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1 背景
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巴黎协定目标的实现,取决于温室气体排放的减排。非CO2温室气体的研究也越来越受到重视。非CO2温室气体特别是短寿命期温室气体的浓度对近期温升有明显影响,而且很大程度上具有区域性。在中国,针对短寿命期温室气体的研究还很有限,特别是针对实现巴黎协定目标下的排放情景的分析。
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甲烷(CH4)的寿命一般为8~14a。目前CH4是排名第二的人为排放温室气体,人为来源占全球CH4排放总量的50%~65%(Schwietzke et al.,2016)。在20a的时间范围内,CH4的全球变暖潜力(Global Warming Potential,GWP)值为86,100a的GWP为28(IPCC,2020)。全球CH4排放量每年以较快的速度增长,2019年CH4排放量增加了1.3%(Olivier and Peters,2022)。作为一种短寿命期温室气体(SLCPs),CH4减排为解决短期全球变暖提供了重要机会,并在实现可持续发展目标(SDG)中发挥了重要作用(Mora et al.,2018;Teng et al.,2019;IPCC,2022)。
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本文将分析在我国碳减排目标下的能源转型路径中,甲烷排放相关行业的甲烷的排放情景,同时考虑了针对甲烷减排的多种潜在技术可能性,进一步分析了甲烷减排的能源转型路径。
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2 我国甲烷排放
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全球和国家级的甲烷排放清单和CO2排放清单相比存在较大的不确定性,不同的计算来源的甲烷排放差别较大。根据中国生态环境部发布的《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》(生态环境部,2018),2014年中国CH4排放5 529.2万吨,占中国温室气体排放总量的10.4%,其中能源活动排放2 475.7万吨,占44.8%;工业生产过程排放0.6万吨;农业活动排放2 224.5万吨,占40.2%;土地利用、土地利用变化和林业排放172.0万吨,约占3.1%;废弃物处理排放656.4万吨,占11.9%(生态环境部,2018)。减少CH4的排放已成为中国长期气候战略的基本战略。
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根据其他的一些研究,过去的几年中,中国约占全球人为CH4排放量的14%~22%(Janssens-Maenhout et al.,2019)。2019年中国的CH4排放量增加了约2.2%,其中CH4排放量增加主要是由于煤炭开采(主要是地下采矿),其排放量增加了5%,所占份额为32%;中国第二大CH4来源是水稻种植,约占22%;导致总产量增加的另一个来源是天然气,其CH4排放增加了11%(Olivier and Peters,2022;BP,2020)。图1给出了荷兰评估署的温室气体排放报告中给出的中国甲烷排放趋势,可以看出中国甲烷排放在持续增长,某些时段出现下降(Olivier and Peters,2022)。图2给出了2010—2015年中国多个行业的CH4排放情况(橘色代表煤炭行业,紫色代表大米生产业,蓝色代表以反刍动物养殖为主的农业,红色代表废品处理行业,浅绿色代表油气行业,灰色代表自然排放及其他排放),可以展示各行业的增长趋势。由于分析参数的差别,这些结果并不完全一致。
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自2010年起,中国就已陆续出台与煤层气开发、利用和监管相关的政策规划。2011年,中国发布《煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十二五”规划》(以下简称“十二五”规划),提出到2015年煤层气的抽采量要达到140亿立方米,利用量达到84亿立方米,利用率60%以上。“十三五”规划再次制定目标,到2020年,煤矿瓦斯抽采140亿立方米,利用量70亿立方米,利用率50%以上。根据国家安监总局统计司的数据,2017年,中国煤层气的利用率为38.2%。除各项规划以外,中国还制定了一系列相关财政补贴方案和优惠措施等作为激励,包括提高补贴、上网标杆电价、煤层气发电增值税即征即退等。
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图1 中国CH4排放量
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Fig.1 CH4 emissions in China (106tCO2eq)
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图2 中国CH4分来源排放构成
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Fig.2 CH4 emission by sources in China
