梅茜迪 毛霖 劉良果

摘? 要：天然氣能量計量已成為國際上天然氣貿(mào)易和消費計量與結(jié)算的發(fā)展趨勢，而我國普遍采用體積計量。2019年5月24日，國家發(fā)改委等四部門聯(lián)合印發(fā)《油氣管網(wǎng)設(shè)施公平開放監(jiān)管辦法》要求于2021年5月23日前建立天然氣能量計量計價體系。天然氣管輸企業(yè)現(xiàn)階段體積交接計量裝置主要使用高級孔板閥和智能流量計，另有部分超聲波流量計。通過對現(xiàn)有體積交接計量裝置及計量系統(tǒng)進行升級改造，分區(qū)域設(shè)置在線色譜分析儀，提升硬軟件能力，可實現(xiàn)交接計量能量計量功能。

關(guān)鍵詞：管輸企業(yè) 天然氣 能量計量 實施對策

1 引言

目前商品天然氣貿(mào)易結(jié)算依據(jù)的方式主要有兩種：體積計量和能量計量。天然氣能量計量已成為國際上天然氣貿(mào)易和消費計量與結(jié)算的發(fā)展趨勢，我國普遍采用體積計量，僅中海油輸送香港中華電力的天然氣，以及廣東和福建LNG項目采用能量計量方式。2019年5月24日，國家發(fā)改委等四部門聯(lián)合印發(fā)《油氣管網(wǎng)設(shè)施公平開放監(jiān)管辦法》，其中第十三條明確提出國家推行天然氣能量計量計價，要求于2021年5月23日前建立天然氣能量計量計價體系。

2 原理

2.1 天然氣能量計量

天然氣的能量是指其燃燒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，理想狀態(tài)下1m3的甲烷在25℃下完全燃燒，產(chǎn)物中只有水和二氧化碳，釋放39.735MJ的能量。我國天然氣的體積發(fā)熱量最小為33.9MJ/m3，最大為45MJ/m3，二者間的差異達到了31%[1]。GB/T 22723-2008《天然氣能量的測定》規(guī)定天然氣能量值的計算方法為，在相同參比條件下，分別測量和計算天然氣單位體積的發(fā)熱量和某一時間段內(nèi)通過的天然氣的體積，兩者的乘積就是輸送段時間內(nèi)通過儀表的天然氣累計發(fā)熱量。按公式（1）計算。

E：天然氣能量，MJ。

H：天然氣的標(biāo)況體積發(fā)熱量，MJ/m3。

Q：天然氣的標(biāo)況體積，m3。

2.2 天然氣能量計量系統(tǒng)

常用天然氣交接計量器具有氣體超聲流量計、孔板流量計、渦輪流量計等，利用不同原理測量實際操作條件下的氣體體積，在流量積算單元再轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)參比條件下（101.325kPa，20℃）的天然氣體積流量。天然氣能量計量系統(tǒng)是基于現(xiàn)有流量計采集體積流量、溫度、壓力等信號，在線色譜儀直接實時分析氣質(zhì)數(shù)據(jù)并計算或離線分析人工賦值密度、發(fā)熱量等參數(shù)至流量積算單元得出修正后的能量值。

GB/T 18603-2014《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》規(guī)范性附錄B.1對不同等級計量系統(tǒng)的技術(shù)要求規(guī)定設(shè)計能力（標(biāo)準(zhǔn)參比條件）qn>10×104m3/h的輸（配）氣站場應(yīng)采用在線發(fā)熱量和氣質(zhì)測量;設(shè)計能力qn≤10000m3/h的輸（配）氣站場可采用離線或賦值發(fā)熱量值測定。

2.3 天然氣發(fā)熱量賦值

GB/T 18603-2014《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》規(guī)定設(shè)計能力qn≤10×104m3/h的計量系統(tǒng)允許采用離線或賦值發(fā)熱量值測定。GB/T 22723-2008《天然氣能量的測定》第9章詳細(xì)描述了天然氣發(fā)熱量賦值的相關(guān)內(nèi)容，包括固定賦值、可變賦值、確定代表性發(fā)熱量三種賦值方法。

