天然气能量计量与计价

赵国洪(中国石油天然气股份有限公司天然气销售河北分公司，河北 唐山 063000)

0 引言

目前，我国采用的天然气常见计量方式主要是体积计量和质量计量两种方式。

体积计量有涡轮流量计、孔板流量计以及超声波流量计3种方式。涡轮流量计是油气行业常见的设备，属于速度式流体仪表，具有较高的精度和可靠性，使用便捷，维修方便，结构简单。但是也存在一定缺陷，涡轮位置易摩擦，使用中要注重润滑处理，注意对涡轮叶片的保护。如果管道流速超过10 m/s，流量计可能出现气蚀问题。

孔板流量计具有较长的应用历史，主要通过记录管道的压差来进行计量，成本低廉，具有更强的稳定性。但在计量中，对加工孔板提出较高要求，需要严格按照技术规范安装，若安装不规范极有可能产生误差。孔板一旦弯曲或者偏离，也会影响到计量进度。在安装孔板上需要技术人员严格按照规范，注意细节安装。如加工孔板没有对内控密封，没有结合环室尺寸，垫片超过环室范围，会影响到天然气流动，从而干扰计量造成计量不准确[1]。目前孔板流量计已经被逐步取代。

质量计量主要使用热式质量流量计、科式质量流量计以及差压式质量流量计。其中科式质量流量计作为主要设备，能够直接测量天然气的质量，测量的精度更高，范围更广，具有更高的稳定性。

1 天然气能量计量方法

1.1 计量原理

天然气能量计量是根据发热量作为计量单位的方式，基于体积计量测量发热量，共同计算体积以及单位体积发热量，获得天然气管道总能量。测量热值包括间接和直接两种测定方法。直接测定是燃烧天然气获得的直接发热量；间接测定是计算天然气组分获得热值，需要借助于色谱仪进行计算。在实际应用中，直接法计量受到较多条件限制，技术不成熟，计量过程复杂。目前大型计量站主要使用间接测定方法，使用色谱仪设定天然气热值，小型计量站则使用离线色谱仪测定热值，选择赋值方法进行发热量的计算。

1.2 应用案例

在某地管道天然气组分如表1所示。

表1 天然气各组分体积分数和压缩因子

假设在均匀条件下燃烧，那么各组分体积分数和量分数可以表示为：

式中：xn为各组分两分数；zn(t，p)为在p压力和t温度下各组分压缩分子；φ为各组分体积分数。

天然气热值可以通过下式计算：

式中：H0[t,V(t1,p1)]为各组分热值；xn为各组分两分数，根据天然气热值计算，可以得到该管道天然气热值为34.60～ 38.35 MJ/m3。

现阶段我国天然气基准热值主要有3个方案，分别为：(1)根据国家标准一类气热值≥36 MJ/m3；(2)计算全国天然气平均热值；(3)计算各省天然气平均热值。初期按照国家标准参考热值，后期采取动态化调整方式，适时调整，从而有利于对基准热值的动态调整。

目前，我国已经构建多元化天然气供应格局，气源不同可能造成热值差异较大。在天然气资源供应中，除了常规海洋气和常规气外，进口管道气和煤制气等也逐渐增加[2]。且不同地区发热值差距较大，不管是混合运输还是单独运输销售，体积和质量的计价方式都难以保证市场公正。我国正在积极建设天然气交易中心，推动市场化发展，若价格计量不合理将影响交易公平性，并不利于交易中心建设，也难以推动国际化发展。因此将天然气计量方式转换为能量计价方式迫在眉睫，需要积极推动能量计量、计价方法，提高市场价格的公平公正，积极推动天然气市场的国际化发展。

2 天然气的能量计价方法

2.1 体积和能量计价转换

能量计量方法的选择面临着体积计价向能量计价转换，从现行元/m3转变为元/J。计价方法直接关系到天然气供应企业的利润，为了保证天然气计价改革平稳过渡，要在合理前提下进行价格转换，保证天然气价格水平稳定。最简单的方法是体积价格和能量进行换算，公式为：

式中：Pe为能量价格；Pv为体积价格；Hg为天然气发热量。

由于我国不同油气田生产的气源热量不同，也受到管道运输的影响，很难统一价格，计算出我国平均发热量。因此根据国家标准，制定天然气热量最低下限(31.4 MJ/m3)，但一般我国天然气发热量较36 MJ/m3高。价格转换影响价格变动，很难达到统一价格的目的。

根据天然气市场定价方法进行计算，需要参照天然气、燃料油以及液化石油气的热值，实际定价中天然气发热量为37 MJ/m3。事实上体积价格转换为能量价格，应当按照高位发热量进行计算，保证价格变化稳定。如河北居民天然气价格，一档气为2.6元/m3，进行能量价格转换后，价格为0.07元/MJ。

2.2 管道运输计价

对商品天然气能量计价结算后，需要考虑管道运输价格是否需要进行转换。能量计价可以解决不同地区天然气发热量不同的差异，从而保证天然气市场价格的公平性，那么管道运输价格和天然气商品采取两种计价方法，很难进行市场化发展。尤其是管道计价有第三方介入后，需要混合运输天然气，难以保证市场价格的公平公正。如果管道运输保持体积计价，将造成结算和交接困难，易引发商业纠纷。如今天然气管网运营逐渐深入改革，运输价格和销售价格分离，必然要进入单独结算，因此需要统一管道运输计价。将管道运输价格改变为能量计价，如河北公司现行天然气运输价格为0.19元/m3，通过能量计价价格为4.12元/GJ。

2.3 配套基础

我国不同区域天然气热值差距较大，选择能量计价方式更有利于推动天然气市场的公平公正。为保证能量计价的大范围运行，必须要保证充分的配套基础，需要掌握天然气的热值水平，保证天然气热值稳定在固定范围内，制定可行的措施，保证天然气热值稳定[3]。为保证能量计价的实施，需要保证多气源混合站、A级站以及长输管线使用在线气相色谱分析仪等在线设备测定热值。定期取样进行发热值测定。政府部门要联合媒体平台，对管网天然气热值进行监管，汇报测量结果。天然气公司也要设计数据平台，面向公众提供数据服务，实现天然气信息的数据共享，能够给天然气能量计量奠定基础。

2.4 积极推动能量计价试点

在各个城市建立天然气能量计价的示范站，同步实施体积计价和能量计价，总结转换和管理经验，不断完善计价方法。首先需要选择合适的试点区域，如河北石家庄、沧州等地设置试点，逐渐由点及面，向全市推广。其次试点试运行可以划分为两个环节，第一为模拟能量计价，根据体积计价进行结算，测算结算金额以及能量价格，实际结算价格按照能量计价可能会出现购销合同、数据变更等情况，需要由专业人员跟进，保证能量结算的顺利进行。可仍然使用体积计价，根据能量计价方法确定结算金额。双方都需要跟踪天然气相关数据，并对两种计价方式进行分析，考虑大范围推广应当进行哪些整改。第二按照实际能量计价，双方在第一阶段总结经验后，经过商讨形成共识，在自愿原则下实施能量计价。

3 结语

综上所述，目前我国天然气常见计量方式主要包括体积计量、质量计量以及能量计量，但由于质量计量和体积计量存在较大计量误差，我国正积极推广使用天然气能量计量计价方法，通过体积和能量计价转换，并推动管道运输计价改革，逐渐用能量计价取代体积计价，为天然气市场的规范性和公平性奠定技术基础。