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3 模型方法
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本文利用IPAC-AIM/技术模型进行分析。IPAC-AIM/技术模型是IPAC模型研究团队自1994年开始构建的IPAC模型组的一个模型。目前在几个研究机构得到应用。该模型采用自底向上模型分析方法,利用基于线性规划的最小成本优化,分析未来实现一定服务需求的各种技术的组合,进而得到能源消费量,以及相关的各种污染物排放量。模型包括自矿石开采,能源加工转换、终端需求等全范围的能源活动。模型已经在之前的文献中进行了介绍(Jiang et al.,1998,2005,2006,2013,2018)。这里为了分析甲烷排放,模型根据甲烷排放源增加了一些非能源活动,如污水处理甲烷排放、农业畜牧业甲烷排放等。IPAC-AIM/技术模型可以较好地仿真能源活动,并和政策需求相匹配。
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本文将主要分析甲烷的排放情景。根据数据可获得性和模型方法论,排放源主要包括能源活动中的排放,工业生产过程中的排放,土地利用过程中的排放,农业畜牧业排放,垃圾排放,以及污水处理排放等。
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本文的分析区间为2015—2050年,将着重分析我国未来在能源、气候变化决策,五年规划,以及国际合作过程中的关键年份。
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目前模型中包括的部门有61个,见表1。为了分析甲烷排放,根据甲烷排放源,对IPAC模型的部门和技术进行了扩展,以分析更加详细的能源活动的甲烷排放,以及非能源活动的甲烷排放。
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续表1
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研究中将采用两个情景,即能源转型情景,以及低甲烷排放情景。能源转型情景主要反映了IPAC模型针对我国实现2060年前碳中和路径下的能源转型所带来的甲烷的排放,考虑了能源转型下的甲烷排放。低甲烷情景这是在能源转型情景下分析的甲烷排放情景基础上,分析进一步降低甲烷排放的潜力。在低甲烷情景中,同时也进一步考虑了农业甲烷排放控制措施,如现代农业生产、水稻灌溉方法优化、畜牧业饲料管理等。
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4 技术参数
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4.1 排放源和减排技术
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4.1.1 煤炭开采、开采后活动、废弃煤矿
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中国是煤炭的主要生产国和消费国。2019年煤炭消费量占能源总消费量的57.7%,原煤占能源生产总量的68.6%,地下煤矿则生产了90%以上的原煤(袁宝荣等,2006;中华人民共和国国家统计局,2020)。煤矿开采产生的CH4排放是中国CH4排放的主要来源,2014年煤矿开采活动排放了约2 214万吨CH4,约占中国CH4总排放量的40%,高于许多主要发达国家的人为CH4排放总量之和(Olivier and Peters,2019)。
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据不完全统计,2005—2018年,我国井下瓦斯抽采量、利用量和利用率如图3所示(司荣军和李润之,2020)。从图3可以看出,我国井下瓦斯抽采量和利用量逐步增加,但利用率却增长缓慢。
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目前,我国煤矿低浓度瓦斯利用技术主要有低浓度瓦斯发电技术、低浓度瓦斯提纯技术、低浓度瓦斯燃(焚)烧技术以及矿井乏风瓦斯利用技术等。其中,对低浓度瓦斯提纯增浓的主要方法有:变压吸附技术、低温精馏技术、膜分离技术和水合物技术等。乏风瓦斯的氧化按照氧化过程的反应动力学可分为蓄热氧化技术和催化氧化技术,同时按照燃料主次又可分为主要燃料技术和辅助燃料技术(刘文革等,2022)。IPAC模型中划分的技术包括矿前瓦斯抽采、高浓度瓦斯利用技术、低浓度瓦斯利用技术等。
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4.1.2 石油、天然气开采、运输
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2020年石油和天然气生产中的CH4排放量可能占全球人为排放量的23%(Olivier and Peters,2020)。除了化石燃料燃烧排放CH4,其生产、传输、储存和分配过程排放温室气体中主要包括天然气、石油中的逃逸CH4(薛明等,2019)。
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计算国内石油天然气上游行业的甲烷排放还存在很大的不确定性。根据Gao et al.(2022)的评估,中国石油天然气行业的甲烷排放在各个排放清单的基础上平均值从1980年的760万吨上升到2 015~2 180万吨。
