《天然气分析用气体标准物质性能评价方法》编制说明

一、任务来源及工作简要过程

1、任务来源

本项行业标准制定计划来源于全国天然气标准化技术委员会文件国气标委[2022]4

号《关于下发全国天然气标准化技术委员会2022年标准制修订计划的通知》，计划号：

新增项目202205，完成时间为2022年1月至2023年12月。

2、标准主要起草单位、参加单位

负责起草单位：国家管网集团联合管道有限责任公司西气东输分公司

参加起草单位：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司天然气研究院、国

家石油天然气管网集团有限公司生产部、中国石油化工股份有限公司天然气分公司、中

国计量科学研究院、中国石油大学（北京）、中国石油天然气股份有限公司华北油田分

公司、广东大鹏液化天然气有限公司。

3、工作简要过程

（1）2022年2月，通过了全国天然气标准化技术委员会的立项审查，列入2022年行

业标准制定项目。

（2）2022年3月，编制了工作方案，初步确定了现场试验内容和进度安排。成立标

准起草工作组，参加标准制订的单位通过微信群讨论确定了工作方案，并进行人员分工，

明确了参加标准制订的单位及标准首席审查专家。

（4）2022年4月至2022年6月，面向起草单位征集调研问卷，共有10家实验室参

加调研工作。

（5）2022年7月至12月，根据参加标准制订的单位根据工作方案及人员分工，编制

并形成了行业标准征求意见稿。

（6）2023年6月1日，项目组参加国家能源局组织的2022年度能源行业标准立项评

审会，重点对项目的必要性、可行性、适用范围和拟解决的主要问题等进行汇报，通过

了项目立项审查。

（7）2020年6月至7月上旬，形成《天然气能量计量用在线气相色谱仪的性能评价》

征求意见稿及编制说明，并提交标委会征求意见。

4、工作组成员

第一起草人：刘喆，国家管网集团联合管道有限责任公司西气东输分公司，负责

立项申请和工作方案的编写，负责各标准起草单位分工协调，编写征求意见稿及编制说

2

明。

主要参加人员：

郑宏伟，国家管网集团联合管道有限责任公司西气东输分公司，负责标准统筹协调，

参与标准审查；

罗勤，中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司天然气研究院，负责标准

统筹协调，参与标准编写和审查；

周理，中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司天然气研究院，负责指导

实验室分析和性能评价用气体标准物质标准文本审查；

张镨，中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司天然气研究院，负责实验

室分析和性能评价用气体标准物质标准文本编写；

吴岩，国家管网集团联合管道有限责任公司西气东输分公司，参与气体标准物质

质量验证标准文本审查；

周雷，国家管网集团联合管道有限责任公司西气东输分公司，参与标准框架搭建，

参与标准审查；

宋超凡，国家管网集团联合管道有限责任公司西气东输分公司，参与气体标准物质

质量验证标准文本编写；

黄冠文，国家管网集团联合管道有限责任公司西气东输分公司，负责气体标准物质

使用现状调研及实验测试；

蒋兴鹏，国家管网集团联合管道有限责任公司西气东输分公司，参与气体标准物质

使用现状调研及标准文本编写；

周阳，国家石油天然气管网集团有限公司生产部，参与气体标准物质采购技术要

求（数据表）标准文本编写；

孙丽敏，中国石油化工股份有限公司天然气分公司，参与气体标准物质期间核查标

准文本编写及数据整理；

邵铁民，国家石油天然气管网集团有限公司生产部，参与气体标准物质采购技术要

求（数据表）标准文本编写；

张奎，中国石油化工股份有限公司天然气分公司，指导气体标准物质期间核查标

准文本编写及审查；

杨柳青，中国计量科学研究院，负责实验室天然气延伸分析、在线有毒有害分析用

气体标准物质标准文本编写；

3

吴海，中国计量科学研究院，指导实验室天然气延伸分析、在线有毒有害分析用

气体标准物质标准文本编写及审查；

李振林，中国石油大学（北京），参与标准审查；

唐显明，广东大鹏液化天然气公司，负责气体标准物质运输标准文本编写；

张佩颖，中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司天然气研究院，参与标准

审查；

赵博雅，中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司，负责气体标准物质储存标

准文本编写；

张英霞，中国石油天然气股份限公司华北油田分公司，参与气体标准物质储存标准

文本编写；

马希斐，广东大鹏液化天然气公司，参与气体标准物质运输标准文本编写。

二、编制原则

本标准按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起

草规则》给出的规则起草，为首次制定行业标准。

