摘　要　甲烷市場化合作計劃把煤礦煤層氣列為三大主要領(lǐng)域之一，為發(fā)展煤礦煤層氣項(xiàng)目提供了新的機(jī)會。本文介紹了甲烷市場化合作計劃框架及核心內(nèi)容，闡述我國煤礦煤層氣回收利用潛力，提出實(shí)施煤礦甲烷市場化計劃的戰(zhàn)略性建議。��

　　關(guān)鍵詞　煤層氣抽放　煤層氣利用　甲烷市場化機(jī)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(shù)和經(jīng)驗(yàn)。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(tǒng)，煤層氣抽放量逐年增加，煤層氣利用特別是煤層氣發(fā)電取得新進(jìn)展。但是，煤礦瓦斯爆炸事故依然是煤礦安全生產(chǎn)的最大威脅。最近，國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)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(fā)利用結(jié)合起來。總結(jié)煤礦瓦斯抽放經(jīng)驗(yàn)，實(shí)施“以利用促抽放，以抽放保安全”的戰(zhàn)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(shù)專家應(yīng)邀出席會議并當(dāng)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(lǐng)域之一，為發(fā)展煤礦煤層氣項(xiàng)目提供了新機(jī)會。��

　　1　甲烷市場化合作計劃框架及核心內(nèi)容

　　國際甲烷市場化合作計劃是注重采取實(shí)際行動減少全球甲烷排放量的合作計劃，有利于促進(jìn)能源安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改善全球環(huán)境，減少溫室氣體排放。帶來的其他益處還包括改進(jìn)煤礦安全、減少城市垃圾，改進(jìn)當(dāng)?shù)卮髿赓|(zhì)量。這項(xiàng)計劃的核心是在近期用更經(jīng)濟(jì)、更有效的方法回收和利用甲烷。通過發(fā)達(dá)國家、發(fā)展中國家和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型國家及私營公司的廣泛合作實(shí)施這一計劃。甲烷市場化合作計劃包括三個主要領(lǐng)域：煤礦、城市垃圾、石油和天然氣。��

　　甲烷是一種有強(qiáng)烈溫室效應(yīng)的溫室氣體，按同等重量氣體計算，其溫室效應(yīng)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(nóng)業(yè)和石油天然氣泄漏是主要甲烷排放源。��

　　美國首先倡導(dǎo)甲烷市場化合作計劃。2004年7月28日美國總統(tǒng)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(shí)施這項(xiàng)計劃，主要用于援助發(fā)展中國家和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型國家開發(fā)甲烷項(xiàng)目，包括開發(fā)甲烷數(shù)據(jù)庫，加強(qiáng)有關(guān)機(jī)構(gòu)能力建設(shè)，開展項(xiàng)目可行性研究和技術(shù)示范項(xiàng)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(guān)合作計劃的框架性文件,明確這項(xiàng)計劃的目的、組織機(jī)構(gòu)和主要作用，其核心內(nèi)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(lǐng)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(fā)項(xiàng)目；��

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

　�。�4） 采取法律、經(jīng)濟(jì)、組織手段和其他手段吸引投資，開展甲烷回收利用項(xiàng)目。��

　�。�5） 通過開展合作項(xiàng)目，以解決回收甲烷面臨的挑戰(zhàn)，包括提高各國對回收甲烷意義的認(rèn)識、克服項(xiàng)目實(shí)施中所遇到的障礙，確定項(xiàng)目機(jī)會，對回收甲烷技術(shù)進(jìn)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(shí)現(xiàn)甲烷市場化合作計劃的目標(biāo)和作用。��

　　在這次會議上，還決定成立合作計劃指導(dǎo)委員會，并按煤炭、垃圾填埋場、石油天然氣三大領(lǐng)域成立分委員會。實(shí)施甲烷市場化合作計劃的目標(biāo)是，到2015年減排5000萬噸CO��2當(dāng)量，或相當(dāng)于回收5000億立方英尺天然氣。��

　　2　甲烷減排主要領(lǐng)域及其發(fā)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(chǎn)和輸送、垃圾填埋場和農(nóng)業(yè)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(jīng)濟(jì)有效地回收利用甲烷的3大主要領(lǐng)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(chǎn)生的生活垃圾總量多達(dá)數(shù)百萬噸。垃圾填埋場產(chǎn)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(dá)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(fù)壓真空泵抽取甲烷并用于發(fā)電。美國共有350座垃圾填埋場發(fā)電廠，總裝機(jī)容量達(dá)2600MW。加拿大有72座垃圾填埋廠，總裝機(jī)106MW。歐洲國家有720座，總裝機(jī)1400MW。��

　　世界銀行利用GEF基金和碳減排基金幫助許多國家建設(shè)垃圾填埋場發(fā)電廠。據(jù)世界銀行估計，一個100萬人口的城市每天產(chǎn)生生活垃圾740t，可供建設(shè)5.9MW發(fā)電廠。世界銀行專門對拉丁美洲進(jìn)行調(diào)查，超過50萬人口的城市有117個，每年產(chǎn)生垃圾總量達(dá)7400萬t,可供建設(shè)810MW發(fā)電廠。世界銀行已經(jīng)篩選了10個垃圾填埋場發(fā)電項(xiàng)目，并已進(jìn)行項(xiàng)目可行性研究。目前正在建設(shè)巴西諾瓦吉拉爾（Nova Gerar）垃圾填埋場發(fā)電廠，裝機(jī)容量為12MW,投資為2000萬美元，按生產(chǎn)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(biāo)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(chǎn)、加工和輸配過程中發(fā)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(dāng)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(dāng)量。其他排放量較大的國家有烏克蘭、委內(nèi)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(tǒng)，有171個壓縮站。美國國際開發(fā)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(xiàng)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(jù)對其中2個增壓站檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，每年甲烷泄漏量達(dá)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(jù)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(dāng)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(dá)到393億m��3（約5.61億t CO��2當(dāng)量）。中國和美國是世界最大的產(chǎn)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(qū)有澳大利亞、東歐、德國、印度、俄羅斯。��

　　在煤礦生產(chǎn)中為了安全的需要，通常采用通風(fēng)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(huán)境造成了嚴(yán)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?xì)�，用于發(fā)電、生產(chǎn)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(chǎn)量超過400億m��3。無論是井下抽放或地面開采技術(shù)均居世界最前列，總抽放量世界第一，并且都進(jìn)入天然氣管道作為燃?xì)夤��?yīng)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(fā)電，安裝了94臺1000kW燃?xì)獍l(fā)動機(jī)，是世界上最大最先進(jìn)的煤層氣發(fā)電廠。同時還正在開發(fā)利用低濃度通風(fēng)瓦斯（甲烷含量1％以下）的發(fā)電裝置。德國和英國抽放報廢礦井的煤層氣，并用于發(fā)電。德國報廢礦井煤層氣發(fā)電廠總裝機(jī)規(guī)模超過了120MW。��

　　2003年中國煤礦井下抽放量達(dá)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(fā)展,抽出的煤層氣主要用作城鎮(zhèn)居民燃?xì)饣虬l(fā)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(jì)90年代初，引進(jìn)地面鉆井技術(shù)開發(fā)煤層氣，但目前仍處于試驗(yàn)開發(fā)階段，還沒有形成商業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。��

　　印度煤礦基本上都不進(jìn)行煤層氣抽放和利用。最近印度開始重視煤層氣開發(fā)，聯(lián)合國相關(guān)機(jī)構(gòu)提供GEF基金1300萬美元，開展煤層氣開發(fā)示范項(xiàng)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(shù)，但針對具體煤礦煤層氣儲層地質(zhì)條件，技術(shù)上仍需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)。就市場競爭性而言，尚不具備與天然氣工業(yè)競爭的條件，主要是生產(chǎn)成本高，而且生產(chǎn)規(guī)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(chǎn)煤大國，2004年煤炭產(chǎn)量達(dá)到19��5億t。中國煤層氣資源量十分豐富，據(jù)估算約30萬億m��3。中國國有重點(diǎn)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(dá)100多億m��3�；厥绽�用煤層氣有利于改善煤礦安全，增加潔凈能源產(chǎn)量和保護(hù)全球環(huán)境。��

　　3.1　煤層氣抽放利用現(xiàn)狀

　　抽放煤層氣是煤礦安全的重要措施。我國煤礦從上世紀(jì)五十年代開始抽放煤層氣，有成熟的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，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(jì)80年代和90年代初，國家利用節(jié)能投資資金，建設(shè)了56項(xiàng)煤層氣利用項(xiàng)目，將抽放的煤層氣用于居民燃?xì)�、生產(chǎn)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(xiàng)目，大部分用于改善煤層氣抽放系統(tǒng)，煤層氣抽放量迅速增加，2003年抽放量達(dá)到15.12億m��3，其中如淮南礦業(yè)（集團(tuán)）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(fèi)能源，又對大氣環(huán)境造成破壞。主要原因是缺乏管道輸配設(shè)施，并且在礦區(qū)城市沒有形成燃?xì)馐袌鰞r格機(jī)制，建設(shè)煤層氣利用工程投資效益較差，煤礦企業(yè)不愿投資。最近幾年，煤層氣發(fā)電取得新的進(jìn)展，晉城煤層氣發(fā)電項(xiàng)目已投入商業(yè)性運(yùn)行，目前裝機(jī)規(guī)模為12MW，同時正在利用亞洲開發(fā)銀行貸款建設(shè)120MW煤層氣發(fā)電廠。晉城煤層氣發(fā)電項(xiàng)目運(yùn)行成功并顯示了很好的經(jīng)濟(jì)效益，對全國其他煤礦發(fā)展煤層氣發(fā)電項(xiàng)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(shè)或計劃建設(shè)一批小型煤層氣發(fā)電項(xiàng)目。��

　　3.2　我國煤礦甲烷市場化行動計劃和發(fā)展戰(zhàn)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(zhàn)略的重要組成部分，既具有政治、外交、經(jīng)濟(jì)方面的意義，同時又是溫室氣體減排活動中最經(jīng)濟(jì)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(fā)展目標(biāo)，具體應(yīng)包括如下重要內(nèi)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(jìn)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(nèi)容，也是研究確定煤礦甲烷回收利用項(xiàng)目的重要依據(jù)。我國現(xiàn)行瓦斯排放源和排放量計算方法,主要用于確定礦井通風(fēng)設(shè)計和瓦斯抽放方案,不能準(zhǔn)確反映煤礦生產(chǎn)過程中向大氣排放的甲烷總量。此外對地方小煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦缺乏統(tǒng)計數(shù)據(jù)。因此,急需研究建立科學(xué)的甲烷排放量的計算方法,準(zhǔn)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(yùn)輸和存儲至使用前的甲烷排放量,以及煤炭采出后采空區(qū)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(shù)

　　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(qū)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(qū)采用國產(chǎn)鉆機(jī)或澳大利亞定向長孔鉆機(jī)的試驗(yàn)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(yè)相干擾，是井下鉆孔抽放技術(shù)的發(fā)展方向。從上世紀(jì)90年代初以來，引進(jìn)美國地面鉆井技術(shù)，在生產(chǎn)礦井和原始煤田進(jìn)行煤層氣勘探開發(fā)試驗(yàn)，個別單井產(chǎn)氣量達(dá)到16000m��3/d，但至今仍處于試驗(yàn)開發(fā)階段，急需要研究開發(fā)適合我國煤層氣儲存條件的采氣技術(shù)和工藝，盡快形成商業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。美國阿拉巴馬州黑勇士礦區(qū)礦井生產(chǎn)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(qū)煤層破裂增加透氣性，進(jìn)行采前抽放和采后抽放，有效提高產(chǎn)量，使黑勇士礦區(qū)煤層氣年產(chǎn)量達(dá)到26億m��3。建議引進(jìn)美國煤礦采動區(qū)地面鉆井開發(fā)技術(shù)，在我國煤礦區(qū)進(jìn)行煤層氣開發(fā)試驗(yàn)，迅速形成商業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。��

　　煤層氣利用方法主要是民用和發(fā)電，此外還用于生產(chǎn)碳黑和甲醛，近年來煤層氣發(fā)電有較大發(fā)展，此外生產(chǎn)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(jīng)濟(jì)政策支持煤層氣開發(fā)利用項(xiàng)目

