黃維和 段繼芹 常宏崗 羅 勤 周 理 孫 齊

1.中國(guó)石油天然氣股份有限公司 2.全國(guó)天然氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì) 3.中國(guó)石油西南油氣田公司天然氣研究院

4.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司天然氣氣質(zhì)控制和能量計(jì)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 5.國(guó)家石油天然氣大流量計(jì)量站成都分站

0 引言

近5年，中國(guó)天然氣消費(fèi)量年增長(zhǎng)率約為10%，2020年中國(guó)天然氣年消費(fèi)量超過3 200×108m3，在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比為8.8%[1]，預(yù)計(jì)2035年天然氣年消費(fèi)量將超過6 000×108m3[2]，天然氣工業(yè)仍處于高速發(fā)展階段?！笆濉逼陂g，中國(guó)已形成常規(guī)氣、非常規(guī)氣（頁巖氣、致密砂巖氣、煤層氣等）、煤制天然氣、進(jìn)口液化天然氣、進(jìn)口管道氣、摻氫/生物甲烷天然氣等多元化的供銷格局，氣源發(fā)熱量范圍介于34～43 MJ/m3，不同氣源發(fā)熱量最大差值超過20%[3]，在一個(gè)統(tǒng)一的天然氣輸配管網(wǎng)內(nèi)采用體積交接計(jì)量，難以準(zhǔn)確計(jì)算管網(wǎng)輸氣能量平衡，有效控制和監(jiān)督質(zhì)量，保障天然氣貿(mào)易公平[4-5]。北美、歐洲從20世紀(jì)70～80年代開始實(shí)施能量計(jì)量，俄羅斯國(guó)內(nèi)天然氣雖然仍采用體積計(jì)量[6]，但出口歐洲則采用能量計(jì)量。我國(guó)在中海油供香港中華電力項(xiàng)目、進(jìn)口LNG及中緬進(jìn)口天然氣國(guó)際貿(mào)易、廣東少數(shù)工業(yè)貿(mào)易已采用能量計(jì)量和計(jì)價(jià)。2019年5月24日，國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)等四部門聯(lián)合下發(fā)《油氣管網(wǎng)設(shè)施公平開放監(jiān)管辦法》，其中第十三條明確要求“天然氣管網(wǎng)設(shè)施運(yùn)營(yíng)企業(yè)接收和代天然氣生產(chǎn)、銷售企業(yè)向用戶交付天然氣時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)發(fā)熱量、體積、質(zhì)量等進(jìn)行科學(xué)計(jì)量，并接受政府計(jì)量行政主管部門的計(jì)量監(jiān)督檢查。國(guó)家推行天然氣能量計(jì)量計(jì)價(jià)，于本辦法施行之日起24個(gè)月內(nèi)建立天然氣能量計(jì)量計(jì)價(jià)體系”。為此本文探討了我國(guó)天然氣能量計(jì)量體系建設(shè)成就，分析了天然氣流量計(jì)量，發(fā)熱量測(cè)定，量值溯源，能量計(jì)量關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化、智能化及應(yīng)用技術(shù)，以及基于大數(shù)據(jù)分析的天然氣管網(wǎng)能量平衡、多氣源下的質(zhì)量跟蹤與監(jiān)控、新能源檢測(cè)與計(jì)量技術(shù)，能量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系等方面的需求，進(jìn)而提出了未來天然氣計(jì)量發(fā)展對(duì)策。

