碳中和目标下我国天然气行业甲烷排放控制及相关科学问题

仲 冰，张 博，唐 旭，高俊莲，孙旭东

(1.中国矿业大学(北京)管理学院，北京 100083；2.中国石油大学(北京)经济管理学院，北京 102249)

0 引 言

天然气在燃烧过程中产生的污染物极少，相较煤炭和石油的利用有着较好的二氧化碳减排效果，是优质高效、绿色清洁的低碳能源，并可与可再生能源发展形成良性互补，被视为我国能源转型的重要能源。近年来，我国大力提升天然气勘探开发力度，推动页岩气、煤层气规模化开发，提高天然气生产能力，增加国内天然气供应；不断加强天然气基础设施建设，推进天然气在城镇燃气、工业燃料、燃气发电、交通运输等领域的大规模利用，天然气在一次能源消费中的比重不断提高。 我国2019年人均天然气消费量是全球平均水平的44%，仅为美国的8.1%[1]；除居民用气外，与发达国家相比，我国天然气发电、工业用气比例也处于较低水平。我国宏观经济高质量发展将持续推动天然气需求刚性增长，同时以分布式能源系统、气电灵活调峰等方式与可再生能源发展融合，天然气行业将有巨大的发展潜力。

相较煤炭等其他化石能源，天然气的主要成分是甲烷(CH4)，在气田钻井、开采，天然气运输、储存、分配、终端使用和天然气火炬不完全燃烧过程中均存在甲烷排放[2]。甲烷是全球第二大温室气体，其20年水平和100年水平的全球增温潜势(GWP)分别是二氧化碳的84倍和28倍[3]。作为大气痕量气体，甲烷排放量的微小增加将导致大气中甲烷浓度的明显升高，其对全球变暖的总体贡献率约为四分之一，仅次于二氧化碳[4]。目前大气中甲烷的浓度大约是工业化之前的2.5倍，而且还在稳步增加[5]。《巴黎气候变化协定》提出努力将全球平均气温较前工业化时期上升幅度限制在1.5 ℃以内的长期目标，这意味着需大幅减少非二氧化碳温室气体，特别是控制甲烷的排放[6]。

减少甲烷排放是全球温室气体减排的重要组成部分，也是短期内减缓气候变暖速度的最直接和有效的途径。与二氧化碳不同，甲烷在大气中的寿命较短(12年左右)，大气中甲烷浓度可以相对迅速地对甲烷减排活动做出响应，而二氧化碳减排所带来的大气中二氧化碳(存留时间为50～200年)浓度降低，则需要更长时间才能见效[7]。甲烷减排首先具有减缓全球变暖速度带来的气候效益。特别是，甲烷是一种优质的气体燃料，被回收后可以作为清洁能源利用，也可以作为重要的化工原料。实现甲烷资源化利用，还能产生可观的经济效益。甲烷还是对流层臭氧的前体物，会引发严重的健康问题，因而控制或减少甲烷的排放还具有协同控制空气污染带来的环境效益。

大气中约60%的甲烷来自能源活动、农业活动和废弃物处置等人为源的排放[8]。 能源活动中甲烷排放主要源自煤炭、油气等化石能源的生产利用活动。 2020年，全球油气行业甲烷泄漏量达7 200万t[9]，按20年水平的全球增温潜势计算，油气甲烷排放相当于60亿t二氧化碳当量。油气行业甲烷逃逸排放问题已经引起全球关注，诸多国家出台了专门性的油气行业甲烷减排政策。例如，加拿大将2025年油气行业甲烷减排40%～45%纳入实现国家自主贡献减排承诺机制；美国一些油气生产州相继出台甲烷排放管控措施[10]；欧盟委员会发布《欧洲绿色新政》[11]和《欧盟甲烷战略》[12]，将天然气行业脱碳(包括甲烷治理)作为未来欧洲气候行动的重要组成部分，并对其消耗和进口的天然气设立甲烷减排目标、排放标准或其他减排激励措施。同时，油气行业内自发形成了多个行业性的减排联盟组织，如全球甲烷行动倡议(GMI)、油气行业气候倡议(OGCI)、油气甲烷合作伙伴关系(OGMP)、甲烷减排指导原则(MGP)伙伴关系、全球甲烷联盟(GMA)等。OGCI提出“到2025年将其油气供应链上游生产的甲烷排放强度下降0.20%～0.25%”的目标。MGP伙伴关系共同承诺将进一步减少运营中的天然气设施甲烷泄漏量，提高甲烷泄漏数据的准确性，寻找并尝试甲烷减排最佳实践。采取积极有效措施，大幅削减天然气行业的甲烷排放已经成为全球共识。

