天然氣管輸企業(yè)能量計(jì)量實(shí)施對(duì)策研究

梅茜迪 毛霖 劉良果

摘? 要：天然氣能量計(jì)量已成為國(guó)際上天然氣貿(mào)易和消費(fèi)計(jì)量與結(jié)算的發(fā)展趨勢(shì)，而我國(guó)普遍采用體積計(jì)量。2019年5月24日，國(guó)家發(fā)改委等四部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《油氣管網(wǎng)設(shè)施公平開(kāi)放監(jiān)管辦法》要求于2021年5月23日前建立天然氣能量計(jì)量計(jì)價(jià)體系。天然氣管輸企業(yè)現(xiàn)階段體積交接計(jì)量裝置主要使用高級(jí)孔板閥和智能流量計(jì)，另有部分超聲波流量計(jì)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有體積交接計(jì)量裝置及計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，分區(qū)域設(shè)置在線色譜分析儀，提升硬軟件能力，可實(shí)現(xiàn)交接計(jì)量能量計(jì)量功能。

關(guān)鍵詞：管輸企業(yè) 天然氣 能量計(jì)量 實(shí)施對(duì)策

1 引言

目前商品天然氣貿(mào)易結(jié)算依據(jù)的方式主要有兩種：體積計(jì)量和能量計(jì)量。天然氣能量計(jì)量已成為國(guó)際上天然氣貿(mào)易和消費(fèi)計(jì)量與結(jié)算的發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)普遍采用體積計(jì)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(xiàng)目采用能量計(jì)量方式。2019年5月24日，國(guó)家發(fā)改委等四部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《油氣管網(wǎng)設(shè)施公平開(kāi)放監(jiān)管辦法》，其中第十三條明確提出國(guó)家推行天然氣能量計(jì)量計(jì)價(jià)，要求于2021年5月23日前建立天然氣能量計(jì)量計(jì)價(jià)體系。

2 原理

2.1 天然氣能量計(jì)量

天然氣的能量是指其燃燒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，理想狀態(tài)下1m3的甲烷在25℃下完全燃燒，產(chǎn)物中只有水和二氧化碳，釋放39.735MJ的能量。我國(guó)天然氣的體積發(fā)熱量最小為33.9MJ/m3，最大為45MJ/m3，二者間的差異達(dá)到了31%[1]。GB/T 22723-2008《天然氣能量的測(cè)定》規(guī)定天然氣能量值的計(jì)算方法為，在相同參比條件下，分別測(cè)量和計(jì)算天然氣單位體積的發(fā)熱量和某一時(shí)間段內(nèi)通過(guò)的天然氣的體積，兩者的乘積就是輸送段時(shí)間內(nèi)通過(guò)儀表的天然氣累計(jì)發(fā)熱量。按公式（1）計(jì)算。

E：天然氣能量，MJ。

H：天然氣的標(biāo)況體積發(fā)熱量，MJ/m3。

Q：天然氣的標(biāo)況體積，m3。

2.2 天然氣能量計(jì)量系統(tǒng)

常用天然氣交接計(jì)量器具有氣體超聲流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等，利用不同原理測(cè)量實(shí)際操作條件下的氣體體積，在流量積算單元再轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)參比條件下（101.325kPa，20℃）的天然氣體積流量。天然氣能量計(jì)量系統(tǒng)是基于現(xiàn)有流量計(jì)采集體積流量、溫度、壓力等信號(hào)，在線色譜儀直接實(shí)時(shí)分析氣質(zhì)數(shù)據(jù)并計(jì)算或離線分析人工賦值密度、發(fā)熱量等參數(shù)至流量積算單元得出修正后的能量值。

GB/T 18603-2014《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》規(guī)范性附錄B.1對(duì)不同等級(jí)計(jì)量系統(tǒng)的技術(shù)要求規(guī)定設(shè)計(jì)能力（標(biāo)準(zhǔn)參比條件）qn>10×104m3/h的輸（配）氣站場(chǎng)應(yīng)采用在線發(fā)熱量和氣質(zhì)測(cè)量;設(shè)計(jì)能力qn≤10000m3/h的輸（配）氣站場(chǎng)可采用離線或賦值發(fā)熱量值測(cè)定。

2.3 天然氣發(fā)熱量賦值

GB/T 18603-2014《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》規(guī)定設(shè)計(jì)能力qn≤10×104m3/h的計(jì)量系統(tǒng)允許采用離線或賦值發(fā)熱量值測(cè)定。GB/T 22723-2008《天然氣能量的測(cè)定》第9章詳細(xì)描述了天然氣發(fā)熱量賦值的相關(guān)內(nèi)容，包括固定賦值、可變賦值、確定代表性發(fā)熱量三種賦值方法。

