《天然氣分析用氣體標準物質(zhì)性能評價方法》編制說明

一、任務來源及工作簡要過程

1、任務來源

本項行業(yè)標準制定計劃來源于全國天然氣標準化技術委員會文件國氣標委[2022]4

號《關于下發(fā)全國天然氣標準化技術委員會2022年標準制修訂計劃的通知》，計劃號：

新增項目202205，完成時間為2022年1月至2023年12月。

2、標準主要起草單位、參加單位

負責起草單位：國家管網(wǎng)集團聯(lián)合管道有限責任公司西氣東輸分公司

參加起草單位：中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司天然氣研究院、國

家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司生產(chǎn)部、中國石油化工股份有限公司天然氣分公司、中

國計量科學研究院、中國石油大學（北京）、中國石油天然氣股份有限公司華北油田分

公司、廣東大鵬液化天然氣有限公司。

3、工作簡要過程

（1）2022年2月，通過了全國天然氣標準化技術委員會的立項審查，列入2022年行

業(yè)標準制定項目。

（2）2022年3月，編制了工作方案，初步確定了現(xiàn)場試驗內(nèi)容和進度安排。成立標

準起草工作組，參加標準制訂的單位通過微信群討論確定了工作方案，并進行人員分工，

明確了參加標準制訂的單位及標準首席審查專家。

（4）2022年4月至2022年6月，面向起草單位征集調(diào)研問卷，共有10家實驗室參

加調(diào)研工作。

（5）2022年7月至12月，根據(jù)參加標準制訂的單位根據(jù)工作方案及人員分工，編制

并形成了行業(yè)標準征求意見稿。

（6）2023年6月1日，項目組參加國家能源局組織的2022年度能源行業(yè)標準立項評

審會，重點對項目的必要性、可行性、適用范圍和擬解決的主要問題等進行匯報，通過

了項目立項審查。

（7）2020年6月至7月上旬，形成《天然氣能量計量用在線氣相色譜儀的性能評價》

征求意見稿及編制說明，并提交標委會征求意見。

4、工作組成員

第一起草人：劉喆，國家管網(wǎng)集團聯(lián)合管道有限責任公司西氣東輸分公司，負責

立項申請和工作方案的編寫，負責各標準起草單位分工協(xié)調(diào)，編寫征求意見稿及編制說

2

明。

主要參加人員：

鄭宏偉，國家管網(wǎng)集團聯(lián)合管道有限責任公司西氣東輸分公司，負責標準統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，

參與標準審查；

羅勤，中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司天然氣研究院，負責標準

統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，參與標準編寫和審查；

周理，中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司天然氣研究院，負責指導

實驗室分析和性能評價用氣體標準物質(zhì)標準文本審查；

張鐠，中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司天然氣研究院，負責實驗

室分析和性能評價用氣體標準物質(zhì)標準文本編寫；

吳巖，國家管網(wǎng)集團聯(lián)合管道有限責任公司西氣東輸分公司，參與氣體標準物質(zhì)

質(zhì)量驗證標準文本審查；

周雷，國家管網(wǎng)集團聯(lián)合管道有限責任公司西氣東輸分公司，參與標準框架搭建，

參與標準審查；

宋超凡，國家管網(wǎng)集團聯(lián)合管道有限責任公司西氣東輸分公司，參與氣體標準物質(zhì)

質(zhì)量驗證標準文本編寫；

黃冠文，國家管網(wǎng)集團聯(lián)合管道有限責任公司西氣東輸分公司，負責氣體標準物質(zhì)

使用現(xiàn)狀調(diào)研及實驗測試；

蔣興鵬，國家管網(wǎng)集團聯(lián)合管道有限責任公司西氣東輸分公司，參與氣體標準物質(zhì)

使用現(xiàn)狀調(diào)研及標準文本編寫；

周陽，國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司生產(chǎn)部，參與氣體標準物質(zhì)采購技術要

求（數(shù)據(jù)表）標準文本編寫；

孫麗敏，中國石油化工股份有限公司天然氣分公司，參與氣體標準物質(zhì)期間核查標

準文本編寫及數(shù)據(jù)整理；

邵鐵民，國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司生產(chǎn)部，參與氣體標準物質(zhì)采購技術要