1 中國(guó)天然氣能量計(jì)量體系建設(shè)成就

雖然我國(guó)是世界上發(fā)現(xiàn)和利用天然氣最早的國(guó)家，但天然氣的工業(yè)化開采和利用則是新中國(guó)成立后才逐步發(fā)展起來的。1957年3月22日我國(guó)第一套天然氣流量計(jì)——“U”形玻璃計(jì)量管應(yīng)用在川南氣田黃瓜山氣田1號(hào)井[7]。20世紀(jì)80年代，我國(guó)在參考采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，頒布了第一個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《流量測(cè)量節(jié)流裝置 第一部分：節(jié)流件為角接取壓、法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板和角接取壓標(biāo)準(zhǔn)噴嘴：GB/T 2624—1981》[8]和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法：SYL 04—1983》[9]。形成了天然氣產(chǎn)品質(zhì)量行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《天然氣：SY 7514—1988》[10]，提出了適應(yīng)我國(guó)天然氣工業(yè)發(fā)展的質(zhì)量指標(biāo)要求，形成了天然氣取樣以及天然氣組成、硫化氫、總硫、發(fā)熱量分析方法等6項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《天然氣中硫化氫含量的測(cè)定 碘量法：GB 11060.1—1989》[11]、《天然氣中硫化氫含量的測(cè)定 亞甲藍(lán)法：GB 11060.2—1989》[12]、《天然氣中總硫的測(cè)定氧化微庫侖法：GB 11061—1989》[13]、《天然氣發(fā)熱量 密度和相對(duì)密度的計(jì)算方法：GB 11062—1989》[14]、《天然氣的組成分析 氣相色譜法：GB/T 13610—1992》[15]、《天然氣的取樣方法：GB/T 13609—1992》[16]。1997年在成都市四川石油管理局建立了亞洲第一的質(zhì)量測(cè)量不確定度為0.1%（k=2）的天然氣流量原級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置，完善了天然氣流量量值溯源體系，與歐美同時(shí)代技術(shù)水平基本一致。同時(shí)，形成了3個(gè)一級(jí)國(guó)家氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、5個(gè)國(guó)家二級(jí)氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，基本建成了天然氣發(fā)熱量溯源體系。

隨著天然氣工業(yè)發(fā)展，我國(guó)已建成位于成都、南京、武漢3套壓力介于0.4～10.0 MPa，測(cè)量不確定度介于0.05%～0.07%的質(zhì)量時(shí)間法和高壓活塞式體積管天然氣流量原級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置，以及廣州分站、烏魯木齊分站、塔里木分站等11個(gè)國(guó)家天然氣專業(yè)計(jì)量站，次級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和工作標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量不確定度范圍介于0.16%～0.29%，基本滿足我國(guó)天然氣流量計(jì)量的需求；開展了天然氣流量量值溯源、流量計(jì)性能評(píng)價(jià)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用、天然氣管道內(nèi)流場(chǎng)可視化、數(shù)值模擬和數(shù)據(jù)分析處理等技術(shù)研究，完善了國(guó)內(nèi)外貿(mào)易中天然氣計(jì)量技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化。圍繞能量計(jì)量相關(guān)分析測(cè)試技術(shù)，中國(guó)石油西南油氣田公司天然氣研究院于2016年形成了Cutler-Hammer發(fā)熱量直接測(cè)定技術(shù)及裝置，其不確定度為0.17%（k=2）[17-18]，達(dá)到了ISO 15971：2008[19]規(guī)定的1級(jí)水平；建立了質(zhì)量比較儀等高準(zhǔn)確度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制造系統(tǒng)、烴類多組分標(biāo)準(zhǔn)氣制備系統(tǒng)，目前已取得國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書5種、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書12種，可保證獲得準(zhǔn)確的天然氣發(fā)熱量、壓縮因子數(shù)值，在線和離線分析系統(tǒng)可靠運(yùn)行，基本滿足發(fā)熱量溯源和爭(zhēng)議仲裁等要求。目前，我國(guó)已頒布實(shí)施80多項(xiàng)天然氣能量計(jì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，核心標(biāo)準(zhǔn)為《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求：GB/T 18603—2014》[20]、《天然氣能量測(cè)定：GB/T 22723—2008》[21]和《天然氣：GB 17820—2018》[22]。天然氣能量計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)體系已基本建立，包括流量測(cè)量、取樣、分析、物性參數(shù)計(jì)算等，均已在天然氣生產(chǎn)、輸送、貿(mào)易，以及質(zhì)量控制和計(jì)量交接方面得到廣泛的應(yīng)用和實(shí)施，基本滿足了天然氣工業(yè)發(fā)展和能量計(jì)量的需要。特別是自2000年以來，圍繞天然氣中硫檢測(cè)分析測(cè)試技術(shù)研究，主導(dǎo)制訂4項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

2 中國(guó)天然氣計(jì)量需求分析

2.1 天然氣流量計(jì)量技術(shù)