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石油产业的主要减排技术包括通过强化收集利用减少开采活动的伴生气排放、提升阀门和气动泵密闭度、减少设备泄漏等。天然气相关活动的主要减排技术包括:绿色完井技术;柱塞举升系统技术;三乙二醇脱水排放控制技术;干燥剂脱水技术;离心式压缩机干密封技术;气动控制器技术;管道维修技术;蒸气回收装置技术;泄漏监测与修复技术。采用这些技术,可以将天然气相关活动的甲烷排放减少85%左右。石油天然气行业的甲烷减排技术很多都属于低成本方式。
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IPAC模型中的技术包括天然气开采设备泄漏控制技术、天然气开采密封技术、石油开采天然气回技术、石油开采火炬燃烧、天然气运输密封技术、石油运输密封技术等。
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图3 2005—2018年我国煤矿井下瓦斯抽采量、利用量以及利用率
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Fig.3 Underground gas extraction volume,utilization volume and utilization rate of coal mines in China from 2005to 2018
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4.1.3 农业排放
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根据生态环境部数据,中国农业活动CH4排放2 224.5万吨,其中动物肠道排放占44.3%,动物粪便管理排放占14.2%,水稻种植排放占40.1%,农业废弃物田间焚烧排放占1.4%(生态环境部,2018)。张学智等(2021)计算的2018年我国农业活动甲烷排放为1 821.67万吨,其中畜禽肠道发酵的甲烷排放约占总排量的50.69%,其次是水稻种植,约占总排放量的35.17%,畜禽粪便管理排放约占总排量的14.14%。
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动物粪便管理,集中式畜牧场采用沼气发电,可以明显减排甲烷排放,减排率可以达到85%以上,并且已经具有成本效益。另外其他小规模生产的牲畜粪便的处理,采用粪肥以固体形式(例如成堆或干燥地)处理或沉积方式,几乎没有CH4排放。
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水稻种植,通过耕作管理,可以减少甲烷排放。玉米水稻轮作、稻田养鱼(虾)养鸭、适当的施氮水平(210~280kg·hm-1)、减少有机肥或将有机肥堆肥发酵后还田、控释肥或配施生物抑制剂、适当的生物炭还田、非传统淹田灌溉模式以及免耕少耕等条件更有助于水稻季节温室气体CH4减排(李晶等,1998;唐志伟等,2022)。
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IPAC模型中的减排技术包括养猪场废弃物沼气发电、养牛方式管理、养牛饲料管理、牛舍甲烷回收、水稻种植管理等。
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4.1.4 废弃物
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根据中国国家信息通报,2014年中国废弃物CH4排放656.4万吨,占温室气体总排放的11.9%,其中固体废弃物处理排放占58.5%,废水处理排放占41.5%。蔡博峰等(2015)估算中国2012年所有污水处理厂的CH4排放量。结果表明,中国污水处理厂总CH4排放为52 642t,其中生活污水处理厂排放39 921t,占75.84%,工业污水处理厂排放12 721t,占24.16%。固体废弃物的估算CH4排放源自IPCC方法基于一阶衰减(FOD)方法。用于测量废水中有机成分的常用参数是生化需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)。在相同条件下,COD(或BOD)浓度较高的废水通常会比COD(或BOD)浓度较低的废水产生更多的CH4。污水处理厂CH4排放计算的活动水平数据主要受两个因素影响,一是COD的去除量,另一个是COD去除工艺(郑思伟等,2016)。
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城市垃圾减排的主要途径是分类处理,减少填埋量。对于填埋来说,主要减排技术为甲烷气抽采(李铮等,2010;郑思伟等,2013;赵鹏姝等,2016)。IPAC模型中废弃物甲烷减排的技术包括垃圾埋存甲烷抽采发电、污水处理采用厌氧工艺甲烷回收,以及好氧工艺。
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4.2 甲烷的排放系数
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4.2.1 煤炭开采、开采后活动、废弃煤矿
