天然氣管輸企業能量計量實施對策研究

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易和消費計量與結算的發展趨勢，而我國普遍采用體積計量。2019年5月24日，國家發改委等四部門聯合印發《油氣管網設施公平開放監管辦法》要求于2021年5月23日前建立天然氣能量計量計價體系。天然氣管輸企業現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。通過對現有體積交接計量裝置及計量系統進行升級改造，分區域設置在線色譜分析儀，提升硬軟件能力，可實現交接計量能量計量功能。

關鍵詞：管輸企業 天然氣 能量計量 實施對策

1 引言

目前商品天然氣貿易結算依據的方式主要有兩種：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易和消費計量與結算的發展趨勢，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，國家發改委等四部門聯合印發《油氣管網設施公平開放監管辦法》，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生化學反應所釋放的能量，理想狀態下1m3的甲烷在25℃下完全燃燒，產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熱量和某一時間段內通過的天然氣的體積，兩者的乘積就是輸送段時間內通過儀表的天然氣累計發熱量。按公式（1）計算。

E：天然氣能量，MJ。

H：天然氣的標況體積發熱量，MJ/m3。

Q：天然氣的標況體積，m3。

2.2 天然氣能量計量系統

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換為標準參比條件下（101.325kPa，20℃）的天然氣體積流量。天然氣能量計量系統是基于現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數據并計算或離線分析人工賦值密度、發熱量等參數至流量積算單元得出修正后的能量值。

GB/T 18603-2014《天然氣計量系統技術要求》規范性附錄B.1對不同等級計量系統的技術要求規定設計能力（標準參比條件）qn>10×104m3/h的輸（配）氣站場應采用在線發熱量和氣質測量;設計能力qn≤10000m3/h的輸（配）氣站場可采用離線或賦值發熱量值測定。

2.3 天然氣發熱量賦值

GB/T 18603-2014《天然氣計量系統技術要求》規定設計能力qn≤10×104m3/h的計量系統允許采用離線或賦值發熱量值測定。GB/T 22723-2008《天然氣能量的測定》第9章詳細描述了天然氣發熱量賦值的相關內容，包括固定賦值、可變賦值、確定代表性發熱量三種賦值方法。

3 實施對策

3.1 站場分類

天然氣管輸企業往往管理數座不通級別的輸（配）氣站場、數千公里管線，有的還形成來環狀、網狀“高低壓分輸、輸配氣分離”的輸氣管網系統，管網氣源多元化。開展能量計量的第一步即是對管線上的站場進行分類，制定改造標準。按GB/T 18603-2014《天然氣計量系統技術要求》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 分區域設置在線氣相色譜分析儀

目前，多數站場依靠周期人工取樣，離線分析組分，獲取組分數據，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。離線分析結果僅能代表取樣當時的氣體組成，而采用在線氣相色譜儀連續取樣，可提高氣體組成及發熱量測量時效性及準確性。

A級計量站配備在線色譜儀，單一穩定氣源可采用賦值。B1級計量站當混合氣源或氣質組分波動較大，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，綜合管網運行及設備管理實際，分區域設置在線色譜儀，結合賦值技術即可實現區域內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接入流量計體積數據與組分數據，單獨計算能量值。

3.4 賦值方式

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

（2）人工賦值，建立相關管理制度，采用周期人工修改組分、熱值等參數。

4結論與展望

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據用于下游相同氣源計量點參與能量計量，是經濟、合理的設置方式。從目前技術發展來說，各計量系統廠商、智能流量計生產廠商也在積極開展計量系統軟件升級、流量積算儀的改進工作，完成性能評價及計量認證后可以用于生產現場。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定應用。

參考文獻

[1]? 王池，李春輝，王京安，李濤. 《天然氣能量計量系統及方法》[J].計量學報，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研究所? 四川省? 成都市? 610041