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最近，兩個重磅消息，點燃了甲烷控排與甲烷利用的無限商機。
一則消息是航運巨頭馬士基通告表示，為了確保船隊的長期競爭力及其實現(xiàn)去碳化目標的能力，馬士基選擇了一種混合了甲醇和液化氣的雙燃料推進系統(tǒng)。
這意味著，綠色甲醇不再是馬士基押寶的唯一減排燃料，馬士基預見到未來行業(yè)將采用多燃料的方式，包括液化生物甲烷（也稱生物LNG，LNG90%以上成分是甲烷）。
馬士基已經(jīng)開始為液化生物甲烷簽訂購買協(xié)議，以確保這些新的雙燃料氣體船在2030年前能夠?qū)崿F(xiàn)溫室氣體減排目標。
另一則消息是，7月30日，中國生態(tài)環(huán)境部就煤礦低濃度瓦斯和風排瓦斯利用、公路隧道照明系統(tǒng)節(jié)能兩個自愿減排方法學征求意見，前者主要針對的就是甲烷減排。其中提到，煤炭甲烷逃逸排放是我國最主要的人為甲烷排放源，約占全國甲烷排放總量的40%。
這是生態(tài)環(huán)境部發(fā)布第二批CCER方法學，把煤礦瓦斯（主要成分是甲烷）的回收利用列入新發(fā)布方法學，有人認為，這可能會超越林業(yè)碳匯成為最活躍的CCER項目，因為這類項目是非常好的投資標的，1年就能回收投資，最差不超過3年。
甲烷為何突然成為香餑餑？它在實現(xiàn)氣候目標方面起到什么作用？甲烷作為燃料，未來前景和商機如何？
01--被忽視的非二氧化碳溫室氣體
工業(yè)革命以來，人類活動產(chǎn)生的碳排放是全球氣候變化的主要原因，進而導致了海平面上升、冰川消融、極端天氣事件多發(fā)頻發(fā)等一系列嚴重后果。
但此“碳”不單單指二氧化碳，而是泛指擁有“碳元素”的眾多溫室氣體，《東京議定書》及多哈修正案重點提到了二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）、六氟化硫（SF6）、三氟化氮（NF3）等七種氣體。
上述七種溫室氣體，生成方式不盡相同、增溫潛勢（同時期等量溫室氣體與二氧化碳造成的溫室效應的比值，GWP）有高有低、氣候變暖貢獻度有大有小。
一直以來，二氧化碳都是全球碳減排的主角。根據(jù)EDGAR數(shù)據(jù)庫，2022年，全球溫室氣體排放達到537.8億噸，其中二氧化碳占比71.6%，甲烷、氧化亞氮分別占比21.0%、4.8%，含氟氣體為2.6%。
非二氧化碳溫室氣體雖然量少，但威脅性強：一方面增溫潛勢高，如在100年尺度下，等量的甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟碳化物造成的溫室效應分別是二氧化碳的20、270、770、7000多倍。另一方面，影響面廣，如甲烷是煤層氣的主要成分，被稱為煤礦開采的“頭號殺手”；甲烷還會導致對流層臭氧增加，嚴重危害人類的身體健康和農(nóng)作物的生長。
注：不同溫室氣體的增溫潛勢，數(shù)據(jù)引自IPCC
此外，非二氧化碳溫室氣體還與國家安全息息相關，如在我國，水稻種植是產(chǎn)甲烷的“大戶”，甲烷控排就要處理好稻田生產(chǎn)與糧食安全的關系；全氟碳化物和三氟化氮是平面顯示、半導體等高科技的“寵兒”，含氟特殊電子氣體的控排就要處理好產(chǎn)業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)安全的關系。
02--全球甲烷在農(nóng)業(yè)，中國甲烷在能源
甲烷是僅次于二氧化碳的全球第二大溫室氣體，具有四大特點：
一是來源比較廣泛，包括煤炭開采、化石能源燃燒、農(nóng)業(yè)種植和養(yǎng)殖、垃圾和污水處理等；
二是治理難度大，尤其是量大面廣且分散的農(nóng)業(yè)排放源；
三是增溫潛勢高，根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)布的第六次評估報告，在100年尺度下甲烷的全球增溫潛勢是二氧化碳的29.8倍，20年尺度下為82.5倍；
四是甲烷減排具有較好的協(xié)同效應，可以預防煤炭事故、減少臭氧濃度、提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力等。
6月27日，丹麥擬征收牲畜碳稅（俗稱 “放屁稅”）的消息沖上熱搜，將是全球首個農(nóng)業(yè)碳稅。與全球大多數(shù)國家碳排放來自能源、工業(yè)、交通等不同，丹麥最大的溫室氣體排放源是農(nóng)業(yè)，其中畜牧業(yè)排放的甲烷又占大頭。根據(jù)丹麥能源署數(shù)據(jù)，在1990-2020年，丹麥發(fā)電和區(qū)域供暖的排放下降了84%，農(nóng)業(yè)減排則十分緩慢，預計2030年農(nóng)業(yè)部門排放量將達1511萬噸二氧化碳當量，占總排放的43%，成為實現(xiàn)“2030年溫室氣體排放量較1990年減排70%”目標的主要障礙。
