孫永彪 張春香 解東來 那媛媛 張鑫

1河北師范大學(xué)中燃工學(xué)院

2美國環(huán)保協(xié)會

天然氣作為過渡能源是實現(xiàn)從化石能源到可再生能源轉(zhuǎn)變的重要手段。天然氣的應(yīng)用對緩解全球溫室效應(yīng)具有積極的作用[1]，甲烷作為天然氣的主要成分，比煤、石油等化石燃料具有更高的碳效率，釋放單位熱量排放的二氧化碳比標準煤少一半；而甲烷是比二氧化碳更強的溫室氣體，在100年時間框架內(nèi)甲烷的增溫潛值（Global Warming Potential，GWP）是二氧化碳的28～34倍，將時間框架縮短為20年則為二氧化碳的84倍，若甲烷排放到大氣中將會降低天然氣應(yīng)用在溫室效應(yīng)方面的積極作用[2]。2015年，美國環(huán)境保護署（Environment Protection Agency，EPA）估算天然氣系統(tǒng)的甲烷排放量約占人為甲烷排放總量的25%[3]。在天然氣替代煤炭發(fā)電時，甲烷排放率需低于3.2%才能產(chǎn)生直接氣候效益[4]?？梢姡烊粴庀到y(tǒng)的甲烷排放率是評價天然氣應(yīng)用是否合理的關(guān)鍵指標。

影響天然氣系統(tǒng)甲烷排放測量與估算的因素眾多，致使甲烷排放率估算的準確性備受質(zhì)疑，主要原因有5個：①天然氣從氣田引出要經(jīng)過生產(chǎn)、處理、運輸、存儲和分配等環(huán)節(jié)到達終端用戶，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備繁多、管線長且分布廣；②甲烷排放伴隨系統(tǒng)運行的整個過程，其中逃逸排放（Fugitive Emission）是指系統(tǒng)運行過程中由閥門、連接、壓縮機和天然氣發(fā)動機、汽輪機未燃燒的尾氣及輸配管線的泄漏所引起的排放，而放散排放是由管線、氣井及設(shè)備的例行維護、系統(tǒng)擾動（如超壓事故、泄壓系統(tǒng)）造成的[3]；③天然氣系統(tǒng)處于開放的環(huán)境中，受其他排放源的干擾及氣象條件的影響較大；④天然氣系統(tǒng)甲烷排放測量技術(shù)有待提高，而且采用不同測量方法測量同一排放源所得結(jié)果存在差異；⑤甲烷排放自底向上（Bottom-up）估算法與自頂向下（Top-down）估算法存在系統(tǒng)性差異而且原因尚不明確。因此，有必要對天然氣系統(tǒng)甲烷排放的測量與估算進行研究。

本文著重梳理了美國天然氣輸送存儲系統(tǒng)、分配系統(tǒng)的甲烷排放測量與估算的研究，對比各種甲烷測量技術(shù)的應(yīng)用情況和自底向上估算法及自頂向下估算法，探討了測量與估算方法的特點并分析了造成估算結(jié)果系統(tǒng)差異性的主要原因。通過對比中美兩國甲烷排放的研究現(xiàn)狀以期針對我國天然氣系統(tǒng)的研究提出參考建議，加快我國在天然氣甲烷排放方面的研究。在天然氣生產(chǎn)甲烷排放方面，薛明等已對甲烷排放的測量估算及相關(guān)政策法規(guī)進行了著重的介紹[5]，本文只做相關(guān)補充，不再詳細展開。

1 美國甲烷排放量的估算

甲烷排放的估算方法分為自底向上法和自頂向下法。兩種估算方法存在系統(tǒng)差異[6-7]，對同一地區(qū)天然氣系統(tǒng)進行估算時，自頂向下估算量一般大于自底向上，甲烷排放估算存在機理性和測量方面的難題。

