天然氣能量計算方式探討

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，國家統計局發布數據顯示2017年天然氣產量1 480.3×108m3，較2016年增加8.2%，與2012年相比，產量增加374.3×108m3，年均增長6.0%。2017年，天然氣進口946.3×108m3，比上年增長26.9%；進口量與國內產量之比由2012年的0.4：1擴大到0.6：1，天然氣進口量持續快速增長。盡管天然氣產量和進口量均大幅增加，2017年冬季全國還是出現了一定程度的“氣荒”。從天然氣的需求和國家能源局及各政府部門的《加快推進天然氣利用的意見》和《能源發展“十三五”規劃》等文件精神來看，未來天然氣的產量、進口量和消費量還將持續快速增加。

我國主要氣田自產氣和各進口氣源高位發熱量范圍為33.23～44.92 MJ/m3，不同氣源發熱量相差較大，最大可達35%。同一氣源在不同時期發熱量也有不同，以中俄東線進口天然氣為例，根據相關合同條款，發熱量范圍為36～38 MJ/m3，盡管同為合格氣體，不同時期發熱量相差可達5.6%[1]。目前的天然氣貿易仍以體積計量、結算為主，不同發熱量的天然氣以同樣的體積價格進行交易，這種模式顯然已不能適應當前形勢的需要，推進天然氣能量計量、結算模式實施工作，受到政府、生產企業、運輸企業和用戶等各方面的重視。

在天然氣能量計量工作中，能量值的產生和計算是最為重要的環節之一，是天然氣貿易各方結算的基礎數據，能量值計算方式對貿易結算值的影響是需要探討的重要問題。

1 能量計算方式

按照GB/T 22723—2008《天然氣能量的測定》[2]的要求，用于計費目的的能量測定的最短周期是1 h或其倍數（即數天、數周、月、年），在一個計費周期之內的能量值可采用相同參比條件下的體積乘以同一計費周期內的平均發熱量得到。當氣質較為穩定時，同一計費周期內的發熱量不需要進行特殊計算，如果氣質和發熱量發生改變，則需要計算平均發熱量。標準中給出的平均發熱量計算方式有兩種：算術平均值和氣量加權平均值。

算術平均值法相對較為簡單，通過n次單獨測定的發熱量值直接求平均值得到，適用于輸氣量較為穩定的情況。當一個計費周期內的發熱量和體積均有波動的情況下，應采用氣量加權平均值法計算平均發熱量。以流量和體積發生變化的點為分界將整個計費周期劃分為n個時間段，整個計費周期內的平均發熱量計算公式如下：

國內已有部分天然氣貿易項目采用能量計量方式進行計量和結算，其能量計量方式有所不同。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易項目[3]采用累積取樣器和在線氣相色譜組分分析儀（供監測比對之用），每月由各方同意的有資質的第三方實驗室分析累積取樣器所獲取樣品的發熱量，作為當月結算的依據，其中累積取樣器可設置為根據一段時間內氣體的體積流量確定取樣量的大小，實際上也是以氣量加權平均值法獲取平均發熱量。廣東大鵬LNG在進口端和銷售端均采用能量計量模式進行計價和結算[4]，計費周期為一周，在一個計費周期內，通過在線氣相色譜儀測定天然氣組成，計算發熱量，進而計算出貿易結算的能量值。

2 不同能量計算方式結果比較

目前的天然氣貿易結算周期根據合同約定，存在不同的計費周期，以周結算和月結算為主。為了比較不同計費周期內各種能量計算方式對能量值計算結果的影響，以國內長輸管道2個A級貿易計量站（見GB/T 18603—2014[5]）的計量數據為基礎，按照日、周和月3種氣量加權平均發熱量與體積流量結合，計算月能量值，比較計算結果之間的差異。式（2）—（5）中：Eh為小時氣量加權平均發熱量為基礎計算得到的月能量值，MJ；Ed為日氣量加權平均發熱量為基礎計算得到的月能量值，MJ；Ew為周氣量加權平均發熱量為基礎計算得到的月能量值（不足7天按1周算），MJ；EM為月氣量加--權-平均發熱量為基礎計算得到的月能量值，MJ；h，γ為每個小時內在線氣相色譜儀測量的多個發熱量的算術平均值（由于計量數據報表中體積流量的最小統計間隔為小時，因--此不-能-得到-每個小時的氣量加權平均發熱量），d,γ、w,γ和M分別為根據式（1）計算得到的日氣量加權平均發熱量、周氣量加權平均發熱量和月氣量加權平均發熱量，MJ/m3；Qh,i、Qd,i、Qw,i和QM分別為小時體積流量、日體積流量、周體積流量和月體積流量，m3。

對2個計量站6個月的16萬余條計量數據進行了統計分析，得到的數據比較情況見表1和表2。由數據統計情況分析可以得到以下幾點認識。

表1 A站不同能量計量方式結果比較

表2 B站不同能量計量方式結果比較

1）以最小的時間間隔為周期進行計算得到的結果應是最為準確的能量值[6]。

2）以日氣量加權平均發熱量、周氣量加權平均發熱量、月氣量加權平均發熱量為基礎計算得到的能量值與小時平均發熱量為基礎計算到得的能量值相比，2個站6個月以負偏差為主，6個月的能量值偏差合計均為負偏差。

3）雖然單月和6個月合計的能量值相對偏差均在0.5%以內，但由于A級貿易計量站的貿易量較大，能量值偏差所帶來的結算偏差是不能忽視的。

3 結論與建議

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、縱貫南北、連通海外的全國性供氣網絡，形成“西氣東輸、海氣登陸、就近外供”的供氣格局，多種不同氣質氣源進入天然氣管網混合輸送。在這種形勢下，天然氣能量計量方式是更為科學、公平、合理的貿易計量、結算方式，是必然的發展趨勢。

在天然氣能量計量方式實施過程中，作為結算基礎的能量值是最為重要的計量數據，標準中規定的不同能量計算方式，對能量值的計算結果有直接影響。由長輸管道2個計量站6個月的計量數據統計結果來看，不同發熱量計算方式得到的能量值有明顯差異。在能量計量方式實施前，應對天然氣貿易交接界面的計量數據進行詳細分析，按照標準規定，選擇最為科學、公平、合理的能量值計算方案。