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根据《中国煤炭生产企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》,CH4的逃逸排放总量等于井工开采、露天开采和矿后活动CH4逃逸排放量之和。根据相关研究(国家发展和改革委员会,2012;Gao et al.,2020,2021,2022;柳君波等,2021;任世华等,2022),表2给出了用于IPAC模型的不同井工开采,以及露天开采和矿后活动的CH4排放因子。
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4.2.2 石油、天然气开采、运输
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石油天然气生产和运输系统中甲烷排放的计算有很大的不确定性。不同的研究给出的排放系数也有较大不同。余晨等(2014)对中国油气供应系统中的甲烷泄漏计算的不同研究进行了评述,并根据其他相关研究(仲佳爱等,2015;孙永彪,2020;崔翔宇等2021;刘殊呈,2021;仲冰等,2021),本文中采用的排放系数见表3。
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4.2.3 农业排放
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农业排放采用省级清单指南中的数据,并利用相关研究进行了修改(唐志伟等,2022),见表4。
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4.2.4 废弃物
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根据2006年IPCC指南的建议与《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》,固体废弃物和废水处理排放采用T 1、T 2以及排放因子D与C S。根据我国垃圾填埋场和污水处理厂的技术,国内已经有多个研究分析了各种技术的排放系数。《IPCC指南》中我国的人均BOD推荐值为40g·d-1。最大甲烷生产能力表明污水中的有机物能产生最大的甲烷排放量。《IPCC指南》中住宅区污水每千克BOD产甲烷推荐值为0.6kg。甲烷修正因子表示不同处理排放途径或系统达到最大甲烷生产能力的程度,也反映系统的厌氧程度。《省级温室气体清单编制指南》建议全国平均MCF值为0.165。一些研究对于一些污水处理厂进行了实测值进行计算,实测值比IPCC推荐值计算的甲烷排放要高(王欣畅等,2021),说明了污水处理厂甲烷排放的不确定性比较大(闫旭等,2015;张星等,2018)。本研究采用了蔡博峰等(2015)对污水处理厂的研究中的排放系数(表5),并在模型中设置相同的技术,垃圾填埋场采用刘俊蓉、蔡博峰等研究结果(刘俊蓉等,2014;蔡博峰,2016)。
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废弃物的排放因子见表5和表6。
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4.3 两个情景之间的减排技术
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为了体现进一步的甲烷减排潜力,低甲烷排放情景给出了进一步减排甲烷的技术潜力。两个情景的主要差别在于低甲烷情景采用了减少源活动,以及一些变革性的技术。表7给出了两个情景的区别。
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5 能源转型和甲烷排放情景
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根据IPAC模型组对未来经济发展、能源技术进步、能源资源等因素的分析,得到中国在碳中和目标下的能源转型情景(姜克隽等,2016;Jiang et al.,2018),如图4、5所示。这些研究已经在之前的论文中讨论过,这里仅简述主要的发现。
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为了实现我国2060年前碳中和的目标,我国的能源系统需要出现明显的转型(图6)。到2050年非化石能源占一次能源比重达到75%以上(按发电煤耗方法折算),化石能源特别是煤炭和石油需求量明显下降。煤炭、石油、天然气需求量的下降,也带来其相应的甲烷排放的下降。
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电力转型更为明显。到2050年,非化石能源发电量占全部发电量的90%以上。和其他模型组不同的是,IPAC模型组给予核电更大的发展空间,到2050年,发电装机容量达到5.6亿千瓦,加上其他核能的使用,装机能力将达到7.5亿千瓦(Jiang et al.,2018)。到2050年之前,电力系统就实现净零排放,2050年左右实现负排放。实现负排放的技术方式主要为生物质能发电加上碳捕获和埋存技术(BECCS)。这样的话,其他终端部门就尽量利用电力,大力提高各部门的电力化水平,就可以更好实现终端部门的减排。同时,电力系统的转型,未来光伏、风电为主的可再生能源,以及核电的发电成本都会明显低于目前的燃煤发电,更低于天然气发电,因而,即使在考虑电网稳定供电的系统成本下,总体电价水平是下降的。
