１．概述
天然氣是一種混合氣體，它含有甲烷，乙烷，丙烷等烴類組分和氮、二氧化碳等非烴類組分，個組分含量并不相同，不同國家的天然氣組分含量可能有所不同。即使是在同一地區(qū)同一氣田的天然氣也可能不同，由于天然氣組成的差異，同樣體積的天然氣，他們所產(chǎn)生的能量是不同的，例如美國的天然氣（根據(jù)２６個城市的統(tǒng)計）體積發(fā)熱量zui小為36.1MJ/m3，zui大為45MJ/m3，二者相差24.6％。我國管輸商品天然氣的高熱量zui小為33.90MJ/m3，zui大為44.35MJ/m3，二者相差30.8％。作為燃料天然氣的商品價值是其所含的發(fā)熱量，即天然氣銷售使用的實質(zhì)是天然氣的能量，而不是體積。當(dāng)天然氣作為燃料時，能量計量顯然比體積計量（或質(zhì)量計量）更科學(xué)。
2.能量計量的原理
天然氣的能量計量是通過兩個不相關(guān)的測量來完成的，即體積或質(zhì)量流量的測量和體積或質(zhì)量發(fā)熱量的測量，將這兩種測量合成，計算出天然氣的能量，其計算式如下：
E=Q×Hs
式中E-一段時間內(nèi)天然氣的能量，MJ；
Q-一段時間內(nèi)天然氣標準狀態(tài)的體積或質(zhì)量；m3或kg
H-天然氣高位發(fā)熱量，MJ/m3或MJ/kg
應(yīng)注意，當(dāng)采用能量計量，其單價為X X元／MJ，故貿(mào)易結(jié)算時單價乘以能量（MJ）便得到金額，而不必按發(fā)熱量對天然氣進行分級，只需規(guī)定天然氣的發(fā)熱量達到某限定值即可。例如加拿大NOVA公司
新版《中國儀器儀表廠商名錄》征集中規(guī)定管輸天然氣的高位發(fā)熱量應(yīng)不小于 36MJ/m3
3、天然氣的能量計量
天然氣的能量計量是流量計量、發(fā)熱量計量和組成分析三部分的組合。
1）流量計量：它是能量計量的主要部分，上節(jié)已討論過，這里不再贅述。
2）發(fā)熱量計量：發(fā)熱量計量分直接和間接兩種方法
a）直接法
發(fā)熱量直接測量法有水流式和氣流式兩種。氣流式對設(shè)備和環(huán)境的要求比水流式嚴格，但準確度和靈敏度高。美國20世紀70年代使用水流式，80年代用氣流式取代了水流式。我國煤氣發(fā)熱量測量為水流式（GB 12206）。
b）間接法
發(fā)熱量間接測量法是利用組成分析數(shù)據(jù)進行計算，國內(nèi)外標準有IS06976，ASTMD3588和GB/T11062。
2）組分分析
天然氣的組分分析可分為在線分析和離線分析兩種。由取樣和分析兩部分組成。對應(yīng)的國內(nèi)外標準有IS010715和IS06974及GB/T13609和GB/Tl3610。
4、ISO/WD15112和ISO/CD15112簡介
ISO/WD15112為ISO/TC193/SC2/WG4的天然氣能量計量工作組文件，ISO/CD15112為委員會文件。
2000年5月在成都召開的ISO/TC93第12次年會上討論了ISO/WD15112，2000年12月提出了委員會文件ISO/DC15112。
在討論會上英國、匈牙利、奧地利、意大利和德國介紹了他們國家氣質(zhì)測量的方法。
l）英國氣質(zhì)測量方法
英國的熱能計算規(guī)范規(guī)定在一個計費區(qū)內(nèi)使用一個發(fā)熱量進行結(jié)算。發(fā)熱量測量有三種方式：
a）．zui低發(fā)熱量，在一個計費區(qū)內(nèi)，測量所有交接點進氣發(fā)熱量取每天的zui低值用于該區(qū)當(dāng)天的能量結(jié)算。
