天然氣能量計量標準化
——天然氣計量改革勢在必行

徐兆明（大慶油田有限責(zé)任公司質(zhì)量節(jié)能部）

王學(xué)文（中國石油天然氣集團公司質(zhì)量管理與節(jié)能部）

天然氣能量計量標準化
——天然氣計量改革勢在必行

徐兆明（大慶油田有限責(zé)任公司質(zhì)量節(jié)能部）

王學(xué)文（中國石油天然氣集團公司質(zhì)量管理與節(jié)能部）

天然氣貿(mào)易交接計量的方式分能量計量和體積（質(zhì)量）計量兩種，體積計量只反映了天然氣的體積量，而沒有反映天然氣中含有多少可以利用的熱值，不能充分體現(xiàn)天然氣按質(zhì)論價、優(yōu)質(zhì)優(yōu)價的市場商品交易原則，不利于科學(xué)合理地利用有限的天然氣資源，對供需雙方都是不公平的。天然氣含可燃燒的烴類物質(zhì)越高，所含的單位天然氣熱值就越高，價值也越高；反之，所含的熱值就越低，價值也越低。能量計量直接反映了天然氣的價值。為了更好地促進國際貿(mào)易，實現(xiàn)長距離輸送天然氣的經(jīng)濟價值，從科學(xué)、公平、合理的角度出發(fā)，實施能量計量，與國際接軌，這是我國天然氣工業(yè)健康發(fā)展的必由之路。

天然氣 能量計量 標準化

天然氣計量系統(tǒng)是指用于實現(xiàn)計量的全套計量儀表及其相關(guān)設(shè)備。它是一項系統(tǒng)工程，不但涉及計量設(shè)備、儀表與方法，而且也與場站建設(shè)、計量規(guī)模和管理等有關(guān)。為加快我國天然氣（大規(guī)模）交接計量的方式由傳統(tǒng)的體積計量向能量計量過渡，全國天然氣標準化技術(shù)委員會于2003年成立“天然氣的能量測定”標準技術(shù)工作組，開展了天然氣能量測定相關(guān)的技術(shù)研究和標準化工作。由中國石油西南油氣田公司天然氣研究院、中國石油大慶油田有限責(zé)任公司、中國石油西氣東輸管道公司南京計量測試中心、中國石油西南油氣田分公司天然氣計量檢測中心和中國石油集團工程設(shè)計有限責(zé)任公司西南分公司的人員組成的標準技術(shù)工作組，修改采用國際標準《天然氣能量的測定》（ISO15112：2007），制定了國家標準 GB/T 22723-2008《天然氣能量的測定》，它提供了采用測量或計算方式對天然氣進行能量測定的方法，并描述了必須采用的相關(guān)技術(shù)和措施，同時規(guī)定：應(yīng)按照GB/T 18603《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》選擇相應(yīng)的能量測定方法。

1 天然氣貿(mào)易交接計量的方式

天然氣貿(mào)易交接計量方式有能量計量和體積（質(zhì)量）計量之分，國外多數(shù)國家采用以能量計量為主、體積計量為輔的計量方式，目前國內(nèi)絕大多數(shù)天然氣貿(mào)易交接計量采用體積計量。

天然氣是一種可燃氣體，主要成份是以甲烷為主的烴類混合物，并含有乙烷及少量的丙烷、丁烷、二氧化碳、氮氣、硫化氫及微量的氧氣等其他組分。天然氣的價值以烴類物質(zhì)燃燒時所釋放的熱值來衡量。不能貢獻熱值（CO2、N2等）又影響天然氣應(yīng)用的（H2S）可以統(tǒng)稱為天然氣的“雜質(zhì)”。天然氣的“雜質(zhì)”含量越高，則天然氣的“品質(zhì)”越低，所能利用的天然氣熱值含量就越低。天然氣貿(mào)易交接能量計量就是通過直接或間接的辦法測定單位立方米或立方英寸的天然氣在標準狀態(tài)下的發(fā)熱值，然后進行能量（熱值）的計量。

