/落基山研究所(RockyMountainInstitute,RMI)是一家于1982著重借助經(jīng)濟可行的市場化手段，加速能效提升，推動可再生能源取代化石燃料的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。落基山研究所（CUMTB領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，取得了大批高水平創(chuàng)新性科研成果，推出了中國首個采掘機器人等重大創(chuàng)新成果，并在煤炭 應(yīng)急管理部信息研究院能源安全研究 浙江億揚能源科技有限公周建 TOC\o"1-2"\h\z\u前 一、瓦斯回收利用煤炭生產(chǎn)企業(yè)降碳減排的積極舉 煤炭生產(chǎn)側(cè)是溫室氣體排放的來源之 瓦斯回收利用是煤炭生產(chǎn)側(cè)降碳減排的關(guān)鍵措 瓦斯回收利用兼具多重效 二、瓦斯回收利用現(xiàn) 我國瓦斯回收利用已具備政策基 我國瓦斯回收利用已初見成 瓦斯回收利用仍有極大的提升空 瓦斯回收利用技術(shù)成熟度和經(jīng)濟性有待提 瓦斯回收利用技術(shù)的應(yīng)用潛力和成本效益分 四、瓦斯回收利用技術(shù)市場展 新政策新市場為瓦斯利用技術(shù)發(fā)展釋放新機 瓦斯回收利用技術(shù)成熟度不斷提升成本不斷下 瓦斯回收利用技術(shù)的投資需求與市場規(guī) 五促進(jìn)瓦斯回收利用的行動建 參考文 在“碳達(dá)峰、碳中和”的?偉目標(biāo)下，我國各行業(yè)正在實施積極舉措推動能源轉(zhuǎn)型與產(chǎn)業(yè)升級，20231240%。在清潔能源快速202320247煤炭作為主體能源，長期為我國經(jīng)濟社會發(fā)展提供堅實保障。我國經(jīng)濟社會發(fā)展對煤炭需求較大，煤炭生產(chǎn)和消費一直維持在較高水平。198055%鋼鐵、建材、化工等各行各業(yè)的生產(chǎn)活動。碳中和背景下，我國積極推動能源轉(zhuǎn)型，大力發(fā)展新能源和清潔能源，同時嚴(yán)格合理控制煤炭消費總量，目前重點行業(yè)的煤炭消費已經(jīng)達(dá)到平臺期，煤炭生產(chǎn)消費占比穩(wěn)中有降。223年48.3200577%67%，能源消費總量為相比，煤炭生產(chǎn)側(cè)排放比電解鋁行業(yè)高50%，比合成氨行業(yè)高220%，是我國水泥行業(yè)排放的47%、鋼鐵行業(yè)排40%。鑒于煤炭生產(chǎn)側(cè)在我國溫室氣體排放的較大占比，其降碳減排對支撐我國“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)實20302020205COe2。1

源消耗和甲烷逃逸兩大部分（如圖表2所示）。能源消耗主要為煤礦生產(chǎn)過程消耗的原煤、油、氣，以及外購電力比高達(dá)57%3，是降碳減排的重點之一。除上述排放外，井工煤礦仍會在關(guān)閉和廢棄后的10–30年內(nèi)緩慢釋放甲烷IPCC100潛勢是二氧化碳的29.8倍，瓦斯回收利用可以大幅降低煤炭生產(chǎn)過程的逸散排放。與此同時，產(chǎn)生的電力和熱力2

開采和礦后甲烷排放煤炭消耗電熱消耗油氣消來源：任世華等5，RMI分析進(jìn)行直接使用，替代煤炭。每回收利用1000方的純瓦斯氣體，約等于節(jié)省1.2噸標(biāo)煤。3所示)：電力/熱力銷售：瓦斯經(jīng)過回收利用后進(jìn)行發(fā)電或產(chǎn)生熱蒸汽，電力通過發(fā)電上網(wǎng)進(jìn)行銷售，蒸汽通過管道輸圖表

