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(guó)石油天然氣集團(tuán)公司質(zhì)量管理與節(jié)能部）

天然氣能量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)化
——天然氣計(jì)量改革勢(shì)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(guó)石油天然氣集團(tuán)公司質(zhì)量管理與節(jié)能部）

天然氣貿(mào)易交接計(jì)量的方式分能量計(jì)量和體積（質(zhì)量）計(jì)量?jī)煞N，體積計(jì)量只反映了天然氣的體積量，而沒(méi)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(jià)、優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)的市場(chǎng)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(duì)供需雙方都是不公平的。天然氣含可燃燒的烴類(lèi)物質(zhì)越高，所含的單位天然氣熱值就越高，價(jià)值也越高；反之，所含的熱值就越低，價(jià)值也越低。能量計(jì)量直接反映了天然氣的價(jià)值。為了更好地促進(jìn)國(guó)際貿(mào)易，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離輸送天然氣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，從科學(xué)、公平、合理的角度出發(fā)，實(shí)施能量計(jì)量，與國(guó)際接軌，這是我國(guó)天然氣工業(yè)健康發(fā)展的必由之路。

天然氣 能量計(jì)量 標(biāo)準(zhǔn)化

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

1 天然氣貿(mào)易交接計(jì)量的方式

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

天然氣是一種可燃?xì)怏w，主要成份是以甲烷為主的烴類(lèi)混合物，并含有乙烷及少量的丙烷、丁烷、二氧化碳、氮?dú)狻⒘蚧瘹浼拔⒘康难鯕獾绕渌M分。天然氣的價(jià)值以烴類(lèi)物質(zhì)燃燒時(shí)所釋放的熱值來(lái)衡量。不能貢獻(xiàn)熱值（CO2、N2等）又影響天然氣應(yīng)用的（H2S）可以統(tǒng)稱(chēng)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(jì)量就是通過(guò)直接或間接的辦法測(cè)定單位立方米或立方英寸的天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的發(fā)熱值，然后進(jìn)行能量（熱值）的計(jì)量。

2 開(kāi)展天然氣能量計(jì)量的必要性

天然氣計(jì)量由體積計(jì)量轉(zhuǎn)為能量計(jì)量是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)一些大的天然氣生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)在逐步實(shí)施天然氣體積計(jì)量向能量計(jì)量的轉(zhuǎn)化。普遍采用氣相色譜法測(cè)量天然氣發(fā)熱量量值，這種方法簡(jiǎn)潔、快速，適合輸送管道中天然氣的在線測(cè)量或離線測(cè)量，天然氣企業(yè)已廣泛采用。天然氣測(cè)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(hù)和民用天然氣公司。天然氣的輸送管網(wǎng)遍及全國(guó)，其中分布著許多小型的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，主要檢測(cè)設(shè)備是氣相色譜儀，氣相色譜儀由按質(zhì)量法配制的標(biāo)準(zhǔn)氣體來(lái)校準(zhǔn)。

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

能量計(jì)量貿(mào)易雙方交接的是真正有發(fā)熱價(jià)值的“烴類(lèi)”物質(zhì)，而將天然氣不發(fā)熱的“雜質(zhì)”間接排除在外，對(duì)買(mǎi)賣(mài)雙方更公平。天然氣能量計(jì)量能真實(shí)地反映其作為燃料和能源的價(jià)值，天然氣的價(jià)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(lèi)物質(zhì)越高，所含的單位天然氣熱值就越高，價(jià)值也越高；反之，所含的熱值就越低，價(jià)值也越低。能量計(jì)量直接反映了天然氣的價(jià)值。體積計(jì)量不可能充分體現(xiàn)天然氣按質(zhì)論價(jià)、優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)的市場(chǎng)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(jì)量只反映了天然氣有多少，而沒(méi)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(jì)量后，可直接與其他能源比較，例如，與電、煤、油等進(jìn)行直觀的比較，從而為電廠、城市燃?xì)鉁?zhǔn)確預(yù)測(cè)生產(chǎn)用燃料提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。能量計(jì)量有利于促進(jìn)天然氣國(guó)際貿(mào)易，特別是國(guó)內(nèi)新興的液化天然氣（LNG）更是采用100%能量計(jì)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(guó)的天然氣利用進(jìn)入新的時(shí)代。廣東和福建LNG項(xiàng)目的購(gòu)買(mǎi)和銷(xiāo)售都是采用能量計(jì)量方式。為了使用和保護(hù)好天然氣資源，給能源使用者提供選擇能源公平、合理的機(jī)會(huì)，使天然氣計(jì)量方式與國(guó)際慣例接軌，開(kāi)展天然氣能量計(jì)量是非常必要的。

