市垃圾填埋氣；③ 石油天然氣泄漏。��

　　2.2　城市垃圾填埋場甲烷回收利用

　　全世界城市產生的生活垃圾總量多達數百萬噸。垃圾填埋場產生的沼氣中甲烷成分約為50％，CO��2占50％，還含有少量其他氣體。全世界每年垃圾填埋場排放甲烷量達8.18億t。美國垃圾填埋場甲烷排放量占世界總排放量的26％，其次是中國，占11％，排放量較大的其他國家有俄羅斯、加拿大、澳大利亞、英國、烏克蘭和巴西等國。��

　　在垃圾填埋場可以安裝垂直管道和負壓真空泵抽取甲烷并用于發電。美國共有350座垃圾填埋場發電廠，總裝機容量達2600MW。加拿大有72座垃圾填埋廠，總裝機106MW。歐洲國家有720座，總裝機1400MW。��

　　世界銀行利用GEF基金和碳減排基金幫助許多國家建設垃圾填埋場發電廠。據世界銀行估計，一個100萬人口的城市每天產生生活垃圾740t，可供建設5.9MW發電廠。世界銀行專門對拉丁美洲進行調查，超過50萬人口的城市有117個，每年產生垃圾總量達7400萬t,可供建設810MW發電廠。世界銀行已經篩選了10個垃圾填埋場發電項目，并已進行項目可行性研究。目前正在建設巴西諾瓦吉拉爾（Nova Gerar）垃圾填埋場發電廠，裝機容量為12MW,投資為2000萬美元，按生產年限21年計算，總減排量為11.6Mt CO��2，減排成本為$1.8/t CO��2，而減排指標售價為$3.35/t CO��2，有很大的利潤空間。��

　　2.3　石油天然氣泄漏

　　石油天然氣在生產、加工和輸配過程中發生的泄漏在全世界甲烷排放量中占第二位，每年排放量約12.56億t CO��2當量。俄羅斯和美國是世界石油、天然氣甲烷排放量最大的國家，分別為2.53億t和1.38億t CO��2當量。其他排放量較大的國家有烏克蘭、委內瑞拉、烏茲別克斯坦、印度和加拿大等。��

　　烏克蘭天然氣輸送管道總長為3.5萬km，是歐洲第二大輸氣系統，有171個壓縮站。美國國際開發署向俄羅斯切爾卡斯天然氣管道公司（Cherkasy trans gas）公司提供了50萬美元援助項目，用于檢查和維修該公司天然氣壓縮站甲烷泄漏。該公司有23個增壓站，根據對其中2個增壓站檢測結果發現，每年甲烷泄漏量達300萬m��3。通過維修，2個增壓站每年可減少泄漏量200萬m��3。��

　　2.4　煤礦煤層氣回收和利用

　　據估計，2000年全世界煤礦甲烷排放量為308億m��3(約4.4億t CO��2當量)，約占全世界甲烷總排放量的8%。到2020年，全世界煤礦甲烷排放量將達到393億m��3（約5.61億t CO��2當量）。中國和美國是世界最大的產煤國，也是煤礦甲烷排放大國。煤礦甲烷排放量較大的其他國家和地區有澳大利亞、東歐、德國、印度、俄羅斯。��

　　在煤礦生產中為了安全的需要，通常采用通風方法將瓦斯（也稱煤礦甲烷或煤層氣）排出礦井。雖然煤礦安全了，但大量煤層氣排到大氣中，對大氣環境造成了嚴重影響。此外，高瓦斯礦井采用井下鉆孔抽放方法或地面鉆井抽放煤層氣。將抽出的煤層氣加以回收利用，可以作為城市燃氣，用于發電、生產化肥和化工原料或作為天然氣汽車燃料。��

　　2003年美國煤礦煤層氣排放量為49億m��3，井下鉆孔抽放量為11億m��3，原始煤田及煤礦地面鉆井煤層氣產量超過400億m��3。無論是井下抽放或地面開采技術均居世界最前列，總抽放量世界第一，并且都進入天然氣管道作為燃氣供應市場。澳大利亞的阿平和陶爾礦將井下抽出的煤層氣用于發電，安裝了94臺1000kW燃氣發動機，是世界上最大最先進的煤層氣發電廠。同時還正在開發利用低濃度通風瓦斯（甲烷含量1％以下）的發電裝置。德國和英國抽放報廢礦井的煤層氣，并用于發電。德國報廢礦井煤層氣發電廠總裝機規模超過了120MW。��

　　2003年中國煤礦井下抽放量達15.12億m��3,居世界第一位。許多煤礦抽放歷史較長，近年來隨著對煤礦安全的重視，井下煤層氣抽放有較大發展,抽出的煤層氣主要用作城鎮居民燃氣或發電。但是抽出的煤層氣利用量不足一半，大量抽出的煤層氣被排放到大氣中。從上世紀90年代初，引進地面鉆井技術開發煤層氣，但目前仍處于試驗開發階段，還沒有形成商業化生產規模。��

