中國(guó)天然氣計(jì)量技術(shù)及展望 發(fā)布時(shí)間:2020-8-31 08:40:18
摘要:天然氣計(jì)量是國(guó)家、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性工作,準(zhǔn)確可靠的計(jì)量是促進(jìn)我國(guó)天然氣工業(yè)快速發(fā)展的重要保證。為此,分析了天然氣計(jì)量的重要性及其特點(diǎn),從計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、計(jì)量器具的應(yīng)用技術(shù)、天然氣貿(mào)易交接計(jì)量方式、量值溯源體系和計(jì)量管理方面對(duì)國(guó)內(nèi)外天然氣計(jì)量技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析,并對(duì)中國(guó)天然氣流量計(jì)量技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)和展望。研究結(jié)果表明:①天然氣計(jì)量是量大、動(dòng)態(tài)、可壓縮介質(zhì)的氣體計(jì)量,計(jì)量結(jié)果由工況流量、組成、溫度、壓力等數(shù)據(jù)導(dǎo)出,每個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都要被準(zhǔn)確測(cè)量,才能保證計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性;②我國(guó)已經(jīng)建立了天然氣計(jì)量技術(shù)體系,主要包括計(jì)量法律、法規(guī),計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,計(jì)量量值溯源技術(shù),計(jì)量器具的應(yīng)用技術(shù),計(jì)量管理制度等;③隨著我國(guó)天然氣工業(yè)的高質(zhì)量快速發(fā)展,我國(guó)天然氣計(jì)量技術(shù)體系將持續(xù)完善并進(jìn)一步與國(guó)際接軌,計(jì)量器具可靠性保證可能從強(qiáng)制檢定轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^檢定或校準(zhǔn)均可的方式進(jìn)行溯源,計(jì)量器具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程會(huì)加快,天然氣貿(mào)易計(jì)量方式將發(fā)生從體積計(jì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰坑?jì)量的重大改變。結(jié)論認(rèn)為,我國(guó)建立的天然氣計(jì)量技術(shù)體系基本滿足了國(guó)家天然氣大發(fā)展的需求,但仍需進(jìn)一步提升和完善。 1. 天然氣計(jì)量的重要性及其特點(diǎn). “量”是客觀事物及其運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)形式,確定的“量”是一切活動(dòng)的前提和基礎(chǔ),天然氣商品的價(jià)值也是通過天然氣的“量”來(lái)體現(xiàn)的。計(jì)量是通過技術(shù)與法律手段,實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確可靠的活動(dòng)。計(jì)量是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要的基礎(chǔ)工作,是適應(yīng)于生產(chǎn)、貿(mào)易、科學(xué)技術(shù)發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要,維護(hù)國(guó)家、人民的利益的重要保證。 我國(guó)天然氣工業(yè)按照產(chǎn)供儲(chǔ)銷協(xié)調(diào)發(fā)展的原則,整體推進(jìn)天然氣.上、中、下游業(yè)務(wù)快速發(fā)展,構(gòu)建供應(yīng)立足國(guó)內(nèi)、進(jìn)口來(lái)源多元、管網(wǎng)布局完善、儲(chǔ)氣調(diào)峰配套、用氣結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)行安全可靠的天然氣產(chǎn)供儲(chǔ)銷體系。隨著中亞、中緬及進(jìn)口液化天然氣的引入,中俄東線天然氣管道的開通,國(guó)家天然氣骨干管網(wǎng)基本形成,區(qū)域性天然氣管網(wǎng)逐步完善,“西氣東輸、北氣南下、海氣登陸、就近外供”供氣格局已經(jīng)形成,干線互聯(lián)互通工作正在全面開展"。