注：1990-2035 年丹麥各部門的總排放量變化，引自中國宏觀經(jīng)濟研究院能源研究所
近年來，全球甲烷排放呈快速上升態(tài)勢，甲烷減排成為應對全球氣候變化的有效且關鍵舉措。IPCC第六次評估報告認為，甲烷減排為未來幾十年減緩全球變暖的最高效方法之一。
從濃度看，世界氣象組織數(shù)據(jù)顯示，自2007年以來，CH4濃度持續(xù)增加，2021年創(chuàng)有記錄以來的最大單年增幅。2022年全球平均甲烷濃度再創(chuàng)新高，達1923±2ppb，比2021年增加了16ppb，連續(xù)5年高于過去十年的年均增幅。相比而言，CO2濃度增幅則呈放緩態(tài)勢。相比CO2的全球變暖貢獻度從前幾年的66%下降到2023年的64%，CH4的貢獻率則從16%上升為19%。
注：全球二氧化碳、甲烷平均濃度及增長率，引自世界氣象組織
從排放量看，全球約60%的甲烷排放來自人類活動。國際能源署數(shù)據(jù)顯示，2023年，全球人為甲烷排放量為3.9億噸，主要來自農(nóng)業(yè)活動、能源活動、廢棄物處理三大領域，占比分別為36.4%、32.8%、18.2%?！稗r(nóng)業(yè)是第一大甲烷排放源”在歐盟表現(xiàn)的更顯著，根據(jù)歐洲環(huán)境署的數(shù)據(jù)，2022年，歐盟27國甲烷排放量約為4.1億噸CO2e（二氧化碳當量），其中56.1%來自農(nóng)業(yè)活動，10.9%來自能源活動，23.7%來自廢棄物。
在全球農(nóng)業(yè)甲烷排放中，牲畜消化過程和糞便的甲烷排放，約占農(nóng)業(yè)甲烷排放的80%?？芍^是“全球甲烷在農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)甲烷在畜牧”，怪不得丹麥要對牲畜征稅了。
注：2023年全球甲烷排放來源，引自國際能源署《2024年全球甲烷追蹤》
與全球最大甲烷排放源為農(nóng)業(yè)不同，中國甲烷最大排放源為能源活動，根據(jù)《中華人民共和國氣候變化第三次兩年更新報告》，2018年甲烷排放量為6411.3萬噸，其中能源活動排放2865.8萬噸，占44.7%；農(nóng)業(yè)活動排放2384.6 萬噸，占37.2%；廢棄物處理排放762.2萬噸，占11.9%。
在我國能源活動甲烷排放中，固體燃料逃逸排放（基本上等同于煤炭開采）是最大的排放源，2018年排放量達到2512.2萬噸，占比高達87.6%，可謂是“中國甲烷在能源、能源甲烷在煤炭”，這就印證了煤炭甲烷逃逸開發(fā)成CCER方法學的必要性了。
03--國情各異的甲烷減排
2020年以來，國際社會對甲烷減排的關注度陡增。2021年11月，在第26屆聯(lián)合國氣候變化大會（COP26）上，美國和歐盟發(fā)起了“全球甲烷承諾”（Global Methane Pledge）倡議，設定了“到2030年將甲烷排放量較2020年減少30%”的目標，目前已有150多個國家加入該倡議。
中國也在積極推進甲烷減排工作。在應對全球氣候變化方面，有“中美合作助推巴黎氣候大會達成《巴黎協(xié)定》”的美談。在控制甲烷排放方面，中美再次攜手，在2021年11月COP26上《中美關于在21世紀20年代強化氣候行動的格拉斯哥聯(lián)合宣言》“第八條”特別論述甲烷減排，形成政治共識；在COP28召開前夕（2023年11月），《中美關于加強合作應對氣候危機的陽光之鄉(xiāng)聲明》提出“制定各自納入其2035年國家自主貢獻的甲烷減排行動/目標”；2023年12月，在COP28期間，中美兩國會同阿拉伯聯(lián)合酋長國舉行“甲烷和非二氧化碳溫室氣體峰會”。此外，我國還發(fā)布了首個全面、專門的甲烷排放控制頂層設計文件《甲烷排放控制行動方案》。
國情不同、甲烷來源各異，各國甲烷減排的側(cè)重點和措施也就不盡相同。
注：中美歐甲烷排放結(jié)構對比，引自EDGAR（2022）
丹麥并不是第一個在牲畜頭上動心思的國家，新西蘭政府曾于2003年、2022年兩次提出征收牛羊碳排放稅，但均在農(nóng)民的強烈反對下，以失敗告終。
美國作為世界上最大的石油、天然氣生產(chǎn)國和消費國，石油天然氣逃逸在甲烷排放中占比最高，達36%，因此減排的重點在于油氣業(yè)。
