張棟杰

(武漢大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院，湖北 武漢 430072)

石油戰(zhàn)略儲備方式的成本分析及選擇

張棟杰

(武漢大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院，湖北 武漢 430072)

為了定量分析各種石油儲備方式的優(yōu)劣程度，在定性分析常用儲備方式及其特性的基礎(chǔ)上構(gòu)建了占用陸地面積、輸油管道長度、建設(shè)周期等8項指標(biāo)的石油戰(zhàn)略儲備方式評價指標(biāo)體系;采用模糊綜合決策方法，定量評價各種石油儲備方式的優(yōu)劣，并應(yīng)用于中國的石油戰(zhàn)略儲備方式選擇。分析認(rèn)為:地下鹽穴儲備方式最優(yōu)，地下巖洞儲備方式成本最高;石油戰(zhàn)略儲備方式選擇的模糊綜合決策可為儲備基地儲備方式選擇提供依據(jù)，也可以從理論上完善石油戰(zhàn)略儲備體系。

戰(zhàn)略;石油儲備;儲備方式;模糊綜合決策

石油是保障一國經(jīng)濟安全的戰(zhàn)略資源。經(jīng)濟的發(fā)展，石油供需缺口的增大，迫切要求建立和完善石油戰(zhàn)略儲備體系。石油儲備方式的選擇是建立石油戰(zhàn)略儲備的關(guān)鍵問題之一［1-3］?；趯涑杀?、效益、風(fēng)險以及運輸?shù)纫蛩氐目紤]，每一種儲備方式個性各異，定性分析并不足以充分反映各儲備方式的優(yōu)劣。本文在定性分析常用石油儲備方式特性的基礎(chǔ)上，通過分析選擇石油儲備方式時應(yīng)考慮的因素，利用模糊綜合決策這一定量方法綜合評價常用石油儲備方式的優(yōu)劣。

一、常用石油儲備方式及特性

常用石油儲備方式有地上油罐儲備方式、半地下(地中)油罐儲備方式、地下巖洞儲備方式、地下鹽穴儲備方式和海上儲備方式等［4-5］。

(1)地上油罐儲備方式。地上油罐儲備方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，容易建造，成本較低，便于在石油煉化廠附近設(shè)立儲存基地。缺點是放置地上的儲油罐很容易成為盜竊和外來攻擊的目標(biāo)，大面積占地還會造成土地資源的浪費，且罐體開裂會導(dǎo)致油品瞬間外泄，易發(fā)生火災(zāi)、爆炸等事故，安全性較低，風(fēng)險較高。這種方式適用于內(nèi)陸的煉油廠。

(2)半地下(地中)油罐儲備方式。當(dāng)儲油罐埋入地下的深度不小于本身罐高的50%，且儲油罐內(nèi)最高油液面不高于鄰近地區(qū)的最低標(biāo)高2 m的為半地下式(地中式)儲油罐儲備方式。這種儲備方式的優(yōu)點是，防火安全性能比地上式油罐好，占地少，抗震性好，且漏油時大面積擴散的危險性較小。缺點是結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，建造費用較高。

(3)地下巖洞儲備方式。地下巖洞儲備方式是選擇在地下巖洞中儲備石油，是在有穩(wěn)定地下水的地區(qū)開挖巖洞，巖洞四周被地下水包圍，利用地下水和油品的壓力差密封石油，以保證原油不泄漏。這種儲備方式的優(yōu)點是封閉性好，可將石油溢出、爆炸或火災(zāi)的風(fēng)險降至最低，不易滲漏，安全性高，且不易遭受人為破壞。地下巖洞是理想的儲油場所，但要找到地理地質(zhì)條件好的巖洞(或巖洞層)是比較困難的。

(4)地下鹽穴儲備方式。鹽穴是指在鹽巖上通過專門溶液造成或開采巖鹽所形成的洞穴。鹽巖承壓能力強，幾乎無滲透。鹽穴的高度落差形成了自然溫差，從而將原油密封在鹽穴里。由美國、日本、德國和法國通常采用的石油儲備方式可以看出，地下鹽穴儲備方式似乎是最理想的。但是，能否采用這種儲備方式要受到自然條件限制，如受到鹽穴距離原油接卸碼頭及煉油廠、鹽穴所處的地理位置、石油煉化企業(yè)的輸油管道長度等條件的制約，此外也受到國際政治、經(jīng)濟、戰(zhàn)爭等因素影響。美國在地下鹽穴儲備方面積累了很多經(jīng)驗，但由于中國的地理條件與美國差別很大，在具體操作上還有很多因素需要考慮。例如，美國普遍采用的一種石油儲備方式是把石油儲藏在墨西哥海灣一帶的巖穴里。采用這樣的方式，儲備成本較低且易于保持油品的質(zhì)量，但是受到地理條件、交通運輸狀況的限制，顯然不適用于所有國家。中國的實際情況是，巖穴普遍離石油生產(chǎn)、加工和消費地很遠(yuǎn)，現(xiàn)有的交通運輸條件還很難克服這一困難。

