一、政策背景

2020年9月22日，国家主席习近平在第75届联合国大会上宣布，中国力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和目标。“双碳”目标的提出，充分展现了中国积极应对全球气候变化的大国担当，树立了发展中国家节能减碳的“中国式样板”。其中煤矿瓦斯利用作为煤炭甲烷减排的主要途径，对推动实现碳达峰碳中和目标具有积极作用。

2021年9月22日，中共中央、国务院出台的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中明确指出要强化能源消费强度和总量双控，加强甲烷等非二氧化碳温室气体管控。

2023年11月7日，生态环境部等11部门发布中国首个专门针对甲烷排放控制的顶层设计文件《甲烷排放控制行动方案》，其中说明要鼓励引导煤炭企业加大煤矿瓦斯抽采利用，并期望到2025年，煤矿瓦斯年利用量达到60亿立方米。同时推动完善温室气体自愿减排交易机制，支持符合条件的甲烷利用和减排项目开展温室气体自愿减排交易。

2024年7月24日，为进一步完善温室气体自愿减排项目方法学体系，鼓励更广泛的行业、企业开展温室气体减排行动，规范温室气体自愿减排项目设计、实施、审定和减排量核算、核查工作，根据《温室气体自愿减排交易管理办法（试行）》，生态环境部组织编制了《温室气体自愿减排项目方法学 煤矿低浓度瓦斯和风排瓦斯利用》（征求意见稿），文件中提及煤矿低浓度瓦斯和风排瓦斯利用项目是将甲烷体积浓度不超过 8%的煤矿瓦斯和风排瓦斯进行无焰氧化分解销毁，分解产生的热用于发电，避免甲烷直接排放。并规定，项目计入期为可申请项目减排量登记的时间期限，从项目业主申请登记的项目减排量的产生时间开始，最长不超过10年。

2011年10月16日，国家安全生产监督管理总局、国家发展和改革委员会、国家能源局以及国家煤矿安全监察局等四部门发布《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号），文件明确规定煤矿应当加强抽采瓦斯的利用，有效控制向大气排放瓦斯。

2024年7月30日，为适应国家生态环境保护工作需要，加强国内温室气体排放控制和资源回收利用，进一步完善国家生态环境标准体系，落实《甲烷排放控制行动方案》要求，生态环境部发布《煤层气（煤矿瓦斯）排放标准（修订征求意见稿）》（强制标准），对比2008年的《煤层气（煤矿瓦斯）排放标准（暂行）》，禁止排放类的项目增加一个，即浓度高于或等于 8%的低浓度瓦斯（8%≤甲烷体积分数<30%）且抽采纯量≥10立方米每分钟。

随着国家对煤矿瓦斯抽采利用的鼓励，各省市也加快了落实相关政策的脚步。2024年1月15日，山西省发展和改革委员会等部门发布《关于进一步加快煤矿低浓度瓦斯综合利用的通知》（晋发改能源发〔2024〕7号），对甲烷体积浓度大于等于8％的抽采瓦斯，在确保安全的前提下，煤矿企业应进行综合利用；对甲烷体积浓度在2％（含）至8％的抽采瓦斯以及乏风瓦斯，鼓励企业探索开展综合利用；并积极支持瓦斯利用项目参与碳市场交易，支持低浓度煤矿瓦斯减排项目纳入CCER（国家核证自愿减排量）。

二、必要性分析

作为中国的绿色低碳发展道路“三步走”的最后一步，碳中和目标不仅仅是要实现二氧化碳排放与吸收之间的平衡，更要实现包括甲烷在内的所有温室气体的排放与吸收之间的平衡。

2.1、甲烷减排意义重大

煤矿瓦斯是煤层气的俗称，是煤矿井生产过程中从煤、岩层中涌出的以甲烷（CH4）为主的有害气体的总称。作为煤炭开采的副产品，它有着“煤矿第一杀手”之称，在未利用时会被直接从煤矿井下抽采到地面排空或燃烧，给煤矿的安全生产带来了威胁，更重要的是，还会污染空气并造成温室效应。

