天然氣能量計量與計價

趙國洪(中國石油天然氣股份有限公司天然氣銷售河北分公司，河北 唐山 063000)

0 引言

目前，我國采用的天然氣常見計量方式主要是體積計量和質量計量兩種方式。

體積計量有渦輪流量計、孔板流量計以及超聲波流量計3種方式。渦輪流量計是油氣行業常見的設備，屬于速度式流體儀表，具有較高的精度和可靠性，使用便捷，維修方便，結構簡單。但是也存在一定缺陷，渦輪位置易摩擦，使用中要注重潤滑處理，注意對渦輪葉片的保護。如果管道流速超過10 m/s，流量計可能出現氣蝕問題。

孔板流量計具有較長的應用歷史，主要通過記錄管道的壓差來進行計量，成本低廉，具有更強的穩定性。但在計量中，對加工孔板提出較高要求，需要嚴格按照技術規范安裝，若安裝不規范極有可能產生誤差。孔板一旦彎曲或者偏離，也會影響到計量進度。在安裝孔板上需要技術人員嚴格按照規范，注意細節安裝。如加工孔板沒有對內控密封，沒有結合環室尺寸，墊片超過環室范圍，會影響到天然氣流動，從而干擾計量造成計量不準確[1]。目前孔板流量計已經被逐步取代。

質量計量主要使用熱式質量流量計、科式質量流量計以及差壓式質量流量計。其中科式質量流量計作為主要設備，能夠直接測量天然氣的質量，測量的精度更高，范圍更廣，具有更高的穩定性。

1 天然氣能量計量方法

1.1 計量原理

天然氣能量計量是根據發熱量作為計量單位的方式，基于體積計量測量發熱量，共同計算體積以及單位體積發熱量，獲得天然氣管道總能量。測量熱值包括間接和直接兩種測定方法。直接測定是燃燒天然氣獲得的直接發熱量；間接測定是計算天然氣組分獲得熱值，需要借助于色譜儀進行計算。在實際應用中，直接法計量受到較多條件限制，技術不成熟，計量過程復雜。目前大型計量站主要使用間接測定方法，使用色譜儀設定天然氣熱值，小型計量站則使用離線色譜儀測定熱值，選擇賦值方法進行發熱量的計算。

1.2 應用案例

在某地管道天然氣組分如表1所示。

表1 天然氣各組分體積分數和壓縮因子

假設在均勻條件下燃燒，那么各組分體積分數和量分數可以表示為：

式中：xn為各組分兩分數；zn(t，p)為在p壓力和t溫度下各組分壓縮分子；φ為各組分體積分數。

天然氣熱值可以通過下式計算：

式中：H0[t,V(t1,p1)]為各組分熱值；xn為各組分兩分數，根據天然氣熱值計算，可以得到該管道天然氣熱值為34.60～ 38.35 MJ/m3。

現階段我國天然氣基準熱值主要有3個方案，分別為：(1)根據國家標準一類氣熱值≥36 MJ/m3；(2)計算全國天然氣平均熱值；(3)計算各省天然氣平均熱值。初期按照國家標準參考熱值，后期采取動態化調整方式，適時調整，從而有利于對基準熱值的動態調整。

目前，我國已經構建多元化天然氣供應格局，氣源不同可能造成熱值差異較大。在天然氣資源供應中，除了常規海洋氣和常規氣外，進口管道氣和煤制氣等也逐漸增加[2]。且不同地區發熱值差距較大，不管是混合運輸還是單獨運輸銷售，體積和質量的計價方式都難以保證市場公正。我國正在積極建設天然氣交易中心，推動市場化發展，若價格計量不合理將影響交易公平性，并不利于交易中心建設，也難以推動國際化發展。因此將天然氣計量方式轉換為能量計價方式迫在眉睫，需要積極推動能量計量、計價方法，提高市場價格的公平公正，積極推動天然氣市場的國際化發展。