　　印度煤礦基本上都不進行煤層氣抽放和利用。最近印度開始重視煤層氣開發，聯合國相關機構提供GEF基金1300萬美元，開展煤層氣開發示范項目。��

　　目前，煤礦煤層氣井下抽放或地面鉆井開放已有成熟的技術，但針對具體煤礦煤層氣儲層地質條件，技術上仍需要進一步研究和改進。就市場競爭性而言，尚不具備與天然氣工業競爭的條件，主要是生產成本高，而且生產規模一般較小。��

　　3　中國煤礦煤層氣回收利用潛力

　　中國是世界第一產煤大國，2004年煤炭產量達到19��5億t。中國煤層氣資源量十分豐富，據估算約30萬億m��3。中國國有重點煤礦中高瓦斯和突出瓦斯礦井占48％，每年煤礦開采過程中排放的煤層氣達100多億m��3。回收利用煤層氣有利于改善煤礦安全，增加潔凈能源產量和保護全球環境。��

　　3.1　煤層氣抽放利用現狀

　　抽放煤層氣是煤礦安全的重要措施。我國煤礦從上世紀五十年代開始抽放煤層氣，有成熟的技術和經驗，煤層氣抽放量迅速增加，為利用煤層氣提供了條件。在上世紀80年代和90年代初，國家利用節能投資資金，建設了56項煤層氣利用項目，將抽放的煤層氣用于居民燃氣、生產碳黑和甲醛等化工原料。最近幾年，隨著對煤礦安全的重視，國家撥給58億國債資金用于煤礦安全改善項目，大部分用于改善煤層氣抽放系統，煤層氣抽放量迅速增加，2003年抽放量達到15.12億m��3，其中如淮南礦業（集團）公司煤層氣抽放量由1998年的2260萬m��3增加到2003年的1.3億m��3。但是，目前全國煤礦抽出的煤層氣利用量僅為6億m��3，大量的煤層氣被排放到大氣中，既浪費能源，又對大氣環境造成破壞。主要原因是缺乏管道輸配設施，并且在礦區城市沒有形成燃氣市場價格機制，建設煤層氣利用工程投資效益較差，煤礦企業不愿投資。最近幾年，煤層氣發電取得新的進展，晉城煤層氣發電項目已投入商業性運行，目前裝機規模為12MW，同時正在利用亞洲開發銀行貸款建設120MW煤層氣發電廠。晉城煤層氣發電項目運行成功并顯示了很好的經濟效益，對全國其他煤礦發展煤層氣發電項目起到很好的示范和推動作用。目前，在山西、貴州、遼寧、安徽、重慶、甘肅、河南和河北等省煤礦已建設或計劃建設一批小型煤層氣發電項目。��

　　3.2　我國煤礦甲烷市場化行動計劃和發展戰略

　　我國煤礦甲烷排放量居世界首位，回收利用煤礦甲烷，是甲烷市場化計劃國家戰略的重要組成部分，既具有政治、外交、經濟方面的意義，同時又是溫室氣體減排活動中最經濟有效的減排途徑。因此必須重視和研究制定我國煤礦甲烷市場化行動計劃和發展目標，具體應包括如下重要內容。��

　　3��2��1　編制煤礦甲烷排放量清單

　　確定煤礦甲烷排放源，進行排放量估算，編制煤礦甲烷排放量清單，既是國家氣候變化信息通報的重要內容，也是研究確定煤礦甲烷回收利用項目的重要依據。我國現行瓦斯排放源和排放量計算方法,主要用于確定礦井通風設計和瓦斯抽放方案,不能準確反映煤礦生產過程中向大氣排放的甲烷總量。此外對地方小煤礦和鄉鎮煤礦缺乏統計數據。因此,急需研究建立科學的甲烷排放量的計算方法,準確計算煤炭開采過程中釋放的甲烷量和煤炭采出到地面以后運輸和存儲至使用前的甲烷排放量,以及煤炭采出后采空區的保有甲烷量。��

