1 天然气能量计量的现状

天然气是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量乙烷、丙烷、丁烷，以及少量氮气、二氧化碳等非烃类气体，燃烧后几乎无粉尘、硫化物等产生，相较煤炭、石油等能源有使用安全、热值高、洁净等优势。

 

能量计量是国际天然气贸易和世界上大多数国家采用的天然气交接及计量收费方式，我国是为数不多的仍在使用天然气体积计量的国家之一。21世纪以来，关于天然气体积计量的社会经济缺陷，以及我国实行天然气能量计量的必要性、可行性和实施办法等研究从未间断。相关计量技术、标准和装置也一直在积极研究和准备之中，已基本具备了实行天然气能量计量的条件。2019年5月24日，国家四部门联合下发《油气管网设施公平开放监管办法》，要求于24个月内建立天然气能量计量体系，为我国正式推广、实施天然气能量计量拉开了伟大变革的序章。国家市场监督管理总局在2020年全国计量工作重点中指出，尽快完善天然气能量计量方面的技术规范和要求，为天然气计价方式改革提供计量支撑和保障。面对天然气计量方式改革的迫切性，应抓紧研究并解决实行能量计量过程中的几个关键问题，制定适合 LNG 接收站的能量计量方案和实施路径。

 

2 北海LNG接收站主要计量点

以北海 LNG（液化天然气）接收站为例，共有“一进三出”四个计量点，“一进”即为 LNG 船岸交接点计量 ；“三出”即为 NG（天然气）外输、BOG（闪蒸气）外输、LNG 槽车外运。

 

2.1 LNG船岸交接点计量简介

北海 LNG 接收站 LNG 船岸交接点计量是以 DES（目的港船上交货）交接界面为卸料臂和船上汇管的连接法兰。卸货前各项参数确认 ：在停泊后液面稳定15min 以后，卸料臂和气相返回臂连接、置换完毕。停止船上与货物有关的所有泵和压缩机 ；船上锅炉燃气主阀关闭 ；（如果允许）再液化设备处于关闭状态；（如果有）气体燃烧设备处于停止状态；（如果有）船上汇管的 ESD 阀处于关闭状态（液体和气体）。检查船舱检定证书是否在有效期范围内，检查 LNG 船横倾、纵倾的倾斜度在允许范围内。船内 LNG 液位测量的2种主流类型液位测量系统。雷达液位测量系统 ：需确认测量误差。浮子液位测量系统 ：现场观测读数与远传读数误差不超过15mm。如上述均满足条件后，请船长打印“卸前测量证书（图1）”以及“燃料气使用界面”，“卸船前测量证书”会记录卸船前的横倾，纵倾，每个货舱内的液位、液相温度、气相温度、气相压力等参数。根据每一个货舱内的5个雷达液位计算出平均液位，根据横倾、纵倾的倾斜度可计算出每个货舱内校正后的液位值。根据液位值在“舱容表”内查找每一个货舱所对应的体积，计算出卸船前总体积。

卸货后各项参数确认 ：非常终状态计量前应具备的条件，卸船完成后，应排空液相卸料臂并使其无液体存在，立即进行非常终状态计量。LNG 船与接收站的货物传输管线的状态，在切实可行的范围内，应与卸前计量时的状态尽可能保持一致。停止船上与货物有关的所有泵和压缩机 ；船上锅炉燃气主阀关闭 ；（如果允许）再液化设备处于关闭状态 ；（如果有）气体燃烧设备处于停止状态 ；（如果有）船上汇管的 ESD 阀处于关闭状态（液体和气体）。如上述均满足条件后，请船长打印“卸后测量证书（图2）”、“卸货数量证明书”以及“燃料气使用界面”。同理，会记录卸船前的横倾，纵倾，每个货舱内的液位、液相温度、气相温度、气相压力等参数。同上可计算出卸货后货舱内剩余 LNG 的总体积，用卸船前货舱内 LNG的总体较减去卸货后货舱内剩余 LNG 的总体积可计算出 LNG总卸货体积。

 

LNG 组分分析 ：在卸船进入全速卸船阶段1h 后，在岸方的卸料总管处进行气化取样，连续取样7~10h（根据全速卸船时间确定取样时间），取出的样气通过气相色谱分析仪分析仪、硫仪对其组分进行分析。

总卸货参数计算 ：根据总卸货体积、卸前液相温度、卸后气相温度、卸后船舱内的压力、LNG 组分等参数，通过标准计算出返回到船舱内的量以及总卸货的体积、重量、能量、密度等值。

 

综上所述，国际上 LNG 贸易按能量进行交接和结算，而在国内报关是以重量为准。因能准确计算出总卸货体积、重量、能量等参数，因此如需全部实行能量计量和计价，则较为简单。

 

2.2 NG外输、BOG外输

北海 LNG 目前共有3路 NG 外输超声波流量计，二期扩容工程增加2路超声波流量计，加装完成后共有5路超声波流量计，2路 BOG 外输超声波流量计。3路 NG 外输超声波流量计配有2套在线色谱分析仪，2套总硫分析仪，2套水、烃露点分析仪 ；而2路 BOG 外输未配置色谱分析仪，总硫分析仪，水、烃露点仪。

 

在 NG 外输中，在线色谱分析仪取样点安装在 NG 外输超声波流量计前汇管处，将样气输送到在线色谱分析仪中，根据“GB/T 13610–2014 天然气的组成分析气相色谱法”对其组分进行分析，将分析后的组分传输到流量计所配套的流量计算机中，而流量计算机中，已根据“GB/T 18604–2014 用气体超声流量计测量天然气流量”等标准，因此可在流量计算机中准确读出外输质量、能量、体积累计量。而在 BOG 外输中，未配置在线色谱分析仪，由化验人员每周定时对低压总管处LNG 进行取样分析，计量人员每周将取样分析结果输入到BOG 外输流量计所对应的流量计算机中，流量计算机可计算出外输质量、能量、体积累计量，但因组分未实时更新，因此，流量计算机计算得出的能量累积量存在不准确性。

 

综上所述，在 NG 外输以及 BOG 外输中，给固定式超声波流量计、流量计算机配置在线色谱分析仪，即可准确分析出外输气体组分，通过流量计算机计算出密度、单位体积热值、单位质量热值等，即可准确计算出外输天然气的质量、能量、体积累计量。

 

2.3 LNG槽车外运

目前，LNG 槽车外运以质量为计量和计价方式。LNG 槽车在充装前进行称重，在充装后进行称重，通过计算充装后的槽车重量与充装前的槽车重量的差值可得出充装重量。LNG 槽车外运需实现能量计量和计价，同理，需在进入槽车充装管线的总管处，增设在线色谱分析仪，通过实时分析 LNG 组分，根据“GB/T 11062–2014 天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法”标准规范计算出密度、单位质量热值，即可计算出每车重量所对应的能量。

 

3 结语

为适应当前我国天然气产业快速发展的需要，天然气计量方式改革迫在眉睫。鉴于欧美、日韩等国际经验，结合我国国情，采用能量计量的天然气交易结算更能体现科学公平，进而促进天然气行业高质量可持续发展。LNG 接收站要尽快进行布局，完善计量体系，实现天然气能量计量。