1 天然氣能量計量的現(xiàn)狀

天然氣是一種多組分的混合氣態(tài)化石燃料，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量乙烷、丙烷、丁烷，以及少量氮氣、二氧化碳等非烴類氣體，燃燒后幾乎無粉塵、硫化物等產(chǎn)生，相較煤炭、石油等能源有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢。

 

能量計量是國際天然氣貿(mào)易和世界上大多數(shù)國家采用的天然氣交接及計量收費方式，我國是為數(shù)不多的仍在使用天然氣體積計量的國家之一。21世紀以來，關于天然氣體積計量的社會經(jīng)濟缺陷，以及我國實行天然氣能量計量的必要性、可行性和實施辦法等研究從未間斷。相關計量技術、標準和裝置也一直在積極研究和準備之中，已基本具備了實行天然氣能量計量的條件。2019年5月24日，國家四部門聯(lián)合下發(fā)《油氣管網(wǎng)設施公平開放監(jiān)管辦法》，要求于24個月內(nèi)建立天然氣能量計量體系，為我國正式推廣、實施天然氣能量計量拉開了偉大變革的序章。國家市場監(jiān)督管理總局在2020年全國計量工作重點中指出，盡快完善天然氣能量計量方面的技術規(guī)范和要求，為天然氣計價方式改革提供計量支撐和保障。面對天然氣計量方式改革的迫切性，應抓緊研究并解決實行能量計量過程中的幾個關鍵問題，制定適合 LNG 接收站的能量計量方案和實施路徑。

 

2 北海LNG接收站主要計量點

以北海 LNG（液化天然氣）接收站為例，共有“一進三出”四個計量點，“一進”即為 LNG 船岸交接點計量 ；“三出”即為 NG（天然氣）外輸、BOG（閃蒸氣）外輸、LNG 槽車外運。

 

2.1 LNG船岸交接點計量簡介

北海 LNG 接收站 LNG 船岸交接點計量是以 DES（目的港船上交貨）交接界面為卸料臂和船上匯管的連接法蘭。卸貨前各項參數(shù)確認 ：在停泊后液面穩(wěn)定15min 以后，卸料臂和氣相返回臂連接、置換完畢。停止船上與貨物有關的所有泵和壓縮機 ；船上鍋爐燃氣主閥關閉 ；（如果允許）再液化設備處于關閉狀態(tài)；（如果有）氣體燃燒設備處于停止狀態(tài)；（如果有）船上匯管的 ESD 閥處于關閉狀態(tài)（液體和氣體）。檢查船艙檢定證書是否在有效期范圍內(nèi)，檢查 LNG 船橫傾、縱傾的傾斜度在允許范圍內(nèi)。船內(nèi) LNG 液位測量的2種主流類型液位測量系統(tǒng)。雷達液位測量系統(tǒng) ：需確認測量誤差。浮子液位測量系統(tǒng) ：現(xiàn)場觀測讀數(shù)與遠傳讀數(shù)誤差不超過15mm。如上述均滿足條件后，請船長打印“卸前測量證書（圖1）”以及“燃料氣使用界面”，“卸船前測量證書”會記錄卸船前的橫傾，縱傾，每個貨艙內(nèi)的液位、液相溫度、氣相溫度、氣相壓力等參數(shù)。根據(jù)每一個貨艙內(nèi)的5個雷達液位計算出平均液位，根據(jù)橫傾、縱傾的傾斜度可計算出每個貨艙內(nèi)校正后的液位值。根據(jù)液位值在“艙容表”內(nèi)查找每一個貨艙所對應的體積，計算出卸船前總體積。

卸貨后各項參數(shù)確認 ：非常終狀態(tài)計量前應具備的條件，卸船完成后，應排空液相卸料臂并使其無液體存在，立即進行非常終狀態(tài)計量。LNG 船與接收站的貨物傳輸管線的狀態(tài)，在切實可行的范圍內(nèi)，應與卸前計量時的狀態(tài)盡可能保持一致。停止船上與貨物有關的所有泵和壓縮機 ；船上鍋爐燃氣主閥關閉 ；（如果允許）再液化設備處于關閉狀態(tài) ；（如果有）氣體燃燒設備處于停止狀態(tài) ；（如果有）船上匯管的 ESD 閥處于關閉狀態(tài)（液體和氣體）。如上述均滿足條件后，請船長打印“卸后測量證書（圖2）”、“卸貨數(shù)量證明書”以及“燃料氣使用界面”。同理，會記錄卸船前的橫傾，縱傾，每個貨艙內(nèi)的液位、液相溫度、氣相溫度、氣相壓力等參數(shù)。同上可計算出卸貨后貨艙內(nèi)剩余 LNG 的總體積，用卸船前貨艙內(nèi) LNG的總體較減去卸貨后貨艙內(nèi)剩余 LNG 的總體積可計算出 LNG總卸貨體積。