天然氣計(jì)量結(jié)果直接影響到天然氣產(chǎn)供儲(chǔ)銷企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。企業(yè)計(jì)量的科學(xué)性和先進(jìn)性關(guān)系到企業(yè)的運(yùn)行效率和經(jīng)營(yíng)效益。在天然氣生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,計(jì)量數(shù)據(jù)為油氣田產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)和生產(chǎn)調(diào)度組織提供基本依據(jù);在天然氣輸送環(huán)節(jié)中,計(jì)量數(shù)據(jù)可監(jiān)控輸氣管線運(yùn)行狀態(tài),為輸差分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù);在天然氣銷售環(huán)節(jié)中,計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性可有效保障企業(yè)的合法經(jīng)濟(jì)利益,實(shí)現(xiàn)天然氣公平貿(mào)易、公正交接。只有通過準(zhǔn)確、可靠的計(jì)量結(jié)果,我們才能得到我國(guó)每年巨大的天然氣消費(fèi)量、生產(chǎn)量、進(jìn)口量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。如果沒有準(zhǔn)確、可靠的計(jì)量,天然氣企業(yè)無(wú)法開展正常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng),社會(huì)經(jīng)濟(jì)秩序?qū)l(fā)生混亂,天然氣的生產(chǎn)、輸送、貿(mào)易活動(dòng)也不能正常進(jìn)行。 天然氣計(jì)量特點(diǎn)和難點(diǎn)如下: 1)天然氣是易燃、易爆氣體,天然氣管道和計(jì)量站都處在壓力狀態(tài),計(jì)量設(shè)備、設(shè)施、儀器符合安全標(biāo)準(zhǔn),保證計(jì)量全過程安全是天然氣計(jì)量的首要條件。 2)天然氣計(jì)量是量大、流動(dòng)、可壓縮介質(zhì)的動(dòng)態(tài)氣體計(jì)量,相較于靜態(tài)、不可壓縮的液體和固體計(jì)量,量值不易復(fù)現(xiàn)。 3)由于天然氣屬于多組分混合氣體,組分的變化會(huì)引起相對(duì)密度、發(fā)熱量、壓縮因子、等熵指數(shù)、臨界流函數(shù)等物性參數(shù)的變化,而這些參數(shù)直接參.與天然氣流量計(jì)算,對(duì)計(jì)量結(jié)果有直接影響。 4)由于天然氣的氣體流態(tài)特征,流量計(jì)的上游管件和阻力件形式、前后直管段和整流器形式等安裝條件和溫度、壓力、振動(dòng)、脈動(dòng)、電磁干擾等操作條件和環(huán)境條件均會(huì)對(duì)計(jì)量結(jié)果產(chǎn)生直接影響。 5)天然氣流動(dòng)過程中溫度和壓力都處于變化中,流量是由時(shí)間、組成、長(zhǎng)度、溫度、壓力等數(shù)據(jù)導(dǎo)出,相比較單參數(shù)測(cè)量要求更高,每個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都要準(zhǔn)確測(cè)量,才能保證計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確。 面對(duì)復(fù)雜的產(chǎn)供儲(chǔ)銷體系,天然氣計(jì)量工作必須適應(yīng)天然氣工業(yè)的快速變化,才能夠保證我國(guó)天然氣業(yè)務(wù)的健康發(fā)展。 2國(guó)內(nèi)外天然氣計(jì)量技術(shù)對(duì)比分析 天然氣計(jì)量是壓力狀態(tài)下的大流量、動(dòng)態(tài)、影響因素多且復(fù)雜條件下的不可復(fù)現(xiàn)的氣體計(jì)量,須具備先進(jìn)的技術(shù)體系和高效的管理才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、可靠的計(jì)量。天然氣計(jì)量方式包括體積計(jì)量、質(zhì)量計(jì)量和能量計(jì)量3種方式。國(guó)際天然氣貿(mào)易和歐美日韓等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛采用能量計(jì)量;我國(guó)按照蘇聯(lián)模式,與俄羅斯、中亞地區(qū)國(guó)家--樣,仍以體積計(jì)量為主;天然氣質(zhì)量計(jì)量應(yīng)用相對(duì)較少,主要針對(duì)壓縮天然氣計(jì)量。