天然气能否在能源转型中真正起到支撑作用，一定程度上取决于天然气行业的甲烷减排成效，重视天然气行业的甲烷排放控制问题，具有重要的现实意义。本文将从天然气供应链甲烷逃逸排放源识别入手，分析天然气系统各层级甲烷排放核算方法，结合天然气行业甲烷排放测量和控制技术，探讨控制甲烷排放亟待解决的科学问题，最终提出我国天然气行业甲烷减排对策建议，研究结果将为制定我国天然气行业甲烷减排目标与行动计划，夯实甲烷减排的科学基础，明确甲烷减排技术研发与工程实践方向，进而实现天然气行业甲烷的减排与有效利用提供参考依据。

1 天然气行业甲烷逃逸排放源分析

天然气行业的甲烷逃逸排放是指除作为燃料燃烧贡献外，天然气供应链从上游勘探开发到下游消费利用所有环节和基础设施(包括废弃油气井)的甲烷逃逸性排放，包括工艺放空排放、火炬燃烧排放和设备泄漏排放。识别天然气供应链中的关键排放源，是准确核算甲烷逃逸排放，开展天然气行业甲烷排放管控工作的前提。然而，天然气供应链涉及的活动环节复杂且设备类型众多，关键甲烷排放源不易识别。

上游是整个天然气供应链的起点，包括勘探、生产、加工处理等环节，其中勘探环节涉及钻井、录井、测井、完井等活动，生产环节涉及采气、集气等活动。甲烷排放来自气井的操作、气动控制器、脱水器和分离器、压缩机、储罐等井场设备和集输管道[13]。页岩气等非常规天然气的开发需要采用水力压裂等措施提高产量，相比于常规天然气开采，其生产环节尤其是完井阶段，甲烷排放量最大，几乎是常规天然气的100～190倍[14]。开采出的原料气通过管线输送至加工厂，通过脱硫、脱水等加工处理环节形成天然气气源，此环节主要涉及气体处理设施如压缩机、气动控制器的甲烷逃逸排放。从生产安全角度出发，天然气生产过程是严格控制甲烷排放的。但是，天然气供应链涉及的设备多是由各种阀门、连接件及管件等组成。对于处于高压环境下的低分子量天然气和烃类，即使是这些设备的密封部位仍然会发生不同程度的甲烷逃逸[15]。如用于控制液位、温度和压力的气动控制器，其通过将高压天然气导入控制阀来开关阀门，在运行过程中可能存在连续或间歇性甲烷排放。天然气行业使用的数以百万计的气动控制器贡献了供应链中大约20%的甲烷排放，是天然气生产过程中最大的甲烷排放源[16]。废弃油气井能够持续数十年排放甲烷，是甲烷排放的重要来源，其累积的甲烷排放量可能远大于与油气生产相关的甲烷逃逸总量[17]。

中游是连接天然气产地和用户的桥梁，涵盖天然气管道运输、液化天然气(LNG)运输、天然气存储、天然气液化、LNG气化等活动，涉及管道、储气、LNG接收站等多种基础设施，甲烷排放源包括加压管道、压缩机站、气动控制器、储气设施、LNG接收站的放空和设备泄漏[18]。压缩机(包括往复式压缩机和离心式压缩机)在天然气集输、增压、加工、储运、LNG运输等多个环节广泛使用，是天然气中游储运环节最大的甲烷排放源[19]。

下游涉及天然气分配和利用等环节，甲烷排放主要来自管道、计量和调节站、仪表和地面存储设施的泄漏以及天然气机动车、加气站、天然气发电等。其中，调节计量装置和管线是天然气供应链下游的主要甲烷排放源[20]。

天然气生产场站通常由成千上万的单个部件构成，尽管这些部件中只有小部分会发生泄漏，但累积起来可能成为甲烷排放的潜在重要来源[21]。此外，气动控制器、压缩机站、天然气加工厂、液体储罐等都被观测到存在异常排放的情况，少量设备贡献了绝大部分的甲烷排放，成为天然气系统的“超级排放源”[22-23]。异常工况发生的频率有较大随机性，在海量设备中识别超级排放源、治理甲烷排放极为困难。

