LNG接收站天然氣計(jì)量方式以及如何實(shí)行能量計(jì)量

上海上儀股份公司在我國(guó)推行天然氣能量計(jì)量的背景下，LNG 接收站要盡快進(jìn)行布局，完善計(jì)量體系，實(shí)現(xiàn)天然氣能量計(jì)量。闡述了目前 LNG 接收站天然氣計(jì)量方式，以及如何實(shí)行天然氣能量計(jì)量的實(shí)施辦法。

1 天然氣能量計(jì)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?dú)狻⒍趸嫉确菬N類氣體，燃燒后幾乎無(wú)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(shì)。

能量計(jì)量是國(guó)際天然氣貿(mào)易和世界上大多數(shù)國(guó)家采用的天然氣交接及計(jì)量收費(fèi)方式，我國(guó)是為數(shù)不多的仍在使用天然氣體積計(jì)量的國(guó)家之一。21世紀(jì)以來(lái)，關(guān)于天然氣體積計(jì)量的社會(huì)經(jīng)濟(jì)缺陷，以及我國(guó)實(shí)行天然氣能量計(jì)量的必要性、可行性和實(shí)施辦法等研究從未間斷。相關(guān)計(jì)量技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和裝置也一直在積極研究和準(zhǔn)備之中，已基本具備了實(shí)行天然氣能量計(jì)量的條件。2019年5月24日，國(guó)家四部門聯(lián)合下發(fā)《油氣管網(wǎng)設(shè)施公平開放監(jiān)管辦法》，要求于24個(gè)月內(nèi)建立天然氣能量計(jì)量體系，為我國(guó)正式推廣、實(shí)施天然氣能量計(jì)量拉開了偉大變革的序章。國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局在2020年全國(guó)計(jì)量工作重點(diǎn)中指出，盡快完善天然氣能量計(jì)量方面的技術(shù)規(guī)范和要求，為天然氣計(jì)價(jià)方式改革提供計(jì)量支撐和保障。面對(duì)天然氣計(jì)量方式改革的迫切性，應(yīng)抓緊研究并解決實(shí)行能量計(jì)量過(guò)程中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，制定適合 LNG 接收站的能量計(jì)量方案和實(shí)施路徑。

2 北海LNG接收站主要計(jì)量點(diǎn)

以北海 LNG（液化天然氣）接收站為例，共有“一進(jìn)三出”四個(gè)計(jì)量點(diǎn)，“一進(jìn)”即為 LNG 船岸交接點(diǎn)計(jì)量 ；“三出”即為 NG（天然氣）外輸、BOG（閃蒸氣）外輸、LNG 槽車外運(yùn)。

2.1 LNG船岸交接點(diǎn)計(jì)量簡(jiǎn)介

北海 LNG 接收站 LNG 船岸交接點(diǎn)計(jì)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(xiàng)參數(shù)確認(rèn) ：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(guān)的所有泵和壓縮機(jī) ；船上鍋爐燃?xì)庵鏖y關(guān)閉 ；（如果允許）再液化設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài)；（如果有）氣體燃燒設(shè)備處于停止?fàn)顟B(tài)；（如果有）船上匯管的 ESD 閥處于關(guān)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(cè)量的2種主流類型液位測(cè)量系統(tǒng)。雷達(dá)液位測(cè)量系統(tǒng) ：需確認(rèn)測(cè)量誤差。浮子液位測(cè)量系統(tǒng) ：現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)讀數(shù)與遠(yuǎn)傳讀數(shù)誤差不超過(guò)15mm。如上述均滿足條件后，請(qǐng)船長(zhǎng)打印“卸前測(cè)量證書（圖1）”以及“燃料氣使用界面”，“卸船前測(cè)量證書”會(huì)記錄卸船前的橫傾，縱傾，每個(gè)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(gè)貨艙內(nèi)的5個(gè)雷達(dá)液位計(jì)算出平均液位，根據(jù)橫傾、縱傾的傾斜度可計(jì)算出每個(gè)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(gè)貨艙所對(duì)應(yīng)的體積，計(jì)算出卸船前總體積。