隨著貿(mào)易全球化進(jìn)程加快,消除國(guó)際間貿(mào)易技術(shù)壁壘,正當(dāng)維護(hù)國(guó)家利益,實(shí)現(xiàn)多氣源格局下天然氣國(guó)際國(guó)內(nèi)貿(mào)易的準(zhǔn)確計(jì)量,是計(jì)量界業(yè)內(nèi)人士的重要責(zé)任。 我國(guó)天然氣主要用戶包括居民、商業(yè)、工業(yè)用戶等對(duì)象。天然氣利用領(lǐng)域分為城市燃?xì)狻⒐I(yè)燃料、天然氣發(fā)電和天然氣化工4大類。本文所指的天然氣計(jì)量是以20℃、101.325kPa為標(biāo)準(zhǔn)參比條件,流量大于100m2/h,工作壓力大于0.1MPa(表壓)的天然氣貿(mào)易計(jì)量。天然氣計(jì)量是天然氣生產(chǎn)、輸送和銷售等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的重要工作,為了更好地滿足國(guó)家天然氣大發(fā)展需求,結(jié)合我國(guó)天然氣工業(yè)的實(shí)際情況,.我國(guó)配套建立了以體積計(jì)量為基礎(chǔ)的天然氣計(jì)量技術(shù)體系,體系主要包括計(jì)量相關(guān)的法律、法規(guī)與管理制度,計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,計(jì)量器具的應(yīng)用與量值溯源技術(shù)等。隨著國(guó)家對(duì)天然氣工業(yè)加快發(fā)展要求越來(lái)越高,我國(guó)天然氣計(jì)量技術(shù)體系也在不斷建設(shè)、優(yōu)化和發(fā)展中。筆者將從計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、計(jì)量器具應(yīng)用技術(shù)、貿(mào)易交接計(jì)量方式、量值溯源技術(shù)、管理制度等方面,討論如何保障天然氣計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。 2.1計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系 先進(jìn)、實(shí)用的計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系是天然氣工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的使用對(duì)推進(jìn)天然氣技術(shù)進(jìn)步,加快中國(guó)天然氣工業(yè)的生產(chǎn)、消費(fèi)升級(jí)和推進(jìn)天然氣利用,提高經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平,維護(hù)國(guó)家和人民的利益意義重大。在符合我國(guó)計(jì)量相關(guān)的法律、法規(guī).與管理制度基礎(chǔ)上,參考國(guó)際先進(jìn)天然氣計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,并結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況,建立了基本適合我國(guó)天然氣工業(yè)的天然氣計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,保證了天然氣的生產(chǎn)和貿(mào)易需求,我國(guó)天然氣體積流量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系總體與國(guó)際接軌,部分達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,近年來(lái)我國(guó)積極參與并牽頭制訂天然氣計(jì)量方面的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),這對(duì)提升我國(guó)天然氣大國(guó)地位和獲取天然氣國(guó)際貿(mào)易主動(dòng)權(quán)具有重要意義,我國(guó)天然氣計(jì)量主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比如表1所示。 通過國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的總體比較,我國(guó)天然氣計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)基本一致,基本能滿足我國(guó)天然氣體積計(jì)量和能量計(jì)量的需求。