火炬是将无法回收和再加工的可燃气体收集后在排放到大气之前燃烧的排放控制装置。在钻井、测井、气井清理和维护等勘探环节会用到火炬；天然气加工环节，设备过压时，安全阀通过管道将气体释放到火炬中。通过燃烧，火炬将废气转化为二氧化碳和水蒸气，由于燃烧不充分，仍然有部分天然气直接排放到大气中。2019年，全球油气行业火炬燃烧天然气约为1 500亿m3[24]，占当年全球天然气产量的3%～4%。

我国天然气具备大规模利用的资源与产业基础。天然气资源相对集中，主要分布在中西部地区；天然气生产以常规天然气为主，并有少量非常规天然气(如页岩气和煤层气)；天然气消费需求主要集中在东部地区；天然气对外依存度较高，进口天然气占天然气消费量的40%以上。2019年，我国天然气产量为1 773亿m3，表观消费量为3 064亿m3；进口天然气1 352亿m3，其中LNG进口占比为64.4%；建成干线输气管道超过8.7万km，建成LNG接收站22座，建成地下储气库27座[25]。据《2050年世界与中国能源展望(2020版)》预测[26]，碳中和情景下，2035年和2050年中国天然气产量将分别达3 000亿m3和3 500亿m3，页岩气、煤层气等非常规天然气增长潜力大，2035年后与常规天然气产量规模相当；天然气需求将在2040年前后进入峰值平台期，约5 500亿m3。随着我国天然气行业高速发展，天然气生产、消费与贸易规模持续扩大，天然气行业将迎来大规模基础设施建设的新发展时期。根据国家相关规划[27-28]，到2025年，天然气管网里程将达到16.3万km；到2023年储气库调峰能力将达到200亿m3，到2030年要突破400亿m3。

因此，天然气行业甲烷排放控制工作既要重视已有设施的甲烷排放源，更要在工程设计阶段充分考虑甲烷排放控制问题。随着新技术的成熟和应用、设备的更新迭代，设计阶段的减排经济效益通常远超过后期系统调整或维护实现的减排效益。除了关注天然气生产端甲烷排放控制问题，进口天然气(尤其是LNG进口)在其生产和运输过程中都产生大量甲烷排放，甲烷排放核算结果将会影响我国天然气及相关产品的国际贸易和对外投资，天然气贸易的各利益相关方也将会面临天然气全产业链甲烷减排的约束。

2 天然气系统甲烷逃逸排放核算方法

准确估算甲烷逃逸排放是天然气行业开展甲烷排放管控工作的前提。在国家层面，我国政府目前已经向《联合国气候变化框架公约》秘书处正式提交了1994年、2005年、2010年、2012年、2014年国家温室气体清单。其中，油气系统甲烷清单编制主要依据《IPCC国家温室气体清单编制指南》(1996年修订版)和《IPCC国家温室气体清单优良作法指南和不确定性管理》提供的方法，并参考了《2006年IPCC国家温室气体清单编制指南》(以下简称“《2006年清单指南》”)。根据《公约》所确立的信息披露机制，2020年后，包括发展中国家在内的所有缔约方都须统一采用《2006年清单指南》以及后续更新的《2006年IPCC国家温室气体清单指南(2019修订版)》(以下简称“《2019年清单指南》”)编制温室气体排放清单。

根据《2006年清单指南》和《2019年清单指南》，天然气系统甲烷排放清单编制涉及勘探、生产、加工处理、运输和储存、分配、加气站、废弃气井等环节，甲烷逃逸排放包括放空、火炬燃烧、设备泄漏三种类型(图1)。《2019年清单指南》为部分排放源的排放因子提供了基于技术分类的不同缺省值，并补充了非常规油气开采技术、近海油气开采和运输、LNG接收站、加气站逃逸等环节的排放源和排放因子[29]。在常规天然气开采环节，IPCC提供了基于天然气产量和井口数量的排放因子，并明确指出，如果具备条件，基于井口数量的核算方法更加准确。

