天然氣能量計(jì)算方式探討

李克，羅勤，王宏莉，邱惠，張思崎，許文曉

1.中國石油西南油氣田分公司 天然氣研究院（四川 成都 610213）

2.中國石油 西氣東輸管道公司（上海 200003）

0 引言

2018年3月，國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布數(shù)據(jù)顯示2017年天然氣產(chǎn)量1 480.3×108m3，較2016年增加8.2%，與2012年相比，產(chǎn)量增加374.3×108m3，年均增長6.0%。2017年，天然氣進(jìn)口946.3×108m3，比上年增長26.9%；進(jìn)口量與國內(nèi)產(chǎn)量之比由2012年的0.4：1擴(kuò)大到0.6：1，天然氣進(jìn)口量持續(xù)快速增長。盡管天然氣產(chǎn)量和進(jìn)口量均大幅增加，2017年冬季全國還是出現(xiàn)了一定程度的“氣荒”。從天然氣的需求和國家能源局及各政府部門的《加快推進(jìn)天然氣利用的意見》和《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》等文件精神來看，未來天然氣的產(chǎn)量、進(jìn)口量和消費(fèi)量還將持續(xù)快速增加。

我國主要?dú)馓镒援a(chǎn)氣和各進(jìn)口氣源高位發(fā)熱量范圍為33.23～44.92 MJ/m3，不同氣源發(fā)熱量相差較大，最大可達(dá)35%。同一氣源在不同時(shí)期發(fā)熱量也有不同，以中俄東線進(jìn)口天然氣為例，根據(jù)相關(guān)合同條款，發(fā)熱量范圍為36～38 MJ/m3，盡管同為合格氣體，不同時(shí)期發(fā)熱量相差可達(dá)5.6%[1]。目前的天然氣貿(mào)易仍以體積計(jì)量、結(jié)算為主，不同發(fā)熱量的天然氣以同樣的體積價(jià)格進(jìn)行交易，這種模式顯然已不能適應(yīng)當(dāng)前形勢的需要，推進(jìn)天然氣能量計(jì)量、結(jié)算模式實(shí)施工作，受到政府、生產(chǎn)企業(yè)、運(yùn)輸企業(yè)和用戶等各方面的重視。

在天然氣能量計(jì)量工作中，能量值的產(chǎn)生和計(jì)算是最為重要的環(huán)節(jié)之一，是天然氣貿(mào)易各方結(jié)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，能量值計(jì)算方式對貿(mào)易結(jié)算值的影響是需要探討的重要問題。

1 能量計(jì)算方式

按照GB/T 22723—2008《天然氣能量的測定》[2]的要求，用于計(jì)費(fèi)目的的能量測定的最短周期是1 h或其倍數(shù)（即數(shù)天、數(shù)周、月、年），在一個(gè)計(jì)費(fèi)周期之內(nèi)的能量值可采用相同參比條件下的體積乘以同一計(jì)費(fèi)周期內(nèi)的平均發(fā)熱量得到。當(dāng)氣質(zhì)較為穩(wěn)定時(shí)，同一計(jì)費(fèi)周期內(nèi)的發(fā)熱量不需要進(jìn)行特殊計(jì)算，如果氣質(zhì)和發(fā)熱量發(fā)生改變，則需要計(jì)算平均發(fā)熱量。標(biāo)準(zhǔn)中給出的平均發(fā)熱量計(jì)算方式有兩種：算術(shù)平均值和氣量加權(quán)平均值。

算術(shù)平均值法相對較為簡單，通過n次單獨(dú)測定的發(fā)熱量值直接求平均值得到，適用于輸氣量較為穩(wěn)定的情況。當(dāng)一個(gè)計(jì)費(fèi)周期內(nèi)的發(fā)熱量和體積均有波動(dòng)的情況下，應(yīng)采用氣量加權(quán)平均值法計(jì)算平均發(fā)熱量。以流量和體積發(fā)生變化的點(diǎn)為分界將整個(gè)計(jì)費(fèi)周期劃分為n個(gè)時(shí)間段，整個(gè)計(jì)費(fèi)周期內(nèi)的平均發(fā)熱量計(jì)算公式如下：

國內(nèi)已有部分天然氣貿(mào)易項(xiàng)目采用能量計(jì)量方式進(jìn)行計(jì)量和結(jié)算，其能量計(jì)量方式有所不同。中海油崖城13-1和崖城13-4氣田輸香港中華電力天然氣貿(mào)易項(xiàng)目[3]采用累積取樣器和在線氣相色譜組分分析儀（供監(jiān)測比對之用），每月由各方同意的有資質(zhì)的第三方實(shí)驗(yàn)室分析累積取樣器所獲取樣品的發(fā)熱量，作為當(dāng)月結(jié)算的依據(jù)，其中累積取樣器可設(shè)置為根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)氣體的體積流量確定取樣量的大小，實(shí)際上也是以氣量加權(quán)平均值法獲取平均發(fā)熱量。廣東大鵬LNG在進(jìn)口端和銷售端均采用能量計(jì)量模式進(jìn)行計(jì)價(jià)和結(jié)算[4]，計(jì)費(fèi)周期為一周，在一個(gè)計(jì)費(fèi)周期內(nèi)，通過在線氣相色譜儀測定天然氣組成，計(jì)算發(fā)熱量，進(jìn)而計(jì)算出貿(mào)易結(jié)算的能量值。