6，造成資源浪費和溫室氣體排放的增加。15–907。抽采出的廢棄井瓦斯氣體可以與井工礦抽采瓦斯采用類似的70%（4），12%，上述來源是開展瓦斯回收利用最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。圖表 展始于20世紀(jì)60年代，受到能源危機的推動，最早由美國、俄羅斯、澳大利亞等礦業(yè)較為發(fā)達(dá)的國家進(jìn)行嘗試。208090設(shè)瓦斯發(fā)電項目。進(jìn)入21世紀(jì)，在溫室氣體減排的全球背景下，乏風(fēng)瓦斯的利用逐漸受到重視，以澳大利亞研發(fā)不斷增強，在清潔發(fā)展機制（CleanDevelopmentMechanism,CDM）等國際政策的推動下，抽采瓦斯和乏風(fēng)瓦10（5。目前，瓦斯已經(jīng)可以作為燃料氧化供熱發(fā)電、用作民用和工乏風(fēng)瓦斯（甲烷體積分?jǐn)?shù)<0.75%）：一般濃度高于0.3%就可以回收利用，主要的技術(shù)類型為無焰氧化，即11。根據(jù)原理的不同又分為乏風(fēng)蓄熱氧化法和乏風(fēng)催化氧化法，也可以與濃度更高的抽采瓦斯摻混后提高甲烷濃度，混合至1.2%左右后再進(jìn)行低濃度抽采瓦斯（甲烷體積分?jǐn)?shù)＜30%）：一般不適用于長距離的管道輸送，主要采用直接燃燒的方式生產(chǎn)熱蒸汽和電力。一般來說，濃度在8%以下的瓦斯可以通過超焓燃燒、多孔介質(zhì)燃燒等技術(shù)氧化生產(chǎn)飽和蒸汽，濃度在8%以上的瓦斯可以采用內(nèi)燃機組發(fā)電技術(shù)。除直接燃燒外，低濃度抽采瓦斯也可以采用變壓吸附等技術(shù)高濃度抽采瓦斯（甲烷體積分?jǐn)?shù)≥30%）：甲烷濃度高，利用方式靈活多樣。可以直接用于燃?xì)獍l(fā)電，也可LNGCNG，98%。圖表

我國低濃度瓦斯回收利用技術(shù)的發(fā)展已走在國際前列。我國的瓦斯回收利用技術(shù)從21世紀(jì)初開始萌芽，盡管與歐美國家相比起步較晚，通過20余年的持續(xù)努力與積極嘗試，我國瓦斯回收利用技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。目前，者的角色（如圖表6所示）。我國在廢棄煤礦的瓦斯回收利用方面的發(fā)展較晚，但已經(jīng)對部分廢棄礦井的瓦斯來源12。圖表 瓦斯作為煤的伴生礦產(chǎn)資源，其甲烷濃度達(dá)到5%–16%時遇明火會爆炸，對煤礦安全生產(chǎn)造成威脅。與此同時，潔能源供應(yīng)（如圖表7所示）?！笆濉焙汀笆濉币?guī)劃為主，其中明確了2010、2015和2020年度的瓦斯抽采及利用目標(biāo)，對重點區(qū)域煤標(biāo)準(zhǔn)（暫行）》（GB21522—2008），禁止?jié)舛雀哂?0%的煤礦瓦斯直接排放到大氣中。近年來，我國加快推動甲烷排放控制，制定、修訂政策措施以助力煤礦瓦斯回收利用。2023等11部委聯(lián)合發(fā)布了《甲烷排放控制行動方案》，并針對能源領(lǐng)域制定了一系列甲烷控排重點任務(wù)，提出“鼓勵2008）3088圖表

（）戰(zhàn)略規(guī) 監(jiān)督管 稅收補

在政策的促進(jìn)下，我國煤礦瓦斯抽采利用量大幅度上升。輕利用”的現(xiàn)象較為普遍。20051020平均瓦斯抽采利用率在30%13。隨著各項國家和地方層面支持政策的落地實施，不斷推動完善煤礦瓦斯產(chǎn)業(yè)政策體系，煤礦瓦斯資源勘探投入逐漸增加，瓦斯回收利用技術(shù)體系愈發(fā)成熟，越來越多的瓦斯利用項目建成投產(chǎn)，井下瓦斯抽采和利用規(guī)模得到快速增長。202030005年增長近5582005年增長4.84%提16%（如圖表810），有效地控制了我國甲烷排放增長。圖表