1.1 自底向上估算法

20世紀90年代，為了對甲烷排放進行估算，美國氣體研究院（Gas Research Institute，GRI）與環(huán)境保護署共同做了一項研究，后稱GRI/EPA研究[8]。該項研究首先確定甲烷排放源，即將天然氣系統(tǒng)的組件或環(huán)節(jié)進行分類，經(jīng)試驗測定排放源的甲烷排放因子[8]（Emission Factor，EF）；然后通過統(tǒng)計法對每類排放源整體進行估計，即得到排放源的活動因子（Activity Factor，AF）；最后以二者的乘積EF×AF表示每類排放源全年甲烷排放量，不同類排放源的排放量累加得到年度天然氣甲烷排放量[3]。甲烷排放自底向上估算法就是確定排放源的排放因子和活動因子，然后采用插值計算法對設(shè)施級、地區(qū)級甚至國家級的甲烷排放量進行估算。基于GRI/EPA研究的排放因子，EPA統(tǒng)計各排放源的活動因子，采用自底向上法估算甲烷排放量，兩年發(fā)布一次溫室氣體清單（Greenhouse Gas Inventory，GHGI），該清單為現(xiàn)今最全的甲烷排放自底向上法的估算結(jié)果。

然而，自從20世紀90年代后天然氣系統(tǒng)產(chǎn)生了很多變化，例如分配系統(tǒng)大量設(shè)備更新?lián)Q代，管道材料也發(fā)生了重大變化[9]；氣田生產(chǎn)大多數(shù)采用水平鉆井和水力壓裂等先進技術(shù)[10]。這些改變都會對排放因子產(chǎn)生較大影響，導(dǎo)致GHGI的準確性受到挑戰(zhàn)。為了更好地了解天然氣系統(tǒng)的現(xiàn)狀，2011年EPA實施了溫室氣體報告強制規(guī)定（Greenhouse Gas Report Program，GHGRP），要求相關(guān)企業(yè)采用測量與排放因子相結(jié)合的方法估算設(shè)施級甲烷排放量，并上報年排放量在25 000 t以上的設(shè)施。GHGRP雖然為排放估算提供了大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，但由于忽略設(shè)備、工藝環(huán)節(jié)的差異性，采用過時的平均排放因子其完整性受到很大的質(zhì)疑。可見，排放因子直接影響著自底向上法甲烷排放量估算的準確性。

現(xiàn)在普遍采用現(xiàn)場直接測量法，利用聲發(fā)射探測技術(shù)與高速流抽樣技術(shù)[11]直接測量更新的新型組件或先進工藝環(huán)節(jié)的排放因子，然后采用插值法對甲烷排放量進行自底向上的估算，不僅可以提高估算的準確性，而且還可以通過與GHGI、GHGRP的上報量[9-10,12-15]進行比較，確定甲烷減排的有效措施。

生產(chǎn)環(huán)節(jié)采用新技術(shù)，設(shè)備的更新?lián)Q代都會對天然氣生產(chǎn)的甲烷排放產(chǎn)生影響。ALLEN等采用現(xiàn)場直接測量和自底向上估算法，重點研究了完井返排、液體卸載、修井作業(yè)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)甲烷排放估算量低于GHGI[10]；而進一步研究發(fā)現(xiàn)氣井類型影響液體卸載的甲烷排放，其中帶塞舉升氣井為主要排放源，其估算量與GHGI及GHGRP的上報量基本一致[12]。在設(shè)備更新方面，ALLEN等對氣動裝置（泵、閥門）進行研究，發(fā)現(xiàn)排放因子不低于GHGI，而氣動閥門平均排放估算量比GHGI高17%且受到應(yīng)用場合的影響，例如分離器、壓縮機的氣動閥門排放率高于其他設(shè)備；而且單位氣井閥門數(shù)量為2.7個高于GHGI的1個[13]。液體卸載[12]和氣動閥門[13]的排放分布為偏態(tài)分布，存在超級排放源，對自底向上法估算甲烷排放造成較大影響。在生產(chǎn)的其他方面，薛明[5]等對現(xiàn)有文獻做了較為詳細的介紹?？梢?，新方法、新技術(shù)的應(yīng)用有利于甲烷減排，而應(yīng)用場合對設(shè)備的甲烷逃逸排放有一定的影響。