其中GB/T18603一2014《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》是標(biāo)準(zhǔn)體系中的基礎(chǔ),標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了天然氣計(jì)量站貿(mào)易計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)、投產(chǎn)運(yùn)行、維護(hù)方面的技術(shù)要求,對(duì)流量計(jì)量裝置和發(fā)熱量測(cè)量系統(tǒng)均提出了技術(shù)要求。該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)參比條件下,按照設(shè)計(jì)100~1000m3/h、1000~10000m3/h、10000~100000m3/h和大于100000m2/h體積流量規(guī)模將天然氣計(jì)量站計(jì)量系統(tǒng)分為4檔,不同等級(jí)計(jì)量系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)準(zhǔn)確度等級(jí)要求分別為A級(jí)、B級(jí)、C級(jí),對(duì)應(yīng)的能量計(jì)量結(jié)果的最大允許誤差為1%、2%和3%四,計(jì)量站流量規(guī)模越大,對(duì)計(jì)量系統(tǒng)要求越高。表2為我國(guó)天然氣不同等級(jí)的計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求,我國(guó)的要求與國(guó)際法定計(jì)量組織OIMLR140:2007月]標(biāo)準(zhǔn)要求相同。中國(guó)作為天然氣大國(guó),若按照2018年2766×108m3的天然.氣年消費(fèi)量,0.5%的計(jì)量誤差將產(chǎn)生14×108m3的輸送差異,A級(jí)計(jì)量系統(tǒng)1%的允許誤差,計(jì)量將可能產(chǎn)生28×108m3的差異,涉及金額數(shù)十億,實(shí)際上我們還有大量的B級(jí)站和C級(jí)站,如果再加上天然氣生產(chǎn)商到終端用戶的若干貿(mào)易交接界面,計(jì)量差異會(huì)更大,對(duì)供銷雙方均有--定的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。因此,如何進(jìn)一步提高我國(guó)的天然氣計(jì)量技術(shù)水平,還任重道遠(yuǎn)。 2.2計(jì)量器具的應(yīng)用技術(shù) 天然氣計(jì)量需要多臺(tái)套儀器設(shè)備的測(cè)量值綜合計(jì)算導(dǎo)出,使用先進(jìn)可靠的計(jì)量檢測(cè)設(shè)備是獲得計(jì)量結(jié)果準(zhǔn)確的保證,流量計(jì)是天然氣實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計(jì)量最為關(guān)鍵的設(shè)備,根據(jù)天然氣流量計(jì)工作原理,主要包括以下幾類: 1)容積式流量計(jì):測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知體積的測(cè)量室,根據(jù)測(cè)量室逐次重復(fù)地充滿和排空其腔室流體的次數(shù)來(lái)測(cè)量流體體積總量,如腰輪流量計(jì)、皮膜表等。. 2)差壓式流量計(jì):管道中流量檢測(cè)元件產(chǎn)生的差壓與管道的幾何尺寸的相互關(guān)系來(lái)推算流量的,如孔板流量計(jì)、文丘里管等。 3)速度式流量計(jì):基于與流體流速有關(guān)的各種物理現(xiàn)象測(cè)量管道內(nèi)流體速度來(lái)測(cè)量流體流量,如渦輪流量計(jì)、超聲流量計(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)等。 4)質(zhì)量流量計(jì):管道中流量檢測(cè)元件產(chǎn)生的相位差或溫度差與流體質(zhì)量流量呈比例關(guān)系來(lái)測(cè)量流體的質(zhì)量流量,如科里奧利質(zhì)量流量計(jì)、熱式質(zhì)量流量計(jì)等。 國(guó)內(nèi)外目前使用的主要計(jì)量器具及特點(diǎn)如表3所示。20世紀(jì)80年代以孔板流量計(jì)為主,隨著技術(shù)進(jìn)步,準(zhǔn)確度水平越來(lái)越高,量程越來(lái)越寬,可供選擇的流量計(jì)種類也越來(lái)越多,應(yīng)用較多的超聲流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦輪流量計(jì)。超聲流量計(jì)以其準(zhǔn)確度高、量程比寬、壓力損失小等特點(diǎn)在干線管網(wǎng)中使用越來(lái)越普遍。