本项标准编制原则：根据天然气管道企业及标准物质制造商使用经验对气体标准物

质验收、质量验证、贮存、使用、期间核查等各环节进行规范评价，以保证天然气计量、

质量检测及实验室分析的科学性、合理性和代表性，最终建立了天然气分析用气体标准

物质性能评价方法。

三、标准主要制定内容说明

1、目的和意义

为了确保天然气计量、质量检测及实验室分析结果的有效性和可靠性，特别是能量

计量推广实施后，提高发热量测量精度及测量数据准确度，对气体标准物质验收、质量

验证、贮存、使用、期间核查、比对验证等各环节进行规范评价，以保证天然气计量、

质量检测及实验室分析的科学性、合理性和代表性，填补国内天然气分析用气体标准物

质管理与评价的空白，支撑天然气产品标准GB17820-201《8天然气》和GB/T22723-2008

《天然气能量的测定》的顺利实施，并为上级主管部门及时做出决策提供技术支持，

为确保天然气产品质量控制和能量计量实施提供有效手段。

气体标准物质作为“量值砝码”，主要用于仪器设备校准、测量过程的质量控制和质

量评价、以及为材料赋值、方法确认等，从而保证测量结果的可比性和一致性，实现测

4

量量值统一和有效传递。其合格有效是保证贸易计量与分析结果准确可靠的重要因素。

目前，国内在标准气体验收、质量验证、贮存、使用、期间核查等项目未做出明确

规定。实际工作中，标准气体在诸多环节存在使用问题，如标准气与样品浓度不一致、

无证标气的不规范使用、标准气体未置于可控环境保证合理有效等诸多问题，主要由于

无具体的标准规范可循而导致标准气体的不规范、不合理使用现象的出现。

随着我国能量计量推广实施后，对天然气分析的准确性提出了更高的要求。在天然

气体积计量中，标准气体用于天然气组成的分析，参与计算压缩因子和密度等物性参数，

进一步参与到标准参比条件下体积量的计算；在天然气能量计量中，标准气体参与发热

量与标准参比条件的体积量/质量量的计算，进而参与标准参比条件下的能量值计算。标

准气体的规范评价与合规管理能够保证体积计量和能量计量中组成分析数据的准确，对

保证天然气质量检测结果准确可靠和贸易计量的公平公正都具有重要意义。

2、国内外现状调研（常用方法比较）

1、GB/T5274.1-2018/ISO6142:2015《气体分析校准用混合气体的制备第1部分：

称量法制备一级混合》中对称量法制备的一级标准气体的验证方法是使用相同组分的一

级标准气体标准分析制备的标准气体，相同组分制备含量与分析含量之差的绝对值应该

不大于制备和分析扩展不确定度平方和根，即：

2、JJF1033-2016《计量标准考核规范》中传递比较法对计量标准的验证方法是使

用计量标准测量相近不确定度的传递标准量值，传递标准的量值和计量标准测量的量值

之差的绝对值应该不大于传递标准和计量标准测量扩展不确定度平方和根，即：

5

3、JJF1117-2010《计量比对》中一个实验室测定一个比对用的传递标准量值，传

递标准的量值和实验室测量的量值之差的绝对值应该不大于传递标准和实验室测量的

扩展不确定度平方和根，采用EN表示为：

三种方法比较如下：

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比较：

1）GB/T5274.1-2018/ISO6142:2015中的标准气体值和分析值与JF1033-2016中的

传递标准值和计量标准测量值的概念和原理是一致的。

2）GB/T5274.1-2018/ISO6142:2015中的标准气体值和分析值的扩展不确定度与JF

1033-2016中的传递标准值和计量标准测量值的扩展不确定度的概念和原理是一致的。

3）GB/T5274.1-2018/ISO6142:2015的验证方法、JF1033-2016中的传递比较法的

验证方法和JJF1117-2010的比对方法的概念和原理是一致的，它们的公式也是相同的，

只是表现方式不同。

根据上述方法比较，组分含量验收的方法将基于GB/T5274.1-2018公式（8）进行

6

推导。

3、主要试验验证情况和预期达到的效果

（1）标准气体试验地点及设备情况

参加现场试验的单位有3家，试验站点及采用的在线气相色谱仪型号见表1。

表1参加试验的单位、试验站点及采用的仪器型号

仪器编号所属单位试验站点仪器型号

1西气东输南京分站Daniel570

2西气东输广州分站Encal3000

3西气东输武汉检定点Encal3000

（2）组分含量组分含量验证

在GB/T5274.1-2018公式（8）中右边不确定度，制备不确定度（标准）u（yk,prep），

采用源于标准气体证书的扩展不确定度，U（yk,prep），分析验证的标准不确定度，u（yk,ver），

采用扩展不确定度，U（yk,ver），则为公式（1）。当标准气体组分含量验证符合公式（1）

的要求时，则验证通过。

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yk,prepyk,verUyk,prepUyk,ver