抽采量利用圖表

圖表

煤礦瓦斯回收利用有助于增加我國能源供給。煤礦瓦斯的熱值是煤炭的2–5倍，每1立方米煤礦瓦斯（折純），全國天然氣消費量為3917億立方米，較2022年增加6.6%，其中城市燃?xì)庠鲩L8.2%，發(fā)電用氣增長9.6%，工業(yè)用氣增長6.1%。在我國天然氣的供應(yīng)結(jié)構(gòu)中，國產(chǎn)氣占比僅為58%，進(jìn)口LNG和進(jìn)口管道氣分別占25%和我國煤炭行業(yè)的瓦斯逸散量約為358億方，占當(dāng)年全國天然氣產(chǎn)量的19%、天然氣進(jìn)口量的27%、天然氣消費量11%（11）3066/年的瓦斯利用量，相當(dāng)于降低當(dāng)年天然氣進(jìn)口量5%，或節(jié)約800萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。圖表 瓦斯逸散量瓦斯利用量瓦斯總產(chǎn)生注：瓦斯總產(chǎn)生量指在不考慮瓦斯回收利用的情況下，煤炭生產(chǎn)側(cè)每年排放到大氣中的瓦斯總量；瓦斯逸散量即煤炭行業(yè)年度甲烷凈排放量圖表 年度瓦斯逸散(萬噸 內(nèi)蒙

瓦斯利用量的增長空間主要集中在乏風(fēng)瓦斯、低濃度瓦斯和廢棄井瓦斯。以我國山西省為例：山西省是我國煤炭產(chǎn)量最高的省份，井工煤礦數(shù)量眾多，煤礦瓦斯資源十分豐富。山西省已經(jīng)實現(xiàn)煤層氣（煤礦瓦斯）產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，建成了沁水盆地和鄂爾多斯東緣兩個煤層氣（煤礦瓦斯）產(chǎn)業(yè)化基地，形成勘探開發(fā)、裝備制造、工程服務(wù)、瓦斯20181401600M。從瓦5%，主要利用方式有瓦斯發(fā)電、民用、礦井瓦斯鍋爐67.81.7%13.5%23,24。本報告對山西省井工煤礦的瓦斯整體利用情況進(jìn)行了分析。山西省回收利用的瓦斯絕大部分為高濃度抽采瓦斯，主要作為城市燃?xì)?、工業(yè)用氣和瓦斯鍋爐燃料，其余主要來自低濃度瓦斯，全部用于瓦斯發(fā)電。不同濃度和來源的瓦斯利用30%60%8%-30%35%8%1（13），考慮到低濃度、乏風(fēng)和廢棄井產(chǎn)生的瓦斯能夠通過技術(shù)手段進(jìn)行回收利用，預(yù)計未來上述來源將成為我國瓦斯利用的關(guān)鍵增長點。圖表

利用未利

低濃度和乏風(fēng)瓦斯的發(fā)展仍處于示范階段，廢棄井技術(shù)仍處于起步階段，高熟度進(jìn)行了分析整理（14）：管道氣和提純等等，技術(shù)成熟度等級（TechnologyReadinessLevel,TRL）均在7以上，其中高濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)TRL已經(jīng)達(dá)到9級，是目前應(yīng)用最廣泛的瓦斯回收利用技術(shù)。低濃度瓦斯：甲烷濃度在5–16%之間容易爆炸，同時還會產(chǎn)生巨大的能量，低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)正是利用這26TRL7–9。瓦斯直燃供熱類技術(shù)（如多孔介質(zhì)燃燒和超焓燃燒技術(shù)）的適用濃度在4%–8%之間，由于瓦斯能量密度更低，技術(shù)研發(fā)時間較晚，目前多處于中試階段和工業(yè)示范階段，TRL在3–5。乏風(fēng)瓦斯：乏風(fēng)瓦斯的回收利用技術(shù)以催化氧化和蓄熱氧化為主，在國家政策和市場機制，如我國國家核證自愿減排量（ChinaCertifiedEmissionReduction,CCER）以及清潔發(fā)展機制（CleanDevelopmentMechanismCDM）的推動下，在“十一五”至“十三五”期間建成了一批回收利用項目，催化氧化、蓄熱氧化等技術(shù)的TRL在4–6。廢棄礦井采空區(qū)抽采利用，淮河能源集團也在安徽省潘二煤礦開展廢棄井利用，技術(shù)TRL在1–3。14