在流量計(jì)選型時(shí),在應(yīng)用流量計(jì)類型方面國(guó)內(nèi)外相同,主要根據(jù)各種流量計(jì)的價(jià)格、準(zhǔn)確度要求、適用流量和管徑范圍、天然氣壓力和壓力損失要求溫度和流動(dòng)狀態(tài)、天然氣潔凈程度要求、環(huán)境條件、檢定要求等因素綜合考慮選用合適的流.量計(jì)。高準(zhǔn)確度流量計(jì)是實(shí)現(xiàn)天然氣的準(zhǔn)確計(jì)量重.要保障。隨著我國(guó)制造業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步,各類流量計(jì)我國(guó)都能夠自主生產(chǎn),也得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,但在流量計(jì)的準(zhǔn)確度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性方面與國(guó)外先進(jìn)水平還存在差距,目前,在A級(jí)計(jì)量站的流量計(jì)及其配套儀器主要還是進(jìn)口設(shè)備(孔板流量計(jì)除外,國(guó)產(chǎn)孔板流量計(jì)已達(dá)到國(guó)際同類先進(jìn)水平),在低級(jí)別計(jì)量站國(guó)產(chǎn)設(shè)備使用越來(lái)越廣泛。 天然氣計(jì)量結(jié)果是由工作條件下的流量、組成、溫度、壓力等數(shù)據(jù)導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)參比條件下(20C、101.325kPa)的體積、質(zhì)量或能量流量,我國(guó)天然氣計(jì)量基本采用體積流量計(jì)量方式。因此,除流量計(jì)外,溫度傳感器、壓力和差壓變送器,以及色譜儀、水露點(diǎn)檢測(cè)儀、硫化氫檢測(cè)儀等天然氣組成分析儀表也必不可少。工作條件下的體積流量、溫度、壓力密度、壓縮因子等測(cè)量參數(shù)在不同等級(jí)的計(jì)量系統(tǒng)配套儀表需要滿足的準(zhǔn)確度要求如表4所示,計(jì)量系統(tǒng)規(guī)模等級(jí)越大,準(zhǔn)確度要求越高。 另外,對(duì)于標(biāo)況流量超過10×10m3/h的計(jì)量站,在體積流量測(cè)量方面,歐美發(fā)達(dá)國(guó)家常采用不同原理或相同原理不同廠家生產(chǎn)的流量計(jì)在同一管路進(jìn)行一對(duì)一核查,即主流量計(jì)與核查流量計(jì),兩流量計(jì)示值的差值限由供銷雙方通過合同約定,通常情況下兩流量計(jì)工況體積流量之差控制在0.2%,超過0.3%就預(yù)警需查找原因,兩流量計(jì)之工況流量差不超過0.5%,貿(mào)易交接數(shù)據(jù)采用兩臺(tái)流量計(jì)示值的平均值作為結(jié)算依據(jù)[7]。我國(guó)在同一計(jì)量站同一管路采用兩臺(tái)流量計(jì)一對(duì)一核查的較少,多為供銷雙方各自建站進(jìn)行計(jì)量總量核查,誤差限不超過表4規(guī)定誤差限,相對(duì)來(lái)說(shuō)誤差限較大。在氣質(zhì)分析方面,在進(jìn)出口國(guó)際貿(mào)易計(jì)量站或重要計(jì)量站,常設(shè)置兩臺(tái)在線色譜儀分析結(jié)果的平均值計(jì)算發(fā)熱量,或是1臺(tái)在線色譜儀和1臺(tái)累積取樣器結(jié)合的方法,用在線色譜儀的組成分析數(shù)據(jù)進(jìn)行貿(mào)易計(jì)量,累積取樣 離線氣質(zhì)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn),兩種方法的發(fā)熱量差值均控制在0.3%內(nèi),超過0.3%查找原因,但不能超過0.5%,雙方在協(xié)議中協(xié)商確定,保障了色譜分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。我國(guó)色譜分析設(shè)備均為引進(jìn)設(shè)備,取點(diǎn)樣分析的較多,國(guó)內(nèi)同一計(jì)量站安裝兩臺(tái)在線色譜的很少,且多數(shù)在周期檢定期間,計(jì)量器具性能核查頻次少,出現(xiàn)問題不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)。 2.3天然氣貿(mào)易交接計(jì)量方式 天然氣是以甲烷為主的氣體混合物,是一種能源商品,天然氣的使用價(jià)值是提供能量,在商品貿(mào)易過程中應(yīng)該體現(xiàn)其使用價(jià)值。天然氣的計(jì)量方式國(guó)內(nèi)外并不統(tǒng)一,我國(guó)天然氣計(jì)量采用體積計(jì)量,通過測(cè)量工況條件下的體積流量值換算到標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的體積量進(jìn)行結(jié)算,體積計(jì)量體現(xiàn)了天然氣單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的體積量的多少,但同樣體積的天然氣可能由于組成不一樣,燃燒后產(chǎn)生的.