天然气能量计量技术规范学习(计量会).pptx

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天然气能量计量技术规范学习交流,2022年12月,基本概念,内容学习,应对方案,02,基本概念,Basicconcept,基本概念,目前，天然气的全球贸易计量方式采用能量计量已日趋主流化，我国也在积极筹备和推广天然气能量计量。

天然气能量计量与计价己成为目前国际上天然气贸易和消费计量与结算的发展趋势。

那么，全球有哪些国家和地区采用了能量计量呢？

欧美发达国家均采用能量计量，跨国天然气管道贸易以能量计量为主，美国也是世界上实施天然气能量计量最早的国家，连我们的邻居印度，天然气管输价格和终端销售价格均采用了能量计量。

可见，我国推动天然气能量计量的发展，也是跟上时代步伐的必然趋势。

基本概念,天然气计量分为三种方式：

体积计量、质量计量、能量计量。

什么是能量计量？

它是在体积计量的基础上，再测量天然气发热量，用天然气单位体积的热量乘以天然气体积，以获得流经封闭管道横截面的天然气总能量。

换句话说，天然气能量计量体系主要由体积流量测量Q和发热量测量Hs两部分组成,基本概念,为什么需要实现能量计量？

众所周知，天然气作为用于燃烧的能源，其价值在于其提供的热量。

但是天然气是一种多组分混合气体，由于产地来源不同，各组分及含量也存在差异，这使得不同来源的同样体积和质量的天然气，其燃烧产生的热能也不同。

因此，从科学公平的角度来看呢，天然气计量采用能量计量比体积计量更加合理，有利于准确计量、体现公平、减少计算纠纷和天然气行业的健康发展。

02,内容学习,Contenlearning,JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,编者主要参考内容,GB/T18603天然气计量系统技术要求,GB/T22723天然气能量的测定,JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,1.规范适用范围,本规范规定了用于贸易计量的天然气能量计量系统的评价、天然气能量计量结果的核验及其等级的评定方法。

本规范适用于GB/T18603天然气计量系统技术要求中规定的设计通过能力不低于100m/h（计量参比条件下），工作压力不低于0.1MPa（表压）的管道输运天然气。

JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,3.术语和计量单位,JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,3.术语和计量单位,JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,3.术语和计量单位,JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,4.计量特性,本规范使用天然气能量的最大允许误差（MPE）表征天然气能量计量系统的计量特性，并按最大允许误差的绝对值（MPEV）分为如下4个等级：

A级：

MPEV为1%B级：

MPEV为2%C级：

MPEV为3%D级：

MPEV为5%,JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,5.计量条件,天然气体积质量应符合GB17820天然气的要求，进入天然气长输管道的气体质量应符合GB/T37124进入天然气长输管道的气体质量要求的要求。

本规范采用的能量计量时的计量参比条件为：

101.325kPa，20，干基，也可以采用合同规定的其他压力和温度作为计量参比条件。

天然气能量计量系统相应的计量器具应满足GB/T18603天然气计量系统技术要求的规定，并且符合相应计量检定规程或校准规,JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,5.计量条件,范的技术要求，具有有效的检定或校准证书。

不同MPEV等级的温度、压力和流量计等计量器具的准确度应满足表1的求。

JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.1天然气流量,可使用速度式、差压式、容积式、质量式等不同原理的流量计测量得到体积流量或质量流量，其测量不确定度或准确度等级应符合GB/T18603要求。

流量计的上下游直管段长度、内径、和内壁粗糙度，温度套管插入长度应符合流量计相应规范或标准要求。

压力测量使用压力变送器或差压变送器，其测量不确定度或准确度等级应符合GB/18603要求。

安装应符合流量计相应规范或标准要求。

温度测量使用温度变送器，其测量不确定度或准确度等级应符合GB/18603要求。

安装应符合流量计相应规范或标准要求。

JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.2天然气发热量天然气单位体积发热量或质量发热量可采用直接测定、间接测测定或关联技术方法获得。

