能量計量在浙江LNG 中的可行性研究

趙治周，王宇輝，胡昊翀，李廣楊，王子濟

(中海浙江寧波液化天然氣有限公司，浙江 寧波 315800)

0 引言

國家發改委、國家能源局等四部門制定了《油氣管網設施公平開放監管辦法》，明確了建立天然氣能量計量計價體系的要求，應于《辦法》實施之日起24個月內實現熱值(能量)計量，天然氣能量計量計價終于提上日程。在國際上通用的計量方式是能量計量，能量計量的優勢在于無論天然氣的產地、組分如何變化，總能量不改變，通過能量計量可以解決天然氣混輸的計量結算問題。通過能量計量的計量計價方式與國際通用方式接軌，更能體現出公平與優質優價的原則。隨著時間的腳步一步步逼近，能量計量必將在浙江LNG 實施，本文結合筆者的工作實踐，主要探究能量計量在浙江LNG 實施的可行性。

1 實施能量計量的必要性

1.1 國家政策

在國家能源清潔化發展方針和優惠政策的支持下，國家官網的資源整合，我國的天然氣市場正在蓬勃發展，天然氣銷售機制和天然氣價格的市場化改革也在積極推進之中，實行天然氣能量計量和計價改革比以往任何時候都更加迫切。

1.2 不同氣源的發熱量差異較大

據不完全統計，目前國內僅有中海油輸送至香港地區部分計量站及廣東LNG、福建LNG、廣東管道公司采用能量計量，其余管輸天然氣基本采用體積計量。浙江LNG 從運行至今已接卸LNG 船達到400 多艘，其中包含了各種氣源、不同產地和類型的天然氣。不同國家不同產地的天然氣組分和含量存在極大的差異，組分的變化意味著密度的不同，密度不同導致同樣體積和質量的天然氣，其燃燒產生的熱能也存在極大差異。單位體積的發熱量差異較大，無論是單獨還是混合輸送和銷售，體積計量和計價無法反映出商品天然氣的主要技術指標—發熱量及其經濟價值，而能量計量的方式可避免體積計量的不足。浙江LNG 接收站接收的天然氣的體積發熱量最小為36.9 MJ/m3，最大為46.2 MJ/m3，二者間的差異達到了25%。體積計量和能量計量各有優缺點，體積計量較為方便和便捷，而能量計量有利于準確計量、體現公平、減少計算糾紛，但是能量計量所需硬件條件較多，還因涉及二次計量，其準確性和不確定性均是計量難點。

1.3 三種計價制度的差異

天然氣的計量方式主要包括三種，分別為體積計量、質量計量和能量計量。浙江LNG 以上三種計量方式都有涉及。LNG 的進口貿易計量使用能量計量，LNG 的氣態貿易計量使用體積計量，LNG 的液態貿易計量使用質量計量。

LNG 進口貿易計量以能量計量結算，而LNG 氣化后通過管道的一次銷售按體積進行結算，通過槽車液態外輸的按照質量進行結算。進口和外輸不同的計量計價制度和氣源間的熱值差異勢必影響他們的融合。

2 能量計量在浙江LNG 的應用

2.1 能量計量的基礎條件分析

2.1.1 天然氣能量計量標準體系基本建立

現有的發熱量測量相關標準約有25 項，流量計專業標準體系14 項，兩個標準GB/T 22723—2008 《天然氣能量的測量》和GB/T 18603—2014 《天然氣計量系統技術要求》作為能量計量的核心也已確認。比如按照《天然氣計量系統技術條件》：6.1.1“天然氣發熱量采用直接或間接測量方法獲得，推薦使用組成分析數據計算的間接測量方法，對于管網系統當使用在線色譜儀分析組成數據不經濟時，其結算的發熱量應該使用賦值計算方法獲得”。此標準指導浙江LNG計算發熱量的方法。

