1．天然气分析溯源准则

天然气能量计量过程中，气相色谱分析系统测量结果的同一性和准确性关系到巨大的经济利益。因此，英国早在1986年就颁布了“气体法案”，规定天然气供应公司以间接法测量高位发热量的分析系统，其测量结果的误差不得超过0.1MJ/m3；并规定在（气相色谱）分析系统安装或维修后都应按国际标准“天然气分析系统性能评价”（ISO10723：2012）的规定对分析系统进行操作性能评价。

我国国家标准“天然气计量系统技术要求”（GB/T18603）推荐使用天然气组成分析数据计算发热量的间接法测定商品天然气发热量；并规定A级计量站在线发热量测定系统的最大允许误差（MPE）为0.5%（参见表1）。

根据计量学基本原理：测量结果的溯源性是同一性和准确性的技术归宗；国际标准化组织天然气技术委员会（ISO/TC193）于1997年发布了国际标准“天然气分析的溯源准则”（ISO14111）；该文件根据化学分析测量溯源链的技术模型（参见图1），提出了天然气分析溯源链的基本结构（参见表2）。表2所示的基本结构表明：天然气组成（气相色谱法）分析测量结果的溯源实质上已经简化为标准气混合物（RGM）的溯源。

2．基准级标准气混合物（PSM）

按ISO 14111的规定，用于天然气分析测量结果溯源的RGM分为3个层级（参见表3）。第1层级称为基准级标准气混合物（PSM），是天然气组成分析结果溯源的最终基准。PSM主要应用于给认证级RGM定值，以及与0级热量计的比对，故在通常情况下其目标不确定度应优于0.1%。例如在ISO/TC193组织的VAMGAS试验项目中，与扩展不确定度小于0.1%的0级热量计进行比对的两种PSM级RGM中的一种是由荷兰国家计量院（Nmi）研制（参见表4），该RGM包含的8个组分中，含量超过90%的甲烷组分的相对不确定度达到0.001%的水平，即使不确定度水平最差的戊烷组分也达到0.025%[1]。我国目前尚未开展PSM的研制。

3. 认证级标准气混合物（CRM）

第2层级的CRM主要应用于能量计量校准和检测实验室天然气组成分析结果的质量控制，故其目标不确定度应小于0.5%。当前欧美发达国家已经按天然气分析溯源链的结构特点，研制成功了多种不同用途的高准确度RGM，并根据本国商品天然气的气质特点确定能量计量用RGM的组成及其含量变化范围。表5示出了按英国国家输气管网中天然气组成情况确定的RGM组成范围[2]。但是，由于我国化学计量结果不确定度评定的标准化工作相对滞后，迄今未发布天然气分析溯源准则国家标准；如表6所示的应用于能量计量实验室分析数据质量控制的高准确度RGM尚须依赖进口，研制情况也未见报导（参见表7）[3]。

4．对我国RGM开发与命名的建议

综上所述可以看出，根据我国管输商品天然气的实际情况研制（类似目前进口的十元RGM的）能量计量用RGM，是当前主要的研发方向。我国自主研发的能量计量用RGM与即将建设的0级热量计比对而定值，并以定值后的RGM作为传递标准向应用于现场实验室质量控制的WRM级RGM进行量值传递，从而形成我国自主建立的天然气能量计量发热量溯源体系。

2008年发布的国家标准“标准样品工作导则（3）”中已经明确规定：所有有证RGM必须采用计量学上有效测量程序测定其一个或多个规定特性，并在其附有的证书中提供规定的特性值及其不确定度和计量溯源性的陈述。因此，作为天然气分析（专用）溯源准则国家标准，应按ISO14111阐明的原则及我国有关天然气计量技术规范及分析方法标准的规定，对诸如被测量的范围、要求的不确定度、选择的测量方法、溯源链的结构等关键性技术要求做出相应的规定。

但迄今为止，我国仍根据1987年7月发布的“标准物质管理办法”，分别以一级和二级命名认证级（CRM）的RGM。例如，对一级RGM的准确度要求是“具有国内最高水平”；故目前在很多天然气组成分析报告中，均将认证编号为GBW 06306~GBW 06308的3种RGM命名为一级标准气体混合物（参见表8）；其原因是根据标准物质管理办法，它们在国家授证时其准确度达到了国内最高水平（1%）。但按（国际通用的）ISO14111的规定，PSM（一级RGM）是指“能对特定组成提供最准确水平量值复现的RGM”；而这三种RGM就其达到的准确度水平而论，仅仅是第三级层次上的工作级标准气混合物（WRM）[3]。

综上所述可见，上文表3所示的3个层级的RGM的命名及其相应的测量不确定度既是国际标准ISO14111规定的、也是目前全球著名的计量、标准化研究机构如美国国家标准与工艺研究院（NIST），英国国家物理实验室（NPL），德国联邦物理技术研究院（PTB）和荷兰国家计量研究院（Nmi）在天然气气相色谱法组成分析领域中普遍采用的溯源准则。同时，也是与我国发布的标准物质管理办法的规定相一致的；管理办法只是将经国家认证的CRM（认证级）标准物质分为两个档次，该管理办法中规定的一级标准物质是国际标准规定的CRM级标准物质；而二级标准物质实质上是WRM（工作级）标准物质。因此，建议（根据上述原则）尽快将ISO14111转化成为我国的天然气分析溯源准则以便与国际接轨。

参考文献

[1] 黄黎明等，天然气能量计量的理论与实践，北京: 石油工业出版社（2010）

[2] 陈赓良，天然气能量计量的溯源性与不确定度评定，石油与天然气化工，

2017，46（1）：83

[3] 高立新等，天然气能量计量的溯源性，北京：石油工业出版社（2015）

表1 计量系统配套仪表的准确度

表2 天然气分析溯源链的基本结构

表3 天然气分析结果溯源用RGM的层级

表4 PSM级RGM中有关组分的不确定度（%）

表5 试验气体（RGM）覆盖的含量范围

表6 英国进口的十元RGM中各组分的不确定度*

表7 天然气工业用RGM研制概况

表8 然气分析用一级标准气混合物

图1 化学分析测量溯源链的技术模型