20世紀(jì)90年代中期以前，國(guó)外標(biāo)況流量不低于105m3/hA級(jí)計(jì)量系統(tǒng)主要采用單臺(tái)流量計(jì)和在線分析儀，此后，大多采用兩臺(tái)流量計(jì)和兩臺(tái)在線色譜分析儀互為核查，實(shí)時(shí)監(jiān)控儀器是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)。兩臺(tái)儀器的測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)一般控制在0.3%內(nèi)，不超過0.5%[23]，近10年來采用兩臺(tái)流量計(jì)和兩臺(tái)在線色譜分析測(cè)得數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算，以降低測(cè)量不確定度和及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障或問題。計(jì)量系統(tǒng)開始投運(yùn)和設(shè)備維修、維護(hù)后委托技術(shù)權(quán)威機(jī)構(gòu)進(jìn)行計(jì)量系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)，即對(duì)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行能量測(cè)量不確定度的評(píng)定，運(yùn)用信息化、智能化及大數(shù)據(jù)分析，確保流量計(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)可靠。國(guó)內(nèi)主要是通過上下游計(jì)量之差來控制，一般控制在1.0%內(nèi)滿足要求，A級(jí)計(jì)量系統(tǒng)主要采用單臺(tái)流量計(jì)量器具和單臺(tái)在線色譜分析儀（部分采用離線分析），通常未配備核查的流量計(jì)及分析系統(tǒng)，若現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)及處理。我國(guó)已發(fā)布《天然氣計(jì)量系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)：GB/T 35186—2017》[24]和《天然氣在線分析系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)：GB/T 28766—2018》[25]，但國(guó)內(nèi)僅西部管道、深港燃?xì)夤艿赖壬贁?shù)公司開展了設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)性能評(píng)價(jià)。

2.2 天然氣發(fā)熱量定值技術(shù)

天然氣的發(fā)熱量測(cè)量分為直接測(cè)量和間接測(cè)量。直接測(cè)量是以恒流天然氣在過量的空氣中燃燒，所釋放的能量被傳遞到熱交換介質(zhì)。氣體的發(fā)熱量與升高的溫度直接相關(guān)。我國(guó)發(fā)熱量直接測(cè)量技術(shù)，測(cè)量不確定度為0.17%（k=2），達(dá)到ISO 15971: 2008確定的1級(jí)水平，可以滿足現(xiàn)場(chǎng)發(fā)熱量測(cè)量結(jié)果核查和爭(zhēng)議仲裁要求（圖1）。間接測(cè)量是由天然氣組成依據(jù)GB/T 11062—2014[26]計(jì)算發(fā)熱量。GB/T 13610—2014[27]給出了用氣相色譜法分析天然氣組成的過程。目前已取得國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書5種、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書12種，可保證在線和離線分析系統(tǒng)可靠運(yùn)行。氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)量值傳遞和溯源鏈如圖2所示，目前一級(jí)氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)水平如表1所示。

圖1 發(fā)熱量直接測(cè)定水平對(duì)比圖

圖2 中國(guó)天然氣組成分析用氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)量值傳遞和溯源鏈圖

表1 中國(guó)一級(jí)氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)水平表

我國(guó)天然氣發(fā)熱量直接測(cè)量裝置測(cè)量不確定度為0.17%（k=2），未建立ISO 15971標(biāo)準(zhǔn)定義的0級(jí)發(fā)熱量裝置，與歐美發(fā)熱量直接測(cè)定不確定度優(yōu)于0.10%相比還有一定差距。目前，我國(guó)生產(chǎn)二級(jí)氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)未給出甲烷含量的不確定度值，采用稱量法制備的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)計(jì)算發(fā)熱量的不確定度介于0.21%～0.46%，與德國(guó)等歐洲國(guó)家同類氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)計(jì)算不確定度存在較大差距，天然氣分析用一級(jí)、二級(jí)氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)范圍不能完全覆蓋國(guó)內(nèi)需求，制備速度也不能滿足生產(chǎn)的需要，需開展提升氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)不確定度的相關(guān)研究，提升標(biāo)氣的制備能力水平。

2.3 量值溯源技術(shù)