求（數(shù)據(jù)表）標準文本編寫；

張奎，中國石油化工股份有限公司天然氣分公司，指導氣體標準物質(zhì)期間核查標

準文本編寫及審查；

楊柳青，中國計量科學研究院，負責實驗室天然氣延伸分析、在線有毒有害分析用

氣體標準物質(zhì)標準文本編寫；

3

吳海，中國計量科學研究院，指導實驗室天然氣延伸分析、在線有毒有害分析用

氣體標準物質(zhì)標準文本編寫及審查；

李振林，中國石油大學（北京），參與標準審查；

唐顯明，廣東大鵬液化天然氣公司，負責氣體標準物質(zhì)運輸標準文本編寫；

張佩穎，中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司天然氣研究院，參與標準

審查；

趙博雅，中國石油天然氣股份有限公司華北油田分公司，負責氣體標準物質(zhì)儲存標

準文本編寫；

張英霞，中國石油天然氣股份限公司華北油田分公司，參與氣體標準物質(zhì)儲存標準

文本編寫；

馬希斐，廣東大鵬液化天然氣公司，參與氣體標準物質(zhì)運輸標準文本編寫。

二、編制原則

本標準按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起

草規(guī)則》給出的規(guī)則起草，為首次制定行業(yè)標準。

本項標準編制原則：根據(jù)天然氣管道企業(yè)及標準物質(zhì)制造商使用經(jīng)驗對氣體標準物

質(zhì)驗收、質(zhì)量驗證、貯存、使用、期間核查等各環(huán)節(jié)進行規(guī)范評價，以保證天然氣計量、

質(zhì)量檢測及實驗室分析的科學性、合理性和代表性，最終建立了天然氣分析用氣體標準

物質(zhì)性能評價方法。

三、標準主要制定內(nèi)容說明

1、目的和意義

為了確保天然氣計量、質(zhì)量檢測及實驗室分析結果的有效性和可靠性，特別是能量

計量推廣實施后，提高發(fā)熱量測量精度及測量數(shù)據(jù)準確度，對氣體標準物質(zhì)驗收、質(zhì)量

驗證、貯存、使用、期間核查、比對驗證等各環(huán)節(jié)進行規(guī)范評價，以保證天然氣計量、

質(zhì)量檢測及實驗室分析的科學性、合理性和代表性，填補國內(nèi)天然氣分析用氣體標準物

質(zhì)管理與評價的空白，支撐天然氣產(chǎn)品標準GB17820-201《8天然氣》和GB/T22723-2008

《天然氣能量的測定》的順利實施，并為上級主管部門及時做出決策提供技術支持，

為確保天然氣產(chǎn)品質(zhì)量控制和能量計量實施提供有效手段。

氣體標準物質(zhì)作為“量值砝碼”，主要用于儀器設備校準、測量過程的質(zhì)量控制和質(zhì)