熱量就不一樣。同樣,質(zhì)量計(jì)量只體現(xiàn)了天然氣單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的質(zhì)量,相同質(zhì)量的天然.氣由于組成不一樣,燃燒后產(chǎn)生的熱量也往往不一樣。體積計(jì)量方式和質(zhì)量計(jì)量方式均未體現(xiàn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)原則。國(guó)外天然氣計(jì)量交接方式經(jīng)歷了體積計(jì)量(或質(zhì)量計(jì)量)和能量計(jì)量的不同發(fā)展階段。天然氣能量值由天然氣的體積量乘以單位體積發(fā)熱量得到,能量計(jì)量兼顧了天然氣的組成和體積,雖然需要準(zhǔn)確獲得天然氣的體積量和單位體積發(fā)熱量?jī)蓚(gè)量值,要求高于體積計(jì)量和質(zhì)量計(jì)量,但能量計(jì)量更為科學(xué)合理地體現(xiàn)了天然氣商品屬性。因此更加合理。天然氣能量流量計(jì)算如下: E=V×Hs 式中E表示一定時(shí)間內(nèi)的能量流量,MJ;V表示一定時(shí)間內(nèi)的體積流量或體積流量,m3/h或kg/h;Hs表示單位體積或摩爾質(zhì)量的天然氣完全燃燒,其中的水蒸氣凝析到標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的液態(tài)水釋放出的發(fā)熱量,MJ/m3或MJkg。 目前我國(guó)LNG液化天然氣進(jìn)口和中緬管線國(guó)外段采用能量結(jié)算,國(guó)內(nèi)中海油輸香港支線和廣東深圳LNG液化天然氣獨(dú)立管網(wǎng)采用能量結(jié)算,其他管線僅部分計(jì)量系統(tǒng)具備能量計(jì)量功能,但未進(jìn)行能量結(jié)算。中國(guó)石油西南油氣田公司在1997年初開始進(jìn)行能量計(jì)量科研項(xiàng)目研究,2008年發(fā)布GB/T22723《天然氣能量測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)[13],國(guó)家正在制訂具體的能量實(shí)施管理辦法。 國(guó)外天然氣能量測(cè)定方法可參考表5,對(duì)于配有在線色譜儀的A、B級(jí)計(jì)量站,可根據(jù)在線色譜分析的組成計(jì)算單位發(fā)熱量,并與分析周期內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)流量的乘積實(shí)時(shí)計(jì)算并累積。可采用取點(diǎn)樣或累積樣進(jìn)行定期核查,確保單位發(fā)熱量在合同約定的區(qū)間范圍內(nèi)。對(duì)于未配置在線色譜儀的B、C級(jí)計(jì)量站,可采用GB/T22723--2008的固定或可變賦值技術(shù),也可采用加權(quán)平均或算數(shù)平均計(jì)算發(fā)熱量4,并與雙方約定時(shí)間內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)流量的乘積計(jì)算能量。 2.4量值溯源體系 天然氣計(jì)量結(jié)果是通過計(jì)量器具測(cè)定工況條件下天然氣實(shí)際流量并結(jié)合其他參數(shù)值計(jì)算得到,計(jì)量器具是指能用以直接或間接測(cè)出被測(cè)對(duì)象量值的裝置、儀器儀表、量具和用于統(tǒng)一量值的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。計(jì)量器具的準(zhǔn)確性必須通過量值溯源進(jìn)行保證,量值溯源是通過一條具有規(guī)定不確定度的不間斷的比較鏈,使測(cè)量結(jié)果或測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的值能夠與規(guī)定的參考標(biāo)準(zhǔn)(通常是國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)或國(guó)際計(jì)量基準(zhǔn))聯(lián)系起來(lái)的特性。 量值溯源的目的主要是通過檢定/校準(zhǔn)等方式,以保證被計(jì)量對(duì)象的量值準(zhǔn)確一致。量值溯源和傳遞具有法制性、強(qiáng)制性和科學(xué)性。它是保證儀器儀表量值準(zhǔn)確可靠的重要途徑,是檢驗(yàn)裝備是否始終處于良好技術(shù)狀態(tài)的重要手段,也是獲取正確的、可信的科研試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。