高濃度瓦斯制備高濃度瓦斯制備TRL0–1

TRL2

TRL4–6

TRL7–9

高濃度瓦斯

低濃度瓦斯

乏風(fēng)瓦斯

低濃度、乏風(fēng)瓦斯和廢棄井回收利用技術(shù)的經(jīng)濟性不佳。由于甲烷濃度不同產(chǎn)生的能量密度差異，低濃度和乏風(fēng)瓦斯經(jīng)過回收后產(chǎn)生的能量更低，因此出售電力和熱力所獲得的利潤更少（15）。同時，低濃度的甲烷進(jìn)行利用往往需要更復(fù)雜的技術(shù)，建設(shè)和維護(hù)成本更高，目前乏風(fēng)瓦斯利用技術(shù)、低濃度瓦斯直燃技術(shù)的技術(shù)成熟度和市場接受度有限，也限制了技術(shù)的推廣和應(yīng)用。本報告對各類技術(shù)的成本效益開展了分析，經(jīng)濟性最好的技100~500/70~100/噸甲烷，而乏風(fēng)瓦斯利用、廢棄井瓦斯回收利用，以及低濃度瓦斯提純技術(shù)平均回收每噸甲烷則需要高達(dá)2700（16）。15

圖表 最 最

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益與瓦斯利用收益進(jìn)行對比，煤礦每生產(chǎn)銷售1000萬噸的煤炭，可以獲得的利潤在1.1–1.7億元之間。即使該煤圖表

左右，一般來說，3MW9.927，也為回收利用帶來了一定挑戰(zhàn)。邊際成本曲線（如圖表18所示）。在邊際成本曲線中，瓦斯回收利用技術(shù)按照單位回收凈成本（元/噸甲烷，考慮成本和收益）由低到高進(jìn)行排列。當(dāng)前，4111或零成本進(jìn)行回收利用的潛力，30%18萬噸--在戰(zhàn)略目標(biāo)方面，2035我國《甲烷明”）2035（煤礦瓦斯）8%10方米/30%2022交易市場于2021年啟動上線交易，目前已經(jīng)成為全球覆蓋溫室氣體排放量最大的市場，納入重點排放單位2257514028。2024CCER5CCER2.55CCER2030CCER150（如圖表19所示），煤炭行業(yè)開展瓦斯回收利用產(chǎn)生的氣候價值有望通過CCER市場體現(xiàn)，從而大幅提升項目經(jīng)濟性，調(diào)圖表 配額成交均價CCER成交均和探索型四大類（如圖表20所示）。在政策引導(dǎo)和市場推動下，各類技術(shù)將展現(xiàn)出不同的發(fā)展?jié)摿Γ?%，不受現(xiàn)有政策的強制監(jiān)管，同時采用帶火焰的直18003220圖表

低2025–2027在此階段，成熟型技術(shù)穩(wěn)定運營，瓦斯回收利用項目仍以高濃度和低濃批新建乏風(fēng)瓦斯利用項目落地并參與CCER交易，瓦斯回收利用量以及減排成交量初步形成規(guī)模。同時，探索2028–2030在此階段，成長型技術(shù)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴大，乏風(fēng)瓦斯催技術(shù)的科研攻關(guān)持續(xù)推進(jìn)，廢棄礦井瓦斯發(fā)電技術(shù)建成試點，對探索型技術(shù)納入CCER市場開展可行性分析與2031–2035年，市場機制覆蓋范圍增強，實現(xiàn)瓦斯多元化利用。隨著全國碳市場擴容完成，CCER市場規(guī)模增方法學(xué)等逐漸完善。CCER市場擴大覆蓋范圍，推動低濃度瓦斯提濃技術(shù)在2035年實現(xiàn)規(guī)?；瑥U棄井瓦斯回收利用技術(shù)在2040年前實現(xiàn)規(guī)?；?。圖表 技術(shù)種 技術(shù)發(fā)展時間 高濃度瓦斯制備高濃度瓦斯制備試點項目工程示范項目規(guī)?；瘏⑴c市場機制隨著累計瓦斯回收利用量及累計甲烷減排量的增加，單位回收利用成本將按照0%–10%的學(xué)習(xí)率下降。以2024年作為基年通過對各類技術(shù)設(shè)定不同的學(xué)習(xí)率還預(yù)測未來的平均成本變化情況，本報告認(rèn)為，到2035年各類瓦斯其中：效益型技術(shù)（低濃度瓦斯超焓燃燒、多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)）的成本下降空間最大，2035年EAC可在2024年基礎(chǔ)上下降30%以上。乏風(fēng)瓦斯回收利用技術(shù)和廢棄井瓦斯利用技術(shù)的成本下降空間在25%–27%，其余類型的技術(shù)由于技術(shù)已經(jīng)較為成熟或回收利用量有限，下降空間在6–10%之間。在不考慮補貼、碳市場以及產(chǎn)品銷售收圖表 瓦斯回收利用技術(shù)年度平均成本（EquivalentAnnualCost,未考慮項目收益------