3 天然氣能量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)化

國(guó)內(nèi)天然氣體積計(jì)量技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)接近國(guó)際水平。為了使我國(guó)天然氣計(jì)量方式與國(guó)際慣例接軌，中國(guó)石油天然氣股份公司組織開(kāi)展了能量計(jì)量可行性等方面的研究工作，完成了“油氣計(jì)量方式與國(guó)際慣例接軌研究”、“天然氣能量計(jì)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(shí)施能量計(jì)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(jì)量應(yīng)用與實(shí)施細(xì)則研究”、“西氣東輸二線天然氣能量計(jì)量體系應(yīng)用研究”等科研項(xiàng)目。

在天然氣能量測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)化方面，ISO于1998年開(kāi)始制定《天然氣能量的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)，天然氣能量測(cè)定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 15112已經(jīng)于2007年正式頒布。我國(guó)《天然氣能量的測(cè)定》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已于2008年12月31日頒布（標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為GB/T 22723-2008），于2009年8月1日起實(shí)施。天然氣從體積計(jì)量轉(zhuǎn)為能量計(jì)量是大勢(shì)所趨，國(guó)內(nèi)天然氣計(jì)量改革勢(shì)在必行，《天然氣能量的測(cè)定》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的頒布，為實(shí)施天然氣能量計(jì)量創(chuàng)造了良好的技術(shù)條件。

4 天然氣能量計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用和實(shí)施

從目前我國(guó)制訂的天然氣體積流量測(cè)定、天然氣分析測(cè)試及相關(guān)的儀器設(shè)備檢定規(guī)程看，我國(guó)的天然氣流量測(cè)定、組成分析等標(biāo)準(zhǔn)及體積流量測(cè)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(duì)于天然氣熱值直接測(cè)定技術(shù)，我國(guó)尚未建立高準(zhǔn)確度天然氣熱值直接測(cè)定技術(shù)，也未制訂相關(guān)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及檢定規(guī)程，尚需要研制天然氣熱值直接測(cè)定裝置，開(kāi)展相關(guān)技術(shù)的科技攻關(guān)，為形成熱值直接測(cè)定的方法標(biāo)準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)。因此，應(yīng)開(kāi)展天然氣熱值直接測(cè)定技術(shù)研究，完成相關(guān)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)的制訂和天然氣熱值測(cè)定設(shè)備性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的制訂。

同時(shí)，天然氣的熱值可通過(guò)組成數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算獲得，雖然我國(guó)已制訂組成分析方法標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)驗(yàn)室和在線氣相色譜儀檢定規(guī)程，并按其對(duì)天然氣組成分析用氣相色譜儀進(jìn)行了檢定或校準(zhǔn)，但按國(guó)際通行慣例和ISO 10723的要求，要保證組成數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要盡快補(bǔ)充制訂天然氣組成在線分析系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法和設(shè)備管理細(xì)則等標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)在2012年組織制訂專(zhuān)門(mén)針對(duì)天然氣的在線硫化氫分析儀、在線水露點(diǎn)/水含量分析儀檢定規(guī)程或性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

為了更好地促進(jìn)國(guó)際貿(mào)易，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離輸送天然氣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，從科學(xué)、公平、合理的角度出發(fā)，實(shí)施能量計(jì)量，與國(guó)際接軌，已成為我國(guó)天然氣工業(yè)健康發(fā)展的必由之路。但由于國(guó)家至今尚未出臺(tái)相關(guān)的法規(guī)和政策全面實(shí)施天然氣能量計(jì)量，國(guó)內(nèi)的研究成果沒(méi)有得到應(yīng)用推廣和實(shí)踐檢驗(yàn)。國(guó)內(nèi)天然氣流量測(cè)定通過(guò)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(cè)定，由于國(guó)內(nèi)沒(méi)有實(shí)施能量計(jì)量，熱值數(shù)據(jù)不參與經(jīng)濟(jì)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(zhǔn)確度差、溯源和質(zhì)量保證體系不健全等情況，這些將嚴(yán)重阻礙能量計(jì)量的實(shí)施和應(yīng)用。因此在國(guó)內(nèi)實(shí)施能量計(jì)量尚需要推廣應(yīng)用和實(shí)踐檢驗(yàn)相應(yīng)的研究成果，優(yōu)化與整合天然氣測(cè)量溯源體系，進(jìn)一步完善天然氣發(fā)熱量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)（直接測(cè)量法），使其具有高水平的測(cè)量能力，制訂天然氣能量測(cè)量能力資源的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，開(kāi)展國(guó)際互認(rèn)以及國(guó)內(nèi)天然氣能量測(cè)量能力評(píng)價(jià)活動(dòng)，建立天然氣能量計(jì)量資源評(píng)價(jià)體系和天然氣能量計(jì)量資源共享平臺(tái)，建立與國(guó)際接軌的天然氣能量計(jì)量體系，這些將是“十二五”期內(nèi)的重要工作目標(biāo)。

[1]中國(guó)石油西南油氣田公司天然氣研究院,中國(guó)石油西氣東輸管道公司南京計(jì)量測(cè)試中心.天然氣能量計(jì)量的理論與實(shí)踐(BG/T22723-2008《天然氣能量測(cè)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(jī)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(jī)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(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位。