直接测定法是恒定流速流动的天然气在足够的空气中燃烧，所释放的能量被传递到热交换介质，并使其温度升高。

气体的发热量与热交换介质升高的温度直接相关。

可使用GB/T35211规定的方法测定。

间接测定方法是通过测量天然气各组分含量，乘以所对应纯气体的发热量，将各项加和，同时考虑天然气的可压缩性，计算得到天然气体积发热量或质量发热量。

目前天然气组分含量获取方式主要分为三种：

在线测定、离线测定（点样、累积取样）、含量赋值（单一及多气源）,JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.2.2.1天然气组分含量在线和离线测定1）计量器具a）分析仪器，在线色谱仪计量性能应符合JJG1055要求，离线色谱仪计量性能应符合JJG700要求。

光谱分析仪计量性能应符合GB/T25476和SY/T7433要求。

JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.2.2.1天然气组分含量在线和离线测定1）计量器具b）标准物质，色谱仪周期检定/校准及日常校准时应使用有证标准物质，标准物质应该在其证书规定的有效期内。

c）计量系统投运后、检定/校准期间和设备故障维修后的天然气组分含量在线和离线分析系统性能评价可参照GB/T28766规定的方法开展。

2）测量方法a）取样天然气取样有直接取样和间接取样（点样和累积样）2类共3种方法。

天然气直接取样后用于在线分析组成；间接取样后用于离线分析组成。

取样位置、取样探头、取样管线、取样容器（间接取样）、样品处理（直接取样）和取样数量等应符合GB/T13609的要求；累积取样时，取样控制等还应符合GB/T30490的要求。

JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.2.2.1天然气组分含量在线和离线测定2）测量方法为了保证分析结果的准确性，取样位置应尽量靠近流量计，并按照GB/T13609的方法计算特定周期内（如小时、日、周和月）的取样数量，即：

JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.2.2.1天然气组分含量在线和离线测定2）测量方法b）组成分析天然气中摩尔分数高于0.005%的组分均应被测量分析。

所有组分含量原始测量结果的总和应在（99.0%-101.0%）范围内。

对每个组分含量的原始测量结果进行归一化，获得每个组分的归一化摩尔分数。

组成分析方法应符合GB/T13610或GB/T27894的要求；当对天然气重组分进行分析时，分析方法还应符合GB/T27894.3、GB/T27894.6和/或GB/T17281的要求。

JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.2.2.2天然气组分含量赋值1）可变赋值安装在线色谱仪的计量站计算出的赋值延迟时间对没有安装在线色谱仪下游站场进行赋值。

延迟时间可根据赋值源到被赋值站场距离、在线色谱仪分析周期内流入管道的天然气量和管道中天然气变化量、计算管道内天然气平均流速计算得到。

2）固定赋值固定赋值是在固定的时间内，把固定的组分含量或发热量，赋值给下游计量站。

计量站可通过对赋值期间上游在线色谱仪分析组成数据平均值作为固定赋值组分含量；可使用流量算数平均值或加权平均值进行固定赋值组分含量的计算，以使能量值满足相应计量等级要求，具体可参考GB/T22723的10.2,JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.2.2.3发热量计算1）单位体积发热量计算根据天然气组分含量的测定结果，可计算得到计量参比条件下天然气的体积发热量。

a）理想气体体积发热量已知天然气的各组分含量，根据公式（4）计算计量参比条件下天然气理想气体体积发热量：

JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.2.2.3发热量计算1）单位体积发热量计算b）真实气体体积发热量,JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.2.2.3发热量计算2）单位质量发热量计算根据天然气组分含量的测定结果，计算天然气的质量发热量。

根据每种组分的含量和该组分纯气体发热量，计算每种组分的发热贡献，累加在一起得到单位质量天然气的发热量。

具体方法如下：

JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.2.2.3发热量计算2）单位质量发热量计算a）理想气体质量发热量,JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.2.2.3发热量计算2）单位质量发热量计算b）真实气体质量发热量真实气体质量发热量与相应的理想气体质量发热量在数值上相等。

计量参比条件下，天然气中常见组分的摩尔质量、理想体积发热量、理想摩尔发热量、理想质量发热量、压缩因子和求和因子如附录A所示。

JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.2.3发热量关联技术关联技术是利用气体的一个或多个物理性质与其发热量之间的关系进行测定，也可基于化学计量燃烧原理进行测定。

JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.3天然气能量6.3.1物性参数天然气有工作条件下的物性参数和计量参比条件下的物性参数，适用于体积流量和能量的测定和状态换算。

目前天然气物性参数主要采用6.2.2间接测定方法测量得到的组分数据计算得到，或6.2.3关联技术方法通过发热量与多个物理性质之间的关系计算得到。

1）工作条件下的压缩因子和密度使用GB/T17747（所有部分）规定的方法计算。

工作条件下的声速、焓、熵、等熵指数等物性参数使用GB/T30491.1规定的方法计算。

2）计量参比条件下的压缩因子、密度和高位发热量等物性参数使用GB/T11062规定的方法计算。

JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.3天然气能量6.3.2计量参比条件下体积流量,JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.3天然气能量6.3.3计量参比条件下能量,JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.4数据采集处理装置在现场工作条件下，应在计量系统中配置数据采集处理装置（如流量积算仪、流量计算机等），其性能应符合JJG1003规定的相应要求，输出的天然气物性参数、计量参比条件下体积流量、计量参比条件下能量等参数，可按照GB/T11062、GB/T17747、GB/T18603、GB/T22723中相关公式开展计算核查。

JJF1993-2022天然气能量计量技术规范,6.计量方法,6.5替代值的确定对于没有冗余的计算系统，当系统设备无法正常提供准确值时，应该使用替代值。

GB/T22723附录G给出了替代值的获得方式，应根据实际情况确定最佳的解决方案。

7.计量结果的表达,天然气能量计量结果为天然气能量值及其相对扩展不确定度Ur和MPEV，详见附录B、附录C。

02,应对方案,Copingplan,针对上游能量计量的应对方案,1.能量测量方法,针对上游能量计量的应对方案,1.能量测量方法,针对上游能量计量的应对方案,1.能量测量方法,针对上游能量计量的应对方案,2.应对方案,首先我们要对企业内部的计量仪表进行分类：

与上游结算表的对比表、用气量较大的工业用户、一般商业用户、居民用户。

针对不同的用气量制定不同的应对方案,针对上游能量计量的应对方案,2.应对方案,2.1对比计量与上游对比计量如果有条件的可以单独安装在线色谱，直接测量能量值；若条件有限可通过软件获取上游热值或组分数据，进行可变赋值，转化成能量值。

针对上游能量计量的应对方案,2.应对方案,针对上游能量计量的应对方案,2.应对方案,2.2大工业用户对于用气量较大的工业用户，如果气源单一，热值稳定，可采取固定赋值的方式；若气源单一，热值变化较大可通过可变赋值或直接测量的方式；若气源结构复杂则建议采用直接现场测量的方式。

要实现大用户现场能量计量，就目前技术来说，最经济的是在现场增设PLC机柜，通过固定赋值或可变赋值后计算出能量值。

若气源结构单一，可通过上游给定热值固定输入到流量计算机中，或通过网络接收实时数据进行修正。

若气源结构复杂，热值变化量较大时还需增设现场热值仪实时在线测量热值，再通过流量计算机进行修正。

无论采用哪种方式，建议需要定期在现场采样检测来复核数据的准确度。

针对上游能量计量的应对方案,针对上游能量计量的应对方案,2.应对方案,2.3其他用户除用气量较大的用户具有投资价值外，其余用气量相对较小的用户如商业、锅炉等，由于用户群体太大，现场安装PLC等设备相对投入较大，为此在没有技术条件的情况下可暂时按照体积计量，通过上游确定的能量单价计算出平均体积单价后制定价格调整方案。

通过技术的不断发展，在上游实现能量计量的时候，很有可能市场上会出现一款类似于目前使用的流量修正仪来进行能量的计量，通过物联网技术实现固定赋值或可变赋值。

更好的结果就是流量计自带修正仪具有能量计量的功能。

经了解，目前进口的超声波流量计现场的二次仪表已经可显示能量单位数据，可实现固定赋值。

大多数仪表厂家也正在研发具备能量计量功能的现场二次仪表，还未具备上市条件。