提

超焓燃

制備

2024成本2035成注：EAC（包括設(shè)備、土建安裝、儀表安防等成本）和運營成本（包括人員工資、燃料費、修理費、水費和考慮能源銷售和CCER收益，關(guān)鍵技術(shù)的經(jīng)濟性得到大幅提升。經(jīng)本報告估算，每回收利用1噸瓦斯（折純），成熟型和效益型技術(shù)能夠獲得1800–4000元的能源銷售收益，成長型和探索型技術(shù)的單位收益大多在600–1600元/噸（如圖表23所示）。如果同時考慮資本成本、運營成本，以及能源銷售收益，2035年效益型技術(shù)的利潤能夠65（24）CCER，成長型技術(shù)和探索型技術(shù)也能夠CCER25（如圖表25），CCER圖表

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圖表

提

超焓燃

制備

圖表

1000瓦斯回收利用是煤炭生產(chǎn)側(cè)降碳減排、促進(jìn)資源回凈收益為正）的減排技術(shù)，瓦斯回收利用的新增直接投資需求約為210億元。如果進(jìn)一步考慮瓦斯回收利用的降用項目（如圖表26所示）。圖表

經(jīng)濟可行情 技術(shù)可行情

瓦斯回收利用能夠帶來320億元/年的經(jīng)濟收益。本報告對各類技術(shù)的終端產(chǎn)品年度市場銷售規(guī)模進(jìn)行測算，在技術(shù)可行情景下開展瓦斯回收利用每年能夠帶來約150億元的能源銷售收入，其中銷售飽和熱蒸汽是最主要的收入來源，約占能源銷售收入的70%以上，其余為發(fā)電和燃?xì)馐杖耄ㄈ鐖D表27所示）。在此基礎(chǔ)上，瓦斯回收利用還能通過CCER市場獲取175億元/年的綠色收益，對于高成本的瓦斯回收利用技術(shù)而言，市場機制對于項目盈利性十分關(guān)鍵，CCER40（28），CCER能源替代：5420232.4%；瓦斯發(fā)電項目每年能夠產(chǎn)生74億千瓦時的電力供應(yīng)，相當(dāng)于滿足五分之一的北京市城鄉(xiāng)居民年度用電量；增加飽和熱蒸汽供應(yīng)7500萬噸，如果按照代替燃煤鍋爐計算，相當(dāng)于年度節(jié)約1000萬噸標(biāo)煤。收利用項目能夠增加約8400個就業(yè)崗位，每年增加10億元的工作收入。來2.5億噸二氧化碳當(dāng)量的減排效果。相當(dāng)于當(dāng)前我國交通行業(yè)減排28%，鋼鐵行業(yè)減排15%，電力行業(yè)減5.5200導(dǎo)致的16億元經(jīng)濟損失。圖表 發(fā)電供熱售氣圖表

CCER收益貢獻(xiàn)能源銷售收益貢8強化轉(zhuǎn)型金融工具支持，優(yōu)化項目管理模式。1000適用濃 技術(shù)名 技術(shù)原

（排名不分先后，非窮盡列舉

ThermalOxidizer，RTO），在約進(jìn)行供熱，或帶動發(fā)電機組發(fā)電國Harworth公司TRL度（350℃左右）進(jìn)行氧化釋放熱能，ScientificandIndustrialResearchCANMET（CanadianC