天然氣長距離輸送系統(tǒng)的主要排放源為壓縮機及其附屬設(shè)備、壓氣站和高壓管線。在天然氣長距離輸送方面，ZIMMERLE等在擴大樣本數(shù)量的情況下，使用2 292個現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)、677個設(shè)施的額外排放數(shù)據(jù)和922個設(shè)施的活動數(shù)據(jù)，采用自底向上法對輸送-存儲系統(tǒng)進行了甲烷排放估算，發(fā)現(xiàn)壓縮機相關(guān)設(shè)備為最大排放源，并發(fā)現(xiàn)超級排放源，甲烷排放估算量與GHGI置信區(qū)間重疊，比GHGRP的上報量高1.6倍[14]。SUBRAMINIAN等采用現(xiàn)場直接測量法和示蹤劑釋放技術(shù)測量了全美45個壓氣站（其中25個在GHGRP范圍以內(nèi)），利用逃逸、放散排放源的測量數(shù)據(jù)結(jié)合其排放因子，對壓氣站的排放量進行了估算，結(jié)果顯示：①設(shè)備甲烷排放分布呈偏態(tài)，并發(fā)現(xiàn)了2個超級排放源；②在考慮超級排放源的情況下，平均排放因子大于GHGI，如不考慮則小于GHGI；③GHGRP的上報量受設(shè)施位置、運行狀態(tài)的影響，因此在利用上報數(shù)據(jù)更新排放因子時需修正[15]。ZIMMERLE等采用現(xiàn)場測量法首次對96 km集輸管線、56個清管器及39個截止閥進行了測量，發(fā)現(xiàn)近期更新的排放因子仍然低估了集輸管線的甲烷排放[16]。可見，甲烷排放分布，超級排放源的存在和樣本容量及其代表性對設(shè)施級、設(shè)備級自底向上法甲烷排放估算影響較大，而長距離管線輸送天然氣造成的甲烷排放需要進一步探索。

天然氣分配系統(tǒng)的主要排放源為調(diào)節(jié)計量裝置和管線。LAMB等人采用分層抽樣法對230處埋地管線泄漏點、229個調(diào)節(jié)計量裝置進行了現(xiàn)場測量并更新了排放因子，分配系統(tǒng)甲烷排放估算量比GHGI小36%～70%[9]?？梢?，設(shè)備管線更新有利于甲烷減排。但是目前為止，采用自底向上法估算分配系統(tǒng)甲烷排放量的研究相對較少，現(xiàn)場測量及統(tǒng)計數(shù)據(jù)的匱乏限制了設(shè)備管線更新、地理位置及季節(jié)對甲烷排放影響的研究。

采用自底向上法估算甲烷排放量可以對特定排放源的排放因子進行研究，但其估算的準確性嚴重依賴于測量樣本的容量和排放源的排放分布。天然氣系統(tǒng)設(shè)備多、覆蓋范圍廣，很難對全部排放源進行識別和測量[17]。如果排放分布為正態(tài)分布，那么很容易得到具有代表性的樣本，然而許多排放源的排放呈偏態(tài)分布[9,12,13,15]并且還存在超級排放源[12-14]，這嚴重影響了自底向上甲烷排放估算的準確性。如果再考慮時間因素的影響，對多個地區(qū)同一時刻進行全天候測量，自底向上法的局限性將更大。

1.2 自頂向下估算法

甲烷排放自頂向下估算法是通過測量有界區(qū)域的甲烷濃度來量化該區(qū)域的甲烷排放量，按原理可分為質(zhì)量平衡和傳感器測量兩種：質(zhì)量平衡是利用飛行器測量某有界區(qū)域上、下風(fēng)向斷面的甲烷濃度來估算該區(qū)域的排放量；傳感器測量通常采用氣象傳輸模擬與固定傳感器網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合或?qū)α鲾U散模型與逆模型耦合來估算區(qū)域的甲烷排放量[11]。而根據(jù)測量區(qū)域的不同又可分為設(shè)施級、地區(qū)（盆地）級、大陸級和全球級的甲烷排放量估算，不同級別的測量與估算所使用的方法也不盡相同。

