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(zhì)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(yè)常見的設(shè)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(jié)構(gòu)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(xiàn)氣蝕問題。

孔板流量計具有較長的應(yīng)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(wěn)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(shù)規(guī)范安裝，若安裝不規(guī)范極有可能產(chǎn)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(shù)人員嚴格按照規(guī)范，注意細節(jié)安裝。如加工孔板沒有對內(nèi)控密封，沒有結(jié)合環(huán)室尺寸，墊片超過環(huán)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(jīng)被逐步取代。

質(zhì)量計量主要使用熱式質(zhì)量流量計、科式質(zhì)量流量計以及差壓式質(zhì)量流量計。其中科式質(zhì)量流量計作為主要設(shè)備，能夠直接測量天然氣的質(zhì)量，測量的精度更高，范圍更廣，具有更高的穩(wěn)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(jù)發(fā)熱量作為計量單位的方式，基于體積計量測量發(fā)熱量，共同計算體積以及單位體積發(fā)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(fā)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(yīng)用中，直接法計量受到較多條件限制，技術(shù)不成熟，計量過程復(fù)雜。目前大型計量站主要使用間接測定方法，使用色譜儀設(shè)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(fā)熱量的計算。

1.2 應(yīng)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(shù)和壓縮因子

假設(shè)在均勻條件下燃燒，那么各組分體積分數(shù)和量分數(shù)可以表示為：

式中：xn為各組分兩分數(shù)；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(shù)。

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(shù)，根據(jù)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(xiàn)階段我國天然氣基準熱值主要有3個方案，分別為：(1)根據(jù)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(tài)化調(diào)整方式，適時調(diào)整，從而有利于對基準熱值的動態(tài)調(diào)整。

目前，我國已經(jīng)構(gòu)建多元化天然氣供應(yīng)格局，氣源不同可能造成熱值差異較大。在天然氣資源供應(yīng)中，除了常規(guī)海洋氣和常規(guī)氣外，進口管道氣和煤制氣等也逐漸增加[2]。且不同地區(qū)發(fā)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(zhì)量的計價方式都難以保證市場公正。我國正在積極建設(shè)天然氣交易中心，推動市場化發(fā)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(shè)，也難以推動國際化發(fā)展。因此將天然氣計量方式轉(zhuǎn)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(fā)展。

2 天然氣的能量計價方法

2.1 體積和能量計價轉(zhuǎn)換

能量計量方法的選擇面臨著體積計價向能量計價轉(zhuǎn)換，從現(xiàn)行元/m3轉(zhuǎn)變?yōu)樵?J。計價方法直接關(guān)系到天然氣供應(yīng)企業(yè)的利潤，為了保證天然氣計價改革平穩(wěn)過渡，要在合理前提下進行價格轉(zhuǎn)換，保證天然氣價格水平穩(wěn)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(fā)熱量。

由于我國不同油氣田生產(chǎn)的氣源熱量不同，也受到管道運輸?shù)挠绊懀茈y統(tǒng)一價格，計算出我國平均發(fā)熱量。因此根據(jù)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(fā)熱量較36 MJ/m3高。價格轉(zhuǎn)換影響價格變動，很難達到統(tǒng)一價格的目的。

根據(jù)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(fā)熱量為37 MJ/m3。事實上體積價格轉(zhuǎn)換為能量價格，應(yīng)當按照高位發(fā)熱量進行計算，保證價格變化穩(wěn)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(zhuǎn)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(jié)算后，需要考慮管道運輸價格是否需要進行轉(zhuǎn)換。能量計價可以解決不同地區(qū)天然氣發(fā)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(fā)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(jié)算和交接困難，易引發(fā)商業(yè)糾紛。如今天然氣管網(wǎng)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(jié)算，因此需要統(tǒng)一管道運輸計價。將管道運輸價格改變?yōu)槟芰坑媰r，如河北公司現(xiàn)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(chǔ)

我國不同區(qū)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(chǔ)，需要掌握天然氣的熱值水平，保證天然氣熱值穩(wěn)定在固定范圍內(nèi)，制定可行的措施，保證天然氣熱值穩(wěn)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(shè)備測定熱值。定期取樣進行發(fā)熱值測定。政府部門要聯(lián)合媒體平臺，對管網(wǎng)天然氣熱值進行監(jiān)管，匯報測量結(jié)果。天然氣公司也要設(shè)計數(shù)據(jù)平臺，面向公眾提供數(shù)據(jù)服務(wù)，實現(xiàn)天然氣信息的數(shù)據(jù)共享，能夠給天然氣能量計量奠定基礎(chǔ)。

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(jié)轉(zhuǎn)換和管理經(jīng)驗，不斷完善計價方法。首先需要選擇合適的試點區(qū)域，如河北石家莊、滄州等地設(shè)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(huán)節(jié)，第一為模擬能量計價，根據(jù)體積計價進行結(jié)算，測算結(jié)算金額以及能量價格，實際結(jié)算價格按照能量計價可能會出現(xiàn)購銷合同、數(shù)據(jù)變更等情況，需要由專業(yè)人員跟進，保證能量結(jié)算的順利進行?？扇匀皇褂皿w積計價，根據(jù)能量計價方法確定結(jié)算金額。雙方都需要跟蹤天然氣相關(guān)數(shù)據(jù)，并對兩種計價方式進行分析，考慮大范圍推廣應(yīng)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(jié)經(jīng)驗后，經(jīng)過商討形成共識，在自愿原則下實施能量計價。

3 結(jié)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(zhì)量計量以及能量計量，但由于質(zhì)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(zhuǎn)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(guī)范性和公平性奠定技術(shù)基礎(chǔ)。