量評價、以及為材料賦值、方法確認等，從而保證測量結果的可比性和一致性，實現(xiàn)測

4

量量值統(tǒng)一和有效傳遞。其合格有效是保證貿(mào)易計量與分析結果準確可靠的重要因素。

目前，國內(nèi)在標準氣體驗收、質(zhì)量驗證、貯存、使用、期間核查等項目未做出明確

規(guī)定。實際工作中，標準氣體在諸多環(huán)節(jié)存在使用問題，如標準氣與樣品濃度不一致、

無證標氣的不規(guī)范使用、標準氣體未置于可控環(huán)境保證合理有效等諸多問題，主要由于

無具體的標準規(guī)范可循而導致標準氣體的不規(guī)范、不合理使用現(xiàn)象的出現(xiàn)。

隨著我國能量計量推廣實施后，對天然氣分析的準確性提出了更高的要求。在天然

氣體積計量中，標準氣體用于天然氣組成的分析，參與計算壓縮因子和密度等物性參數(shù)，

進一步參與到標準參比條件下體積量的計算；在天然氣能量計量中，標準氣體參與發(fā)熱

量與標準參比條件的體積量/質(zhì)量量的計算，進而參與標準參比條件下的能量值計算。標

準氣體的規(guī)范評價與合規(guī)管理能夠保證體積計量和能量計量中組成分析數(shù)據(jù)的準確，對

保證天然氣質(zhì)量檢測結果準確可靠和貿(mào)易計量的公平公正都具有重要意義。

2、國內(nèi)外現(xiàn)狀調(diào)研（常用方法比較）

1、GB/T5274.1-2018/ISO6142:2015《氣體分析校準用混合氣體的制備第1部分：

稱量法制備一級混合》中對稱量法制備的一級標準氣體的驗證方法是使用相同組分的一

級標準氣體標準分析制備的標準氣體，相同組分制備含量與分析含量之差的絕對值應該

不大于制備和分析擴展不確定度平方和根，即：

2、JJF1033-2016《計量標準考核規(guī)范》中傳遞比較法對計量標準的驗證方法是使

用計量標準測量相近不確定度的傳遞標準量值，傳遞標準的量值和計量標準測量的量值

之差的絕對值應該不大于傳遞標準和計量標準測量擴展不確定度平方和根，即：

5

3、JJF1117-2010《計量比對》中一個實驗室測定一個比對用的傳遞標準量值，傳

遞標準的量值和實驗室測量的量值之差的絕對值應該不大于傳遞標準和實驗室測量的

擴展不確定度平方和根，采用EN表示為：

三種方法比較如下：

1、GB/T5274.1-2018/ISO6142:2015中的公式（8）、JJF1033-2016中的公式（C.3）

和JJF1117-2010中的公式（E.1）是一致的。

2、GB/T5274.1-2018/ISO6142:2015和JJF1033-2016比較：

1）GB/T5274.1-2018/ISO6142:2015中的標準氣體值和分析值與JF1033-2016中的

傳遞標準值和計量標準測量值的概念和原理是一致的。

2）GB/T5274.1-2018/ISO6142:2015中的標準氣體值和分析值的擴展不確定度與JF

1033-2016中的傳遞標準值和計量標準測量值的擴展不確定度的概念和原理是一致的。

3）GB/T5274.1-2018/ISO6142:2015的驗證方法、JF1033-2016中的傳遞比較法的

驗證方法和JJF1117-2010的比對方法的概念和原理是一致的，它們的公式也是相同的，

只是表現(xiàn)方式不同。

根據(jù)上述方法比較，組分含量驗收的方法將基于GB/T5274.1-2018公式（8）進行

6

推導。

3、主要試驗驗證情況和預期達到的效果

（1）標準氣體試驗地點及設備情況

參加現(xiàn)場試驗的單位有3家，試驗站點及采用的在線氣相色譜儀型號見表1。

表1參加試驗的單位、試驗站點及采用的儀器型號

儀器編號所屬單位試驗站點儀器型號

1西氣東輸南京分站Daniel570

2西氣東輸廣州分站Encal3000

3西氣東輸武漢檢定點Encal3000

（2）組分含量組分含量驗證

在GB/T5274.1-2018公式（8）中右邊不確定度，制備不確定度（標準）u（yk,prep），

采用源于標準氣體證書的擴展不確定度，U（yk,prep），分析驗證的標準不確定度，u（yk,ver），

采用擴展不確定度，U（yk,ver），則為公式（1）。當標準氣體組分含量驗證符合公式（1）

的要求時，則驗證通過。

22

yk,prepyk,verUyk,prepUyk,ver

.........（1）

式中：

yk,prep—被驗證的標準氣體第k個組分摩爾分數(shù)，源于標準氣體證書；