按照《天然氣能量的測量》的要求，可以通過賦值的方法進行能量計量，即為所測天然氣體積賦一個有代表性的熱值，此標準指導浙江LNG 可以通過間接賦值的方式計算能量。

2.1.2 能量計量溯源體系接近完成

圍繞天然氣能量計量技術發展的需要，在流量計量和發熱量測量兩方面建立了標準方法、測量設備、氣體標準物質等，ISO 等國際組織相繼發布并修訂了一系列重要標準與規范。最主要的目的是通過建立與完善溯源和量傳體系以提高能量計量系統的準確性。

2.1.3 浙江LNG 基礎設施基本滿足要求

浙江LNG 從取樣系統開始配備在線分析儀、硫化氫分析儀等，再到實驗室配備三臺離線色譜儀，最后在計量橇配備兩臺在線色譜儀，可以做到對氣質情況的全覆蓋監測(表1)。

表1 浙江LNG 基礎設施清單

2.2 計量在浙江LNG 的實際運用

通過浙江LNG 工藝流程示意圖可以知道浙江LNG 主要涉及三種計量方式，筆者將從LNG 進口、LNG 氣態外輸、LNG 液態外輸這三個不同的方面進行闡述(圖1)。

圖1 浙江LNG 工藝流程示意圖

2.3 浙江LNG 進口貿易計量

LNG 卸貨計量的目標就是為了計算在卸貨過程中從船方到岸方所卸貨物的總能量，目前任何貿易形式下的卸貨能量計算國際上都有統一的做法。首先由艙容表確定卸貨LNG 體積乘以由組分計算的密度和單位質量熱值計算而來，同時需要考慮扣除返回氣體及作為燃料或通往氣體燃燒裝(GCU)天然氣能量。現行的LNG 國際貿易是通過能量計量進行結算，在此不再贅述。

2.4 浙江LNG 氣態外輸

浙江LNG 氣態外輸通過配備的超聲波流量計及其配套系統實現?，F行的氣態外輸計量方式主要是通過體積進行計量，但是超聲波流量計天然氣貿易計量數據中，同時會自動計算出體積、能量、質量等參數，其中能量數據可以直接運用于氣態外輸的能量計量。通過現有的計量橇相關設備設施可以做到體積計量到能量計量的無縫轉換，浙江LNG 無需為氣態外輸新增額外的設備設施。

2.5 浙江LNG 液態外輸

浙江LNG 液態外輸通過槽車運輸進行，因為建設期較早并未在槽車區域安裝在線色譜儀進行組分的監測，現行的計量方式主要通過地磅進行質量稱重，結算方式也是質量計量。

簡單來說，液態外輸的能量測定有直接法、間接法兩種。雖然直接測量天然氣熱量的儀器已經進入市場，但可靠性，準確性有待改進，故直接法暫時不能采用。

目前國際上常用的是間接法，采用可變賦值法進行能量計量更適合浙江LNG 實際情況，即由天然氣的體積流量和體積發熱量的乘積計算獲得天然氣的能量。GB/T 22723—2008 《天然氣能量的測量》規定在上游進氣和下游分輸計量界面，可采用氣相色譜分析儀測定熱值和流量計測定流量，采用可變賦值法進行能量測定。

2.6 液態外輸能量計量方案

浙江LNG 選用的能量方式取決于實際使用的計量設備和方法，根據流量、氣體的商業價值、冗余要求以及儀器的技術規格選擇最合適的能量計量方式。

2.6.1 標準參比條件

能量計量的標準參比條件可參照體積計量確定為20 ℃和101.325 kPa，有特殊要求也可按照合同規定的其他條件。

2.6.2 計量單位

我國要求使用公制計量單位，能量計量單位可選擇千瓦小時(kW·h) 和焦耳(J) 做出選擇。根據國家標準《天然氣能量的測定》也規定一般能量計量單位為MJ 和kW·h，一般沿用氣質分析慣用的焦耳作為能量計量單位。

2.6.3 計量方式

對于間接能量測定，能量可以通過已測定或已計量的體積、質量、發熱量和其他參數進行再測定的。浙江LNG 的液態外輸的能量計量，需要知道質量和質量發熱量。其中質量可以通過地磅稱量所得，所以下文主要是闡述質量發熱量的獲得。