2 不同能量計(jì)算方式結(jié)果比較

目前的天然氣貿(mào)易結(jié)算周期根據(jù)合同約定，存在不同的計(jì)費(fèi)周期，以周結(jié)算和月結(jié)算為主。為了比較不同計(jì)費(fèi)周期內(nèi)各種能量計(jì)算方式對能量值計(jì)算結(jié)果的影響，以國內(nèi)長輸管道2個(gè)A級貿(mào)易計(jì)量站（見GB/T 18603—2014[5]）的計(jì)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，按照日、周和月3種氣量加權(quán)平均發(fā)熱量與體積流量結(jié)合，計(jì)算月能量值，比較計(jì)算結(jié)果之間的差異。式（2）—（5）中：Eh為小時(shí)氣量加權(quán)平均發(fā)熱量為基礎(chǔ)計(jì)算得到的月能量值，MJ；Ed為日氣量加權(quán)平均發(fā)熱量為基礎(chǔ)計(jì)算得到的月能量值，MJ；Ew為周氣量加權(quán)平均發(fā)熱量為基礎(chǔ)計(jì)算得到的月能量值（不足7天按1周算），MJ；EM為月氣量加--權(quán)-平均發(fā)熱量為基礎(chǔ)計(jì)算得到的月能量值，MJ；h，γ為每個(gè)小時(shí)內(nèi)在線氣相色譜儀測量的多個(gè)發(fā)熱量的算術(shù)平均值（由于計(jì)量數(shù)據(jù)報(bào)表中體積流量的最小統(tǒng)計(jì)間隔為小時(shí)，因--此不-能-得到-每個(gè)小時(shí)的氣量加權(quán)平均發(fā)熱量），d,γ、w,γ和M分別為根據(jù)式（1）計(jì)算得到的日氣量加權(quán)平均發(fā)熱量、周氣量加權(quán)平均發(fā)熱量和月氣量加權(quán)平均發(fā)熱量，MJ/m3；Qh,i、Qd,i、Qw,i和QM分別為小時(shí)體積流量、日體積流量、周體積流量和月體積流量，m3。

對2個(gè)計(jì)量站6個(gè)月的16萬余條計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，得到的數(shù)據(jù)比較情況見表1和表2。由數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況分析可以得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

表1 A站不同能量計(jì)量方式結(jié)果比較

表2 B站不同能量計(jì)量方式結(jié)果比較

1）以最小的時(shí)間間隔為周期進(jìn)行計(jì)算得到的結(jié)果應(yīng)是最為準(zhǔn)確的能量值[6]。

2）以日氣量加權(quán)平均發(fā)熱量、周氣量加權(quán)平均發(fā)熱量、月氣量加權(quán)平均發(fā)熱量為基礎(chǔ)計(jì)算得到的能量值與小時(shí)平均發(fā)熱量為基礎(chǔ)計(jì)算到得的能量值相比，2個(gè)站6個(gè)月以負(fù)偏差為主，6個(gè)月的能量值偏差合計(jì)均為負(fù)偏差。

3）雖然單月和6個(gè)月合計(jì)的能量值相對偏差均在0.5%以內(nèi)，但由于A級貿(mào)易計(jì)量站的貿(mào)易量較大，能量值偏差所帶來的結(jié)算偏差是不能忽視的。

3 結(jié)論與建議

至2016年底，我國已建成天然氣管道6.8×104km，建成了由西氣東輸一線和二線、陜京線、川氣東送為骨架的橫跨東西、縱貫?zāi)媳?、連通海外的全國性供氣網(wǎng)絡(luò)，形成“西氣東輸、海氣登陸、就近外供”的供氣格局，多種不同氣質(zhì)氣源進(jìn)入天然氣管網(wǎng)混合輸送。在這種形勢下，天然氣能量計(jì)量方式是更為科學(xué)、公平、合理的貿(mào)易計(jì)量、結(jié)算方式，是必然的發(fā)展趨勢。

在天然氣能量計(jì)量方式實(shí)施過程中，作為結(jié)算基礎(chǔ)的能量值是最為重要的計(jì)量數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的不同能量計(jì)算方式，對能量值的計(jì)算結(jié)果有直接影響。由長輸管道2個(gè)計(jì)量站6個(gè)月的計(jì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，不同發(fā)熱量計(jì)算方式得到的能量值有明顯差異。在能量計(jì)量方式實(shí)施前，應(yīng)對天然氣貿(mào)易交接界面的計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，選擇最為科學(xué)、公平、合理的能量值計(jì)算方案。