圍繞保障天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確可靠，對(duì)標(biāo)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家天然氣計(jì)量，以消除天然氣國(guó)際貿(mào)易技術(shù)壁壘，我國(guó)持續(xù)開展提升天然氣流量量值溯源體系水平研究。目前，我國(guó)天然氣流量原級(jí)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)水平與國(guó)際相當(dāng)（圖3）。國(guó)內(nèi)次級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和工作標(biāo)準(zhǔn)流量測(cè)量不確定度水平介于0.16%～0.29%，與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家流量測(cè)量不確定度范圍（0.13%～0.25%）相比有一定差距（圖4）。目前，成都分站和武漢分站大量流量標(biāo)準(zhǔn)裝置體積流量的測(cè)量不確定度優(yōu)于0.16%，具備檢定0.5級(jí)管徑150 mm及以上的大口徑流量計(jì)的能力，其余分站還需要進(jìn)一步提升技術(shù)水平至0.16%。按照國(guó)家強(qiáng)制檢定目錄，管徑300 mm以上的天然氣貿(mào)易流量計(jì)允許出具校準(zhǔn)證書，其他出具檢定證書。若按目前測(cè)量不確定度0.29%工作標(biāo)準(zhǔn)檢定流量計(jì)，其能量測(cè)量不確定度可能大于1.00%，不能滿足國(guó)內(nèi)A級(jí)計(jì)量系統(tǒng)的能量計(jì)量需求，如表2所示。

圖3 世界主要國(guó)家天然氣流量原級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置技術(shù)水平比較圖

圖4 世界主要國(guó)家天然氣流量工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置技術(shù)水平比較圖

表2 天然氣能量計(jì)量測(cè)量不確定度的估算（示例）表

我國(guó)目前已建國(guó)家專業(yè)計(jì)量站檢定/校準(zhǔn)最大流量計(jì)為DN 400，歐洲檢定/校準(zhǔn)最大流量計(jì)可達(dá)DN800，隨著天然氣國(guó)際貿(mào)易量增加，在最大檢測(cè)能力方面還需拓展。

2.4 能量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)能量計(jì)量主要標(biāo)準(zhǔn)與ISO標(biāo)準(zhǔn)和歐美先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)相比，還存在以下問題[28]：

1）天然氣分析溯源準(zhǔn)則、天然氣分析氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的確認(rèn)和流量計(jì)算機(jī)等部分國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)內(nèi)天然氣計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)中未進(jìn)行轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致天然氣分析用氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在全國(guó)未統(tǒng)一規(guī)范使用、管理與溯源，同時(shí)天然氣能量測(cè)定、天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求、超聲流量計(jì)、孔板流量計(jì)等存在部分被采納或參考的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)未同步進(jìn)行修訂。

2）我國(guó)在能量計(jì)量流量計(jì)算機(jī)、天然氣在線色譜校準(zhǔn)規(guī)范、天然氣能量計(jì)量技術(shù)規(guī)范、天然氣能量計(jì)量實(shí)施規(guī)范、發(fā)熱量測(cè)量校準(zhǔn)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)規(guī)范等方面尚未制訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)能量計(jì)量系統(tǒng)的不確定度評(píng)價(jià)方法未統(tǒng)一。

3）天然氣計(jì)量器具的檢定規(guī)程、校準(zhǔn)規(guī)范均為通用型，沒有單獨(dú)的天然氣流量計(jì)的檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范，現(xiàn)有檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范實(shí)用性與操作性不強(qiáng)。

4）天然氣能量計(jì)量沒有參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定研究，缺少話語權(quán)。

國(guó)內(nèi)外天然氣能量測(cè)量關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比如表3所示。

表3 國(guó)內(nèi)外天然氣能量測(cè)量關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比表

2.5 多氣源下的質(zhì)量跟蹤與監(jiān)控技術(shù)及大數(shù)據(jù)分析的天然氣管網(wǎng)能量平衡技術(shù)

歐美國(guó)家早在20世紀(jì)80年代就開始實(shí)施能量計(jì)量，通過多年的探索建立了多氣源下的質(zhì)量跟蹤與監(jiān)控技術(shù)及基于大數(shù)據(jù)的天然氣管網(wǎng)能量平衡技術(shù)。以荷蘭為例：1995年前，天然氣管網(wǎng)能量計(jì)量年輸損為1.00%；通過不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的計(jì)量站場(chǎng)的整改、A級(jí)計(jì)量系統(tǒng)雙流量計(jì)的應(yīng)用，增加自用氣體測(cè)量點(diǎn)，專業(yè)隊(duì)伍安裝、維護(hù)計(jì)量系統(tǒng)、流量計(jì)量設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)以及德國(guó)與荷蘭進(jìn)行天然氣流量量值的統(tǒng)一，能量計(jì)量年輸損下降至0.50%，月輸損為1.00%，變化介于－0.50%～1.50%；將孔板改為超聲流量計(jì)，與德國(guó)流量量值關(guān)鍵比對(duì)量值統(tǒng)一后校準(zhǔn)裝置不確定度在0.20%內(nèi)，通過加強(qiáng)管理制度和過程控制，管理人員技術(shù)水平的提升，找準(zhǔn)分析計(jì)量系統(tǒng)計(jì)量損失等因素，2003年天然氣能量計(jì)量年輸損下降至0.10%，月輸損量由1.00%下降至0.20%；通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)對(duì)氣量與熱值的監(jiān)控與調(diào)控，管網(wǎng)的天然氣發(fā)熱量值的變化控制在技術(shù)協(xié)議范圍，2007年能量年輸損控制在0.05%以內(nèi)[29-32]。目前，美國(guó)4.0 MPa以上天然氣管網(wǎng)能量計(jì)量年輸損指標(biāo)優(yōu)于0.10%。西班牙按管網(wǎng)壓力分段進(jìn)行控制，大于1.6 MPa的實(shí)際損失在0.20%內(nèi)，0.4 MPa至1.6 MPa的實(shí)際損失控制在0.39%內(nèi)，0.4 MPa以下控制在1.00%內(nèi)[33-34]。