过去几年来，由于温室气体排放导致的气候变化，暴雨、洪涝、干旱等极端天气事件频发。世界气象组织（WMO）发布的《WMO全球年度至十年气候最新通报》显示，未来5年，至少有一年的全球年平均温度将比工业化前水平暂时高出1.5℃的可能性为80%。这意味着，《巴黎协定》所设定的气候变化风险阈值的上限已经离我们越来越近。

对于温室气体减排而言，除了二氧化碳以外，甲烷的控排也具有重大意义。甲烷虽然生命周期相对较短，但温室效应相对较高，对全球变暖的贡献率约为1/4。针对我国而言，甲烷在温室气体排放总量的占比相当高，其中，能源部门是最大的甲烷排放来源，占总量的44.7%，这些又主要来自煤炭开采过程，占39.2%。（2018年数据）根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）研究报告，要将相关升温目标控制在1.5℃以内，就要实现到2030年甲烷排放量削减幅度达到40%—45%的范围。

2.2、MRV体系是控排基础

加强甲烷排放监测、报告和核查（MRV）体系建设是应对气候变化采取减排行动和进行减排绩效评估的基石，核算体系的确立，是甲烷排放数据质量管理的初始步骤，更是核心要素。站在碳市场的角度而言，这已成为建立具有市场信誉与可信度的碳排放交易质量控制的手段。

只有精准掌握甲烷排放动态及其演变趋势，明确甲烷排放路径，相关部门和企业才能制定出更加针对性的减排措施，为国家实现碳达峰碳中和目标提供有力支撑。过去半年间，我国为加快《甲烷排放控制行动方案》（下文简称《方案》）的落地，在基础体系、重点领域、政策实施、监督实施等多个领域都取得了重大的进展。

在基础体系建设方面，重点加强MRV体系建设，加快甲烷温室气体排放报告、核算、监测工作方案的研究制定，提高了甲烷排放数据信息化的管理水平。

在重点领域方面，强化甲烷综合利用，《方案》提出到2025年煤矿瓦斯利用量达到60亿立方米，去年底煤矿瓦斯的利用量已经达到了57亿立方米。

在政策实施方面，开展煤矿瓦斯自愿减排方法学的论证。

在监管实施方面，《方案》明确提出要全面落实煤矿瓦斯排放限值的标准，2024年7月31日，生态环境部发布《煤层气（煤矿瓦斯）排放标准（修订征求意见稿）》，对煤矿瓦斯的排放标准进行了详细的规定：对于浓度高于或等于8%且抽采纯量大于等于10立方米每分钟的低浓度瓦斯，统一禁止排放，能利用则进行发电利用，不能利用的就进行销毁处理；对于浓度低于8%或抽采纯量小于10立方米每分钟的低浓度瓦斯和风排瓦斯，宜在确保安全的前提下，探索开展综合利用。

2.3、市场潜力巨大

中国作为全球最大的煤炭生产和消费国，拥有丰富的煤层气资源。据统计，中国的煤层气资源总量约为36.81万亿立方米，排放的甲烷量巨大。中国目前拥有超过4300个煤矿，其中符合低浓度瓦斯和风排瓦斯利用条件的煤矿接近1000个，主要分布在山西、陕西、内蒙古等地。这些地区的煤层气资源丰富，为煤矿瓦斯利用项目提供了坚实的基础。

煤矿瓦斯是温室气体甲烷的主要来源之一，其全球变暖潜势是二氧化碳的28到36倍。有效利用煤矿瓦斯，不仅能够显著减少温室气体排放，还能提升矿井安全性。根据国际能源署（IEA）数据，煤矿瓦斯的减排潜力在2030年可达到223百万吨二氧化碳当量（MtCO2e），而其平均减排成本仅为5美元/吨CO2e，具备极高的经济效益。通过开发CCER项目，煤矿瓦斯利用可以显著提高企业的投资回报率。

