中国天然气能量计量体系建设探讨

"十三五"期间,中国天然气工业高速发展,已形成国产常规气、非常规气(页岩气、致密砂岩气、煤层气等)、煤制天然气、进口液化天然气、进口管道气等多元化的供销格局,气源高位发热量范围介于34～43 MJ/m~3,不同气源发热量差值最大超过20%。2019年5月24日国家发展和改革委员会等四部委联合发布《油气管网设施公平开放监管办法》,要求于该办法施行之日起24个月内建立天然气能量计量计价体系。为了加快我国天然气能量计量体系的建设步伐,综述了量值溯源、能量计量标准等方面的中国天然气能量计量体系建设成就,分析了在天然气流量计量技术,发热量测定技术,量值溯源,能量计量关键设备国产化、智能化及应用技术,基于大数据分析的天然气管网能量平衡技术,多气源下的质量跟踪与监控技术,能量计量标准体系,以及新能源检测与计量技术等方面的需求,并提出了中国天然气计量发展对策。研究结果表明:(1)中国天然气能量计量体系基本满足实施天然气能量计量的要求,但与国际领先水平相比在高水平流量计(0.5级)的检定与应用、高准确度气体标准物质、发热量基准装置的水平、计量标准体系等方面还存在着差距,需要进一步提升;(2)中国要加快能量计量关键设备国产化、智能化技术的研究和应用;(3)天然气管网应建立计量核查方法和基于大数据分析的能量平衡系统、多气源下的质量跟踪与监控系统,以实现优于0.10%的国际领先水平的天然气管网能量输损指标;(4)为规模化应用氢能源和生物能源,实现氢气、生物甲烷与天然气的混输,应开展掺氢/生物甲烷天然气检测与计量新技术及其标准化方面的研究工作。     

我国如何实行天然气能量计量和计价

我国是世界上为数不多的使用天然气体积计量和计价的国家,在当前我国天然气资源供应多元化、市场需求旺盛、天然气体制和天然气价格改革不断深入、市场化竞争格局正在形成的大环境下,实行天然气能量计量和计价比以往任何时候都更为迫切。为此,在阐述我国实行天然气能量计量计价紧迫性的基础上,分析了我国天然气采用能量计量计价在计量界面、计量方法、计量单位、气价转换和管道运价等方面所面临的问题,并提出了实行天然气能量计量计价的解决办法和实施路径。研究结果表明:(1)我国天然气正进入资源供应多元化和国际化、体制改革不断深化、天然气价格和天然气交易市场化发展的新时期,迫切需要改革我国传统的天然气体积计量计价方式,实行天然气能量计量计价;(2)实行天然气能量计量计价应基于我国天然气能量计量标准体系并结合天然气产业链实际,优选切实可行的能量计量界面和计量方法 ;(3)以焦耳作为能量计量单位,按国家发展和改革委员会指定的天然气热值进行天然气体积价格向能量价格转换;(4)天然气管道运输应统一实行能量计量计价;(5)我国天然气能量计量计价宜在试点先行的基础上,按直供工业用户、非居民用户、居民用户的顺序逐步推进。     

国外天然气能量计量与计价综述

天然气能量计量与计价已成为目前国际上最流行的天然气贸易和消费计量与结算方式。对国外天然气能量计量进展情况进行了概述,对国外天然气能量计价方式和能量价格现状进行了归纳与分析。国外的天然气能量计量技术成熟,计量标准和方法完善。全球LNG国际贸易全部采用能量计量计价的方式交易,单位普遍采用美元/MMBtu;管道气的国际贸易也直接或间接地采用能量计量计价的方式。各国的天然气交易除前苏联、东欧和中国外,虽在计量单位上有所差异,但大多数国家均采用能量计量计价方式进行交易,包括天然气管道输送和终端消费也同样采用能量计量计价。     