　　3��2��2　研究低成本高效益的煤層氣回收利用技術

　　煤礦井下煤層氣抽放方法有本層抽放、鄰近層抽放和采空區抽放。抽放方式有鉆孔抽放法和巷道式抽放法。最近十年在鐵法和其他礦區采用國產鉆機或澳大利亞定向長孔鉆機的試驗表明，定向長孔抽放能夠大大提高抽放率，抽放時間長，并且能夠避免與工作面采煤作業相干擾，是井下鉆孔抽放技術的發展方向。從上世紀90年代初以來，引進美國地面鉆井技術，在生產礦井和原始煤田進行煤層氣勘探開發試驗，個別單井產氣量達到16000m��3/d，但至今仍處于試驗開發階段，急需要研究開發適合我國煤層氣儲存條件的采氣技術和工藝，盡快形成商業化生產規模。美國阿拉巴馬州黑勇士礦區礦井生產條件與我國煤礦相似，都是用長壁式開采方法，采用地面礦井抽放煤層氣，利用采動區煤層破裂增加透氣性，進行采前抽放和采后抽放，有效提高產量，使黑勇士礦區煤層氣年產量達到26億m��3。建議引進美國煤礦采動區地面鉆井開發技術，在我國煤礦區進行煤層氣開發試驗，迅速形成商業化生產規模。��

　　煤層氣利用方法主要是民用和發電，此外還用于生產碳黑和甲醛，近年來煤層氣發電有較大發展，此外生產甲醇以及用作天然氣汽車燃料也有市場前景。��

　　3��2��3　研究制定經濟政策支持煤層氣開發利用項目

　　煤礦瓦斯利用屬國家鼓勵的資源綜合利用項目。財政部和國家稅務總局頒發的《關于進一步開展資源綜合利用的意見》文件中明確煤礦瓦斯利用可享受有關優惠政策：① 免征所得稅5年；② 煤層氣電廠單機容量在500kW以上并符合并網調度條件的，電力部門應允許并網，免交小火電上網配套費。但這些政策對煤層氣回收利用項目的支持力度還遠遠不夠。��

　　井下煤層氣抽放是煤礦安全生產的需要，主要靠煤礦企業投資建設。但是，由于長期以來許多煤礦只重視采煤，對抽放系統建設投入嚴重不足，地面鉆井開發作為能源生產的組成部分，目前尚處于起步階段，并且由于其特殊性，與天然氣生產缺乏經濟競爭能力。美國在煤層氣工業發展的初期階段，給予退稅補貼，促進了煤層氣工業的迅速發展。我國已經制定了鼓勵可再生能源的法規，主要適用于風能發電，不適用于煤層氣項目。煤層氣回收利用項目有利于減少溫室氣體排放，應該給予類似的鼓勵政策。��

　　我國天然氣工業規模很小，在全國范圍內缺乏輸氣管道設施。因此，在建設煤層氣項目的同時，投資建設輸氣管道系統，將會大大增加投資和生產成本，是煤層氣項目的又一主要障礙。��

　　因此，建議國家研究制定煤層氣回收利用項目經濟鼓勵政策：① 安排專項資金重點支持煤礦煤層氣回收利用項目；② 對煤礦煤層氣抽放利用給予財政補貼，如每抽放1m��3煤層氣，給予0.2元補貼，同樣每利用1m��3煤層氣，再給予0.1~0��2元補貼。補貼款從企業上交稅款中返還，也不會增加國家財政負擔；③ 對并網煤層氣電廠按發電量優價收購；④ 國家投資建設區域性煤層氣輸配管網工程。��

　　最近，國務院有關領導指示，要重視煤層氣利用，把煤層氣作為能源進行開發利用。以利用促進抽放，這將從根本上預防煤礦瓦斯爆炸事故，改善煤礦安全生產條件。��

　　3��2��4　研究制定煤層氣回收利用項目發展規劃

　　要研究制定煤礦區煤層氣回收利用中長期專項規劃，明確近期目標，重點項目和保障措施。根據煤層氣資源分布、儲層地質條件、礦井開采條件、煤層氣排放量和煤層氣市場條件，選擇確定一批具體的煤層氣回收利用項目，并優先發展若干個示范項目，包括3個方面：① 井下煤層氣抽放示范項目；② 煤礦區采動區地面鉆井煤層氣開發示范項目；② 煤層氣發電示范項目。��

　　3��2��5　利用甲烷市場化機制發展國際合作項目

　　目前，已經有14國家宣布加入甲烷市場化合作計劃。要充分利用甲烷市場化機制，爭取國際機構的援助，同時吸引國際金融機構和外國公司到我國投資開發煤層氣項目，促進煤層氣開發利用產業化。��

　　4　結論

　　綜合上述討論要點，可以得出如下結論：��

　　（1） 甲烷是僅次于CO��2的主要溫室氣體。目前，最經濟和有效地回收利用甲烷的主要領域是煤礦、城市垃圾填埋場、石油天然氣。��

　　（2） “甲烷市場化合作計劃”已經啟動，這一新的國際合作機制，為煤礦煤層氣回收利用項目提供了新的機會。��

　　（3） 中國煤礦煤層氣回收利用取得新的進展。但仍面臨許多障礙，技術上有待改進，同時缺乏經濟競爭能力。��

　　（4） 國家應制定煤層氣回收利用項目發展計劃和經濟鼓勵政策。