在煤矿瓦斯回收利用方面，目前全国已经投入运行的煤矿瓦斯无焰氧化项目仅有20个左右，年减排量约为450万吨左右二氧化碳当量，2030年减排量可增加至约2000万吨二氧化碳当量。如果单纯从需减排的量上来看，仅煤矿开采中的风排瓦斯年排放量就达约2亿吨二氧化碳，按自愿碳市场交易价60元/吨计算，可以形成120亿元/年的市场规模，可见未来减排市场潜力巨大。

三、建设内容

3.1、项目开发条件

项目开发总共分为三种情况：

1、煤矿瓦斯CCER的开发利用适用于井工煤矿（不包括废弃或关闭的井工煤矿）采用以下任意一种减排技术的项目：

(1）利用收集的风排瓦斯，通过无焰氧化分解销毁，或分解销毁后产生的热能用于发电；

(2）从瓦斯抽采泵站输出的甲烷体积浓度不超过8%的煤矿瓦斯与收集的风排瓦斯和/或空气进行掺混，通过无焰氧化分解销毁，或分解销毁后产生的热能用于发电。

2、有两种情形的项目不进行煤矿瓦斯的CCER的开发利用：

(1）煤层气（煤矿瓦斯）排放标准要求禁止排放的煤层气和煤矿瓦斯，即甲烷体积分数≥30%的高浓度瓦斯以及浓度≥8%的低浓度瓦斯（8%≤甲烷体积分数<30%）且抽采纯量≥10立方米每分钟。

(2）任意一小时监测的煤矿瓦斯安全输送系统入口处煤矿瓦斯常温常压平均流量大于地面瓦斯抽采泵出口端抽采瓦斯常温常压平均流量之和，即输送管路一直存在瓦斯泄漏的项目。

3、可进行CCER开发，但是存在减排量扣除的情况：

(1）某小时监测的煤矿瓦斯安全输送系统入口处煤矿瓦斯常温常压平均流量大于地面瓦斯抽采泵出口端抽采瓦斯常温常压平均流量之和，即输送管路存在偶发泄漏的情况，按整小时扣除。

(2）甲烷体积浓度超过8%时，按整小时扣除。

图1-项目边界图

3.2、技术原理

大于30%的高浓度瓦斯通常作为化工原料、燃料使用及高浓度瓦斯发电；抽采的浓度8%～30%的低浓度瓦斯可以通过往复式内燃机发电机组（瓦斯发电机组）进行利用。针对煤矿低浓度瓦斯（＜8%）及乏风的利用，蓄热氧化燃烧技术是现阶段有效的利用措施之一。

因此，本方案拟采用乏风与低浓抽排瓦斯掺混、蓄热式氧化炉（RTO，Regenerative Thermal Oxidizer）、余热蒸汽锅炉相结合的处理技术，建立低浓度瓦斯氧化站，每套装置建成后占地面积为320 m2（40m*8m）。

利用蓄热式氧化技术对低浓度瓦斯进行氧化摧毁，其技术原理主要是：将煤矿抽采浓度8%以下低浓度瓦斯与风排瓦斯或空气掺混至1.0%-1.2%浓度送入已经被外界热源预热至850-1000℃的蓄热氧化装置（RTO）中，瓦斯气体中的甲烷与氧气发生氧化反应，释放出巨量能量。同时配套余热锅炉回收高温烟气余热可产生蒸汽，在供暖季可用于煤矿清洁供热，非供暖季带动汽轮机组发电。

据2021年数据，全球范围内蓄热式氧化炉（RTO）生产商主要包括Durr AG、JOHN ZINK、昱昌环境、Taikisha、CECO Environmental、Eisenmann、Fives、Anguil Environmental、华世洁环保、CTP等。2020年，全球前五大厂商占有大约41%的市场份额。