我國(guó)天然氣管網(wǎng)體積年輸損指標(biāo)基本能控制在0.18%內(nèi)，能量計(jì)量輸損指標(biāo)現(xiàn)未給定。因此，為了保障計(jì)量的準(zhǔn)確可靠，計(jì)量系統(tǒng)改造、建立實(shí)時(shí)核查手段或定期監(jiān)管制度、以及應(yīng)用大數(shù)據(jù)的管理非常必要。

2.6 新能源檢測(cè)與計(jì)量技術(shù)

氫摻入現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)加以利用是近年來國(guó)內(nèi)外研究和測(cè)試的熱點(diǎn)。英國(guó)、荷蘭、日本、德國(guó)、丹麥都建立了相應(yīng)的測(cè)試及研究機(jī)構(gòu)，天然氣管道摻氫量最高可達(dá)30%[35]。摻氫天然氣計(jì)量技術(shù)是摻氫天然氣產(chǎn)業(yè)規(guī)模化和市場(chǎng)化的重要基礎(chǔ)。歐洲已經(jīng)著手開展相關(guān)研究，并制訂了“歐洲計(jì)量創(chuàng)新和研究計(jì)劃”。該計(jì)劃側(cè)重于非常規(guī)氣體（摻氫天然氣、合成氣、生物甲烷等）流量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)化所需的計(jì)量學(xué)研究，確定非常規(guī)氣體在典型目標(biāo)用戶終端中的測(cè)量準(zhǔn)確度、成本和使用壽命。該計(jì)劃將開發(fā)一種可追蹤的非常規(guī)氣體流量計(jì)的校準(zhǔn)方法。在我國(guó)，關(guān)于摻氫/生物甲烷天然氣計(jì)量技術(shù)研究工作的報(bào)道較少，相關(guān)研究成果和摻氫/生物甲烷天然氣計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系仍是空白。天然氣摻氫/生物甲烷的研究還需要進(jìn)一步加強(qiáng)，應(yīng)建立天然氣摻氫研究技術(shù)中心，對(duì)摻氫天然氣的質(zhì)量和計(jì)量、運(yùn)輸和消耗進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析，建立摻氫/生物甲烷天然氣計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，保障天然氣供銷安全平穩(wěn)。

2.7 能量計(jì)量關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化、智能化技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用流量計(jì)除國(guó)產(chǎn)孔板流量計(jì)的壽命、計(jì)量性能可以和國(guó)外產(chǎn)品媲美外，其余超聲、渦輪、氣相色譜儀等計(jì)量設(shè)備對(duì)比德國(guó)、荷蘭、美國(guó)等設(shè)備在壽命以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性、重復(fù)性等計(jì)量性能方面有待加強(qiáng)。國(guó)產(chǎn)色譜技術(shù)及可用于天然氣發(fā)熱測(cè)定的一些關(guān)聯(lián)技術(shù)，如基于激光吸收、光折射—超聲原理的發(fā)熱量測(cè)試設(shè)備在研發(fā)之中。中石油已建立了質(zhì)量控制與能量計(jì)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)開展天然氣質(zhì)量控制前沿技術(shù)、氣質(zhì)快速檢測(cè)和在線監(jiān)測(cè)技術(shù)、天然氣發(fā)熱量測(cè)量和體積計(jì)量技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和基礎(chǔ)理論研究；加強(qiáng)標(biāo)志性裝備建設(shè)和功能提升，加強(qiáng)質(zhì)量控制和能量計(jì)量實(shí)驗(yàn)新方法研究；創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)和人才培養(yǎng)模式，打造“產(chǎn)、學(xué)、研、用”深度融合的技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)能量計(jì)量關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化、智能化，提升在質(zhì)量控制與能量計(jì)量領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)和國(guó)際話語權(quán)[35]。

