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1、国际天然气能量计量与验证国际天然气能量计量与验证國際天然氣能量計量與驗證高明哲 1 梁家禎 2 1 工研院量測中心計量驗證與創新應用組化學驗證與應用實驗室 主任2 工研院量測中心計量驗證與創新應用組化學驗證與應用實驗室 副工程師摘要近年來，天然氣備受人們重視。歐美地區之國家，對天然氣計量技術的研究起步較早，投入的資金及科技力量相對其他國家較高，尤其是對天然氣的貿易計量十分重視。本研究主要彙整近年來在國際上對於天然氣能源計量之發展現況。1. 天然氣能量計量原理 天然氣能量計量是通過兩個不相關的測量來完成，即體積或質量流量的測量和體積或質量發熱量的測量，將這兩種測量合成，計算出天然氣的能量，其計算
2、式如下：E=QHs其中，E 是指：一段時間內天然氣的能量，MJ；Q 是指：一段時間內天然氣標準狀態的體積或質量；m3 或 kg；H 是指：天然氣發熱量，MJ/M3 或 MJ/Kg2. 天然氣能量計量之方法 1天然氣能量計量是指以下三部分之組合* 流量計量：是能量計量的主要部分* 發熱量計量：可分成直接法及間接法，為了得到有代表性的熱量資料。兩種測量方法都必須使用正確的天然氣樣品採集方法。a. 直接法：發熱量直接測量法，有水流式和氣流式兩種。氣流式對設備和環境的要求比水流式嚴格，但準確度和靈敏度高。b. 間接法：發熱量間接測量法，是利用組成分析資料進行計算。目前國際上所採用之標準有 IS0697
3、6，ASTMD3588 和GB/T11062。* 組成分析：天然氣的組分分析，可分為線上分析和離線分析兩種。由取樣和分析兩部分組成。目前全世界對應到之標準有 IS010715 和 IS06974。國際上，相關ISO 技術委員會大致可分類如下：* 制訂天然氣流量計量標準的 ISO 技術委員會為 TC30及 TC28* 國際法制計量組織（OIML）為 TC8。* 制訂天然氣的 ISO 技術委員會為 TC193，該委員會圍繞熱值計算和能量計量的要求，完成一批國際標準。無論流量計量或能量計量都涉及天然氣物性參數，及分析測試方法等方面的標準，因此 ISO/TC193 頒佈的標準對於天然氣計量非常重要。3
4、. 天然氣能量計量驗證 2、3天然氣流量檢測技術機構很多，目前世界著名的天然氣流量檢定機構有荷蘭的 NMI、德國的 PTB、加拿大的 TCC、美國的 SWRI 和 GRI等，以下為實驗室整理介紹:1.NMi：荷蘭計量技術研究院負責荷蘭國家量值追溯等任務。其低壓動態置換氣體原級標準裝置是荷蘭的國家基準，雖然只提供14m3/h 的流量，由於小流量易於控制，不確定度可達 0.01%，它採用了以下技術(1) 嚴格控制環境溫度，使環境溫度的變化不影響測量準確度。實驗室溫度變化每天控制在2，每小時在0.1內。(2)使用 500L 的鐘罩提供氣源，加上高精度的調壓系統，確保校準時氣流的穩定性。(3)接著秤量
5、油的重量獲得體積，克服了 PVTt 法中溫度壓力變化對容器體積影響所帶來的誤差。該裝置由 500 升鐘罩提供 14m3/h 的流量，流體經被測表然後至置換桶再至測量裝置。其中選用的液體是很穩定的油，密度比空氣大得多，排出的油能進行準確的測量，加上環境溫度非常穩定，使得油的質量可得到非常準確的體積量，除以時間便可得到準確的流量。2.GRI：美國西南研究院（SwRI）所屬的氣體研究所（GRI）是世界有名的流量檢測和研究技術機構，擁有高低壓兩套環路原級標準和民用氣體測試標準（DTS，Distribution Test Standard） 。檢測方法標準是稱重法，介質為天然氣或氮氣，DTS 也可用空氣
6、，不確定度為 0.1%0.25%。3.Pigsar：屬於德國 Ruhrgas AC 私人公司，天然氣流量檢測和校準由 PTB 授權並監督。它是目前唯一一家使用高壓體積管作為原級標準裝置的技術機構，工作標準裝置為渦輪流量計。工作壓力範圍為1.6 5.0MPa，工況體積流量範圍為 8 6500m3/h，不確定度為0.15%。4.TCC：TransCanada Calibrations Ltd.位於加拿大馬尼托巴省溫尼伯一個供氣能力為 2.4Mm3/h，壓力為 6.2 7.0MPa 的壓力站的下游，擁有目前世界上最大的天然氣流量校準設施。計量設備的檢定是確保量測值準確與可靠的重要關鍵，歐洲標準EN1
7、776 中詳細規定了天然氣計量站的組成、設備系統要求等規範，其中在第六章熱質量測中有提到儀器的選擇、熱值測量的方法以及系統的校正及維護。而加拿大與英國等歐美國家，也有關關法規，定義計量站之相關設備之檢定規範。4. 結論及未來發展根據本研究資料蒐集，未來國際間大多數國家，在天然氣能源計量將會朝以下方面發展：1. 計量方式：隨著科技的快速發展，天然氣之計量方式有愈來愈即時化之發展趨勢，甚至於透過電腦遠端通訊技術，即可遠端控制與管理天然氣計量。2. 檢定方式：目前天然氣流量量測正朝著實測檢定方向發展，其有利於天然氣能量計量多項動態參數(如：溫度、壓力、氣體品質、流量總量.等)進行量測追溯，因此，天然
8、氣之流量量測追溯，將從以前靜態單一參數轉變成動態多參數之追溯研究。3. 流量計選用：不同的流量計器材有不同的特點和適應範圍，流量儀錶的選用，也因此由單一儀錶向多元化儀錶方向發展。4. 計量標準：隨著國際間計量標準不斷的創新、發展與完善，未來國際間對於天然氣計量標準將採用多重標準。5. 計量管理方式：對於天然氣計量管理而言，電腦管理使天然氣在管理上更加資訊化、系統化。6. 整體而言，未來天然氣能源計量與管理方式將會更加動態、多元化。然而，天然氣計量管理，將逐漸掌控所有量測過程中會影響測量結果各個環節，進行全過程的監控、動態之量測管理。參考文獻1. 孫淮清,天然氣的流量計量(四), http:/ 2. 錢成文、王惠智 國外天然氣的計量與檢定技術, 油氣儲運 2005,24(6)3. EN1776:1999: Gas supply. Natural gas measuring stations. Functional requirements205
