天然氣色譜在實現能量計量中的應用探討

安順迪訊科技有限公司    天然氣色譜在實現能量計量中的應用探討

 

一、概述

 

2019年5月24日,國家發展改革委、國家能源局、住房城鄉建設部、市場監管總局聯合印發的《油氣管網設施公平開放監管辦法》正式出臺,規定“自辦法施行之日起24個月內建立能量計量計價體系”。截至目前,國家發改革委關于“天然氣能量計價實施方案研究”已進行兩次研討,并取得階段性成果。行業人士表示,相關單位企業應積極開展天然氣能量計量配套技術研究,引進消化國外先進的在線氣相色譜儀和流量計算機,按照我國的標準發展適用我國的能量計量系統。

 

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隨著天然氣在我國能源結構中所占比例不斷上升,天然氣貿易交接計量不斷增加,對天然氣貿易計量的準確性要求越來越高。天然氣能量計量計價已經成為目前國際上流行的天然氣貿易和消費的計量與結算方式。當前天然氣在線分析技術日漸成熟,發達國家在大型貿易計量站,特別是按能量方式計量的大、中型計量站,天然氣色譜已經成為必不可少的計量設備。

 

二、能量計量是天然氣貿易計量的發展趨勢

 

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能量計量在國際上的發展現狀

 

1980年,為應對石油危機、提高天然氣利用水平,美國天然氣加工者協會提出天然氣交接計量和結算的發熱量準則,要求以發熱量為基準進行計價。1998年,國際標準化組織天然氣技術委員會ISO/TC193制定了國際標準《天然氣能量的測定》,規范能量計量方法,開于2007年正式發布實施,天然氣能量計價實施后迅速得到市場和社會的普遍認可和接受。自此,能量計量開始有據可依。

 

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能量計量的優勢

 

目前,我國天然氣計量交接主要采用體積計量方式。分析表明,自國外引進的LNG,其熱值要高于我國天然氣熱值,現實的天然氣計量交接方式已不能充分反映天然氣的實際價值。國際上天然氣計量方式以能量計量為主,體積計量為輔,能量計量以體積量和體積發熱量乘積的方式獲取。在保留體積計量的基礎上,實行能量計量,使我國天然氣貿易交接計量方式與國際接軌是非常必要的。天然氣計量作為天然氣貿易與計算的重要依據,體現了交易雙方的公平公正,受到廣泛的關注。

 

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與體積計量相比,能量計量具有以下優勢:

(1)能量計量有利于生產企業的公平競爭,確保用戶使用中的公平公正;

(2)不同能源之間對比時,能量計量比體積計量更為直觀;

(3)天然氣進行國際貿易交接時,避免單位的二次計算,降低了成本,促進貿易交接的進行;

 

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能量計量應用技術已成熟

 

目前,國內部分天然氣門站通過引進國外先進的天然氣色譜分析技術,在能量計量方面作出了有效嘗試,以滿足物性參數測定的要求。我國已制定GB/T 22723-2008《天然氣能量的測定》,于2009年正式實施。我國正在加快向能量計量轉軌的步伐。

 

三、天然氣色譜在實現能量計量中的應用探討

 

國際標準化組織規定了兩種天然氣發熱量的測定方法,一種是直接法,即使用熱量計直接燃燒測定天然氣的發熱量;另一種是間接法,即利用氣相色譜分析得到的天然氣組成數據計算其發熱量。目前在現場使用的發熱量測定技術由天然氣色譜測定組分后,由狀態方程計算,而直接測定方法只是作為對計算方法的一種驗證。行業人士表示,我國天然氣實施能量計量的方法推薦采用通用的間接法。通過天然氣色譜來分析天然氣組分,控制器提供組分數據給流量計算機。在流量計算機中,來自天然氣色譜分析的數據將用來計算工作密度、標準密度和熱值。

 

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天然氣色譜工作原理

 

天然氣色譜以氣體為流動相,采用沖洗法的柱色譜技術,將多組分混合物分離、分析,其關鍵部件是色譜柱。色譜柱的工作原理是針對待分析的工藝組分在吸附性、可溶性、揮發性等方面的物性差別,各組分溫控條件下依次從試樣中分離出來。基本流程為:

 

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天然氣色譜在能量計量中的角色與作用

 

在計量場站天然氣色譜與體積計量配套使用,測量氣體的組分值,根據GB/T 22723-2008標準測定熱值,能量計量的計算公式:

En= Vn× Hsnw

式中:

En——一段時間內的天然氣能量,流量計算機計算得出,MJ;

Vn——一段時間內的累積標況體積量,m3;

Hsnw——天然氣高位發熱量,即高位熱值,MJ/m3。

 

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ABB天然氣色譜儀已用于北京燃氣多個門站

 

我國部分城市燃氣門站已配備了天然氣在線分析系統,能夠對天然氣組分、熱值等參數進行實時監測。例如全國最大的單體城市燃氣企業——北京燃氣集團于1998年在西郊門站引進了首臺ABB天然氣色譜分析儀。

 

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至今,ABB天然氣色譜儀已應用于北京燃氣多個門站,滿足了天然氣組分分析需求,同時可詳細記錄相對密度、聲速、沃泊指數、烴露點、H2S測量值等天然氣能量計量所需的全部測量信息,不僅測量精度高、分析速度快、載氣和標氣消耗量小,而且使用維護方便,維護成本低。還可實時分析采集到的各類數據參數,并在輸送過程中確定出精確的量,為能量計量的實施做好前期鋪墊。

 

目前,我國已有部分計量站開創能量計量先例。1996年,中國海洋石油總公司從崖13-1氣田向香港中華煤氣供應天然氣,采用了能量計量方式進行天然氣計量交接。另外,分別于2007年和2008年投產的廣東大鵬LNG接收站和福建LNG接收站采用能量計量的方式,以及中海油氣電集團有限公司珠海貿易分公司與珠海天然氣發電廠在上海石油天然氣交易中心于2015年12月30日完成了我國首筆以熱值計量的天然氣現貨交易合同,成交量1492×104GJ(約合4×108m3天然氣),成交單價為74.54元/GJ,該筆交易對我國后續天然氣能量計量方式的推廣具有重要的示范和推動作用。

 

四、結束語

天然氣色譜具有選擇性高、分離效率高、靈敏度高、分析速度快、應用范圍廣等特點,可更好的滿足天然氣能量計量中組分分析的迫切需要。隨著我國推行天然氣能量計量的基礎條件已基本具備,天然氣色譜的推廣將可較大程度的提高我國天然氣行業的在線監測和能量計量水平,有助于降低生產成本、提高經濟效益和社會效益。

 

轉自博燃網微信公眾號

 

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2019-12-25 16:33
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