多年以來,美國環(huán)保協(xié)會就開始關(guān)注甲烷排放問題,開展了多個深入的研究項目,并與行業(yè)伙伴開展了一系列行動以推動甲烷的監(jiān)測與減排。2018年7月,美國環(huán)保協(xié)會在Science(《科學》)雜志發(fā)表題為“美國油氣行業(yè)供應鏈甲烷泄漏評估”的研究報告2(Assessment of methaneemissions from the U.S. oil and gas supply chain),對美國油氣行業(yè)的甲烷排放情況與影響進行了深入分析。研究結(jié)果顯示,2015年,美國油氣行業(yè)的甲烷實際泄漏量要比美國環(huán)保局公布的數(shù)據(jù)高60%。這一研究結(jié)論有助于相關(guān)利益方重新認識美國乃至全球石油和天然氣行業(yè)的甲烷排放問題以及天然氣行業(yè)減排的潛在氣候效益,并可為中國天然氣行業(yè)的低碳發(fā)展和應對氣候變化政策的制定提供有益借鑒。
美國環(huán)保協(xié)會的甲烷泄漏研究文章刊登在2018年7月13日刊出的《科學》雜志上。
01 研究背景
甲烷是一種導致全球氣候變暖的強效溫室氣體,盡管甲烷在大氣中的壽命只有12年,但它20年的暖化效應是二氧化碳的84倍,100年內(nèi)的暖化效應是二氧化碳的28倍。我們今天感知到的由人為造成的全球暖化效應的25%歸結(jié)于甲烷3。大氣中的甲烷主要來自煤礦開采、石油天然氣生產(chǎn)、垃圾填埋、牲畜、稻田、生物質(zhì)燃燒等人為源的排放,占全球甲烷排放的50%~65%。根據(jù)預測,到2020年全球油氣和煤炭開采行業(yè)所排放的甲烷將占人為排放量的30%左右,甲烷減排潛力巨大。油氣行業(yè)甲烷減排具有寶貴的經(jīng)濟、氣候和環(huán)境價值。根據(jù)國際能源署數(shù)據(jù),全球每年甲烷的泄漏量超過7500萬噸,造成的經(jīng)濟損失達340億美元,如果這些甲烷能得到有效利用,可以滿足世界6%的電力需求。75%的甲烷排放可以用現(xiàn)有的技術(shù)進行有效控制,其中50%的減排沒有額外成本。
就美國而言,2008年,由于水平鉆井和水力壓裂技術(shù)的發(fā)展,美國油氣產(chǎn)量大幅增長。美國有超過30個州約100萬個油井在生產(chǎn)石油,同時也有許多油井同時生產(chǎn)天然氣、石油以及其他液態(tài)烴。由于存在甲烷泄漏風險,油氣行業(yè)的快速發(fā)展及天然氣的大量使用也引發(fā)了人們對其產(chǎn)生的氣候影響的擔憂。美國油氣行業(yè)每年泄漏的甲烷足夠滿足7百萬戶家庭的供暖和炊事燃料需求,價值約20億美元,大約相當于240座燃煤電廠排放所帶來的氣候影響。如果不加以控制,石油和天然氣行業(yè)的甲烷排放可能會削弱使用天然氣帶來的潛在氣候效益,影響到能源行業(yè)的低碳發(fā)展。
自2012年起,美國環(huán)保協(xié)會陸續(xù)開展了16個獨立的甲烷泄漏研究項目,對6個油氣田中433個井場和大量過程設施的甲烷測量值進行了評估。這些研究涵蓋了石油和天然氣供應鏈的全過程:包括生產(chǎn)、收集、加工、長輸管道、存儲和地方配送,以及一些天然氣的終端消費者,如商用燃氣卡車和加氣站。
美國環(huán)保協(xié)會研究顯示,2015年美國油氣行業(yè)甲烷泄漏量比美國環(huán)保局的估計值高60%
02主要發(fā)現(xiàn)
研究發(fā)現(xiàn):2015年美國油氣行業(yè)甲烷的泄漏量為1300萬噸,其中85%來自于天然氣的生產(chǎn)、收集和處理過程;美國油氣行業(yè)大多數(shù)的甲烷排放源于泄漏、設備故障和其他“非正常”運行情況,而2015年,因這些原因?qū)е碌呐欧艑夂虍a(chǎn)生的影響,與美國燃煤電廠二氧化碳排放造成的影響相當。具體而言:
生產(chǎn)過程 在生產(chǎn)中,主要的甲烷排放源包括生產(chǎn)井的甲烷泄漏、卸液過程中的甲烷泄漏以及用于控制生產(chǎn)井常規(guī)功能的氣動調(diào)節(jié)器的甲烷泄漏。研究中監(jiān)測到的僅基于排放源(source-based)的甲烷泄漏就有320萬噸,基于場地(site-based)的甲烷泄漏量(包含排放源)則為760萬噸。
收集和處理 這一過程中甲烷的泄漏量為332萬噸,同樣高于美國環(huán)保局溫室氣體排放清單中274萬噸的估算值。采取積極的甲烷泄漏檢測和修復政策,將對減少甲烷排放產(chǎn)生重要作用。
運輸和存儲 研究表明,在運輸和存儲過程中,甲烷泄漏的主要來源是壓縮機泄漏和天然氣設備泄漏。
甲烷的泄漏監(jiān)測中沒有包括天然氣本地分銷和終端使用中的甲烷排放。
對波士頓和印第安納波利斯兩個城市甲烷排放的研究發(fā)現(xiàn):城市天然氣輸送系統(tǒng)中甲烷泄漏量巨大,尤其是在美國東北部地區(qū)配送設施比較老舊的區(qū)域。在波士頓,甲烷的泄漏量比官方宣稱的數(shù)據(jù)要高出兩倍以上??傮w來看,美國環(huán)保協(xié)會研究計算的2015年美國油氣行業(yè)甲烷泄漏量要比美國環(huán)保局公布的數(shù)據(jù)高60%。表1比較了本研究實際監(jiān)測到的甲烷排放量與美國環(huán)保局溫室氣體清單中的甲烷排放量。
表1 美國環(huán)保協(xié)會實地監(jiān)測甲烷泄漏量與美國溫室氣體排放清單數(shù)據(jù)的差異
03結(jié)論與展望
通過對16個獨立的甲烷排放研究的結(jié)果進行綜合分析,美國環(huán)保協(xié)會得出結(jié)論:2015年美國油氣行業(yè)甲烷泄漏量要比美國環(huán)保局估計的高出60%,即比美國環(huán)保局估算的800萬噸的泄漏量高出500萬噸左右;通過科學研究和實踐,美國環(huán)保協(xié)會找到了可行的、具有成本效益的解決方案,例如與全球有影響力的油氣企業(yè)合作,幫助他們制定甲烷泄漏清單;通過技術(shù)的創(chuàng)新與應用,開發(fā)新的解決方案;例如即將于2021年發(fā)射的用于甲烷監(jiān)測的衛(wèi)星將幾乎能監(jiān)測到地球上任何一個角落的人為甲烷排放,衛(wèi)星所獲得的數(shù)據(jù)將與公眾免費共享,從而幫助政府和企業(yè)追蹤甲烷泄漏問題。
鑒于甲烷泄漏的確鑿證據(jù),研究建議相關(guān)利益方立刻采取行動,美國環(huán)保協(xié)會也將與決策者以及油氣行業(yè)分享該研究的方法和內(nèi)容,進一步推動聯(lián)邦與州政府立法控制甲烷污染。