图2-瓦斯蓄热氧化装置工作原理图

3.3、建设与施工

项目业主或投资方与煤矿签订合同能源管理协议后，到当地发改委进行投资项目备案，备案审批通过赋码后，项目立项成功。

针对本建设项目开展《环境影响评价》，评估建设项目对环境的影响，并提出相应的环保措施，取得环评批复。

在项目设计阶段，进行《能源效率评估》，评估项目的能源使用效率和可持续性能，并提出节能措施和建议。

在项目的初步设计和施工图设计阶段，进行《安全评价》，评估项目在建设和运营过程中的安全风险，并提出相应的安全措施和建议。

在完成三评后，根据项目设计的相关文件，进行设备的安装与运行调试，同时建立监测系统，定期监测项目的减排效果，并进行验证。

项目建设的时间周期在1到2个月，以9×104 Nm3测算，投资预算在500到600万。

3.4、CCER认证与开发

低浓度瓦斯氧化站CCER项目的开发流程如下：

图3-CCRE开发流程图

第一步，编制项目设计文件。

项目业主在注册与登记系统（国家应对气候变化战略研究和国际合作中心）进行账户注册，账户注册成功后，项目业主按照《温室气体自愿减排项目方法学 煤矿低浓度瓦斯和风排瓦斯利用》项目方法学的相关技术规范要求编制项目设计文件；并通过注册登记系统公示项目设计文件以及所委托的审定与核查机构的名称（公示期为二十个工作日）。

第二步，项目审定与登记。

审定与核查机构出具项目审定报告，并上传至注册登记系统；最后，项目业主提交项目申请表、项目设计文件、项目审定报告以及承诺书，向注册登记机构申请温室气体自愿减排项目登记。注册登记机构对项目业主提交材料的完整性、规范性进行审核，在收到申请材料之日起十五个工作日内对审核通过的温室气体自愿减排项目进行登记。

第三步：编制减排量核算报告。

经注册登记机构登记的温室气体自愿减排项目可以申请项目减排量登记，项目业主按照《温室气体自愿减排项目方法学 煤矿低浓度瓦斯和风排瓦斯利用》项目方法学的相关技术规范要求编制减排量核算报告，并委托审定与核查机构对减排量进行核查；并通过注册登记系统公示减排量核算报告以及所委托的审定与核查机构的名称（公示期为二十个工作日）；

第四步，减排量核查与登记。

审定与核查机构出具减排量核查报告，并上传至注册登记系统；最后，项目业主提交项目减排量申请表、减排量核算报告、减排量核查报告以及承诺书，向注册登记机构申请项目减排量登记。注册登记机构对项目业主提交材料的完整性、规范性进行审核，在收到申请材料之日起十五个工作日内对审核通过的项目减排量进行登记。

煤矿瓦斯项目CCER认证与开发的时间周期在3到6个月，投入成本在40到60万。

3.5、减排量交易

项目业主在完成温室气体自愿减排项目登记以及减排量登记之后，注册登记机构向项目业主账户发放CCER，单位为“吨二氧化碳当量”。交易主体应当符合交易机构规定的条件，在交易机构开户并签署入场交易协议，每个交易主体只能开设一个交易账户。主要采取挂牌协议、大宗 协议、单向竞价及其他符合规定的交易方式。

2023年10月24日，生态环境部发布《关于全国温室气体自愿减排交易市场有关工作事项安排的通告》，规定北京绿色交易所有限公司提供核证自愿减排量的集中统一交易与结算服务，负责全国温室气体自愿减排交易系统的运行和管理。

北京绿色交易所有限公司（简称北京绿色交易所）原名北京环境交易所有限公司成立于2008年8月，是经北京市人民政府批准设立的综合性环境权益交易机构。北京绿色交易所是国家主管部门备案的首批中国自愿减排交易机构、北京市政府指定的北京市碳排放权交易试点交易平台，是全国最具影响力的综合性环境权益交易市场之一。