图1 天然气系统甲烷排放示意图Fig.1 Methane emission sources of natural gas systems

IPCC提供了三个层级的方法核算天然气系统产生的甲烷排放量。第一层级(Tier 1)方法是基于代表性的活动数据(A)和IPCC推荐的缺省排放因子(EF)估算天然气供应链各环节的年度排放量(E)，其计算公式为E=A×EF；第二层级(Tier 2)方法与第一层级计算公式相同，采用的活动数据相似，但所选取的排放因子是特定国家的排放因子而非缺省值；第三层级(Tier 3)是严格采用自下而上的方法核算天然气供应链各环节设备级排放源放空、火炬燃烧和泄漏等甲烷逃逸总量。我国油气生产企业通常依据国家发展与改革委员会发布的《中国石油和天然气生产企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》中的缺省甲烷排放因子，开展企业级甲烷排放统计；已有的国家尺度或城市尺度天然气系统甲烷排放清单也多采用第一层级或第二层级方法进行估算，其中活动水平数据通常采用相应尺度的天然气生产和销售数据，甲烷排放清单估算的准确程度主要取决于排放因子能否反映天然气供应链各环节的实际排放水平，因而这两种方法的估算结果存在高度不确定性，需要进一步开展不确定性分析。应用此类方法估算甲烷排放量时，多采用静态排放因子，估算结果的变动情况仅能体现不同年份活动水平数据的变化，无法表明因生产工艺改进、设备技术更新迭代、甲烷管控措施实施带来的甲烷排放强度的实际变化。

准确掌握天然气供应链甲烷排放情况应尽可能采用第三层级方法进行核算。依据第三层级方法编制天然气甲烷排放清单，需要掌握气井、场站分布及地面工程建设概况；供应链各环节工艺流程、设备参数及数量、排放特征；供应链各环节不同技术类别甲烷排放源的气流分析以及异常工况的甲烷排放因子。针对我国天然气行业甲烷排放的现场检测统计， 目前可公开获取的文献资料较少， 大部分研究主要集中在油气生产的单个环节， 全面、系统的全流程检测与分析还普遍较少， 仍需继续扩大样本数量， 明确取样检测的代表性， 并开展清单数据的不确定性模拟分析等工作[30]。与生产统计数据相比， 设备级甲烷排放清单更难获取， 须借助卫星、无人机等新兴技术对设备级甲烷排放情况进行实地测量与系统估算。

3 天然气行业甲烷排放测量与控制技术

3.1 甲烷排放测量技术

天然气行业甲烷排放测量包括自上而下(top-down)和自下而上(bottom-up)两类技术(图2)。不同技术适用于不同的测量频率和测量阈值。

传统的自下而上方法主要是通过红外热像仪、超声泄漏检测仪等手段查找甲烷排放点源，并使用大流量采样器进行甲烷排放速率和浓度测定，重点监测法兰和螺纹连接部位、阀门、压缩机密封部位等。红外热像仪可排除其他气体的干扰，敏感、高效地检测出数米远的轻微甲烷排放，适用于高温、难接近设备的甲烷泄漏检测以及油气田场站级大范围的实时甲烷逃逸排放监测[30]。

图2 天然气系统空天地一体化甲烷排放测量技术体系Fig.2 Space-Air-Terrestrial integrated technologiesfor the measurement of methane emissionsfrom natural gas systems

甲烷排放的自上向下监测是通过测量有界区域的甲烷浓度来量化该区域的甲烷排放量，按原理可分为质量平衡和传感器测量两种。质量平衡是利用飞行器测量某有界区域上风向断面、下风向断面的甲烷浓度来估算该区域的排放量；传感器测量通常采用气象传输模拟与固定传感器网络相结合或对流扩散模型与逆模型耦合来估算区域的甲烷排放量[31]。根据测量区域的不同，又可分为设施级、场地级、大气级的甲烷排放监测，不同级别的测量与估算所使用的方法也不尽相同。

1) 大气级甲烷排放测量。采用卫星技术自上而下地监测大气级甲烷排放是当前的研究热点。卫星技术能够突破飞行器测量的时间限制，实现最大空间尺度的持续性的甲烷排放监测，获得全排放源的总量数据。但是，监测数据精度相对较低，如欧洲航天局发射的TROPOMI卫星能够大尺度地测量高排放地区的甲烷浓度，但无法测量较小排放源的甲烷泄漏。 为了解决数据精度问题，加拿大GHGSat公司使用一种双卫星方法来定位未知的甲烷泄漏，即一颗灵敏度较低的卫星先确定甲烷浓度似乎正在上升的大概区域，已发射的GHGSat-D和GHGSat-C1两颗卫星用于高分辨率地监测甲烷排放。GHGSat-D能够监测油气设施(油井、压气站、炼油厂、液化天然气等)甲烷排放情况，而GHGSat-C1用于监测并测量点源的甲烷排放量。在卫星灵敏度足够高、覆盖范围足够广的条件下，空间分辨率的提高是大气级甲烷排放测量估算的关键。