b）．發(fā)熱量，在一個計費區(qū)內(nèi)，一個供需雙方承認的發(fā)熱量用于該區(qū)的能量結(jié)算。
c）．加權(quán)平均發(fā)熱量，在一個計費區(qū)內(nèi)，同時測量所有交接點進氣發(fā)熱量和體積量并計算能量，以每天的能量除以體積量得出的發(fā)熱量用于該區(qū)當(dāng)天的能量結(jié)算。
2）匈牙利氣質(zhì)測量方法
a）．在輸氣管線系統(tǒng)的交匯處或大流量的高壓城市門站，安裝過程氣相色譜儀測量氣質(zhì)。
b）．選擇氣相色譜儀安裝場所的原則，是保證流過每個交接點的氣流氣質(zhì)隨時可以得到。
c）．每一批流過體積測量點的天然氣氣質(zhì)測量點，并可按管輸操作模式重新氣質(zhì)測量點。
d）．每個氣質(zhì)測量點都有備用的測量系統(tǒng)，備用系統(tǒng)可為另一色譜儀或在線實驗室測量。
e）．氣質(zhì)數(shù)據(jù)（發(fā)熱量、相對密度、二氧化碳和氮氣含量）是SCADA系統(tǒng)收集。氣質(zhì)平均數(shù)據(jù)是按供氣合同中規(guī)定的方法和周期由每個體積測量點計算得到。平均結(jié)算周期有
．瞬時加權(quán)平均；
．在交接點以小時加權(quán)發(fā)熱量和體積測量為基礎(chǔ)的加權(quán)平均；
．在交接點以日加權(quán)發(fā)熱量和體積測量為基礎(chǔ)的加權(quán)平均。
f）．如果在體積測量點有氣相色譜儀，流量計算機在線地從氣相色譜儀下載發(fā)熱量，并計算能量；否則，由SCADA中心按上述方法用發(fā)熱量和對應(yīng)的體積計算能量。
3）奧地利氣質(zhì)測量方法
一個計量站每個計量點的能量是由日或月體積累積量和相應(yīng)的加權(quán)平均發(fā)熱量計算，加權(quán)平均發(fā)熱量計算方法如下：
a）．測量每個進氣或出氣口的發(fā)熱量，并計算日加權(quán)平均發(fā)熱量。
b）．測量每個進氣和出氣口的發(fā)熱量，并計算日加權(quán)平均發(fā)熱量，用于進氣和出氣之間所有計量點的能量計算。
c）．把月加權(quán)平均發(fā)熱量與前月比較，若超出規(guī)定的誤差（如1％）用當(dāng)月新值，否則用前月值。
4）意大利氣質(zhì)測量方法
從特定氣相色譜儀站的日平均發(fā)熱量測量值計算月平均值，用于在計費區(qū)內(nèi)的所有用戶。發(fā)熱量有如下三種：
a）．測量發(fā)熱量，從氣相色譜儀站得到未經(jīng)修改的發(fā)熱量，并用相同周期的體積測量量計算能量。
b）．調(diào)整發(fā)熱量，從氣相色譜儀站得到發(fā)熱量，用氣相色譜站到體積測量點的時間差進行調(diào)整的發(fā)熱量計算能量。
c）．校正發(fā)熱量，從氣相色譜儀站得到發(fā)熱量，用經(jīng)過不可預(yù)見的環(huán)境因素校正后的發(fā)熱量計算有量。
5）德國氣質(zhì)測量方法
德國的平均發(fā)熱量有加權(quán)平均和算術(shù)平均兩種。
ISO/CD15112的主要內(nèi)容如下：
l）點接點
標準中定義了如下6個交接點的
a）．生產(chǎn)商或貯存公司與輸氣公司或貯存公司之間的交接；
b）．輸氣公司或貯存公司與區(qū)域分銷商或輸氣公司或貯存公司之間的交接；
c）．區(qū)域分銷商或輸氣公司或貯存公司與地區(qū)分銷公司或貯存公司之間的交接；