中国天然气按能量计价实施方案研究

中国实施天然气能量计价已势在必行,计量单位和计价方法的选择就显得十分重要,实施方案应具有可操作性。为此,在分析总结国内外能量计量单位的基础上,提出了符合中国国情的天然气能量计量单位（建议选用千瓦时）;参照国外天然气能量计价的方式,结合中国天然气计量和价格情况,提出了2种天然气能量计价方式（“能量计量、能量结算”和“能量计量、体积结算”）和5种计价方法（单位转换、全国统一热值单价、各气田或区域统一热值单价、天然气热值分类计价、天然气热值标准区间计价）,通过对比分析,按照简便、实用和平稳过渡的原则,建议采用“能量计量、能量计价”方式,单位能量价格可采取现行体积价格进行计量单位的形式转换。在此基础上,提出了天然气按能量计价的实施方案以及全产业链各个环节如何适应从按量（体积）计价向按质（能量）计价的过渡。最后提出了相应的措施建议。该天然气能量计价实施方案可为国家有关政府部门制定相关政策提供依据,也可为天然气生产供应企业、天然气销售和消费企业、广大天然气用户实施天然气能量计价提供认识指导。     

油气大市场，有梗阻

<正>建设全国油气统一市场需要在油气交易、油气管网和天然气市场三方面有所突破。随着我国油气行业改革转型进入深水区,油气行业发展的一些“梗阻”问题浮出了水面。《意见》）针对油气行业着重提出：在统筹规划、优化布局基础上,健全油气期货产品体系,规范油气交易中心建设,优化交易场所、交割库等重点基础设施布局;推动油气管网设施互联互通并向各类市场主体公平开放;稳妥推进天然气市场化改革,加快建立统一的天然气能量计量计价体系。     

多气源天然气输配管网的能量计量方法

随着我国多气源供应格局的形成,天然气计量方式逐渐从现行的体积计量方式向能量计量方式转变。现行的《天然气能量的测定》标准对多气源输配管网系统没有给出具体可操作的能量计量程序,若采用热值数量加权平均赋值方法,能量计量误差可达8%,不能满足能量计量标准GB/T 18603—2014《天然气计量系统技术要求》对能量计量精度的要求。为此,根据天然气输配管网的拓扑结构和气量平衡原理,利用天然气输配管网中现有的流量计量仪表对多气源输配管网进行状态重构,提出了一种区域多气源天然气输配系统状态重构能量计量方法,并对管网状态重构后进行能量计量的误差进行了分析。结果表明:(1)所提出的方法确定了多气源输配管网状态重构所需流量仪表的最少数量及仪表布置方法 ;(2)多气源输配系统管网状态重构后,各下游天然气用户能量计量的误差均不超过0.5%,可满足GB/T 18603—2014对能量计量准确度最高等级(A级)误差在1%以内的要求。该研究成果为我国天然气能量计量技术的应用和推广提供了一种可操作的程序。     

油气管网体制改革后天然气计量技术的发展分析

随着油气管网体制改革的深入实施,天然气产运销一体化格局被打破,上下游市场逐步开发,倒逼天然气计量方式方法发生改变,成为贸易各方关注的焦点。为确保参与天然气贸易交接的各方处于一个公平、公正的环境,油气管网分离后天然气交接计量方式将由体积计量转变为能量计量,相应有关天然气发热量、气质的技术指标、流量计的量值溯源和检定技术,以及现有天然气计量标准体系都将随之改变。通过调研国内外天然气计量技术现状,分析油气管网体质改革后天然气计量方式、仪表发展、溯源技术、标准体系的变化,对中国天然气计量技术发展的可能性进行了预测,为天然气贸易交接计量中的油气田企业、管道企业、用气单位等各方提供了技术参考。     

天然气能量计量设计关键技术研究

自2019年5月24日中国国家发展和改革委员会等四部委共同发布《油气管网设施公平开放监管办法》以来,中国天然气贸易交接计价方式实现了由体积向能量的正式转变,但在具体开展的能量计量工作中,标准、法制、关键技术等方面尚存在诸多问题.在对国内外天然气能量计量法规、标准及关键技术充分调研的基础上,分析了规范、标准的适用性.分析...     