 

LNG 組分分析 ：在卸船進入全速卸船階段1h 后，在岸方的卸料總管處進行氣化取樣，連續(xù)取樣7~10h（根據(jù)全速卸船時間確定取樣時間），取出的樣氣通過氣相色譜分析儀分析儀、硫儀對其組分進行分析。

總卸貨參數(shù)計算 ：根據(jù)總卸貨體積、卸前液相溫度、卸后氣相溫度、卸后船艙內(nèi)的壓力、LNG 組分等參數(shù)，通過標準計算出返回到船艙內(nèi)的量以及總卸貨的體積、重量、能量、密度等值。

 

綜上所述，國際上 LNG 貿(mào)易按能量進行交接和結算，而在國內(nèi)報關是以重量為準。因能準確計算出總卸貨體積、重量、能量等參數(shù)，因此如需全部實行能量計量和計價，則較為簡單。

 

2.2 NG外輸、BOG外輸

北海 LNG 目前共有3路 NG 外輸超聲波流量計，二期擴容工程增加2路超聲波流量計，加裝完成后共有5路超聲波流量計，2路 BOG 外輸超聲波流量計。3路 NG 外輸超聲波流量計配有2套在線色譜分析儀，2套總硫分析儀，2套水、烴露點分析儀 ；而2路 BOG 外輸未配置色譜分析儀，總硫分析儀，水、烴露點儀。

 

在 NG 外輸中，在線色譜分析儀取樣點安裝在 NG 外輸超聲波流量計前匯管處，將樣氣輸送到在線色譜分析儀中，根據(jù)“GB/T 13610–2014 天然氣的組成分析氣相色譜法”對其組分進行分析，將分析后的組分傳輸?shù)搅髁坑嬎�配套的流量計算機中，而流量計算機中，已根據(jù)“GB/T 18604–2014 用氣體超聲流量計測量天然氣流量”等標準，因此可在流量計算機中準確讀出外輸質量、能量、體積累計量。而在 BOG 外輸中，未配置在線色譜分析儀，由化驗人員每周定時對低壓總管處LNG 進行取樣分析，計量人員每周將取樣分析結果輸入到BOG 外輸流量計所對應的流量計算機中，流量計算機可計算出外輸質量、能量、體積累計量，但因組分未實時更新，因此，流量計算機計算得出的能量累積量存在不準確性。

 

綜上所述，在 NG 外輸以及 BOG 外輸中，給固定式超聲波流量計、流量計算機配置在線色譜分析儀，即可準確分析出外輸氣體組分，通過流量計算機計算出密度、單位體積熱值、單位質量熱值等，即可準確計算出外輸天然氣的質量、能量、體積累計量。

 

2.3 LNG槽車外運

目前，LNG 槽車外運以質量為計量和計價方式。LNG 槽車在充裝前進行稱重，在充裝后進行稱重，通過計算充裝后的槽車重量與充裝前的槽車重量的差值可得出充裝重量。LNG 槽車外運需實現(xiàn)能量計量和計價，同理，需在進入槽車充裝管線的總管處，增設在線色譜分析儀，通過實時分析 LNG 組分，根據(jù)“GB/T 11062–2014 天然氣發(fā)熱量、密度、相對密度和沃泊指數(shù)的計算方法”標準規(guī)范計算出密度、單位質量熱值，即可計算出每車重量所對應的能量。

 

3 結語

為適應當前我國天然氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需要，天然氣計量方式改革迫在眉睫。鑒于歐美、日韓等國際經(jīng)驗，結合我國國情，采用能量計量的天然氣交易結算更能體現(xiàn)科學公平，進而促進天然氣行業(yè)高質量可持續(xù)發(fā)展。LNG 接收站要盡快進行布局，完善計量體系，實現(xiàn)天然氣能量計量。