3 實施對策

3.1 站場分類

天然氣管輸企業(yè)往往管理數(shù)座不通級別的輸（配）氣站場、數(shù)千公里管線，有的還形成來環(huán)狀、網(wǎng)狀“高低壓分輸、輸配氣分離”的輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)，管網(wǎng)氣源多元化。開展能量計量的第一步即是對管線上的站場進行分類，制定改造標(biāo)準(zhǔn)。按GB/T 18603-2014《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》分類如下：

（1）A級計量站（qn>240×104m3/d）配備在線色譜儀，單一穩(wěn)定氣源可采用賦值。

（2）B1級計量站（24×104<qn≤240×104m3/d）

①混合氣源或氣質(zhì)組分波動較大，配備在線氣相色譜儀或累積取樣器;

②單一穩(wěn)定氣源，起始點配備累積取樣器，其余采用賦值。

（3）B2級和C級計量站（qn≤24×104m3/d）原則采用定期固定賦值方式。

3.2 分區(qū)域設(shè)置在線氣相色譜分析儀

目前，多數(shù)站場依靠周期人工取樣，離線分析組分，獲取組分?jǐn)?shù)據(jù)，個別站場配置有在線氣相色譜分析儀，實時分析氣體組分參與體積積算。離線分析結(jié)果僅能代表取樣當(dāng)時的氣體組成，而采用在線氣相色譜儀連續(xù)取樣，可提高氣體組成及發(fā)熱量測量時效性及準(zhǔn)確性。

A級計量站配備在線色譜儀，單一穩(wěn)定氣源可采用賦值。B1級計量站當(dāng)混合氣源或氣質(zhì)組分波動較大，配備在線氣相色譜儀或累積取樣器;若單一穩(wěn)定氣源，起始點配備累積取樣器，其余采用賦值。B2級和C級計量站原則采用定期固定賦值方式。

按上述原則，綜合管網(wǎng)運行及設(shè)備管理實際，分區(qū)域設(shè)置在線色譜儀，結(jié)合賦值技術(shù)即可實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)交接計量裝置組分共享進行開展天然氣能量值運算。

3.3 計量系統(tǒng)功能升級

目前常用的天然氣交接計量器具僅氣體超聲流量計帶能量計量功能。其余計量系統(tǒng)或器具需進行功能改造，采用孔板流量計的計量點需升級上下位計量系統(tǒng)軟件;采用智能流量計的計量點，則需升級智能流量計積算儀，更新算法及顯示界面或新增RTU接入流量計體積數(shù)據(jù)與組分?jǐn)?shù)據(jù)，單獨計算能量值。

3.4 賦值方式

（1）運用在線賦值技術(shù)實現(xiàn)上游在線色譜分析數(shù)據(jù)實時往下游賦值，需進行軟硬件改造。

（2）人工賦值，建立相關(guān)管理制度，采用周期人工修改組分、熱值等參數(shù)。

4結(jié)論與展望

在大流量計量點、氣源點安裝在線色譜分析儀同時將該點在線色譜分析儀分析數(shù)據(jù)用于下游相同氣源計量點參與能量計量，是經(jīng)濟、合理的設(shè)置方式。從目前技術(shù)發(fā)展來說，各計量系統(tǒng)廠商、智能流量計生產(chǎn)廠商也在積極開展計量系統(tǒng)軟件升級、流量積算儀的改進工作，完成性能評價及計量認(rèn)證后可以用于生產(chǎn)現(xiàn)場。目前采用超聲流量計和在線色譜分析儀的硬件配置，是大宗天然氣交接體積及能量計量的穩(wěn)定應(yīng)用。

參考文獻

[1]? 王池，李春輝，王京安，李濤. 《天然氣能量計量系統(tǒng)及方法》[J].計量學(xué)報，2008，（5）：403-406.

1西南油氣田分公司輸氣管理處? 四川省? 成都市? 610213

2西南油氣田分公司集輸工程技術(shù)研究所? 四川省? 成都市? 610041