　　煤礦瓦斯利用屬國家鼓勵的資源綜合利用項(xiàng)目。財政部和國家稅務(wù)總局頒發(fā)的《關(guān)于進(jìn)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(guān)優(yōu)惠政策：① 免征所得稅5年；② 煤層氣電廠單機(jī)容量在500kW以上并符合并網(wǎng)調(diào)度條件的，電力部門應(yīng)允許并網(wǎng)，免交小火電上網(wǎng)配套費(fèi)。但這些政策對煤層氣回收利用項(xiàng)目的支持力度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。��

　　井下煤層氣抽放是煤礦安全生產(chǎn)的需要，主要靠煤礦企業(yè)投資建設(shè)。但是，由于長期以來許多煤礦只重視采煤，對抽放系統(tǒng)建設(shè)投入嚴(yán)重不足，地面鉆井開發(fā)作為能源生產(chǎn)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(chǎn)缺乏經(jīng)濟(jì)競爭能力。美國在煤層氣工業(yè)發(fā)展的初期階段，給予退稅補(bǔ)貼，促進(jìn)了煤層氣工業(yè)的迅速發(fā)展。我國已經(jīng)制定了鼓勵可再生能源的法規(guī)，主要適用于風(fēng)能發(fā)電，不適用于煤層氣項(xiàng)目。煤層氣回收利用項(xiàng)目有利于減少溫室氣體排放，應(yīng)該給予類似的鼓勵政策。��

　　我國天然氣工業(yè)規(guī)模很小，在全國范圍內(nèi)缺乏輸氣管道設(shè)施。因此，在建設(shè)煤層氣項(xiàng)目的同時，投資建設(shè)輸氣管道系統(tǒng)，將會大大增加投資和生產(chǎn)成本，是煤層氣項(xiàng)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(xiàng)目經(jīng)濟(jì)鼓勵政策：① 安排專項(xiàng)資金重點(diǎn)支持煤礦煤層氣回收利用項(xiàng)目；② 對煤礦煤層氣抽放利用給予財政補(bǔ)貼，如每抽放1m��3煤層氣，給予0.2元補(bǔ)貼，同樣每利用1m��3煤層氣，再給予0.1~0��2元補(bǔ)貼。補(bǔ)貼款從企業(yè)上交稅款中返還，也不會增加國家財政負(fù)擔(dān)；③ 對并網(wǎng)煤層氣電廠按發(fā)電量優(yōu)價收購；④ 國家投資建設(shè)區(qū)域性煤層氣輸配管網(wǎng)工程。��

　　最近，國務(wù)院有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)指示，要重視煤層氣利用，把煤層氣作為能源進(jìn)行開發(fā)利用。以利用促進(jìn)抽放，這將從根本上預(yù)防煤礦瓦斯爆炸事故，改善煤礦安全生產(chǎn)條件。��

　　3��2��4　研究制定煤層氣回收利用項(xiàng)目發(fā)展規(guī)劃

　　要研究制定煤礦區(qū)煤層氣回收利用中長期專項(xiàng)規(guī)劃，明確近期目標(biāo)，重點(diǎn)項(xiàng)目和保障措施。根據(jù)煤層氣資源分布、儲層地質(zhì)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(xiàng)目，并優(yōu)先發(fā)展若干個示范項(xiàng)目，包括3個方面：① 井下煤層氣抽放示范項(xiàng)目；② 煤礦區(qū)采動區(qū)地面鉆井煤層氣開發(fā)示范項(xiàng)目；② 煤層氣發(fā)電示范項(xiàng)目。��

　　3��2��5　利用甲烷市場化機(jī)制發(fā)展國際合作項(xiàng)目

　　目前，已經(jīng)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(jī)制，爭取國際機(jī)構(gòu)的援助，同時吸引國際金融機(jī)構(gòu)和外國公司到我國投資開發(fā)煤層氣項(xiàng)目，促進(jìn)煤層氣開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)化。��

　　4　結(jié)論

　　綜合上述討論要點(diǎn)，可以得出如下結(jié)論：��

　�。�1） 甲烷是僅次于CO��2的主要溫室氣體。目前，最經(jīng)濟(jì)和有效地回收利用甲烷的主要領(lǐng)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(jīng)啟動，這一新的國際合作機(jī)制，為煤礦煤層氣回收利用項(xiàng)目提供了新的機(jī)會。��

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

　�。�4） 國家應(yīng)制定煤層氣回收利用項(xiàng)目發(fā)展計劃和經(jīng)濟(jì)鼓勵政策。