天然气能量计算方式探讨

李克，罗勤，王宏莉，邱惠，张思崎，许文晓

1.中国石油西南油气田分公司 天然气研究院（四川 成都 610213）

2.中国石油 西气东输管道公司（上海 200003）

0 引言

2018年3月，国家统计局发布数据显示2017年天然气产量1 480.3×108m3，较2016年增加8.2%，与2012年相比，产量增加374.3×108m3，年均增长6.0%。2017年，天然气进口946.3×108m3，比上年增长26.9%；进口量与国内产量之比由2012年的0.4：1扩大到0.6：1，天然气进口量持续快速增长。尽管天然气产量和进口量均大幅增加，2017年冬季全国还是出现了一定程度的“气荒”。从天然气的需求和国家能源局及各政府部门的《加快推进天然气利用的意见》和《能源发展“十三五”规划》等文件精神来看，未来天然气的产量、进口量和消费量还将持续快速增加。

我国主要气田自产气和各进口气源高位发热量范围为33.23～44.92 MJ/m3，不同气源发热量相差较大，最大可达35%。同一气源在不同时期发热量也有不同，以中俄东线进口天然气为例，根据相关合同条款，发热量范围为36～38 MJ/m3，尽管同为合格气体，不同时期发热量相差可达5.6%[1]。目前的天然气贸易仍以体积计量、结算为主，不同发热量的天然气以同样的体积价格进行交易，这种模式显然已不能适应当前形势的需要，推进天然气能量计量、结算模式实施工作，受到政府、生产企业、运输企业和用户等各方面的重视。

在天然气能量计量工作中，能量值的产生和计算是最为重要的环节之一，是天然气贸易各方结算的基础数据，能量值计算方式对贸易结算值的影响是需要探讨的重要问题。

1 能量计算方式

按照GB/T 22723—2008《天然气能量的测定》[2]的要求，用于计费目的的能量测定的最短周期是1 h或其倍数（即数天、数周、月、年），在一个计费周期之内的能量值可采用相同参比条件下的体积乘以同一计费周期内的平均发热量得到。当气质较为稳定时，同一计费周期内的发热量不需要进行特殊计算，如果气质和发热量发生改变，则需要计算平均发热量。标准中给出的平均发热量计算方式有两种：算术平均值和气量加权平均值。

算术平均值法相对较为简单，通过n次单独测定的发热量值直接求平均值得到，适用于输气量较为稳定的情况。当一个计费周期内的发热量和体积均有波动的情况下，应采用气量加权平均值法计算平均发热量。以流量和体积发生变化的点为分界将整个计费周期划分为n个时间段，整个计费周期内的平均发热量计算公式如下：

国内已有部分天然气贸易项目采用能量计量方式进行计量和结算，其能量计量方式有所不同。中海油崖城13-1和崖城13-4气田输香港中华电力天然气贸易项目[3]采用累积取样器和在线气相色谱组分分析仪（供监测比对之用），每月由各方同意的有资质的第三方实验室分析累积取样器所获取样品的发热量，作为当月结算的依据，其中累积取样器可设置为根据一段时间内气体的体积流量确定取样量的大小，实际上也是以气量加权平均值法获取平均发热量。广东大鹏LNG在进口端和销售端均采用能量计量模式进行计价和结算[4]，计费周期为一周，在一个计费周期内，通过在线气相色谱仪测定天然气组成，计算发热量，进而计算出贸易结算的能量值。

2 不同能量计算方式结果比较

目前的天然气贸易结算周期根据合同约定，存在不同的计费周期，以周结算和月结算为主。为了比较不同计费周期内各种能量计算方式对能量值计算结果的影响，以国内长输管道2个A级贸易计量站（见GB/T 18603—2014[5]）的计量数据为基础，按照日、周和月3种气量加权平均发热量与体积流量结合，计算月能量值，比较计算结果之间的差异。式（2）—（5）中：Eh为小时气量加权平均发热量为基础计算得到的月能量值，MJ；Ed为日气量加权平均发热量为基础计算得到的月能量值，MJ；Ew为周气量加权平均发热量为基础计算得到的月能量值（不足7天按1周算），MJ；EM为月气量加--权-平均发热量为基础计算得到的月能量值，MJ；h，γ为每个小时内在线气相色谱仪测量的多个发热量的算术平均值（由于计量数据报表中体积流量的最小统计间隔为小时，因--此不-能-得到-每个小时的气量加权平均发热量），d,γ、w,γ和M分别为根据式（1）计算得到的日气量加权平均发热量、周气量加权平均发热量和月气量加权平均发热量，MJ/m3；Qh,i、Qd,i、Qw,i和QM分别为小时体积流量、日体积流量、周体积流量和月体积流量，m3。

对2个计量站6个月的16万余条计量数据进行了统计分析，得到的数据比较情况见表1和表2。由数据统计情况分析可以得到以下几点认识。

表1 A站不同能量计量方式结果比较

表2 B站不同能量计量方式结果比较

1）以最小的时间间隔为周期进行计算得到的结果应是最为准确的能量值[6]。

2）以日气量加权平均发热量、周气量加权平均发热量、月气量加权平均发热量为基础计算得到的能量值与小时平均发热量为基础计算到得的能量值相比，2个站6个月以负偏差为主，6个月的能量值偏差合计均为负偏差。

3）虽然单月和6个月合计的能量值相对偏差均在0.5%以内，但由于A级贸易计量站的贸易量较大，能量值偏差所带来的结算偏差是不能忽视的。

3 结论与建议

至2016年底，我国已建成天然气管道6.8×104km，建成了由西气东输一线和二线、陕京线、川气东送为骨架的横跨东西、纵贯南北、连通海外的全国性供气网络，形成“西气东输、海气登陆、就近外供”的供气格局，多种不同气质气源进入天然气管网混合输送。在这种形势下，天然气能量计量方式是更为科学、公平、合理的贸易计量、结算方式，是必然的发展趋势。

在天然气能量计量方式实施过程中，作为结算基础的能量值是最为重要的计量数据，标准中规定的不同能量计算方式，对能量值的计算结果有直接影响。由长输管道2个计量站6个月的计量数据统计结果来看，不同发热量计算方式得到的能量值有明显差异。在能量计量方式实施前，应对天然气贸易交接界面的计量数据进行详细分析，按照标准规定，选择最为科学、公平、合理的能量值计算方案。