能量计量下天然气管网输差管控对策

随着天然气油气管网分离,我国将逐步推行天然气能量计量。能量计量在使用中仍然存在很多急需解决的问题。本文分析能量计量面临的问题。研究能量计量原理,管控过程变量,提高能量计量的精度,以期实现贸易计量交接公平公正。     

天然气能量计量在我国应用的可行性与实践

天然气作为清洁能源的核心价值在于其供出的发热量。由于我国天然气贸易量逐年上升且随着GB/T 22723—2008《天然气能量的测定》正式实施,天然气交接将从体积计量方式逐步转向能量计量和结算。中国石油天然气股份有限公司于2011年开始在中国石油西南油气田公司建设天然气质量控制和能量计量重点实验室,致力于我国能量计量体系的建设和推广应用。为此,从设备配置和管理、检定规程、方法标准、标准参比条件、气体标准物质、体积流量,以及发热量直接测定量值量传溯源链等方面,深入分析了我国应用能量计量的可行性,并阐述了在西气东输一线和川渝管网的应用实践。结果表明:我国目前已基本具备了实施能量计量的技术条件,整体技术水平在不断提高,可初步满足能量计量应用要求;天然气分析用气体标准物质制备、发热量间接测定、流量原级标准装置水平有待进一步提高。最后提出了6个方面的发展设想来支撑天然气能量计量的全面实施。     

国家管网公司成立对中国天然气市场竞争格局的影响

我国的天然气产业正处于市场化改革的初期阶段,国家石油天然气管网集团有限公司(以下简称国家管网公司)成立后,天然气产、运、销将由原来的一体化逐步分离,整个天然气市场的竞争格局无疑会发生巨大的变化。为此,在深入调查我国天然气市场竞争格局现状的基础上,结合相关市场数据与国家政策改革方向,分析和预测了国家管网公司成立后我国天然气市场竞争形势与贸易格局将发生的变化。研究结果表明:①上游政策性壁垒被打破,更多市场主体将参与天然气勘探开发,一些下游企业也将积极布局天然气生产、进口等业务,以保障自身的资源供应、提高市场话语权,上游市场竞争格局将逐渐形成;②中游长输天然气管网将形成全国一张网,由国家管网公司统一运营,区域管网公司将与国家管网公司并存;③在新增资源的冲击下,下游市场的竞争也将进一步加剧;④整个市场逐渐向上游油气资源多主体多渠道供应、中间统一管网高效集输、下游销售市场充分竞争的"X+1+N+X"体系转变。进而向国家层面提出了相关建议:①加强对市场相关环节的监管;②短期内明确多头进口的规则,确保资源稳定供应;③落实天然气门站价格动态调整机制,完善上下游疏导机制;④进一步规范供气、用气合同,鼓励...     

重建中国天然气产供储销价格形成机制——兼论中国“十四五”天然气价格改革的中心任务

中国目前的油气管网运营机制改革已进入实质性实施阶段,客观上要求再一次重建天然气产供储销价格形成机制。为此,调研了欧美国家在管网运营机制改革前后天然气价格的运行方式和管理经验,深入分析了中国天然气价格管理的现状与存在的问题,提出了重建天然气产供储销价格形成机制的具体内容和时间表。研究结果表明:①以2013年门站价格管理在全国推广为起点,中国花费了数年时间完成了天然气产供储销价格形成机制的第一次重建;②较之于管网运营机制改革,价格机制改革的难度更大,与价格形成机制第一次重建相比,二次重建的难度也更大,但意义也更加重大和深远,是中国天然气工业与市场在更高发展层次上的价格机制重建,是中国天然气行业实现高质量发展的重要保证。结论认为,应将天然气产供储销价格形成机制的二次重建作为"十四五"期间中国天然气价格改革的中心任务,并从下述5个方面平稳有序地推进:①由捆绑定价改为非捆绑定价;②理顺天然气产业链价格,即国产气气源销售价格、中间环节管道运输价格、地下储气库储气费、LNG接收站气化费、下游环节输配气价格等;③妥善解决进口天然气的定价问题;④改天然气体积计量计价为能量计量计价;⑤加快发展天然气市场中...     