1.2.1 設(shè)施級甲烷排放的測量與估算

設(shè)施級甲烷排放量自底向上法估算常采用現(xiàn)場直接測量法，而自頂向下法估算通常采用OTM33A測量方法（The EPA's Other Test Method 33A）和示蹤劑釋放技術(shù)。采用三種測量方法對同一設(shè)施的甲烷排放量進行估算，結(jié)果表明OTM33A測量法的精確度不如現(xiàn)場直接測量和示蹤劑釋放技術(shù)[17]。OTM33A測量法為一種反高斯方法，即在甲烷排放源下風(fēng)側(cè)20～200 m范圍測量甲烷濃度和風(fēng)況，依據(jù)經(jīng)驗確定高斯羽流擴散參數(shù)進而得到甲烷質(zhì)量通量[18]。OTM33A應(yīng)用的局限性為測量地必須有足夠的順風(fēng)條件。而使用示蹤劑釋放技術(shù)進行測量時，需在設(shè)施內(nèi)的1個（2個）地方以特定的速率釋放1種（2種）示蹤氣體，用順風(fēng)羽流中目標分析物（甲烷）的混合比與示蹤氣體的混合比來估算甲烷排放量[17]。示蹤劑釋放法假設(shè)目標分析物（甲烷）與示蹤氣體共同分散到大氣中，為使二者擴散均勻?qū)y量時間要求較高，其應(yīng)用局限性不僅要求測量地有足夠的順風(fēng)條件以便取樣，而且需要得到釋放示蹤氣體的許可。

這兩種方法多用于氣井、礦井集輸系統(tǒng)及處理廠等設(shè)施級甲烷排放的測量，在長距離輸送系統(tǒng)[15]及分配系統(tǒng)中的應(yīng)用較少。ROBERTSON等采用OTM33A法對氣井甲烷排放進行了估算，結(jié)果顯示濕氣盆地氣井的甲烷排放量與產(chǎn)量呈負相關(guān)，而且高于干氣盆地氣井[19]。YACOVITCH等采用雙示蹤劑釋放技術(shù)測量了2個天然氣生產(chǎn)地區(qū)氣井的小時排放量[20]。MITCHELL等采用雙示蹤劑釋放技術(shù)對礦井集輸設(shè)施和處理廠的甲烷排放量進行了測量估算，結(jié)果顯示集氣設(shè)施排放分布呈較為明顯的偏態(tài)分布，液態(tài)儲罐放散排放占整個集輸設(shè)施的20%[21]。隨后，MARCHESE等利用以上測量數(shù)據(jù)[21]結(jié)合設(shè)施數(shù)量，通過蒙特-卡羅模擬對全美天然氣礦井集輸系統(tǒng)和處理廠的甲烷排放量進行了估算，結(jié)果顯示礦井集輸系統(tǒng)和處理廠以放散排放為主[22]。

1.2.2 地區(qū)級甲烷排放的測量與估算

地區(qū)級甲烷排放自頂向下法估算，針對不同的目標可采用機載測量、車載測量和地面固定監(jiān)測網(wǎng)測量。

天然氣生產(chǎn)地區(qū)甲烷排放自頂向下估算一般采用飛行器測量有界區(qū)域的順、逆?zhèn)燃淄闈舛?，計算濃度差后乘以空氣流動速率，得到區(qū)域甲烷排放總量。確定甲烷排放源的方法有兩種：一種為遵循質(zhì)量守恒，用總量減去GHGI非天然氣系統(tǒng)排放源的排放量；另一種為應(yīng)用碳同位素標記法或逆算模型確定天然氣系統(tǒng)排放占比，進而估算地區(qū)天然氣系統(tǒng)的甲烷排放量[23]。天然氣生產(chǎn)地區(qū)甲烷排放的測量估算，已從對單一地區(qū)的研究轉(zhuǎn)變?yōu)閷Σ煌貐^(qū)[24]、不同季節(jié)[25]的研究，在排放偏態(tài)分布[26]及超級排放源[27]等問題上也做了相應(yīng)研究，并與GHGI和GHGRP的上報量進行比較[28]，發(fā)現(xiàn)化石源為天然氣生產(chǎn)地區(qū)主要甲烷排放源[29-30]，天然氣系統(tǒng)的逃逸排放造成了自頂向下法估算與GHGI之間的差異[31]。

在城區(qū)甲烷排放測量估算方面，可搭建地面固定監(jiān)測網(wǎng)進行連續(xù)測量，然而測量數(shù)據(jù)的解讀高度依賴于大氣模型，具有較大的不確定性[11]。MCKAIN等使用全面的大氣測量和建?？蚣?，測量了波士頓地區(qū)平均甲烷排放通量，結(jié)合乙烷-甲烷比確定了天然氣甲烷排放的占比，對波士頓城區(qū)的天然氣年甲烷排放量進行了估算[32]。