國(guó)家石油天然氣大流量計(jì)量站成都分站、南京分站和武漢分站共同構(gòu)成完整的低、中和高壓體積流量量值傳遞和溯源鏈(圖1),通過這3條溯源鏈分別將原級(jí)標(biāo)準(zhǔn)量值傳遞至廣州分站、烏魯木齊分站、北京采育檢定點(diǎn)、塔里木檢定點(diǎn)、長(zhǎng)慶檢定點(diǎn)、武漢檢定點(diǎn)。總體說(shuō)來(lái),天然氣流量原級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)量不確定度(U)水平達(dá)到0.05%~0.07%,與國(guó)外一流水平相當(dāng),工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置的能力和水平有待于提高(表6)。 2.5計(jì)量管理 計(jì)量管理是對(duì)計(jì)量站中與操作人員、計(jì)量器具、數(shù)據(jù)和資料管理相關(guān)的管理制度。歐美國(guó)家對(duì)計(jì)量器具的管理與我國(guó)主要不同的地方在于貿(mào)易交接以供銷雙方合同協(xié)議確定流量計(jì)的校準(zhǔn)周期、運(yùn)行維護(hù)相關(guān)事項(xiàng);而我國(guó)目前是強(qiáng)制檢定為主,流量計(jì)按相關(guān)檢定規(guī)程(表7)進(jìn)行檢定。 3中國(guó)天然氣流量計(jì)量技術(shù)展望, 隨著國(guó)家加快發(fā)展天然氣工業(yè),我國(guó)正在加快進(jìn)入天然氣時(shí)代,為了滿足中國(guó)天然氣消費(fèi)的強(qiáng)勁需求,我國(guó)天然氣管網(wǎng)更加復(fù)雜,天然氣管道輸送壓力和管徑大幅增加,長(zhǎng)輸管徑超過1200mm,管道設(shè)計(jì)壓力最高達(dá)到12MPa,單臺(tái)流量計(jì)工況流量超過10000m2/h,加之國(guó)家管網(wǎng)公司的呼之欲出,這些會(huì)對(duì)天然氣計(jì)量工作的管理和技術(shù)提出新的更高要求。作為天然氣工業(yè)基礎(chǔ)的天然氣計(jì)量技術(shù)在“十四五”期間乃至更長(zhǎng)時(shí)間將得到進(jìn)--步的發(fā)展和提升,預(yù)計(jì)主要從以下方面: 1)天然氣貿(mào)易交接用計(jì)量器具將從檢定向校準(zhǔn),現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量注重流量計(jì)使用中檢驗(yàn)、遠(yuǎn)程診斷、主流量計(jì)與核查流量計(jì)串聯(lián)應(yīng)用以及現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)等方向改變。 2)天然氣實(shí)流檢點(diǎn)站逐步增加,以滿足天然氣發(fā)展的需求。 3)國(guó)內(nèi)外天然氣計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的量值比對(duì)活動(dòng)將會(huì)加強(qiáng)。2018年由中國(guó)計(jì)量科學(xué)院牽頭啟動(dòng)了國(guó)家石油天然氣大流量計(jì)量站成都分站、南京分站、武漢分站原級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的量值比對(duì)活動(dòng),還將開展工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)比對(duì),為國(guó)內(nèi)天然氣流量的量值統(tǒng)一.及參加國(guó)際關(guān)鍵比對(duì),實(shí)現(xiàn)國(guó)際間實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)互認(rèn)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 4)完善標(biāo)準(zhǔn)體系,積極主導(dǎo)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制修訂。積極承擔(dān)和參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制修訂,提升我國(guó)在天然氣標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的國(guó)際影響力。如天然氣貿(mào)易用流量計(jì)的選型指南、天然氣計(jì)量性能評(píng)價(jià)研究、槽道式流量計(jì)測(cè)量天然氣流量等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制訂。 