四、效益分析

中国煤层气资源量居世界前三位，超30万亿立方米。目前，浓度<8%的超低浓度瓦斯占总瓦斯排放量的60-70%，缺乏有效利用方式，一般直接排入大气，造成大量环境污染和能源浪费，不符合绿色发展要求。

低浓度瓦斯（＜8%）利用蓄热无焰氧化技术是现阶段有效的利用措施之一，通过蓄热氧化技术销毁大量甲烷气体进行资源综合利用，不仅可以创造巨大的经济效益，且符合国内自愿减排项目要求，具有良好的环境效益。

4.1、经济效益

年产120万吨的煤矿，风排瓦斯浓度0.3%，风量5300 Nm3/min。通过蓄热氧化技术处理风排瓦斯，年销毁瓦斯纯量为8,357,040m3。换算成质量为5599吨。

项目实施后，每年可以通过认证获得14.14万吨CCER，项目计入期10年，按自愿碳市场交易价60元/吨计算，可以获得848万元/年的收益。

本风排瓦斯处理项目需投入建设3套10万风量的蓄热氧化装置，总投资约1800万元。

设备运行成本为电费177.39万元/年，其他运维成本30万元/年，合计207.39万元/年。

本项目3年可收回投资成本，10年的内部收益率为38%。

图4-投资收益计算表

4.2、环境效益

煤矿瓦斯CCER项目的开发有利于降低温室气体排放，树立煤矿企业良好的社会责任形象。燃烧同等热值的煤矿瓦斯释放的二氧化碳量比石油少一半，比煤炭少四分之三；煤矿瓦斯燃烧时所产生的污染物一般只有石油的四十分之一、煤炭的八百分之一。由此可见，煤矿瓦斯是一种优质洁净能源。粗略估计，每利用1亿m³纯甲烷，相当于减排169万吨CO₂。

项目可以从以下3个方面实现温室气体减排：

1、通过RTO蓄热氧化装置高温分解直接排入大气的甲烷。

2、可发电替代国家电网中火电发电部分的电量。

3、可余热回收替代原有燃煤、燃气供热。

本项目可以减少甲烷的排放，帮助缓解气候变化；提高资源利用率，促进中国煤矿资源综合利用技术的发展；在项目开工建设和运行期间为项目所在地提供就业机会；帮助企业树立环境社会友好型的企业形象，打造品牌的公众形象。

五、合作模式

模式一：技术服务。设备由煤矿业主购买，我方提供技术支持，收取服务费。

模式二：联合开发。通过CCER项目合作，煤矿业主无需投入资金，由我方投资建设蓄热氧化设备，开发CCER项目销售碳资产获得收益，项目计入期10年，10年后设备免费移交煤矿业主。

模式三：合同能源管理。煤矿业主无需投入资金，由我方投资建设蓄热氧化设备，并在RTO蓄热氧化设备后端建设余热利用设施，产生蒸汽、热水或电力，以市场的价格销售给煤矿业主。

六、结语

在中国，煤炭产业常被视为国家能源的“压舱石”，而煤矿瓦斯作为一种与煤炭伴生的重要资源，其开发利用对实现国家的减排目标具有重要意义。我国拥有丰富的煤矿瓦斯资源，而目前煤矿瓦斯燃烧产生的甲烷排放量约占全国甲烷排放总量的40%。因此，利用煤矿瓦斯是减少甲烷排放的关键途径。

煤矿瓦斯开发利用项目是一个“变废为宝”的过程，既能提高煤矿安全生产系数，又能实现社会效益、环境效益和经济效益的统一。随着全国碳市场统一、全国温室气体自愿减排交易相关政策的陆续推出，煤矿瓦斯的抽采开发与综合利用进程将会加快，为中国能源的绿色转型发展贡献一份力量。