發熱量(calorific value)又稱為熱值，是商品天然氣最重要的技術指标之一；由于此指标體現了商品天然氣的經濟價值，故各國氣質标準對此均有明确規定（參見表1）。我國國家标準GB17820-2018規定:一類天然氣高位發熱量不小于36.0MJ/m3；二類和三類天然氣高位發熱量不小于31.4 MJ/m3。

上世紀80年代中期起，天然氣能量計量在北美和西歐迅速發展，現已成為大規模交接計量中，進行貿易結算時采用的主要計量方式。普遍使用的能量計量方式是分别确定天然氣體積流量及其發熱量，然後以兩者的乘積——總發熱量（GCV）作為結算的依據，故準确測定天然氣發熱量的重要性是不言而喻的。

燃氣發熱量有高位和低位兩種。高位發熱量（Hs）是指規定量的天然氣在空氣中完全燃燒時所釋放的熱量。在燃燒反應發生時，壓力P1保持恒定，所有燃燒産物的溫度降到與規定燃燒t1燃燒相同的溫度，除燃燒反應中生成的水在t1為下為液态外，其餘所有産物均為氣态。低位發熱量（Hi）也是指規定量的天然氣在空氣中完全燃燒時所釋放的熱量。但在燃燒反應發生時，壓力P1保持恒定，所有燃燒産物的溫度降到與規定燃燒t1燃燒相同的溫度，所有産物均為氣态；其值約為高位發熱量的90%。除特别說明外，天然氣能量計量均使用高位發熱量。

規定的燃氣燃燒時，其計量的溫度和壓力，稱為計量參比條件；規定的燃氣燃燒時的溫度（t1）和壓力(P1)則稱為燃燒參比條件(參見表2)。

天然氣發熱量的單位可以表示為質量基(MJ/kg)、摩爾基（MJ/kmol）和體積基（MJ/m3）。但基準級（0級）熱量計必須采用質量基以降低測量不确定度；商品天然氣能量計量過程中在線測定的發熱量一般采用體積基。

現有測定天然氣發熱量的方法可分為兩大類。一類是以氣相色譜法測定天然氣的組成，然後由組成計算其發熱量（簡稱間接法）；另一類則是以各種類型的熱量計直接測定天然氣發熱量（簡稱直接法）。應用于天然氣能量計量現場在線測定的儀器，1990年以前使用的都是基于直接法測定原理，此後則大多改為間接法原理。但是，根據分析數據計算發熱量的間接測定方法是通過标準氣混合物(RGM)進行溯源，其溯源鍊最終隻能溯源至由室間比對試驗确定的“公議值”，而沒有溯源至SI制單位，故存在計量學溯源性方面存在缺陷。鑒此，美國在能量計量的實施過程中又進一步提出了以供出能量為基準的原則，即能量計量的發熱量（H）是指單位量天然氣在燃燒過程中實際釋放的能量，而不是以其中可燃組分含量在規定條件下計算的能量，故直接法是法定的基(标)準方法。

直接法測定發熱量的特點是不涉及天然氣組成的測定和計算，而是在規定條件下通過燃燒一定量天然氣的方法（直接）測定其發熱量。總體而言，直接法使用的儀器結構比較複雜，對實驗室環境條件要求較高，且其标準化工作也相對滞後。我國在1990年曾發布過國家标準GB12206“城市燃氣熱值測定方法”，主要介紹了水流式燃氣熱量計。此标準于2006年修訂後更名為“城鎮燃氣熱值和相對密度測定”（GB/T12206）。但由于此标準的規定并非完全針對天然氣，且水流式熱量計的準确度較差，在常規實驗室條件下擴展的不規定度(U)僅為1%(k=2)，不能滿足GB/T18603“天然氣計量系統技術要求”對發熱量測定的準确度要求。

根據國際标準ISO15971“天然氣發熱量和沃泊指數的測定”的規定，直接法測定儀器中的0級熱量計可以最終溯源至SI制單位(焦耳，J)。因此，從計量學溯源性的角度考慮，作為發熱量測定的基準裝置必須采用0級熱量計。

為加速天然氣計量技術全面與國際接軌的步伐，我國于2009年初發布了國家标準 “天然氣能量的測定”（GB/T 22723-2008），目前很多進口LNG的單位已經采用能量計量方式進行結算。同時，天然氣能量計量重點實驗室正在大力開發關鍵技術之一就是發熱量直接測定的基準裝置。

自2007年7月1日起根據歐盟解除管制法令，全面開放天然氣市場以來，各種不同來源的天然氣（包括液化天然氣，LNG）分别從70多個交接點進入歐盟國家的輸氣管道網絡，導緻其商品天然氣組成經常可能發生大幅度變化，現行的氣相色譜分析間接測定發熱量的結果需要進一步加以校準，而此類校準的基礎即為發熱量直接測定。

另一方面，目前應用于GB/T11062（ISO6976）中的各種烴類發熱量（基礎）數據都是在1930年代和1970年代測定。限于當時的技術條件，從重複性估計得到的甲烷測量不确定度約為0.12%；而測量系統可能存在的B類不确定度則(由于僅有單個測定裝置)無法估計。鑒于以上認識，從1990年代末國際标準化組織天然氣技術委員會（ISO/TC193）組織标準氣驗證（VAMGAS）試驗”開始，天然氣發熱量直接測定技術及其基準裝置的建設重新受到國内外普遍重視。

2019年5月國家發展和改革委員會等四部委聯合發布了“油氣管網設施公平開放監管辦法”，要求在該辦法實施之日起，兩年之内建立天然氣能量計量體系。筆者認為：參照國外有關發展經驗，要完成上述任務，除了如GB/T22723之類的管理型标準外，至少應轉化并大力宣貫如表3所示一系列關鍵的ISO技術文件，才能全面指導我國能量計量領域的技術進步。

表1 國外商品天然氣高位發熱量典型值（MJ/m3）*

表2 各國規定的燃燒和計量參比條件

表3 有關天然氣發熱量測定的關鍵ISO文件

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