5)加強(qiáng)流量計(jì)量?jī)x器、儀表的國(guó)產(chǎn)化。我國(guó)除.孔板流量計(jì)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平外,高準(zhǔn)確度超聲流量計(jì)、氣相色譜儀等主要依賴進(jìn)口。因此,必須大力發(fā)展此類儀表的國(guó)產(chǎn)化,提高儀器儀表的長(zhǎng)期穩(wěn)定性,達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 6)體積計(jì)量將會(huì)向能量計(jì)量轉(zhuǎn)變。2019年5月.24日,國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)、國(guó)家能源局、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部門和市場(chǎng)監(jiān)管部門聯(lián)合發(fā)布“關(guān)于印發(fā)《油氣管網(wǎng)設(shè)施公平開放監(jiān)管辦法》的通知(發(fā)改能源規(guī)[2019]916號(hào)),第十五條明確提出“以能量作為貿(mào)易結(jié)算依據(jù),暫不具備熱值計(jì)量條件的,應(yīng)于本辦法施行之日起24個(gè)月內(nèi)實(shí)現(xiàn)熱值計(jì)量”。 能量計(jì)量分階段開展實(shí)施。第一階段:選擇代表性計(jì)量站點(diǎn)開展能量計(jì)量示范,完全模擬天然氣的能量計(jì)量開展工作,根據(jù)示范點(diǎn)實(shí)施情況,不斷改進(jìn)完善;第二階段:推廣至進(jìn)口管道氣下游、進(jìn)口LNG下游以及煤層氣、煤制氣的輸送、銷售、儲(chǔ)存及貿(mào)易交接的地區(qū)公司。 4結(jié)論 1)計(jì)量是國(guó)家、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性工作,準(zhǔn)確可靠的計(jì)量是我國(guó)天然氣工業(yè)快速發(fā)展的重要保證。在天然氣生產(chǎn)中,計(jì)量數(shù)據(jù)為油氣田產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)和生產(chǎn)調(diào)度組織提供基本依據(jù):輸送中,計(jì)量數(shù)據(jù)可監(jiān)控輸氣管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài),為輸差分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù);銷售中,計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性可有效保障企業(yè)的合法經(jīng)濟(jì)利益。 2)通過參考國(guó)際先進(jìn)技術(shù),結(jié)合我國(guó)天然氣工業(yè)實(shí)際情況,我國(guó)建立了天然氣計(jì)量技術(shù)體系,主要包括計(jì)量法律、法規(guī),計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,計(jì)量器具的選擇與應(yīng)用,計(jì)量量值溯源技術(shù),計(jì)量管理制度等。我國(guó)建立的天然氣計(jì)量技術(shù)體系基本滿足.了國(guó)家天然氣大發(fā)展需求,維護(hù)了國(guó)家、人民的利益。 3)大力發(fā)展天然氣,推進(jìn)中國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)升級(jí)是我國(guó)能源戰(zhàn)略的重要方向。伴隨我國(guó)天然氣工業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展和天然氣對(duì)外依存度越來(lái)越高,我國(guó)天然氣計(jì)量技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系將進(jìn)一步完善,并與國(guó)際接軌,計(jì)量器具可靠性保證可能從強(qiáng)制檢定轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^檢定或校準(zhǔn)均可的方式進(jìn)行溯源,計(jì)量器具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程會(huì)加快,天然氣貿(mào)易計(jì)量方式將發(fā)生從體積計(jì)量轉(zhuǎn)為能量計(jì)量的重大改變。
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