(5)海上儲備方式。海上儲油方式是一種利用近海建設(shè)的中轉(zhuǎn)和儲備油庫儲備石油的方式。海上儲油設(shè)施分飄浮式和著底式兩大類。海上儲存方式的優(yōu)點是不占用陸地面積，可直接由巨型油輪卸油，耐震性強，容易建造，既可利用舊的大型油輪改裝成儲油裝置，也可新建儲油裝置，這對于沿江、沿海的大型煉油廠尤其方便。

各種石油儲備方式的優(yōu)缺點及適合國家如表1所示。

綜上所述，各種石油儲備方式都有相應(yīng)的優(yōu)缺點，基于對儲備成本、儲備安全性、儲備風(fēng)險等多方面因素的考慮，僅定性分析各種儲備方式的優(yōu)缺點是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需通過定量方法來分析，為儲備方式的選擇提供依據(jù)。

表1 各種石油儲備方式的優(yōu)缺點及適合國家

二、選擇儲備方式需考慮的因素

儲備方式與儲備油品關(guān)系密切。廣義的石油包括原油、成品油和天然氣，而成品油包括汽油、柴油、煤油、其他石油產(chǎn)品(如潤滑油等)。石油本身的特性會在很大程度上影響儲備方式的選擇。此外，在選擇石油戰(zhàn)略儲備方式時，首先要考慮的因素是國防安全和經(jīng)濟安全。鑒于此，本文中的石油戰(zhàn)略儲備方式選擇是在假定儲備同類油品，且各種儲備方式在保障國防安全和經(jīng)濟安全方面的能力一致的情況下，分析各種儲備方式的優(yōu)缺點。在選擇石油戰(zhàn)略儲備方式時，需要權(quán)衡各儲備方式的建造成本、運營成本，即主要通過成本來衡量各種石油儲備方式的優(yōu)劣。這里的成本并不僅僅是可以用貨幣衡量的成本，還包括石油儲備建造難易程度、儲備風(fēng)險等需要定性分析的成本，因此，這里所說的建造成本和運營成本是廣義上的成本概念。建造成本可以通過儲備方式占用陸地面積、輸油管道長度、建設(shè)周期、儲備方式建設(shè)成本來衡量;運營成本可以通過儲備方式安裝功率、儲備風(fēng)險、油質(zhì)恢復(fù)和凈現(xiàn)值成本來衡量。對于不同的石油儲備方式，從占用陸地面積來看，占用陸地面積越小，需要支付的土地占用成本越低，可見，占地越少越好;從輸油管道長度來看，越短越好，越短說明石油輸運越方便，管道建設(shè)成本也越低。此處的輸油管道是指從石油生產(chǎn)地到儲備地(庫)及從儲備地(庫)到最終消費市場的距離之和。從建設(shè)周期來看，周期越短，越能盡早投入使用，也是越短越好;對于建設(shè)成本，顯然越低越好;從安裝功率來看，安裝功率越小說明耗能越少，也是越小越好;從儲備風(fēng)險來看，風(fēng)險越低越好;從油質(zhì)恢復(fù)指標(biāo)來看，恢復(fù)程度越高越好，屬于收益類屬性指標(biāo);從凈現(xiàn)值成本來看，越低越好?？梢?，除了油質(zhì)恢復(fù)指標(biāo)，其他所有指標(biāo)都是越小越好，即具有成本類屬性的指標(biāo)。選擇石油儲備方式需要考慮的因素如圖1所示［6］。

圖1 選擇石油儲備方式需要考慮的因素

石油戰(zhàn)略儲備方式?jīng)Q策指標(biāo)體系中既有定性指標(biāo)也有定量指標(biāo)，需要將定性指標(biāo)轉(zhuǎn)化為定量指標(biāo)，才能進(jìn)行決策。定性指標(biāo)向定量指標(biāo)的轉(zhuǎn)化可采用Mac Crimmon提出的二極比例方法［7］來轉(zhuǎn)換，具體轉(zhuǎn)換方式見圖2。在轉(zhuǎn)換時，一般需先建立指標(biāo)分極評分表，按照具體指標(biāo)數(shù)值分極評分表中的分極情況進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

圖2 定性指標(biāo)向定量轉(zhuǎn)換的二極比例方法

三、石油戰(zhàn)略儲備方式的模糊綜合決策

多指標(biāo)綜合評價方法很多，目前常用的綜合評價方法有層次分析法(AHP)、模糊綜合評價法、主成分分析法、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(DEA)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析評價、價值分析方法等。