基于运行仿真的多气源环状管网能量计量方法研究

目的 天然气能量计量的对象是其完全燃烧后产生的总热量,通常采用体积计量值与体积发热量相乘的方法确定天然气的能量值,而体积发热量取决于天然气的组成,即天然气中各组分的摩尔分数。多气源管网中天然气的组成通常随空间位置和时间变化,故管网的每个计量站都需要确定不同时刻输入或输出本站的天然气的体积发热量。国内长输管道的A级计量站均配置了在线气相色谱仪,可以分析天然气发热量,B级和C级计量站可使用仿真方法为天然气发热量赋值,从而降低配置气相色谱仪的投资与运行维护费用。方法 依据面向能量计量的管网仿真理论基础,针对某多气源环状管网,分别使用TGNET和SPS仿真软件建立了具有天然气组分跟踪与发热量计算功能的运行仿真模型。为提高仿真结果准确性,基于历史运行数据校准了仿真模型的管段输气效率这一关键参数。结果 分别应用TGNET和SPS模型对该管网持续48 h的历史运行过程进行了动态仿真,TGNET模型的发热量仿真结果与历史记录值的偏差在0.3%以内。结论 基于运行仿真的多气源环状管网能量计量是一种可行的方法,研究成果为国内天然气能量计量的实施和推广提供了一种可操作的方法。     

浅析我国天然气能量计量必要性与可行性

天然气计量包括体积计量、质量计量和能量计量3种方式。国际天然气贸易和欧美等国家多采用能量计量方式,而我国仍以体积计量方式为主。介绍了国内外天然气计量现状,分析了我国天然气能量计量的必要性和可行性。天然气能量计量符合国家能源发展"十三五"规划对天然气资源精细化管理的要求,有利于推进我国天然气市场化改革的进程。目前,我国已制定能量计量相关技术标准,基本具备能量计量技术条件,建议加快推进我国天然气能量计量相关工作。     

LNG接收站发热量调整工艺研究及经济评价

以中国某LNG接收站为例,针对该接收站进料LNG中C~+_2组分浓度过高导致的互换性及经济性问题,分别采用轻烃回收和注氮/液氮工艺调整外输天然气产品的发热量,利用HYSYS软件模拟4种发热量调整系统的综合能耗,并对其进行经济效益评价。此外,基于能量计量计价方式分析4种流程调整发热量的经济性。结果表明,在体积计量体系下,注液氮工艺调整发热量经济性最好,其税后净利润较轻烃回收法高出36.83%;在能量计量体系下,轻烃回收、注氮方案一、二和注液氮方案三这4种工艺调整发热量的收益较原有计价方式分别提升了8.67%、12.15%、12.16%和7.09%,其中注液氮流程税后净利润最高。由此可知,在现今发热量调整技术现状下,在高压外输泵出口处注液氮工艺流程简单、设备投资少,调整发热量效益最高。     

天然气能量计量体系在中国的建设和发展

天然气贸易交接中的计量方式通常有三种,即体积计量、质量计量和能量计量。由于能量计量反映的是天然气的热能,作为最能反映其燃料特点的一种合理和科学的计量方式,在天然气国际贸易中被广泛采用。然而,中国目前尚普遍采用以体积流量作为贸易结算的依据。2008年12月31日,中国国家标准化管理委员会发布GB／T22723—2008《天然气能量的测定》国家标准,并于2009年8月1日起正式实施。依据GB／T22723—2008在实施范围和对象、能量计量方法、标准参比条件和能量计量体系方面的要求,深入分析中国天然气能量计量体系在天然气能量计量标准体系、能量计量相关设备的配置和性能评价、体积流量和发热量量值溯源链、标准参比条件和结算单位等方面的建设现状,并通过3个天然气长输管道A级计量站天然气能量计量技术的应用实例,（该3个A级计量站发热量测定均达到了GB／T18603—2001《天然气计量系统技术要求》对A级计量站0．5％的不确定度水平要求）,表明中国已具备实施天然气能量计量的基础条件。为了进一步推动中国天然气能量计量体系的发展,本文还讨论了全面实施能量计量还存在的一些不足,提出当前最重要的是应尽快形成甲烷不确定度0．05％、其它少量组分不确定度0．5％的国家一级天然气分析用多组分（九元）气体标准物质,建立不确定度为0．25％的发热量直接9n,4定装置,达到ISO15971：2008〈天然气性质测定发热量和沃泊指数》规定的一级水平,完善天然气体积流量和发热量量值溯源链,制定天然气溯源标准和能量测定系统性能评价标准,促进天然气能量计量技术在中国的全面实施。     