3 實(shí)施對(duì)策

3.1 站場(chǎng)分類(lèi)

天然氣管輸企業(yè)往往管理數(shù)座不通級(jí)別的輸（配）氣站場(chǎng)、數(shù)千公里管線，有的還形成來(lái)環(huán)狀、網(wǎng)狀“高低壓分輸、輸配氣分離”的輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)，管網(wǎng)氣源多元化。開(kāi)展能量計(jì)量的第一步即是對(duì)管線上的站場(chǎng)進(jìn)行分類(lèi)，制定改造標(biāo)準(zhǔn)。按GB/T 18603-2014《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》分類(lèi)如下：

（1）A級(jí)計(jì)量站（qn>240×104m3/d）配備在線色譜儀，單一穩(wěn)定氣源可采用賦值。

（2）B1級(jí)計(jì)量站（24×104<qn≤240×104m3/d）

①混合氣源或氣質(zhì)組分波動(dòng)較大，配備在線氣相色譜儀或累積取樣器;

②單一穩(wěn)定氣源，起始點(diǎn)配備累積取樣器，其余采用賦值。

（3）B2級(jí)和C級(jí)計(jì)量站（qn≤24×104m3/d）原則采用定期固定賦值方式。

3.2 分區(qū)域設(shè)置在線氣相色譜分析儀

目前，多數(shù)站場(chǎng)依靠周期人工取樣，離線分析組分，獲取組分?jǐn)?shù)據(jù)，個(gè)別站場(chǎng)配置有在線氣相色譜分析儀，實(shí)時(shí)分析氣體組分參與體積積算。離線分析結(jié)果僅能代表取樣當(dāng)時(shí)的氣體組成，而采用在線氣相色譜儀連續(xù)取樣，可提高氣體組成及發(fā)熱量測(cè)量時(shí)效性及準(zhǔn)確性。

A級(jí)計(jì)量站配備在線色譜儀，單一穩(wěn)定氣源可采用賦值。B1級(jí)計(jì)量站當(dāng)混合氣源或氣質(zhì)組分波動(dòng)較大，配備在線氣相色譜儀或累積取樣器;若單一穩(wěn)定氣源，起始點(diǎn)配備累積取樣器，其余采用賦值。B2級(jí)和C級(jí)計(jì)量站原則采用定期固定賦值方式。

按上述原則，綜合管網(wǎng)運(yùn)行及設(shè)備管理實(shí)際，分區(qū)域設(shè)置在線色譜儀，結(jié)合賦值技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)交接計(jì)量裝置組分共享進(jìn)行開(kāi)展天然氣能量值運(yùn)算。

3.3 計(jì)量系統(tǒng)功能升級(jí)

目前常用的天然氣交接計(jì)量器具僅氣體超聲流量計(jì)帶能量計(jì)量功能。其余計(jì)量系統(tǒng)或器具需進(jìn)行功能改造，采用孔板流量計(jì)的計(jì)量點(diǎn)需升級(jí)上下位計(jì)量系統(tǒng)軟件;采用智能流量計(jì)的計(jì)量點(diǎn)，則需升級(jí)智能流量計(jì)積算儀，更新算法及顯示界面或新增RTU接入流量計(jì)體積數(shù)據(jù)與組分?jǐn)?shù)據(jù)，單獨(dú)計(jì)算能量值。

3.4 賦值方式

（1）運(yùn)用在線賦值技術(shù)實(shí)現(xiàn)上游在線色譜分析數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)往下游賦值，需進(jìn)行軟硬件改造。

（2）人工賦值，建立相關(guān)管理制度，采用周期人工修改組分、熱值等參數(shù)。

4結(jié)論與展望

在大流量計(jì)量點(diǎn)、氣源點(diǎn)安裝在線色譜分析儀同時(shí)將該點(diǎn)在線色譜分析儀分析數(shù)據(jù)用于下游相同氣源計(jì)量點(diǎn)參與能量計(jì)量，是經(jīng)濟(jì)、合理的設(shè)置方式。從目前技術(shù)發(fā)展來(lái)說(shuō)，各計(jì)量系統(tǒng)廠商、智能流量計(jì)生產(chǎn)廠商也在積極開(kāi)展計(jì)量系統(tǒng)軟件升級(jí)、流量積算儀的改進(jìn)工作，完成性能評(píng)價(jià)及計(jì)量認(rèn)證后可以用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。目前采用超聲流量計(jì)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(jì)量的穩(wěn)定應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]? 王池，李春輝，王京安，李濤. 《天然氣能量計(jì)量系統(tǒng)及方法》[J].計(jì)量學(xué)報(bào)，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(shù)研究所? 四川省? 成都市? 610041