而在分配系統(tǒng)方面，多采用移動車輛對管線進行大氣測量。車載測量可以測出行車軌跡上的甲烷濃度，通過碳同位素標記法以區(qū)分生物甲烷源（如垃圾填埋場、濕地、下水道）和熱甲烷源（如天然氣），并確定甲烷排放源的占比，然后估算出分配系統(tǒng)的甲烷排放。在波士頓，PHILLIPS等采用車載測量法繪制了785 mile街道中心管線的甲烷排放地圖，觀察到街道水平甲烷濃度較高，并將其歸因于3 000多處陳舊的天然氣管線泄漏，通過碳同位素標記法確定天然氣排放源的占比，對分配系統(tǒng)管線甲烷排放進行了估算[33]。在華盛頓，JACKSON等人同樣采用車載測量法繪制了1 500 mile街道中心管線和5 893個泄漏點的地圖，區(qū)分了甲烷排放源，最后估算出管道的甲烷排放量，并測定出潛在爆炸性濃度[34]。管線更新及修復(fù)有利于甲烷減排，美國三個城市開展了鑄鐵管線的更換項目但進度不同，GALLAPHER等人采用車載測量法繪制了三個城市街道的甲烷排放圖，發(fā)現(xiàn)管線的泄漏與更換項目的進程有關(guān)，在已完成更換項目城市的單位長度管線甲烷排放量比沒有完成的城市少90%[35]。

1.2.3 大陸級及全球級甲烷排放的測量與估算

大陸級及全球級甲烷排放自頂向下法估算常采用衛(wèi)星觀測法測量大范圍空間的甲烷濃度，比地面監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)測量范圍更廣，而且突破了飛行器測量的時間限制。雖然衛(wèi)星觀測能進行持續(xù)觀測，但數(shù)據(jù)精度較低。大氣中的甲烷能夠被短波紅外（Shortwave Infrared，SWIR）太陽后散射儀和熱紅外（Thermal Infrared，TIR）地球輻射熱發(fā)射儀檢測到；用于大氣制圖的掃描成像吸收光譜儀（Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography，SCIAMACHY）和溫室氣體觀測衛(wèi)星（Greenhouse Gases Observing Satellite，GOSAT）可以提供SWIR反演數(shù)據(jù)；而TIR反演數(shù)據(jù)可以從大氣紅外測深儀、對流層發(fā)射光譜儀及大氣紅外測深干涉儀得到[36]。一般來說，SWIR能提供大氣柱的總甲烷濃度；而TIR能提供垂直剖面的甲烷濃度，但由于缺少熱對比，TIR對對流層底層的靈敏度較低，這限制了其對區(qū)域源的探測應(yīng)用價值[36]。

在衛(wèi)星靈敏度足夠高、覆蓋范圍足夠廣的條件下，空間分辨率的提高是大陸級及全球級甲烷排放測量估算的關(guān)鍵。WECHT等利用戈達德地球觀測系統(tǒng)化學(xué)輸運模型（Goddard Earth Observing System Chemistry （GEOS-Chem）chemical transport model）及其伴隨物，通過反演SCIAMACHY觀測數(shù)據(jù)，對北美地區(qū)甲烷排放進行了估算[37]，并結(jié)合機載測量將該地區(qū)甲烷排放的水平分辨率優(yōu)化到1/2°×2/3°[36]。TURNER等利用2009—2011年GOSAT觀測數(shù)據(jù)，基于同樣的原理對全球和北美的甲烷排放進行了估算，空間分辨率分別可以達到4°×5°和50 km×50 km[38]。JACOB等結(jié)合表面觀測、機載觀測數(shù)據(jù)，通過全球級到點源級的逆算分析，將衛(wèi)星觀測成功應(yīng)用到超級排放源的探測上[39]。