2) 场地级甲烷排放测量。针对不同的监测目标，场地级甲烷排放测量可采用机载测量、车载测量和地面固定监测网测量。天然气生产地区甲烷排放测量一般可采用机载(飞机、直升机、无人机)检测有界区域的顺、逆侧甲烷浓度，计算浓度差后乘以空气流动速率，得到区域甲烷排放总量；在城区甲烷排放测量方面，常搭建地面固定监测网进行连续测量；在天然气供应链下游，多采用移动车辆对管线进行大气测量。车载测量可以测出行车轨迹上的甲烷浓度，通过碳同位素标记法以区分生物甲烷源和热甲烷源(如天然气)，并确定甲烷排放源的占比，然后估算出供应链下游的甲烷排放[30-31]。

3) 设备级甲烷排放测量。设备级甲烷排放量自上而下法测量通常采用OTM33A法(The EPA’s Other Test Method 33A)和示踪剂释放技术，这两种方法多用于气井集输系统及处理厂等设施级甲烷排放的测量，OTM33A测量法的精确度不如示踪剂释放技术[31]。

现阶段甲烷排放监测成本较高，需要监测的排放区域广且排放点源多，全面高效地测量和估算甲烷排放仍面临巨大挑战。随着监测技术不断进步，天然气行业将逐步形成空天地一体化的甲烷排放测量技术体系；多尺度不同数据源的甲烷排放清单交叉印证，将使得天然气供应链各环节的甲烷排放监测数据更加精确。

3.2 甲烷排放控制技术

相比于分散的农业活动，天然气行业的甲烷排放更易治理且具有较高的经济效益。针对天然气供应链中无组织的甲烷泄漏，可采用泄漏检测与修复(leakage detection and repair，LDAR)技术[32]进行甲烷排放治理。LDAR技术是减少天然气供应链甲烷泄漏排放的重要手段。LDAR技术利用现代化检测手段和信息技术，系统化地管理设备泄漏排放，通过对天然气行业基础设施潜在泄漏点进行检测，及时发现存在泄漏问题的部件，对其进行修复或替换，进而减少或消除甲烷排放。LDAR技术可应用于整个天然气供应链，根据组件类型的不同有固定的实施频率，通常分为季度检测和半年度检测。季度检测多涉及气动泵、压缩机、阀门等设备，半年度检测则多为法兰、接头、连接件等设备。LDAR技术在不同生产环节的实施成本存在差异，供应链上游的生产装置、压缩机比较集中，在上游实施LDAR成本效益更高。

供应链不同环节产生的有组织的甲烷排放适用的减排技术各异，需进行针对性的控制与治理。目前，国内外天然气行业已经形成比较成熟的甲烷减排技术和最佳实践。美国环保署(EPA)推荐其油气行业合作伙伴已经进行的72项甲烷减排技术或最佳减排实践，覆盖压缩机/发动机(13项)、脱水机(11项)、直接检查和维护(5项)、管道(11项)、气动/控制(5项)、储罐(6项)、阀门(5项)、井口(8项)及其他(8项)等油气系统的甲烷排放源，涉及生产、加工处理、输送、分配等环节。其中，投资回收期在1年以内的甲烷减排技术占到了61%，投资回收期在1～3年的甲烷减排技术占到了36%。甲烷减排指导原则(MGP)的合作伙伴针对天然气行业提供了工程设计与施工、火炬燃烧、能源利用、设备泄漏、放空、气动设备、运营维修、持续改进、储运等多个模块的最佳实践指南，总结了各模块已知的减排措施、成本和现有技术。根据国际能源署(IEA)的估算，全球油气行业约75%的甲烷泄漏可以通过现有技术得到控制，其中至少40%的减排无需额外成本[9]。

