为什么要对天然气实施能量计量（不可以随意命名天然气分析用标准气混合物及其在溯源链上位置）

最近拜读了“中国天然气能量计量体系建设探讨”的论文[1]，深感受益匪浅。但也感到在这篇由国内知名专家撰写的、具有全国性影响的重要论文中，对有关天然气分析溯源性、相关标准气混合物（RGM）的命名及其在溯源链上的位置等原则性问题上，笔者认为还有作进一步深入探讨的必有。鉴此，提出以下管见求教于撰写该论文的诸位领导和专家，不当之处务请不吝赐教。

1．天然气分析溯源准则

国际标准化组织天然气技术委员会（ISO/TC193）于1997年发布了“天然气分析的溯源性准则”（ISO 14111）。天然气分析属化学计量范畴，它与几何计量、力学计量等物理计量有很大不同，其溯源性的对应关系如表1所示[2]。根据ISO14111的规定，天然气分析的溯源链及其相应的RGM传递系统如图1所示。

图1示反映出了天然气分析溯源链与RGM传递系统之间的关系：即天然气分析的溯源性可以还原（简化）为RGM的溯源性。同时，RGM作为测量标准的溯源性是专门针对天然气组成各个不同层次的。分析测量系统溯源性最根本的体现，在于以校准用RGM进行溯源——单独验证高准确度分析数据的“单点校准”或验证常规分析测量系统的“范围校准”（多点校准）。

2．天然气分析用RGM

由表1和图1可以看出，天然气分析用的RGM分为3个层级。第1级称为基准（级）标准气混合物（PSM），它相当于表1所示的基准（一级）标准物质，是实现某组分分析结果溯源的最终基准，必须保证最佳的准确度和稳定性。但PSM的具体技术指标则根据该组分在天然气中的含量及其本身的特性而定。

根据国际国际化组织指南 30对标准物质常用术语及定义的解释，“基准”（一级）是被指定或被广泛承认为具有最高计量学特性的标准器，在指定范围内，其数值的采纳不需参照同一量的其它标准器。由于我国目前多元标准气体混合物的研制水平相对落后，应用于能量计量的认证级（二级）RGM尚须依赖进口。因此，文献[1]将该论文中表1所示的RGM命名为“中国一级气体标准物质”的依据是什么？！从其标示的不确定度水平看，决不可能是基准级RGM。

3．不同层级RGM的不确定

根据化学成分测量溯源链的要求，国家测量基准是溯源的源头，是构成溯源链顶层的关键要素。对天然气组成分析而言，溯源链顶层是SI制基本单位质量（m）。由于化学成分测量标准的特性值是储存于RGM之中，故其溯源链中的测量基（标）准即为相应的RGM。同时，由于测量不确定度是表征合理地赋于被测量之值的分散性，并与测量结果相联系的参数，故溯源链上每个层级的RMG皆有规定的不确定度。例如，国际标准化组织天然气技术委员会（ISO/193）组织的VAMGAS研究项目中，由荷兰国家计量院(NMi)研制的两种PSM级RGM中包括8个组分（参见表2），其中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%（参见表2）。

必须指出：文献[1]图2（参见本文图2）中所示溯源链各层级的RGM的命名与国际惯例大相径庭；今后如何进行国际比对？更不可能国际互认！

4．关于标准物质管理办法

我国于1987年7月10日由国家计量局发布了“标准物质管理办法”，后者属于计量法的子法，是指导各类标准物质研制与应用的法律法规性文件。该管理办法将标准物质分为一级、二级两个级别，适用于包括化学成分分析和工程技术测量在内的、用于统一量值的所有标准物质；并提出了对一级标准物质和二级标准物质的总体要求。但必须注意，该管理办法中规定的“一级”和“二级”仅仅是指对所有有证标物质的分级原则，并未规定天然气分析专用的标准气体混合物（RGM）的定值、准确度和具体应用的有关要求。因此，管理办法不能替代我国迄今尚未发布的天然气分析（专用的）溯源准则国家标准。

由于我国尚未发布天然气分析（专用的）溯源准则，故对RGM溯源体系中各级标准气的命名容易发生混淆。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的三种（天然气分析用）RGM命名为一级标准气（参见表3）；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ISO14111的规定，PSM（基准级或一级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就其达到的不确定度水平而论，仅是第三层级上的工作标准气混合物（WRM）。

5．关于能量计量专用RGM

近年来，国内的能量计量检测实验室发表了一系列对天然气组成分析结果进行不确定度评定的学术论文；但各实验室在评定过程中使用的RGM规格却大相径庭（参见表4）。表4所示的4种RGM具有3种不同的不确定度，且均未达到国际标准ISO10723：2012的要求，故不具备应用于能量计量系统操作性能的基本条件。同时，由于这些论文中报导的不确定度评定数据并没有采用ISO10723：2012规定的技术条件，故测量结果（数据）相互间缺乏可比性，更无法参与国际比对和互认，因而其实用价值有限。2018年我国天然气表观消费量达到3067亿m3，其中进口天然气量占比已经达到消费总量的43%。但由于我国天然气组成分析测量结果不确定度评定的研究与标准化工作相对滞后，迄今未发布符合国际惯例的溯源准则与不确定度评定程序；应用于能量计量实验室质量控制的专用RGM也尚需依赖进口，且其命名也不符合ISO14532（GB/T20604：2001，IDT）的规定，故一旦发生争议而需要进行国际贸易仲裁时，我们完全没有话语权，其结果不容乐观。

参考文献

[1] 黄维和等，中国天然气能量计量体系建设探讨，天然气工业，

2021，41（8）:186

[2] 周 理等，天然气气质分析与不确定度评定及其标准化，

北京：石油工业出版社（2021）

表1 溯源性的对应关系

表2 PSA级RGM中有关组分的不确定度（%）

表3 天然气分析用一级标准气混合物

表4 国内检测实验室使用RGM的技术规格

图1 天然气分析溯源链及RGM传递系统

图2 中国天然气组成分析用气体标准物质量值传递和溯源图