通過浙江LNG 工藝流程可知，LNG 接收站的氣態外輸的本質是將LNG 加壓后氣化外輸的一個物理過程，不涉及化學變化。不管是氣態外輸還是液態外輸，其LNG 都是從儲罐中獲得，其氣源為同一個。雖然槽車外輸系統中未安裝色譜儀，但是可以使用計量站中的色譜儀作為液態外輸組分的依據。在貿易交接中，通過色譜分析法可以提供包括相對密度、聲速、沃泊指數、烴露點、H2S 測量值等天然氣能量計量所需的全部測量信息。通過天然氣色譜儀提供天然氣組成成分以及其他重要參數相關的精確可靠信息，通過計算可以獲得質量發熱量。浙江LNG 在線色譜儀每四分鐘會獲得一個組分數據，一天會有三百六十個數據，考慮到實際的成本和人力物力，只能通過賦值的方法確定液態外輸的組分數據。按照以往的經驗，賦值周期為一天，因為早上八點為交接點，通常把早上八點的組分數據作為當天的組分數據。早期的液態LNG 計量設計時，只有質量計量的概念，全國所有早期的LNG 都未在槽車區域安裝取樣設施，對現階段的能量計量造成了一定的困擾。現階段液態的能量計量通常有兩種方案，第一種方式就是通過間接賦值的方法進行計算，第二種方式就是通過在槽車區域新增一套取樣分析設備通過直接賦值的方法進行計算。

3 能量計量面臨的主要問題

3.1 技術層面

國家尚未建成基準級發熱量測量裝置，即國際0 級水平的基準氣體熱量計。天然氣熱值變化范圍大，管輸和儲氣環節實施能量計價困難。如果浙江LNG 液態外輸計量按照能量結算，價格隨著賦值間隔周期的變化而變化。賦值間隔的周期如何設置，既能兼顧廣大用戶的利益也能兼顧公司的利益。

天然氣官網能量計量下的合理輸差尚未進行規定，需要建立完善的市場監管體系，加強政府主管部門的監督，及時制定和完善相關法律法規。制定能量計量標準和天然氣產品質量標準及檢測方法標準等，建立完整的能量計量系統認證體系。

目前天然氣計量在線色譜儀等關鍵設備儀器國產化水平還比較低。各流量儀表生產企業要能夠突破陳規，引進國外先進技術，研發新產品，同時借鑒其能量計量方面的經驗，逐步完善能量計量配套設備，為實現能量計量提供硬件支持。

3.2 管理層面

適應我國計量計價管理體系還需要做諸多工作，發熱量的賦值方式實質上是在原來體積(質量)計量的基礎上乘以一個轉換系數，在賦值的過程中要確保上面所說的計量“四個屬性”，必須加強監管才能保證包括消費者在內的各方面利益。需要制定監管的實施細則，建議國家制定“天然氣熱值賦值規則”等具有操作性的監管標準，要做到法律法規先行，監管到位。同時，還需做好宣傳工作，讓廣大用戶了解到計量改革的必要性和好處。平衡各主場主體利益存在較大難度，實行天然氣能量計量難點是相對合理的計量方式與其不相適應的計量手段之間的矛盾及其衍生出來的問題。如果賦值的值不能做到公開透明，有理有據，用戶有理由懷疑賦值的合理性。所以必須保證賦值的準確性，合法性，公開透明。天然氣能量計量改革并不是政府和業界的事情，應該包括廣大的天然氣用戶。積極響應號召，努力推進天然氣行業的改革，作為計量戰線工作者的我們希望早日實現天然氣能量計量。

4 結語

浙江LNG 天然氣計量方式從體積計量轉向能量計量是大勢所趨，公司也將盡快落實能量計量的方式和配備能量計量所需的硬件。天然氣的計量改革勢在必行，早日實現科學、公正、合理的能源計量，與國際接軌，是我國天然氣行業發展的必由之路。