2 天然氣的能量計價方法

2.1 體積和能量計價轉換

能量計量方法的選擇面臨著體積計價向能量計價轉換，從現行元/m3轉變為元/J。計價方法直接關系到天然氣供應企業的利潤，為了保證天然氣計價改革平穩過渡，要在合理前提下進行價格轉換，保證天然氣價格水平穩定。最簡單的方法是體積價格和能量進行換算，公式為：

式中：Pe為能量價格；Pv為體積價格；Hg為天然氣發熱量。

由于我國不同油氣田生產的氣源熱量不同，也受到管道運輸的影響，很難統一價格，計算出我國平均發熱量。因此根據國家標準，制定天然氣熱量最低下限(31.4 MJ/m3)，但一般我國天然氣發熱量較36 MJ/m3高。價格轉換影響價格變動，很難達到統一價格的目的。

根據天然氣市場定價方法進行計算，需要參照天然氣、燃料油以及液化石油氣的熱值，實際定價中天然氣發熱量為37 MJ/m3。事實上體積價格轉換為能量價格，應當按照高位發熱量進行計算，保證價格變化穩定。如河北居民天然氣價格，一檔氣為2.6元/m3，進行能量價格轉換后，價格為0.07元/MJ。

2.2 管道運輸計價

對商品天然氣能量計價結算后，需要考慮管道運輸價格是否需要進行轉換。能量計價可以解決不同地區天然氣發熱量不同的差異，從而保證天然氣市場價格的公平性，那么管道運輸價格和天然氣商品采取兩種計價方法，很難進行市場化發展。尤其是管道計價有第三方介入后，需要混合運輸天然氣，難以保證市場價格的公平公正。如果管道運輸保持體積計價，將造成結算和交接困難，易引發商業糾紛。如今天然氣管網運營逐漸深入改革，運輸價格和銷售價格分離，必然要進入單獨結算，因此需要統一管道運輸計價。將管道運輸價格改變為能量計價，如河北公司現行天然氣運輸價格為0.19元/m3，通過能量計價價格為4.12元/GJ。

2.3 配套基礎

我國不同區域天然氣熱值差距較大，選擇能量計價方式更有利于推動天然氣市場的公平公正。為保證能量計價的大范圍運行，必須要保證充分的配套基礎，需要掌握天然氣的熱值水平，保證天然氣熱值穩定在固定范圍內，制定可行的措施，保證天然氣熱值穩定[3]。為保證能量計價的實施，需要保證多氣源混合站、A級站以及長輸管線使用在線氣相色譜分析儀等在線設備測定熱值。定期取樣進行發熱值測定。政府部門要聯合媒體平臺，對管網天然氣熱值進行監管，匯報測量結果。天然氣公司也要設計數據平臺，面向公眾提供數據服務，實現天然氣信息的數據共享，能夠給天然氣能量計量奠定基礎。

2.4 積極推動能量計價試點

在各個城市建立天然氣能量計價的示范站，同步實施體積計價和能量計價，總結轉換和管理經驗，不斷完善計價方法。首先需要選擇合適的試點區域，如河北石家莊、滄州等地設置試點，逐漸由點及面，向全市推廣。其次試點試運行可以劃分為兩個環節，第一為模擬能量計價，根據體積計價進行結算，測算結算金額以及能量價格，實際結算價格按照能量計價可能會出現購銷合同、數據變更等情況，需要由專業人員跟進，保證能量結算的順利進行。可仍然使用體積計價，根據能量計價方法確定結算金額。雙方都需要跟蹤天然氣相關數據，并對兩種計價方式進行分析，考慮大范圍推廣應當進行哪些整改。第二按照實際能量計價，雙方在第一階段總結經驗后，經過商討形成共識，在自愿原則下實施能量計價。

3 結語

綜上所述，目前我國天然氣常見計量方式主要包括體積計量、質量計量以及能量計量，但由于質量計量和體積計量存在較大計量誤差，我國正積極推廣使用天然氣能量計量計價方法，通過體積和能量計價轉換，并推動管道運輸計價改革，逐漸用能量計價取代體積計價，為天然氣市場的規范性和公平性奠定技術基礎。