2 開展天然氣能量計量的必要性

天然氣計量由體積計量轉(zhuǎn)為能量計量是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，現(xiàn)在國內(nèi)一些大的天然氣生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)在逐步實施天然氣體積計量向能量計量的轉(zhuǎn)化。普遍采用氣相色譜法測量天然氣發(fā)熱量量值，這種方法簡潔、快速，適合輸送管道中天然氣的在線測量或離線測量，天然氣企業(yè)已廣泛采用。天然氣測量能力資源主要集中在天然氣的生產(chǎn)企業(yè)、工業(yè)用戶和民用天然氣公司。天然氣的輸送管網(wǎng)遍及全國，其中分布著許多小型的檢測實驗室，主要檢測設(shè)備是氣相色譜儀，氣相色譜儀由按質(zhì)量法配制的標準氣體來校準。

體積計量與能量計量相比最大的區(qū)別就是體積計量比能量計量少了一道熱值計算，這恰恰是天然氣體積計量最大的缺點，它不能直觀地反應(yīng)天然氣的品質(zhì)及價值。體積計量只管天然氣在標準狀態(tài)下的“體積”有多大，而不管這“體積”里的具體有價值的烴類物質(zhì)有多少。

能量計量貿(mào)易雙方交接的是真正有發(fā)熱價值的“烴類”物質(zhì)，而將天然氣不發(fā)熱的“雜質(zhì)”間接排除在外，對買賣雙方更公平。天然氣能量計量能真實地反映其作為燃料和能源的價值，天然氣的價值應(yīng)是其所含的發(fā)熱量，即熱能。天然氣含可燃燒的烴類物質(zhì)越高，所含的單位天然氣熱值就越高，價值也越高；反之，所含的熱值就越低，價值也越低。能量計量直接反映了天然氣的價值。體積計量不可能充分體現(xiàn)天然氣按質(zhì)論價、優(yōu)質(zhì)優(yōu)價的市場商品交易原則，不利于科學(xué)合理地利用有限的天然氣資源。體積計量只反映了天然氣有多少，而沒有反映該天然氣含有多少可以利用的熱值。天然氣轉(zhuǎn)為能量計量后，可直接與其他能源比較，例如，與電、煤、油等進行直觀的比較，從而為電廠、城市燃氣準確預(yù)測生產(chǎn)用燃料提供準確數(shù)據(jù)。能量計量有利于促進天然氣國際貿(mào)易，特別是國內(nèi)新興的液化天然氣（LNG）更是采用100%能量計量交接。

西氣東輸管道、忠武管線和陜京二線已經(jīng)投產(chǎn)，廣東LNG也于2006年6月投產(chǎn)，福建LNG和擬建的其他地方區(qū)域性天然氣管道工程將使我國的天然氣利用進入新的時代。廣東和福建LNG項目的購買和銷售都是采用能量計量方式。為了使用和保護好天然氣資源，給能源使用者提供選擇能源公平、合理的機會，使天然氣計量方式與國際慣例接軌，開展天然氣能量計量是非常必要的。

3 天然氣能量計量標準化

國內(nèi)天然氣體積計量技術(shù)及其標準化已經(jīng)接近國際水平。為了使我國天然氣計量方式與國際慣例接軌，中國石油天然氣股份公司組織開展了能量計量可行性等方面的研究工作，完成了“油氣計量方式與國際慣例接軌研究”、“天然氣能量計量配套技術(shù)研究”、“天然氣輸配系統(tǒng)氣質(zhì)管理方案的研究”、“管輸天然氣氣質(zhì)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究”和“西南地區(qū)商品天然氣實施能量計量的方案研究”、“天然氣組成分析的溯源性研究”、“天然氣能量計量應(yīng)用與實施細則研究”、“西氣東輸二線天然氣能量計量體系應(yīng)用研究”等科研項目。

在天然氣能量測定標準化方面，ISO于1998年開始制定《天然氣能量的測定》標準，天然氣能量測定國際標準ISO 15112已經(jīng)于2007年正式頒布。我國《天然氣能量的測定》國家標準已于2008年12月31日頒布（標準號為GB/T 22723-2008），于2009年8月1日起實施。天然氣從體積計量轉(zhuǎn)為能量計量是大勢所趨，國內(nèi)天然氣計量改革勢在必行，《天然氣能量的測定》國家標準的頒布，為實施天然氣能量計量創(chuàng)造了良好的技術(shù)條件。

