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。     

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。     

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。     

对天然气能量计量方法实施的认识

根据国际标准化组织天然气技术委员会(ISO/TC193)发布的有关分析溯源性、色谱分析操作评价、标准气混合物(RGM)制备及发热量直接测定等国际标准,讨论了我国实施天然气能量计量时对测定结果精密度和准确度进行评价应采用的方法。同时,对正在制定中的国家标准天然气能量测定(征求意见稿)提出了若干建议。     

天然气能量计量的不确定度评定探讨

国家标准GB/T 22723-2008 《天然气能量的测定》 已于2008年底正式发布,很快将在商品天然气的大规模交接计量中推广使用。为此,综合分析了天然气能量计量不确定度评定及标准物质应用的有关标准与规范,从澄清若干基本概念着手,就天然气流量计量和天然气组成分析两个不同计量领域进行测量不确定度评定的适用标准、实验标准偏差（随机误差）评定、系统（因素导致的）不确定度评定与不确定度合成等有关问题提出了若干看法,并结合示例加以说明,以期更好地指导贯彻执行新的国家标准,促进我国天然气计量工作进步与发展。     

天然气能量计量探讨

按质论价是市场经济的公平方式。然而，长期以来天然气贸易计量是按标准状态下体积流量进行结算的，不管天然气组份如何，发热量是高或是低均是相等价格，这是不合理的。由于天然气是从各个油气田不同油气藏采出的，其组份千差万别，发热量各不相同，重组份多的天然气发热量就高，轻组份多的天然气发热量就较低，矿井气、人造煤气发热量就更低。为了克服这种不公平现象，天然气（燃气）进行能量计量是可取的。本文就如何进行天然气能量计量作粗浅的探讨。     

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。     

0级热量计的技术进展

目前,国内天然气体积流量计量技术已经基本达到国际先进水平,且早已列入法制计量范畴,但在天然气发热量测定项目未能进入法制计量范畴前,难以全面推广实施能量计量。因此,建设一台准确度至少能满足为能量计量专用RGM定值要求的0级热量计是当前必须尽快解决的关键问题。因为有了（具有相应不确定度的）0级热量计,即便使用进口的RGM也不会受制于人,这才真正能在国际贸易纠纷仲裁中取得话语权。     

靖边气田集气站放空系统运行分析

随着管输天然气和LNG进口量的增加以及国内气源气质复杂化局面的形成,我国天然气贸易按能量进行交接和结算的要求非常迫切。能量计量的基本原则要求,测定发热量的基准方法是燃烧法,是能量计量溯源的基础。重点介绍了国外发热量直接测量技术的最新进展、测量设备的基本原理和其达到的技术水平,比较了国内技术现状与国外水平之间的差距。介绍了发热量赋值模型的基本原理,以流体力学理论为基础,得到了长输管道在海拨高度变化情况下的流动时间计算公式。     

天然气贸易交接计量系统中核查流量计设置方式研究

随着世界天然气消费的日益增长,天然气贸易交接计量中流量计的核查越来越引起企业的关注。对国内外天然气贸易交接计量中核查流量计的设置必要性和方式进行了研究和对比分析。研究认为:天然气贸易交接计量宜设置核查流量计或者核查流程,原则上交接计量站优先推荐采用与"一对一"核查方式;核查流量计的选用应主要考虑天然气贸易交接量的大小;当项目投资有限且贸易交接量较小时,也可考虑采用串联流程或者系统软件功能。但是,当计量管路采用1用1备设计时,应避免使用串联流程。此外,核查流量计的设置方式还应考虑项目所在地国家规范和标准、工程投资、现场安装条件等的影响。     

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。     

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。     

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为建立覆盖全国的、完善的天然气流量量值动态溯源体系，以便最终改善天然气现场计量的准确度，就需要建立天然气流量标准装置。四川石油管理局与中国测试技术研究院合作研制的质量—时间法天然气流量标准装置，包括装置的测量原理、装置的组成和测量系统以及装置测量的总不确定度分析和估算，分析估算的该装置测量的总不确定度优于０１％的原设定指标。对临界流喷嘴进行的校验表明，其喷嘴的测量重复性相对极限误差均小于０１％，完全达到了标准装置的要求。     

中国天然气质量与计量技术建设现状与展望

天然气贸易过程中的质量和计量越来越受到政府和社会各界的高度关注,合格的质量、准确的计量直接关系到国家、企业及消费者利益。为此,从分析ISO 13686《天然气质量指标》和OIML/R140《气体燃料计量系统》入手,提炼出天然气质量和计量的核心要求及主体技术。同时介绍了GB 17820《天然气》和GB/T 18603《天然气计量系统技术要求》这两个核心标准,以及配套的测试技术与方法等;指出了新形势下我国在量传溯源体系、分析测试技术、流量量值比对、流量检测等所面临的挑战;并就推动实施天然气能量计量、积极推进参加国际能力验证和国际关键循环比对、提高我国装备自主化水平、进一步完善标准体系、主导制订和修订国际标准、完善测量技术等进行了展望。通过对天然气质量控制和计量技术的科技攻关,加强标准化跟踪、研究和制修订等,保证了我国天然气贸易计量的准确可靠和公平公正,并为我国计量方式由体积计量向能量计量发展提供了有力的技术支撑。     

中国天然气计量技术及展望

天然气计量是国家、社会和经济发展的基础性工作,准确可靠的计量是促进我国天然气工业快速发展的重要保证。为此,分析了天然气计量的重要性及其特点,从计量技术标准体系、计量器具的应用技术、天然气贸易交接计量方式、量值溯源体系和计量管理方面对国内外天然气计量技术进行了对比分析,并对中国天然气流量计量技术的发展进行了总结和展望。研究结果表明:①天然气计量是量大、动态、可压缩介质的气体计量,计量结果由工况流量、组成、温度、压力等数据导出,每个基础数据都要被准确测量,才能保证计量结果的准确性;②我国已经建立了天然气计量技术体系,主要包括计量法律、法规,计量技术标准与规范,计量量值溯源技术,计量器具的应用技术,计量管理制度等;③随着我国天然气工业的高质量快速发展,我国天然气计量技术体系将持续完善并进一步与国际接轨,计量器具可靠性保证可能从强制检定转变为通过检定或校准均可的方式进行溯源,计量器具国产化进程会加快,天然气贸易计量方式将发生从体积计量转变为能量计量的重大改变。结论认为,我国建立的天然气计量技术体系基本满足了国家天然气大发展的需求,但仍需进一步提升和完善。