機載測量法多用于油氣生產(chǎn)地區(qū)，發(fā)展較快且技術(shù)較為成熟[5]；對城區(qū)內(nèi)天然氣分配系統(tǒng)、城區(qū)內(nèi)各場站等的研究多采用車載測量，但相對較少；長距離輸送系統(tǒng)具有管線距離長分布廣、設(shè)施間距較大等特點，利用地面監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進行研究難度較大；衛(wèi)星觀測法雖然能解決空間和時間上的難題，但空間分辨率有待進一步提高?？梢?，不同甲烷排放自頂向下測量方法存在不同的問題，表明對天然氣系統(tǒng)甲烷排放的理解和估算依然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

1.3 甲烷排放估算結(jié)果差異性分析

在確定天然氣甲烷排放源的占比條件下，通過自頂向下法估算與自底向上法估算的對比，可以確定溫室氣體清單中缺少的排放源，提高GHGI的排放源的完整性和估算的準確性。而大量基于自頂向下法的甲烷排放研究均顯示，溫室氣體清單估算一直低估了天然氣系統(tǒng)的甲烷排放量[6-7]。兩種方法系統(tǒng)的差異性大大困擾著天然氣應(yīng)用過程中對氣候影響的正確評估和能源政策的決策。

造成這種系統(tǒng)差異的原因有很多，其中抽樣樣本容量及代表性、組件環(huán)節(jié)排放的偏態(tài)分布[9,12,13,15]、超級排放源[12-14,27,39]的存在都會對自底向上法估算產(chǎn)生較大影響，導(dǎo)致系統(tǒng)差異性較大。ALLEN分析了造成系統(tǒng)差異性的原因并建議對超級排放源[40]進行檢測；ZAVALA-ARAIZA等分析出異常工況可能導(dǎo)致超級排放源的產(chǎn)生[41]；SCHWIETZKE等采用機載測量法對頁巖氣生產(chǎn)地區(qū)的甲烷排放進行空間解析，發(fā)現(xiàn)間歇性排放源影響較大[42]；VAUGHN等對某天然氣生產(chǎn)地進行了多尺度測量并獲得詳細活動數(shù)據(jù)，通過自頂向下法估算與自底向上法估算的時空對比，發(fā)現(xiàn)人工液體卸載的間歇性排放是造成排放時間差異的原因[43]；ZAVALA-ARAIZA等采用重復(fù)測量的方法以提高自頂向下法估算的確定性，并整合完備的設(shè)施數(shù)目進行自底向上法估算，通過比較發(fā)現(xiàn)巴奈特地區(qū)甲烷排放估算量大約是GHGI的2倍[44]。

在設(shè)施級的甲烷排放估算中，測量方法也會對甲烷排放的估算結(jié)果造成影響。BELL等人測量了某地區(qū)268處設(shè)施，其中261處采用現(xiàn)場測量法，17處采用雙示蹤劑通量比法，50處采用OTM33A測量法。比較甲烷排放估算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)基于現(xiàn)場測量的估算結(jié)果最低，且與基于現(xiàn)場測量的估算法和基于示蹤劑釋放技術(shù)的估算法相比，基于OTM33A測量的估算法精度較低[17]。而VAUGHN等對一天然氣集輸補給站進行了測量，對現(xiàn)場直接測量法、雙示蹤劑釋放技術(shù)和機載測量法進行了比較，結(jié)果顯示基于現(xiàn)場直接測量法的估算值高于雙示蹤劑釋放技術(shù)且低于機載測量法[45]。

2 國內(nèi)天然氣系統(tǒng)甲烷排放估算

中國天然氣應(yīng)用起步較晚，但產(chǎn)量增速很快。2018年，中國天然氣表觀消費量達2 803×108m3，同比增長17.5%，在一次能源消費中占比達7.8%，同比提高0.8個百分點；日最高用氣量達10.37×108m3，同比增長20%[46]。近些年，隨著中國經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型、環(huán)境保護的要求越來越高，甲烷排放量隨著天然氣在一次能源消耗占比的增高而越來越高，但天然氣系統(tǒng)甲烷排放測量估算還不成熟。現(xiàn)在我國采用《1996年IPCC國家溫室氣體清單指南》中第一、三層結(jié)合法，對天然氣甲烷逃逸排放進行估算，但甲烷排放因子基本已經(jīng)過時。隨著新技術(shù)（如水力壓裂、水平鉆井）的成熟和應(yīng)用，設(shè)備的更新?lián)Q代、管線巡檢修復(fù)的提升，都會對排放因子帶來影響[5]。溫室氣體排放清單中的排放因子需要不斷更新，以正確反映天然氣系統(tǒng)甲烷排放的實際狀況。