4 天然氣能量計量技術(shù)標準的應(yīng)用和實施

從目前我國制訂的天然氣體積流量測定、天然氣分析測試及相關(guān)的儀器設(shè)備檢定規(guī)程看，我國的天然氣流量測定、組成分析等標準及體積流量測定設(shè)備的檢定規(guī)程已基本制訂，只需在以后的工作中不斷修訂完善即可。但是，對于天然氣熱值直接測定技術(shù)，我國尚未建立高準確度天然氣熱值直接測定技術(shù)，也未制訂相關(guān)的測試標準及檢定規(guī)程，尚需要研制天然氣熱值直接測定裝置，開展相關(guān)技術(shù)的科技攻關(guān)，為形成熱值直接測定的方法標準奠定基礎(chǔ)。因此，應(yīng)開展天然氣熱值直接測定技術(shù)研究，完成相關(guān)測定標準的制訂和天然氣熱值測定設(shè)備性能評價標準的制訂。

同時，天然氣的熱值可通過組成數(shù)據(jù)進行計算獲得，雖然我國已制訂組成分析方法標準及實驗室和在線氣相色譜儀檢定規(guī)程，并按其對天然氣組成分析用氣相色譜儀進行了檢定或校準，但按國際通行慣例和ISO 10723的要求，要保證組成數(shù)據(jù)的準確性，需要盡快補充制訂天然氣組成在線分析系統(tǒng)的性能評價方法和設(shè)備管理細則等標準。同時在2012年組織制訂專門針對天然氣的在線硫化氫分析儀、在線水露點/水含量分析儀檢定規(guī)程或性能評價標準。

為了更好地促進國際貿(mào)易，實現(xiàn)長距離輸送天然氣的經(jīng)濟價值，從科學(xué)、公平、合理的角度出發(fā)，實施能量計量，與國際接軌，已成為我國天然氣工業(yè)健康發(fā)展的必由之路。但由于國家至今尚未出臺相關(guān)的法規(guī)和政策全面實施天然氣能量計量，國內(nèi)的研究成果沒有得到應(yīng)用推廣和實踐檢驗。國內(nèi)天然氣流量測定通過多年的攻關(guān)研究和工程建設(shè)，在流量的溯源體系和質(zhì)量保證體系應(yīng)用方面，已經(jīng)趨于完善和成熟。而熱值測定，由于國內(nèi)沒有實施能量計量，熱值數(shù)據(jù)不參與經(jīng)濟核算，故目前普遍存在設(shè)備配置不合理、管理不善、數(shù)據(jù)準確度差、溯源和質(zhì)量保證體系不健全等情況，這些將嚴重阻礙能量計量的實施和應(yīng)用。因此在國內(nèi)實施能量計量尚需要推廣應(yīng)用和實踐檢驗相應(yīng)的研究成果，優(yōu)化與整合天然氣測量溯源體系，進一步完善天然氣發(fā)熱量測量標準（直接測量法），使其具有高水平的測量能力，制訂天然氣能量測量能力資源的評價標準規(guī)范，開展國際互認以及國內(nèi)天然氣能量測量能力評價活動，建立天然氣能量計量資源評價體系和天然氣能量計量資源共享平臺，建立與國際接軌的天然氣能量計量體系，這些將是“十二五”期內(nèi)的重要工作目標。

[1]中國石油西南油氣田公司天然氣研究院,中國石油西氣東輸管道公司南京計量測試中心.天然氣能量計量的理論與實踐(BG/T22723-2008《天然氣能量測定》宣貫參考資料).

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.01.015

2011-01-04）

徐兆明，1985年畢業(yè)于吉林工業(yè)大學(xué)工程機械系，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，1990年碩士研究生畢業(yè)于吉林工業(yè)大學(xué)機械工程系，2010年8月博士研究生畢業(yè)于大慶石油學(xué)院油氣田化學(xué)工程專業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位。