3 中國(guó)天然氣計(jì)量發(fā)展對(duì)策

目前，我國(guó)建立了3套測(cè)量不確定度0.05%～0.07%的天然氣流量量傳體系和0.17%的天然氣發(fā)熱量量值溯源體系，形成了天然氣能量計(jì)量相關(guān)的80多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)體系，基本滿足我國(guó)天然氣能量計(jì)量的需求，但與國(guó)際領(lǐng)先水平相比在天然氣流量工作標(biāo)準(zhǔn)、一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)、能量計(jì)量實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的制訂、多氣源下的質(zhì)量跟蹤與監(jiān)控技術(shù)、新能源檢測(cè)與計(jì)量技術(shù)、能量計(jì)量關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化和智能化技術(shù)等面還有差距。為了更高水平建設(shè)天然氣能量計(jì)量計(jì)價(jià)體系，提出以下展望：

1）瞄準(zhǔn)世界天然氣量值溯源領(lǐng)先水平，積極與國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)交流與合作，開展國(guó)內(nèi)天然氣流量標(biāo)準(zhǔn)能力提升和量值比對(duì)統(tǒng)一研究，使10 MPa壓力范圍內(nèi)天然氣流量原級(jí)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量測(cè)量不確定度優(yōu)于0.05%，工作標(biāo)準(zhǔn)體積流量測(cè)量不確定度優(yōu)于0.20%，具備檢定0.5級(jí)流量計(jì)的能力。開展高準(zhǔn)確度等級(jí)的天然氣標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制，通過定值、分離純化、制備、保存等相關(guān)技術(shù)和方法研究，提高天然氣標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)性能，完善國(guó)家天然氣標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)量傳溯源體系，滿足對(duì)各類天然氣及代用品組成分析溯源和核查的需求，建立甲烷不確定度≤0.05%（k=2）、其他少量組分不確定度優(yōu)于0.50%（k=2）的國(guó)家一級(jí)分析用多組分氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)體系，建立達(dá)到ISO 15971標(biāo)準(zhǔn)定義的0級(jí)直接發(fā)熱量裝置。

2）積極進(jìn)行國(guó)內(nèi)外天然氣計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置量值比對(duì)及實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)國(guó)際間量值的統(tǒng)一和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)互認(rèn)。

3）按照能量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系的規(guī)劃，加快《天然氣能量的測(cè)定：GB/T 22723》《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求：GB/T 18603》等能量計(jì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的修訂，以及天然氣能量計(jì)量技術(shù)規(guī)范、天然氣能量計(jì)量實(shí)施規(guī)范、天然氣標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)量值溯源規(guī)范、天然氣在線色譜儀校準(zhǔn)規(guī)范和天然氣能量計(jì)量計(jì)算機(jī)性能評(píng)價(jià)規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)的制定，積極參與能量計(jì)量相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制修訂，提升我國(guó)在天然氣標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的國(guó)際影響力和話語權(quán)。

4）建立多氣源下的質(zhì)量跟蹤與監(jiān)控技術(shù)，利用大數(shù)據(jù)分析和網(wǎng)絡(luò)信息實(shí)現(xiàn)計(jì)量設(shè)備智慧化全生命周期管理，交接計(jì)量數(shù)據(jù)透明、共享、可追溯，降低計(jì)量系統(tǒng)的測(cè)量不確定度，達(dá)到歐美4 MPa以上的天然氣管網(wǎng)能量計(jì)量年輸損優(yōu)于0.10%的指標(biāo)。

5）開展高準(zhǔn)確度的國(guó)產(chǎn)在線色譜儀和流量計(jì)量?jī)x表性能提升研究，促進(jìn)國(guó)產(chǎn)計(jì)量?jī)x表技術(shù)快速進(jìn)步，打破國(guó)外高性能計(jì)量?jī)x表技術(shù)壟斷，滿足國(guó)內(nèi)天然氣工業(yè)快速發(fā)展的需求。