.........（1）

式中：

yk,prep—被验证的标准气体第k个组分摩尔分数，源于标准气体证书；

yk,ver—被验证的标准气体第k个组分分析摩尔分数平均值；

U（yk,prep）—被验证的标准气体第k个组分的扩展不确定度，源于标准气体证书；

U（yk,ver）—被验证的标准气体第k个组分的扩展不确定度，由公式（2）计算。

注：标准气体证书中一般提供相对扩展不确定度，也可能绝对不确定度，都是带“%”，如果是相对

扩展不确定度，应该乘以对应组分摩尔分数计算（绝对）扩展不确定度。虽然相对和绝对展不确定度可

以从符号“Ur”和“U”区分，但一些供应商可能出现不规范的使用，应该注意区分，不明确时应该咨询厂

商。

响应因子或校正曲线不确定度作为B类不确定度，组分分析重复性为A类不确定

度，按JJF1059.1-2012的方法合成，扩展后为分析验证的扩展不确定度计算公式，即：

2

UyyUf4E2y（）

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

式中：

Ur(fk,ver)—用于验证的标准气体第k个组分响应因子或校正曲线相对扩展不确定度，

7

由公式（3）计算；

Er(yk,ver)—被验证的标准气体第k个组分分析摩尔分数重复性，由公式（4）计算。

制作响应因子或校正曲线的标准气体不确定度作为B类不确定度，制作分析影响因

素为A类不确定度，按JJF1059.1-2012合成，扩展后为响应因子或校正曲线扩展不确

定度计算公式，即：

UfU2y4u2f（）

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

式中：

Ur（yk,ver）—用于验证的标准气体第k个组分摩尔分数相对扩展不确定度，源于标

准气体证书；

uA,r（fk,ver）—用于验证的标准气体第k个组分响应因子或校正曲线相对A类标准不

确定度，由公式（5）计算。

使用n次验证分析摩尔分数及其平均值计算被验证的标准气体第k个组分分析摩尔

分数重复性，即：

n

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

ni1

式中：

yk,ver,i—被验证标准气体第k个组分的n次（n>6）分析中第i次分析摩尔分数。

验证分析摩尔分数为n次分析的平均值，故使用制作响应因子或校正曲线的重复性

计算其相对A类标准不确定度，即：

1

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

nk,ver

式中：

Er（fk,ver）—用于验证的标准气体第k个组分响应因子或校正曲线重复性，由公式

（6）计算。

使用m次响应因子或校正曲线制作分析的峰面积或响应因子及其平均值计算峰面

积或响应因子制作重复性，即：

8

m

112

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

xkm1i1

式中：

xk—用于验证的标准气体第k个组分的m次（m>6）校正分析峰面积或响应因子平

均值；

xk,i—用于验证的标准气体第k个组分的m次（m>6）校正分析中第i次校正分析峰

面积或响应因子。

用公式（7）计算甲烷摩尔分数。

n

yC11-yi

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

式中：

yC1—标准气体中甲烷的摩尔分数；

yi—标准气体中除甲烷外第i组分摩尔分数。

用公式（8）计算甲烷摩尔分数扩展不确定度。

n

2

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

i2

式中：

U(yC1)—标准气体中甲烷的扩展不确定度；

Ur(yi)—标准气体中除甲烷外第i组分的相对扩展不确定度，源于标准气体证书。

用公式（9）计算甲烷摩尔分数相对扩展不确定度。

UyC1

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

yC1

式中：

Ur(yC1)—标准气体中甲烷的相对扩展不确定度。

公式（2）~公式（6）计算步骤比较多，如果忽略响应因子或校正曲线制作和分析

重复性，则计算过程简单，但验证判据要求更严格，即：