其實，歐盟雖然農(nóng)業(yè)排放占比最大，但也將油氣業(yè)作為甲烷減排的重點，正如《歐盟甲烷減排戰(zhàn)略》中強調(diào)的，“能源是能夠以最快速度、最低成本降低甲烷排放的部門”。這主要是因為相比油氣“點源”，農(nóng)業(yè)“面源”的治理難度更大，而且農(nóng)業(yè)利潤較低，減排的阻力很大，這也是新西蘭農(nóng)業(yè)碳稅兩度“破產(chǎn)”的重要原因。
中國的第一、第二大甲烷排放源依次是能源、農(nóng)業(yè)活動，但與歐美不同，中國的能源排放主要來自煤礦開采，農(nóng)業(yè)排放主要來自水稻種植。煤礦瓦斯利用是煤炭甲烷減排的主要途徑，這與煤礦安全生產(chǎn)緊密相關，國家和地方出臺了一系列支持政策。隨著煤礦瓦斯利用被納入CCER，“看得見的手”與“看不見的手”協(xié)同發(fā)力，“有為政府”與“有效市場”有機結(jié)合。
在稻田減排領域，2022年6月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家發(fā)展改革委聯(lián)合印發(fā)了《農(nóng)業(yè)農(nóng)村減排固碳實施方案》，“種植業(yè)節(jié)能減排”被置于六大任務之首，“稻田甲烷減排行動”被置于十大行動之首。
注：引自《農(nóng)業(yè)農(nóng)村減排固碳實施方案》
04--綠色甲烷“商機無限”
在二氧化碳減排領域，降碳成就了新能源數(shù)個萬億級產(chǎn)業(yè)、用碳則開啟了CCUS（二氧化碳捕集、利用與封存）這一千億級市場。盡管甲烷減排還處在“控制排放”的階段，但綠色甲烷正在催生巨大商機。
綠色甲烷包括生物甲烷和電制甲烷兩種，前者以農(nóng)業(yè)廢物、畜禽糞污和城市垃圾等為原料，通過厭氧消化等反應過程生產(chǎn)的甲烷；后者通過電解水制氫，然后與二氧化碳結(jié)合生成甲烷，電是綠電（太陽能發(fā)電、風電等），二氧化碳是捕獲而來。
電制甲烷遵循Power-to-X（ P2X ）的工藝，這里的X包括綠氫、綠氨、綠色甲醇、綠色甲烷，以及綠色合成燃料等。
一方面，綠色甲烷可用于替代傳統(tǒng)的天然氣等化石燃料，具有有效處置廢物、減少污染物排放、降低化石能源依賴、促進綠電消納等優(yōu)勢，正成為歐美國家推進油氣綠色轉(zhuǎn)型、航運等“難減排”行業(yè)低碳發(fā)展的新路徑。
如美國制定《可再生燃料標準（RFS）》推動可再生天然氣的生產(chǎn)和應用，丹麥設定了“到2030年綠色甲烷占天然氣消費量100%”的目標等。
2024年6月，國家發(fā)展改革委印發(fā)的《天然氣利用管理辦法》提出“堅持綠色低碳，促進天然氣在新型能源體系建設中發(fā)揮積極作用”、“天然氣利用優(yōu)先類為有利于保障國家能源安全和實現(xiàn)雙碳目標、有利于產(chǎn)業(yè)結(jié)構優(yōu)化升級”。
可持續(xù)燃料是近年來的熱點話題和熱門領域，如可持續(xù)航空燃料（由生物質(zhì)、廢棄油等制成的燃料，SAF）替代傳統(tǒng)煤油，被認為是全球航空業(yè)實現(xiàn)“2050凈零排放目標”的最重要手段。
與此類似，綠色甲烷作為可持續(xù)船用燃料的一種，在國際海事組織（IMO）2023年起實施碳強度指標評級機制、歐盟2024年起將航運業(yè)碳排放納入碳交易市場等航運減排政策引導下，正得到推廣應用。此外，綠色甲烷也是重型交通（卡車）領域脫碳的低成本路徑。
另一方面，綠色甲烷可在綠氫、綠色甲醇等燃料中互相轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了Power-to-X技術（可再生能源電力制氫，進而合成綠色化工產(chǎn)品）的“內(nèi)循環(huán)”。
注：Power-to-X闡釋，引自宋華振《氫能發(fā)展路徑Power to X》
目前，“甲烷蒸汽重整”是全球主流制氫路線，但由于依賴傳統(tǒng)天然氣，制得的氫氣被稱為“灰氫”；如果將之與CCUS技術相結(jié)合，可以生成“藍氫”。更理想的一種方案是，通過綠色甲烷蒸汽重整，生成“綠氫”。在此過程中，不僅實現(xiàn)了氫氣“灰轉(zhuǎn)綠”，還形成了“綠氫-綠色甲烷-綠氫”綠色低碳循環(huán)新范式。
注：制氫路線，作者繪圖
當前，二氧化碳控排邁入了難以減排領域的“深水區(qū)”，甲烷控排仍是一片“藍?！?，這為各國應對氣候變化提供了更多選擇，也為實現(xiàn)減排目標增添了砝碼，更為從業(yè)者帶來了無限商機。我國甲烷減排起步較晚、基礎薄弱，而且要牢牢守住能源安全、糧食安全、產(chǎn)業(yè)安全的“底線”，可謂是道阻且長、負重前行。
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