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图4 中国一次能源需求情景,能源转型情景
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Fig.4 China's primary energy demand scenario and energy transition scenario
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图5 中国电力情景,能源转型情景
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Fig.5 China's power generation scenario and energy transition scenario
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图6—10给出了两个情景中甲烷排放情景。由于能源转型,到2050年我国煤炭、石油、天然气消费明显下降,这也是能源转型的主要特征。因而和煤炭、石油、天然气相关的甲烷将会出现下降。图7、图9给出了能源活动的甲烷排放趋势。由于能源转型,到2050年能源活动的甲烷排放可以从2020年的2 200万吨下降到712万吨,下降幅度达到67%。如果考虑进一步的减排需求,到2050年进一步控制开采煤矿和废弃矿井的甲烷排放,以及减少天然气需求,并进一步控制天然气开采活动中的甲烷排放,在低天然气情景中能源活动的甲烷排放可以进一步下降到378万吨。
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能源转型情景中没有纳入进一步的非能源活动的减排措施,因而到2050年,非能源活动的甲烷排放维持在2 400万吨左右,其中一些低成本的甲烷回收利用措施得到应用,如垃圾埋存和养猪场甲烷回收技术。而在低排放情景中,农业活动和废弃物处理中的甲烷可以利用的则大幅度提升利用水平,稻田和动物肠道排放甲烷则通过稻田种植管理和饲料以及养殖管理得到减排。
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图6 甲烷排放量
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Fig.6 Methane emission (Mt)
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6 甲烷减排潜力
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6.1 其他研究结论
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根据相关研究,我国甲烷低成本减排潜力巨大。分行业来看,煤炭开采行业20欧元/吨以下的减排和利用技术潜力达1 500万吨,油气行业达193万吨以上,其次为养殖行业(66万吨)、垃圾处理(38万吨)、水稻种植行业(37万吨)和污水处理(34万吨)。
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甲烷减排行业总体上技术成熟度较好,许多行业都已经形成了一批可用于实践的甲烷减排和综合利用技术。煤炭开采行业的典型技术包括高浓度甲烷发电技术、低浓度煤矿甲烷发电技术、超低浓度甲烷锅炉混烧技术等;油气行业的典型技术包括伴生气、套管气回收技术、绿色完井技术、管线减排技术、压缩机减排技术等;垃圾处理行业的典型技术包括原位减排技术、资源化利用技、末端控制技术等。多数技术在我国已获得示范性应用。
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图7 能源活动甲烷排放,能源转型情景
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Fig.7 Methane emissions from energy activities (Mt), energy transition scenario
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图8 农业源甲烷排放,能源转型情景
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Fig.8 Methane emissions from agricultural sources (104t), energy transition scenario
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国际社会普遍将油气行业作为重点开展甲烷减排。美国、加拿大和墨西哥将油气行业作为重点,在甲烷监测、排放标准等方面做出了详细规定。此外,出现了许多由石油公司组成的自愿性组织,通过设置减排目标等方式促进企业层面甲烷的减排。英国石油公司(BP)、壳牌公司(Shell)、中石油等13家世界主要油气企业成立了全球油气行业气候倡议组织(Oil and Gas Climate Initiative,OGCI),并将甲烷控排作为一项工作重点。油气行业气候倡议组织已经承诺,在2025年将其油气供应链上游的甲烷排放减少至0.25%,相当于每年减少35万吨的甲烷排放。同时在未来10年内投资至少10亿美元鼓励甲烷减排创新技术的开发和商业化,以实现甲烷近零排放。北京燃气集团签署了全球能源行业应对气候变化的《天然气行业全价值链甲烷减排指导原则》,承诺进一步减少运营天然气设施的甲烷排放(张建宇等,2019;郑文茹和莫菲菲,2022)。