d）．地區(qū)分銷公司或貯存公司與居民用戶之間的交接；
e）．地區(qū)分銷公司或貯存公司與工業(yè)用戶之間的交接；
f）．地區(qū)分銷公司或貯存公司與商業(yè)用戶之間的交接。
2）體積測量
體積測量是能量計量的重要組成部分，雖然ISO只有孔板（ISO5167）和渦輪ISO9951兩種流量計的標準及超聲流量計的技術(shù)報告（ISO/TR12765），但提示附錄A中還提供了用于不同交接點體積測量流量計的建議，如表4所示。
流量計類型交接點類型123456膜式流量計√ √ √腰輪流量計 √ √ √ √ √ √旋渦流量計* √ √渦輪流量計 √ √ √ √ √孔板流量計 √ √ √ √超聲波流量計 √ √ √ √ √文丘里噴嘴流量計√質(zhì)量流量計√注：＊包括渦街和旋進流量計；√--可用
由于能量計量用的流量是標準狀態(tài)下的體積量或質(zhì)量，不同國家使用的標準狀態(tài)并不一樣，標準中亦介紹了與體積換算有關(guān)的溫度、壓力、密度和壓縮因子的測量方法。
3）發(fā)熱量測量
發(fā)熱量測量有直接和間接兩種測量方法。為了得到有代表性的熱量數(shù)據(jù)。兩種測量方法都必須使用正確的天然氣樣品采集方法。
5、我國天然氣能量計量工作開展的情況
在天然氣貿(mào)易計量中，以能量的方式進行結(jié)算是zui公平的方法。隨著市場經(jīng)濟的完善和我國加人WTO，在我國天然氣貿(mào)易計量中實行能量計量勢在必行。
我國已有一些天然氣計量站配備天然氣在線分析系統(tǒng)，它可提供天然氣組成和發(fā)熱量的數(shù)據(jù)，如華北油田向北京供氣的東郊門站配備有引進的天然氣流量計算機和在線氣相色譜儀等。1993年華北油田向北京市供氣的第二條輸氣管道投產(chǎn)，建在這條管道末端的南郊門站配備有從美國貝克公司引進的天然氣流量計算機和在線氣相色譜儀，十幾年來華北油田除按體積流量計量外，同時也記錄了天然氣的發(fā)熱量。
中國海洋石油總公司于1996年投產(chǎn)了南海涯13-l氣田，該氣田有30億立方米的年生產(chǎn)能力，其中90％的商品天然氣經(jīng)跨底管道輸送香港，用作中華電力公司的燃料，此天然氣按ISOS 167和AGAN08報告進行流量計算，采用自動取樣器定時定量取得天然氣氣樣，由化驗室的氣相色譜儀分析天然氣組成，氣相色譜儀每次使用前用標準氣體進行校準，zui后以能量計量方式進行天然氣的計量交接。據(jù)介紹，此商品天然氣計量系統(tǒng)的不確定度可達1.0％。
綜上所述，天然氣的能量計量是在體積測量的基礎(chǔ)上，再配備天然氣發(fā)熱量的測量裝置。為了今后在我國逐步實行按能量計量進行貿(mào)易交接，應(yīng)積極進行一些準備工作：
1．積極進行天然氣按能量計量的試點工作，推出天然氣按能量計量的法規(guī)性管理文件，逐漸使能量計量如體積計量一樣被大家所接受
2．開展天然氣能量計量配套技術(shù)研究，積極推行天然氣能量計量體系。首先應(yīng)引進消化*的在線氣相色譜儀和流量計算機，按照我國的標準進一步發(fā)展適用我國的流量計量系統(tǒng)。
3．積極完善和制定天然氣計量的有關(guān)標準，特別要盡快研究制定天然氣能量計量的有關(guān)標準和天然氣產(chǎn)品
儀器儀表產(chǎn)品目錄
《全國擬在建項目匯編》征訂質(zhì)量標準及其檢測方法標準。
4．制定燃料價格時應(yīng)將它們的發(fā)熱量高低作為一項重要因素考慮。