yk,ver—被驗證的標準氣體第k個組分分析摩爾分數(shù)平均值；

U（yk,prep）—被驗證的標準氣體第k個組分的擴展不確定度，源于標準氣體證書；

U（yk,ver）—被驗證的標準氣體第k個組分的擴展不確定度，由公式（2）計算。

注：標準氣體證書中一般提供相對擴展不確定度，也可能絕對不確定度，都是帶“%”，如果是相對

擴展不確定度，應該乘以對應組分摩爾分數(shù)計算（絕對）擴展不確定度。雖然相對和絕對展不確定度可

以從符號“Ur”和“U”區(qū)分，但一些供應商可能出現(xiàn)不規(guī)范的使用，應該注意區(qū)分，不明確時應該咨詢廠

商。

響應因子或校正曲線不確定度作為B類不確定度，組分分析重復性為A類不確定

度，按JJF1059.1-2012的方法合成，擴展后為分析驗證的擴展不確定度計算公式，即：

2

UyyUf4E2y（）

k,verk,verrk,verrk,ver........................2

式中：

Ur(fk,ver)—用于驗證的標準氣體第k個組分響應因子或校正曲線相對擴展不確定度，

7

由公式（3）計算；

Er(yk,ver)—被驗證的標準氣體第k個組分分析摩爾分數(shù)重復性，由公式（4）計算。

制作響應因子或校正曲線的標準氣體不確定度作為B類不確定度，制作分析影響因

素為A類不確定度，按JJF1059.1-2012合成，擴展后為響應因子或校正曲線擴展不確

定度計算公式，即：

UfU2y4u2f（）

rk,verrk,verA,rk,ver............................3

式中：

Ur（yk,ver）—用于驗證的標準氣體第k個組分摩爾分數(shù)相對擴展不確定度，源于標

準氣體證書；

uA,r（fk,ver）—用于驗證的標準氣體第k個組分響應因子或校正曲線相對A類標準不

確定度，由公式（5）計算。

使用n次驗證分析摩爾分數(shù)及其平均值計算被驗證的標準氣體第k個組分分析摩爾

分數(shù)重復性，即：

n

12

Eryk,veryk,ver,iyk,ver....................（4）

ni1

式中：

yk,ver,i—被驗證標準氣體第k個組分的n次（n>6）分析中第i次分析摩爾分數(shù)。

驗證分析摩爾分數(shù)為n次分析的平均值，故使用制作響應因子或校正曲線的重復性

計算其相對A類標準不確定度，即：

1

uA,rfk,verErf.........................................（5）

nk,ver

式中：

Er（fk,ver）—用于驗證的標準氣體第k個組分響應因子或校正曲線重復性，由公式

（6）計算。

使用m次響應因子或校正曲線制作分析的峰面積或響應因子及其平均值計算峰面

積或響應因子制作重復性，即：

8

m

112

Erfk,verxk,ixk.............................（6）

xkm1i1

式中：

xk—用于驗證的標準氣體第k個組分的m次（m>6）校正分析峰面積或響應因子平

均值；

xk,i—用于驗證的標準氣體第k個組分的m次（m>6）校正分析中第i次校正分析峰

面積或響應因子。

用公式（7）計算甲烷摩爾分數(shù)。

n

yC11-yi

i2..........................................（7）

式中：

yC1—標準氣體中甲烷的摩爾分數(shù)；

yi—標準氣體中除甲烷外第i組分摩爾分數(shù)。

用公式（8）計算甲烷摩爾分數(shù)擴展不確定度。

n

2

UyC1yiUryi....................................（8）

i2

式中：

U(yC1)—標準氣體中甲烷的擴展不確定度；

Ur(yi)—標準氣體中除甲烷外第i組分的相對擴展不確定度，源于標準氣體證書。

用公式（9）計算甲烷摩爾分數(shù)相對擴展不確定度。

UyC1

UryC1100%....................................（9）

yC1

式中：

Ur(yC1)—標準氣體中甲烷的相對擴展不確定度。

公式（2）~公式（6）計算步驟比較多，如果忽略響應因子或校正曲線制作和分析

重復性，則計算過程簡單，但驗證判據(jù)要求更嚴格，即：

1)當公式（6）中Er（fk,ver）=0，則公式（5）中uA,r（fk,ver）=0；