美國在天然氣系統(tǒng)甲烷排放方面研究較多，但天然氣系統(tǒng)之間的差異使中國難以直接借鑒引用美國環(huán)境保護署的GHGI。主要表現(xiàn)在以下三方面：

（1）我國天然氣事業(yè)處于快速發(fā)展階段，每年新增居民、工商業(yè)用戶超過1 000萬戶。系統(tǒng)存在大量的調(diào)試操作（如天然氣置換點火操作），火炬系統(tǒng)不穩(wěn)定，而美國天然氣系統(tǒng)處于平衡發(fā)展階段，新增用戶較少，甲烷排放量相對穩(wěn)定。

（2）中國LNG設(shè)施較多且為較大甲烷排放源。我國天然氣系統(tǒng)存在大量的LNG汽車加氣站、LNG衛(wèi)星站及LNG調(diào)峰儲氣站等設(shè)施，而美國LNG使用較少。目前LNG儲罐儲存超過4天就會產(chǎn)生BOG（蒸發(fā)氣體），通過調(diào)查10座LNG汽車加氣站發(fā)現(xiàn)，每座LNG加氣站平均日甲烷放散量約為96.2 m3。

（3）中國甲烷減排監(jiān)管體系尚不完善。目前，美國已經(jīng)建立了較為完善的甲烷減排監(jiān)管體系，在聯(lián)邦層面建立溫室氣體排放數(shù)據(jù)報告制度（GHGRP），制定重點排放源目錄和排放標準，實施大氣污染物排放許可證制度；在州層面加強污染物減排立法[47]。在體系監(jiān)管下，油氣企業(yè)需要通過技術(shù)或設(shè)備升級、改善技術(shù)規(guī)范及優(yōu)化操作程序等手段來有效控制甲烷排放。而目前我國對控制甲烷排放的重視不足，監(jiān)管體系尚不完善，大部分油氣企業(yè)還未將甲烷減排作為運行目標之一。

在溫室氣體排放清單方面，對我國天然氣系統(tǒng)甲烷排放的研究很少。薛明等回顧了國內(nèi)油氣生產(chǎn)過程的甲烷逃逸排放的測量研究[5]，發(fā)現(xiàn)我國對該方面的研究較少，且大多數(shù)研究局限于單個組件或環(huán)節(jié)，如井口套管[48]、采出水[49]、煤層氣井口[50]等，對整個系統(tǒng)的全面研究很少[5]。而對于輸配系統(tǒng)，甲烷排放檢測技術(shù)[51]、排放因子更新和自頂向下法估算等方面的研究少之又少。因此，目前我國很有必要開展對本國油氣系統(tǒng)甲烷排放的研究。

3 結(jié)論

我國天然氣的應(yīng)用起步較晚，其甲烷排放的研究也大都借鑒他國經(jīng)驗[5]，在原始測量研究方面成果頗少，但為了解決霧霾等環(huán)境問題，近年來天然氣作為一次能源在我國能源占比正逐年增高，天然氣系統(tǒng)的甲烷排放及造成的溫室效應(yīng)問題亟待解決。結(jié)合我國天然氣行業(yè)現(xiàn)狀和國內(nèi)需求，給出以下建議：

（1）我國是天然氣進口大國而非出口大國，建議先采用自底向上法對天然氣場站、輸送存儲系統(tǒng)、分配系統(tǒng)等進行甲烷排放估算并完善溫室氣體清單。

（2）參考國外排放偏態(tài)分布和超級排放源的研究，結(jié)合本國天然氣系統(tǒng)的實際狀況，確定主要排放源。

（3）在排放源詳細分類的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)場直接測量技術(shù)對各類排放源尤其主要排放源的排放因子進行更新，完善溫室氣體清單。

（4）在條件成熟的情況下開展機載測量和衛(wèi)星觀測，以實現(xiàn)對天然氣系統(tǒng)多維度、全方位的甲烷排放估算。