4 我国天然气行业甲烷排放控制需解决的科学问题

天然气行业的甲烷逃逸排放来自供应链不同环节的海量设备部件。虽然我国油气企业已经形成了一些成熟的甲烷排放测量与控制技术，但识别天然气供应链中的关键排放源依然存在较大的不确定性。根据不同数据来源和估算方法所得到的甲烷排放清单差异很大，难以为我国天然气行业设定具体的甲烷减排目标和行动计划提供有效参考。现阶段，我国天然气行业甲烷减排存在研究不充分、技术手段缺乏、实践经验不足等问题，相关行动已严重滞后于行业甲烷减排的迫切需求。虽然美国、欧盟等发达国家或地区围绕天然气行业甲烷排放控制已经积累了丰富经验可供参考借鉴，但是我国的能源国情、天然气行业所处的发展阶段和生产实际与国外存在较大差异，简单照搬国际甲烷控排的理论与实践经验，并不可行。

我国天然气行业应立足国情，充分借鉴国外经验，完善顶层设计，夯实基础研究，依靠自主研发与国际交流合作，建立甲烷排放监测和控制技术体系。目前，亟待解决的主要科学问题如图3所示。

图3 天然气行业甲烷排放控制需解决的科学问题Fig.3 Critical scientific issues with methane emission controls faced by the natural gas industry

4.1 甲烷减排顶层制度与政策工具设计

构建包括天然气行业在内的甲烷排放控制的顶层设计是一项重要的基础工作。结合我国2030年碳达峰和2060年碳中和的现实需求，需加快研究制定我国天然气行业甲烷减排目标、行动计划和指导性政策；明确供应链全流程甲烷减排方向与路径，建立各地区天然气行业甲烷与其他污染物、温室气体排放协同控制的工作机制，制定甲烷排放管控工作标准和技术规范；加强中国特色的甲烷减排制度设计，引导相关企业合理设定减排目标，提高甲烷排放数据透明度；研究建立天然气行业甲烷排放监管框架，明确各利益相关方行为和主体责任，特别是支撑地方政府(尤其是天然气生产大省)出台并建立省级和地区级的监管制度及相关法规，规范本省(地区)天然气相关企业的甲烷排放活动；通过政府引导和市场主导相结合，研究利用不同层面的市场机制推动天然气行业甲烷减排工作。

4.2 空天地一体化甲烷排放测量技术体系构建

准确识别天然气供应链关键排放源、合理估算甲烷排放总量需要依靠“自上而下”的甲烷监测和“自下而上”的甲烷排放检测。2021年1月，生态环境部发布的《关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见》明确提出要试点开展石油天然气等重点行业甲烷排放监测工作。

目前，我国天然气行业使用的甲烷排放监测和检测装备主要来自天然气行业较为发达的国家和地区，缺乏自主研发的测量技术，亟需建立符合我国天然气行业发展实际的覆盖全供应链的空天地一体化甲烷排放测量技术体系，重新评估不同空间尺度(如设备、场站、区块、气田等)的甲烷排放情况。需鼓励通过技术创新形成成本更低、覆盖面更广、布点更灵活、查找排放源更精准的机载和车载检测、固定连续监测等测量技术方法；借鉴卫星监测的技术优势和应用经验，挖掘碳卫星应用潜力，推进自主甲烷监测卫星的研发工作，提高甲烷排放空间化建设和定量反演能力；打破传统的业务管理模式和工作方式，开展数据共享和应用；借助多源数据融合技术，加强大气级、场地级和设备级的甲烷排放监测，提升数据统计、校验、模拟等研究工作的精确度。

4.3 多尺度多层级甲烷排放清单数据库与信息平台建设

甲烷排放数据库及信息平台建设是有效治理天然气行业甲烷排放的重要基础，也是明确排放责任归属与减排份额分配的前提。我国天然气行业甲烷清单研究基础较为薄弱，所覆盖的排放源尚不完整，基础数据不确定性较大，排放因子的准确性有待提升，产业链各环节不断涌现的新技术、新设备、新方法对天然气行业甲烷排放清单的编制提出了更高的要求。 因此，甲烷排放统计、核算、监测的思路需不断革新，改变以往完全依靠排放因子进行估算的方式。