卸貨后各項(xiàng)參數(shù)確認(rèn) ：非常終狀態(tài)計(jì)量前應(yīng)具備的條件，卸船完成后，應(yīng)排空液相卸料臂并使其無(wú)液體存在，立即進(jìn)行非常終狀態(tài)計(jì)量。LNG 船與接收站的貨物傳輸管線的狀態(tài)，在切實(shí)可行的范圍內(nèi)，應(yīng)與卸前計(jì)量時(shí)的狀態(tài)盡可能保持一致。停止船上與貨物有關(guān)的所有泵和壓縮機(jī) ；船上鍋爐燃?xì)庵鏖y關(guān)閉 ；（如果允許）再液化設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài) ；（如果有）氣體燃燒設(shè)備處于停止?fàn)顟B(tài) ；（如果有）船上匯管的 ESD 閥處于關(guān)閉狀態(tài)（液體和氣體）。如上述均滿足條件后，請(qǐng)船長(zhǎng)打印“卸后測(cè)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(huì)記錄卸船前的橫傾，縱傾，每個(gè)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(jì)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(jì)算出 LNG總卸貨體積。

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

總卸貨參數(shù)計(jì)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)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(guó)際上 LNG 貿(mào)易按能量進(jìn)行交接和結(jié)算，而在國(guó)內(nèi)報(bào)關(guān)是以重量為準(zhǔn)。因能準(zhǔn)確計(jì)算出總卸貨體積、重量、能量等參數(shù)，因此如需全部實(shí)行能量計(jì)量和計(jì)價(jià)，則較為簡(jiǎn)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(jì)，二期擴(kuò)容工程增加2路超聲波流量計(jì)，加裝完成后共有5路超聲波流量計(jì)，2路 BOG 外輸超聲波流量計(jì)。3路 NG 外輸超聲波流量計(jì)配有2套在線色譜分析儀，2套總硫分析儀，2套水、烴露點(diǎn)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(diǎn)儀。

在 NG 外輸中，在線色譜分析儀取樣點(diǎn)安裝在 NG 外輸超聲波流量計(jì)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(duì)其組分進(jìn)行分析，將分析后的組分傳輸?shù)搅髁坑?jì)所配套的流量計(jì)算機(jī)中，而流量計(jì)算機(jī)中，已根據(jù)“GB/T 18604–2014 用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量”等標(biāo)準(zhǔn)，因此可在流量計(jì)算機(jī)中準(zhǔn)確讀出外輸質(zhì)量、能量、體積累計(jì)量。而在 BOG 外輸中，未配置在線色譜分析儀，由化驗(yàn)人員每周定時(shí)對(duì)低壓總管處LNG 進(jìn)行取樣分析，計(jì)量人員每周將取樣分析結(jié)果輸入到BOG 外輸流量計(jì)所對(duì)應(yīng)的流量計(jì)算機(jī)中，流量計(jì)算機(jī)可計(jì)算出外輸質(zhì)量、能量、體積累計(jì)量，但因組分未實(shí)時(shí)更新，因此，流量計(jì)算機(jī)計(jì)算得出的能量累積量存在不準(zhǔn)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(jì)、流量計(jì)算機(jī)配置在線色譜分析儀，即可準(zhǔn)確分析出外輸氣體組分，通過(guò)流量計(jì)算機(jī)計(jì)算出密度、單位體積熱值、單位質(zhì)量熱值等，即可準(zhǔn)確計(jì)算出外輸天然氣的質(zhì)量、能量、體積累計(jì)量。

2.3 LNG槽車外運(yùn)

目前，LNG 槽車外運(yùn)以質(zhì)量為計(jì)量和計(jì)價(jià)方式。LNG 槽車在充裝前進(jìn)行稱重，在充裝后進(jìn)行稱重，通過(guò)計(jì)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(yùn)需實(shí)現(xiàn)能量計(jì)量和計(jì)價(jià)，同理，需在進(jìn)入槽車充裝管線的總管處，增設(shè)在線色譜分析儀，通過(guò)實(shí)時(shí)分析 LNG 組分，根據(jù)“GB/T 11062–2014 天然氣發(fā)熱量、密度、相對(duì)密度和沃泊指數(shù)的計(jì)算方法”標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范計(jì)算出密度、單位質(zhì)量熱值，即可計(jì)算出每車重量所對(duì)應(yīng)的能量。

3 結(jié)語(yǔ)

為適應(yīng)當(dāng)前我國(guó)天然氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需要，天然氣計(jì)量方式改革迫在眉睫。鑒于歐美、日韓等國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，上海上儀股份公司采用能量計(jì)量的天然氣交易結(jié)算更能體現(xiàn)科學(xué)公平，進(jìn)而促進(jìn)天然氣行業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。LNG 接收站要盡快進(jìn)行布局，完善計(jì)量體系，實(shí)現(xiàn)天然氣能量計(jì)量。