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农业的减排措施主要包括间歇灌溉,使稻田能降低甲烷排放又可增加水稻产量;南方地区垅作栽培有利于减少冬水田甲烷排放,而北方地区旱种可减少甲烷排放;有机肥能促进甲烷排放,但稻田分蘖期和孕穗期施用硫酸铵和尿素能抑制甲烷排放。
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减少反刍家畜胃肠道甲烷排放的关键在于促进瘤胃内氢的利用,以及阻断瘤胃内的氢被甲烷菌利用合成甲烷。甲烷减排的日粮营养调控策略包括优化日粮组成、改善饲料品质、提高瘤胃流通速率、添加氢池和甲烷抑制剂等。大多数营养调控策略的甲烷减排效果小于40%,最新研制的3-NOP抑制剂的甲烷减排效果最高可达80%。但是,一些减排策略的产业化应用还受添加剂残留、抗生素禁用、食品安全、产品价格和消费者喜好等因素影响。牧场管理和遗传选育也是降低甲烷排放量的重要手段,过去100年来已实现每千克标准乳的甲烷排放量减排效果为57%。
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污水处理减排甲烷的主要措施包括采用厌氧反应器处理废水后排放,同时加上一个甲烷回收器。这样可以减排污水处理甲烷排放的75%。
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6.2 本文结果
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本研究分析了能源转型下的甲烷排放情景,通过结果可以看出,能源转型本身可以带来很明显的能源领域的甲烷排放的下降。能源转型的明显特征是煤炭、石油天然气需求量的下降,会带来相应活动的甲烷排放的下降。在即使不采取进一步的减排政策的情况下,加上能源部门低成本减排措施,到2050年,能源活动的甲烷排放会从目前的2 100万吨下降到2050年的712万吨,下降67%。如果采取进一步的减排措施,加上更低的天然气需求,在低甲烷情景中可以到2050年下降到378万吨,下降82%。
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图9 能源活动甲烷排放,低甲烷情景
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Fig.9 Methane emission from energy activities,low methane scenario
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图10 农业源甲烷排放,低甲烷情景
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Fig.10 Methane emission from agricultural sources (104t),low methane scenario
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在能源转型情景中,加上其他非能源部门的排放,由于没有考虑其他部门的正成本的减排选择,到2050年人为活动甲烷排放可以从2015年的3 600万吨下降到3 013万吨。如果纳入进一步的减排技术,非能源部门的甲烷也可以出现明显的下降,到2050年下降到1 494万吨,具有明显的减排效果。
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7 结论
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能源转型可以实现明显的碳排放下降,到2050年稍后整个能源系统的CO2排放进入净零,同时这样的能源转型也可以带来明显的能源活动甲烷排放的下降,具有很好的协同减排效果。到2050年由于天然气相对较低的CO2排放因子,同时可以提供较好的调峰功能,在能源转型情景中,到2050年天然气的需求量还会在4 000亿立方米以上。但是由于天然气开采和输配系统具有较高的甲烷排放,同时也会带来NOx的排放,NOx也是现在大气雾霾的重要污染物臭氧的前驱物,如果要大力度压减臭氧的生成,就需要大力度的消减NOx的生成,因而更低的天然气消费可以带来减排甲烷和减少臭氧的共同效果,因而也可以考虑未来能源转型中更少的天然气需求。减少2050年天然气需求不会对能源转型带来更大的要求,基本格局是一样的。同时还可以减少天然气的进口需求,可以进一步提升由于能源进口带来的能源安全问题。
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非能源行业也有巨大的减排甲烷的潜力,并且可以实现。甲烷也是一种能源,因而煤层气利用、矿井低浓度甲烷利用、垃圾埋存、养殖场沼气发电,以及污水厂甲烷回收等利用甲烷具有双重效益,而且目前已经具有成本效益。如果能够有进一步的政策激励,会有更快的减排效果。煤层气发展目前不如预期,主要是由于虽然已经具有成本效益,但是还不是很明显,因而,在考虑温室气体减排需求下,给予一定的支持,和大量CO2减排项目相比,会有更好的减缓温升的效果。