天然气行业应借助空天地一体化测量技术，识别全产业链各环节甲烷排放点源；借助云计算和物联网等现代信息技术，不断拓宽排放点源监测范围和数量，积累不同时间尺度、不同空间尺度的甲烷排放数据；基于大样本量的设备级实测数据，借助智能数据分析方法，分析研判天然气全产业链甲烷排放规律和特征，建立符合我国天然气行业生产实际的排放因子；研究建立适宜于我国国情的国家级、省市级、企业级甲烷排放清单编制方法，整合不同层级、不同尺度甲烷清单数据并相互验证，形成完整的、系统的、准确的天然气行业甲烷排放清单数据库；加强产学研合作，开发稳健公开的甲烷排放信息平台，为天然气全供应链甲烷排放管控工作提供决策依据。

4.4 全产业链甲烷减排技术研发与工程示范

目前，我国天然气企业已经开始采取甲烷排放控制行动，中国石油天然气集团已加入OGCI并承诺减少上游天然气和石油业务的甲烷排放；北京燃气集团已经签署MGP并承诺进一步减少所运营天然气设施的甲烷排放；中国石油化工集团启动了甲烷回收的行动计划，对边缘井采用壳装式装置以LNG或CNG(压缩天然气)的方式回收天然气生产排放的甲烷，2019年企业共回收利用甲烷3.97亿m3[33]。相比于按国家标准核算的天然气系统甲烷排放量而言，目前天然气企业的甲烷回收率还比较低，与甲烷减排相关的技术手段与工程实践经验不足，亟需开展系统性的甲烷排放控制工作。

科研院所、天然气行业技术支持机构需充分寻找和验证甲烷减排技术的可行性，识别适合我国天然气行业实际情况的具有潜在经济效益的减排与回收利用技术；加大技术开发力度，研发自主可控的甲烷控制与回收利用装备；根据多维度、多层次技术经济评价结果，整合高效可行的甲烷减排技术和最佳减排实践，积极开展新技术的推广应用和工程实践，为天然气行业提供覆盖产运储贸用全供应链的甲烷减排综合解决方案。

5 结 语

天然气是2030年碳达峰和2060年碳中和目标下未来能源系统保持韧性、安全性和稳定性的关键。我国作为天然气生产、消费大国，甲烷排放控制问题是天然气行业应对气候变化、实现绿色可持续发展面临的重大挑战。本文的研究表明，天然气行业甲烷排放源复杂多样且存在不确定性极高的超级排放源，尽管甲烷测量与控制技术发展较快，现有的研究基础尚无法满足我国天然气行业开展有效的甲烷排放控制的需要，在关键排放源精准识别、排放监测与核算、减排技术与制度治理等方面存在诸多不足，迫切需要加强我国天然气行业甲烷排放控制相关的科学问题研究。具体建议如下所述。

1)坚持全国一盘棋的系统思维，将甲烷排放控制纳入国家气候目标和“十四五”相关专项规划，出台天然气行业甲烷减排行动计划；完善天然气行业甲烷排放核算与报告标准，建立甲烷减排评估认证平台，强化放空和火炬燃烧活动管理，推动火炬全面取缔；充分利用碳交易、自愿减排交易等市场机制进一步推动甲烷减排工作，探索建立政府和社会资本合作的甲烷减排投融资机制。

2) 加大资金和政策支持，设立甲烷减排相关科技攻关项目。鼓励企业(包括天然气生产企业、管网公司、LNG企业、城市燃气集团、技术支持机构、设备供应商、贸易服务企业等)将甲烷排放管控纳入相关企业发展规划，同时加大科技投入，通过革新技术装备，持续控制、减少天然气供应链的甲烷排放，如借助LDAR技术识别关键排放源，提高修复效率，精准控制、削减生产过程中的甲烷排放。

3) 在国际交流与合作层面，积极推进与油气贸易对象国在甲烷减排领域的交流与合作，充分借鉴国际先进甲烷检测与控制经验，与贸易伙伴共同开展甲烷减排技术装备研发与推广应用；协同“一带一路”沿线国家积极参与甲烷减排行动，提升能源相关甲烷减排领域的国际参与度、话语权和主动权。

4) 建立政产学研有效结合机制，充分发挥政府、企业、用户、科研机构、行业协会的协同作用，在动态信息采集、实时排放监测、快速分析诊断、精准定位溯源、智能预判预警、高效评估决策、分级分类监管、协同减排与治理等不同层面，积极行动，多方参与、共同建设，推动天然气行业智能、高效地开展甲烷减排工作，助力实现天然气行业高质量发展。