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

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

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

验证分析标准气体的扩展不确定度。

附录A给出了组分含量质量验证示例；

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附录B和C给出了比对法和标准偏差控制图法开展期间核查示例；

此外，本文件还规定定了天然气分析用标准气体验收、运输、贮存过程中需遵循的

评价方法。

四、采标情况

无。

五、与国际、国外同类标准水平的对比情况

目前国内外尚天然气分析用气体标准物质评价方法标准，关于该方法的质量验证方

法、期间核查方法是首次提出。

六、与现行法律、法规、政策及相关标准的协调性

本标准与现行法律、法规、政策统一、协调一致，并与现行有效的国家标准和行业

标准有很好的协调性，本标准在编制过程中参考并引用相关标准如下：

GB/T13610-2020天然气的组成分析气相色谱法

GB/T20604-2006天然气词汇

GB/T27894.1-2020/ISO6974-1:2012天然气用气相色谱法测定组成和计算相关不

确定度第1部分：总则

GB/T27894.2-2020/ISO6974-2:2012天然气用气相色谱法测定组成和计算相关不

确定度第2部分：不确定度计算

GB/T35186-2017天然气计量系统性能评价

GB/T37180-2018气体分析校准用纯气和混合气体使用指南

JJF1001-2018通用计量术语及定义通用计量术语及定义

七、作为强制性标准或推荐性标准的建议

建议作为推荐性标准。

八、贯彻标准的要求和措施建议

为了使标准得到更好更有效的实施，应组织相关管理人员、技术人员和操作人员进

行标准宣贯培训，使所有的技术人员和操作人员都能灵活掌握本标准的详细条款和具体

要求，并在实际工作中得到认真地贯彻和执行。

标准编写组后续也将及时收集各单位在标准实施中的意见及建议，并在适当的时候

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对标准进行修订。

九、废止现行行业标准的建议

无。

十、重要内容的解释和其他应予以说明的事项

无。

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《天然气分析用气体标准物质性能评价方法》

征求意见稿编制说明

编写人：刘喆

国家管网集团联合管道有限责任公司西气东输分公司

二O二三年七月

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一、任务来源及工作简要过程

1、任务来源

本项行业标准制定计划来源于全国天然气标准化技术委员会文件国气标委[2022]4

号《关于下发全国天然气标准化技术委员会2022年标准制修订计划的通知》，计划号：

新增项目202205，完成时间为2022年1月至2023年12月。

2、标准主要起草单位、参加单位

负责起草单位：国家管网集团联合管道有限责任公司西气东输分公司

参加起草单位：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司天然气研究院、国

家石油天然气管网集团有限公司生产部、中国石油化工股份有限公司天然气分公司、中

国计量科学研究院、中国石油大学（北京）、中国石油天然气股份有限公司华北油田分

公司、广东大鹏液化天然气有限公司。

3、工作简要过程

（1）2022年2月，通过了全国天然气标准化技术委员会的立项审查，列入2022年行

业标准制定项目。

（2）2022年3月，编制了工作方案，初步确定了现场试验内容和进度安排。成立标

准起草工作组，参加标准制订的单位通过微信群讨论确定了工作方案，并进行人员分工，

明确了参加标准制订的单位及标准首席审查专家。

（4）2022年4月至2022年6月，面向起草单位征集调研问卷，共有10家实验室参

加调研工作。

（5）2022年7月至12月，根据参加标准制订的单位根据工作方案及人员分工，编制

并形成了行业标准征求意见稿。

（