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农业源的甲烷减排一直被认为成本较高,但是目前各国已经开始推进农业减排项目,并在科研上大量投入。由于减排甲烷可以有短期明显的控制温升的效果,可以预期,未来十几年内,农业甲烷减排会出现更进一步的成效。
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同时,在IPAC模型研究中,也进一步考虑了在绿氢成本明显下降的前提下,不少农业产品未来将来自于化工厂,这样可以减少农业的生产需求,从而进一步减少农业甲烷的排放。IPAC模型组的相关研究正在进行中。
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参考文献
摘要
近期发布的IPCC第六次评估报告再次强调了短寿命期温室气体减排对温升减缓的作用。甲烷是最重要的短寿命期非CO2温室气体。在各国提出各自新的减排目标之后,针对甲烷减排的行动方案也越来越多。甲烷减排正在成为下一阶段各国和全球合作的重点领域之一。本文在我国碳减排目标下的能源转型基础上,结合其他非能源活动的减排排放源的减排技术选择基础上,利用IPAC模型对未来甲烷的排放情景进行了分析。在模型设定的两个情景分析基础之上,研究发现,到2050年的能源转型可明显减少能源活动的甲烷排放,和2015年相比能源活动的排放可减少67%。和其他行业相比,能源部门的甲烷减排具有更好的协同性。如果考虑进一步减排甲烷,则需要在考虑其他大气污染物减排的基础上,可通过实现天然气的进一步减排来实现。同时其他部门的甲烷减排也具有很大潜力,低甲烷排放情景可以实现到2050年将甲烷排放减少到1494万吨,和2015年相比全范围排放可减排58%。
Abstract
The recently published IPCC AR6 once again emphasized the importance of CH4 mitigation in global warming abatement.CH4 is one of the most important short-life GHGs.Since many countries committed to the new CO2 emission reduction targets of carbon neutrality either by 2050 or before 2060,programs focusing on CH4 emission reduction have been increasing,and consequently CH4 emission reduction is becoming one of the key areas for national and global GHG mitigation and international collaboration.This paper presents CH4 emission scenarios for China based on the energy transition with the carbon neutrality target,together with mitigation technology options in other non-energy activities,by applying the IPAC model.With the two scenarios used in the modeling analysis,it is found that,with the energy transition,there will be significant CH4 emission reduction by 2050.The reason for this is the reduced use of fossil fuels in the transition,with 67% CH4 emission reduction compared with that in 2015.Compared with other sectors,CH4 emission reduction in energy sector has better synergy.If more CH4 mitigation is required,then reduced demand for nature gas may be a contributor.By combining this with O3 reduction,and since NOx is a precursor of O3,by 2050 NOx emission will mainly originate from natural gas combustion in the energy transition.In the meantime,CH4 emission mitigation from non-energy sectors also bears great potential.In the low-CH4 emission scenario,CH4 emission could be reduced by 14.94 Mt by 2050,with 58% reduction compared with 2015.
Keywords
energy transition ； CH4 emission ； carbon neutrality ； short-life GHGs ； mitigation