川渝地区建设中国天然气市场化改革发展示范区的思考

为了适应中国油气体制改革的新形势、实现天然气行业的高质量发展，需要打造一批高水平的示范区。为此，在提出中国天然气市场化改革发展示范区概念的基础上，归纳总结了川渝地区在天然气资源、基础设施、天然气消费与利用、市场化改革、能量计量计价等方面所具有的领先优势，提出了川渝地区天然气市场化改革发展示范区建设目标与推进措施。研究结果表明：①天然气市场化改革发展示范区是以政府、天然气产供储销企业、用户及利益相关方为参与主体，持续探索完善天然气市场化体制机制，在产业规模、供应保障、市场活力、公平交易等方面起到引领示范作用的区域总称；②川渝地区在天然气资源勘探开发、基础设施建设、天然气利用、市场化交易、能量计量计价等领域一直在全国具有引领示范效应，从发展趋势来看，其引领示范作用有可能得以延续；③可以采取推进天然气高效利用，整合产业链，发展绿色化工、LNG利用和天然气调峰发电利用，开拓城市燃气利用新领域等措施，建设天然气综合利用示范区；④可以采取创造竞争条件、创新交易品种等措施，建设天然气市场化交易改革示范区；⑤可以采取加大油气勘探开发力度、不断完善储气调峰体系建设、推进互联互通与外输通道建设、有序推动基础设施公平开放等措施，建设天然气产供储销体系建设示范区；⑥可以采取多方协同推进，政府主导、供用双方协作形成良好的实施条件，先行先试形成示范经验等措施，建设天然气能量计量计价示范区。结论认为，川渝地区具备打造可推广的中国天然气市场化发展改革示范区的基础条件。     

细节有待优化

正《办法》顺势而出,亮点突出,但是有一些细节需要进一步完善。自2019年底国家石油天然气管网集团有限公司(以下简称国家管网集团)成立以来,中国石油、中国石化、中国海油主要管网资产的划转交割事宜,通过协商一直在稳步推进。经近一年的统筹部署和市场磨合,我国油气市场现已形成了实质性的"X+1+X"运行模式,上游生产、下游销售竞争环节和中游储运垄断环节基本实现合理分开,     

风力发电产氢注入天然气管网仿真计算

为评估利用风力发电的富裕电力制氢并注入天然气管网存储的可行性,建立了耦合风力发电、电解水制氢以及天然气管网计算的仿真模型,对管网储氢进行了静态与动态仿真分析。在保证用户节点能量需求的前提下,提出了定压力变流量和变压力定流量的天然气管网输运策略。静态仿真结果表明,两种策略下天然气管网均可实现氢气存储,且各用户节点的天然气消耗量均有降低。由于变压力定流量策略下管网天然气消耗量降低较显著,基于该输运策略提出了储配气站压力动态调整方法;动态仿真结果表明,该动态调整方法在节省管网储配气站天然气输入的同时,基本可以满足用户节点的能量需求。通过分析可知,变压力定流量策略可兼顾用户节点的能量需求和管网天然气耗量降低,缓解"弃风限电"问题,可供类似电厂参考借鉴。     

基于人工智能技术的输气管道系统可靠性量化方法

天然气管网运行可靠性评估对于保障区域乃至全国天然气供应安全、改善大气环境、促进沿线经济社会发展都具有重要的意义。为了保障“全国一张网”的天然气干线管网运营机制以及上游油气资源多主体多渠道供应、中间“一张网”高效集输、下游市场化良性竞争油气市场体系（“X+1+X”体系）的安全稳定运行,借助于大数据、人工智能等现代信息技术,建立了基于长短期记忆神经网络（LSTM）方法的短周期用气量预测模型;然后基于单条管道系统的可靠性模型和各子系统可靠性先验概率等信息,结合可靠性计算失效原则和贝叶斯估计理论,提出了天然气管道系统可靠性的量化计算方法 ;进而以某城市192天真实用气量数据为样本,验证了该用气量预测模型的估计误差为1%～4%,得出了基于实际天然气管道的可靠性数值分析结果。结论认为,首次将人工智能技术与天然气管道系统可靠性结合起来,采用LSTM方法并基于多源异构海量数据进行短周期用气量预测,实现了天然气管道动态运行工况下的系统可靠性量化计算,为天然气管网的用气量估计和系统可靠性定量计算奠定了基础;所提出的方法在实际天然气管道系统中已经得到了应用和验证,为后续天然气管网系统可靠性研究提供了一条可行...