2)公式（5）中uA,r（fk,ver）=0，則公式（3）中Ur(fk,ver)=Ur（yk,ver）；

當公式（4）中Er（yk,ver）=0，則公式（2）中U（yk,ver）=yk,verUr（yk,ver）,即：用于

驗證分析標準氣體的擴展不確定度。

附錄A給出了組分含量質(zhì)量驗證示例；

9

附錄B和C給出了比對法和標準偏差控制圖法開展期間核查示例；

此外，本文件還規(guī)定定了天然氣分析用標準氣體驗收、運輸、貯存過程中需遵循的

評價方法。

四、采標情況

無。

五、與國際、國外同類標準水平的對比情況

目前國內(nèi)外尚天然氣分析用氣體標準物質(zhì)評價方法標準，關于該方法的質(zhì)量驗證方

法、期間核查方法是首次提出。

六、與現(xiàn)行法律、法規(guī)、政策及相關標準的協(xié)調(diào)性

本標準與現(xiàn)行法律、法規(guī)、政策統(tǒng)一、協(xié)調(diào)一致，并與現(xiàn)行有效的國家標準和行業(yè)

標準有很好的協(xié)調(diào)性，本標準在編制過程中參考并引用相關標準如下：

GB/T13610-2020天然氣的組成分析氣相色譜法

GB/T20604-2006天然氣詞匯

GB/T27894.1-2020/ISO6974-1:2012天然氣用氣相色譜法測定組成和計算相關不

確定度第1部分：總則

GB/T27894.2-2020/ISO6974-2:2012天然氣用氣相色譜法測定組成和計算相關不

確定度第2部分：不確定度計算

GB/T35186-2017天然氣計量系統(tǒng)性能評價

GB/T37180-2018氣體分析校準用純氣和混合氣體使用指南

JJF1001-2018通用計量術語及定義通用計量術語及定義

七、作為強制性標準或推薦性標準的建議

建議作為推薦性標準。

八、貫徹標準的要求和措施建議

為了使標準得到更好更有效的實施，應組織相關管理人員、技術人員和操作人員進

行標準宣貫培訓，使所有的技術人員和操作人員都能靈活掌握本標準的詳細條款和具體

要求，并在實際工作中得到認真地貫徹和執(zhí)行。

標準編寫組后續(xù)也將及時收集各單位在標準實施中的意見及建議，并在適當?shù)臅r候

10

對標準進行修訂。

九、廢止現(xiàn)行行業(yè)標準的建議

無。

十、重要內(nèi)容的解釋和其他應予以說明的事項

無。

11

《天然氣分析用氣體標準物質(zhì)性能評價方法》

征求意見稿編制說明

編寫人：劉喆

國家管網(wǎng)集團聯(lián)合管道有限責任公司西氣東輸分公司

二O二三年七月

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一、任務來源及工作簡要過程

1、任務來源

本項行業(yè)標準制定計劃來源于全國天然氣標準化技術委員會文件國氣標委[2022]4

號《關于下發(fā)全國天然氣標準化技術委員會2022年標準制修訂計劃的通知》，計劃號：

新增項目202205，完成時間為2022年1月至2023年12月。

2、標準主要起草單位、參加單位

負責起草單位：國家管網(wǎng)集團聯(lián)合管道有限責任公司西氣東輸分公司

參加起草單位：中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司天然氣研究院、國

家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司生產(chǎn)部、中國石油化工股份有限公司天然氣分公司、中

國計量科學研究院、中國石油大學（北京）、中國石油天然氣股份有限公司華北油田分

公司、廣東大鵬液化天然氣有限公司。

3、工作簡要過程

（1）2022年2月，通過了全國天然氣標準化技術委員會的立項審查，列入2022年行

業(yè)標準制定項目。

（2）2022年3月，編制了工作方案，初步確定了現(xiàn)場試驗內(nèi)容和進度安排。成立標

準起草工作組，參加標準制訂的單位通過微信群討論確定了工作方案，并進行人員分工，

明確了參加標準制訂的單位及標準首席審查專家。

（4）2022年4月至2022年6月，面向起草單位征集調(diào)研問卷，共有10家實驗室參

加調(diào)研工作。

（5）2022年7月至12月，根據(jù)參加標準制訂的單位根據(jù)工作方案及人員分工，編制

并形成了行業(yè)標準征求意見稿。

（