在本文中，運用模糊綜合評價法對石油戰(zhàn)略儲備方式進(jìn)行綜合評價。模糊綜合評價法的評價步驟有如下四步。

第一步，確定石油戰(zhàn)略儲備方式的模糊綜合評價因素集為{x11，x12，x13，x14，x21，x22，x23，x24}，各因素分別對應(yīng)于儲備方式占用陸地面積、需要的輸油管道長度、儲備方式建設(shè)周期、儲備方式建設(shè)成本、儲備方式安裝功率、儲備風(fēng)險、油質(zhì)恢復(fù)、凈現(xiàn)值成本。

第二步，確定在選擇儲備方式時建造成本、運營成本的權(quán)重(一級指標(biāo)權(quán)重){w1，w2}、{x11，x12，x13，x14}對于建造成本的權(quán)重{w'11，w'12，w'13，w'14}及{x21，x22，x23，x24}對于運營成本的權(quán)重{w'21，w'22，w'23，w'24}(二級指標(biāo)權(quán)重)，再根據(jù)兩級指標(biāo)的權(quán)重確定各單項指標(biāo)的組合權(quán)重{w11，w12，w13，w14，w21，w22，w23，w24}，{w11，w12，w13，w14}=w1×{w'11，w'12，w'13，w'14}，{w21，w22，w23，w24}=w2×{w'21，w'22，w'23，w'24}，最后利用AHP來確定各評價指標(biāo)的權(quán)重。

第三步，確定各個單項指標(biāo)的隸屬函數(shù)Di(i=1，2，…，8)。為方便分析，本文采用以下方法構(gòu)造各指標(biāo)的隸屬函數(shù)。收益類屬性指標(biāo)(越大越好指標(biāo))、成本類屬性指標(biāo)(越小越好指標(biāo))的隸屬函數(shù)構(gòu)造方法如下:

收益類屬性指標(biāo)參數(shù)隸屬函數(shù)為

成本類屬性指標(biāo)參數(shù)隸屬函數(shù)為

式中:xij為i子系統(tǒng)參數(shù)中的第j個參數(shù);Hij、Iij分別為i子系統(tǒng)j指標(biāo)的最優(yōu)值與最差值。

根據(jù)各指標(biāo)實際值和隸屬函數(shù)，可確定各指標(biāo)的隸屬度，并構(gòu)建評價矩陣M為

第四步，根據(jù)各單因素評價指標(biāo)的權(quán)重和通過隸屬函數(shù)確定的各指標(biāo)值的隸屬度，對儲備方式的優(yōu)劣程度進(jìn)行綜合評價。綜合評價結(jié)果V=WM，V=(v1，v2，v3，v4，v5)。各儲備方式優(yōu)劣程度的綜合評價模型為

式中:W為綜合評價權(quán)重向量。

四、石油戰(zhàn)略儲備方式綜合評價

(一)石油戰(zhàn)略儲備方式的指標(biāo)值

根據(jù)美國、日本的石油儲備建設(shè)經(jīng)驗及PB能源存儲服務(wù)公司等的研究成果，結(jié)合實際情況，得到中國各種石油儲備方式的定性及定量指標(biāo)值，如表2所示。

表2 各種石油儲備方式的定量和定性指標(biāo)值

根據(jù)前文述及的定性指標(biāo)向定量指標(biāo)轉(zhuǎn)換的二極比例方法，將定性指標(biāo)進(jìn)定量化。定性指標(biāo)定量化數(shù)值如表3所示。

表3 定性指標(biāo)定量化數(shù)值

對于不同儲備方式中的成本類屬性指標(biāo)，分別以最大值為確定隸屬函數(shù)的最差值Iij，以最小值為確定隸屬函數(shù)的最優(yōu)值Hij。對于收益類屬性指標(biāo)，則分別以最小值為確定隸屬函數(shù)的最差值Iij，以最大值為確定隸屬函數(shù)的最優(yōu)值Hij。

(二)不同儲備方式各指標(biāo)權(quán)重的確定

在選擇運輸儲備方式時，需要給予建設(shè)成本與運營成本同等程度的考慮，因此，建造成本和運營成本對于運輸儲備方式優(yōu)劣程度的權(quán)重均為0.5。

可通過采用Delphi等調(diào)查方法，可以得到反映建造成本的各指標(biāo)對建造成本的重要性比較矩陣，如表4所示。

表4 各指標(biāo)對建造成本的重要性比較矩陣

矩陣最大特征根λmax=4.003，一致性指標(biāo)CI=0.001，檢驗系數(shù)，RI為平均一致性指標(biāo)，通過一致性檢驗。

運用相同方法，可以得到反映運營成本的各指標(biāo)對運營成本的重要性比較矩陣，如表5所示。0.1，通過一致性檢驗。

表5 各指標(biāo)對運營成本的重要性比較矩陣

綜上所述，利用AHP可以求得石油儲備方式優(yōu)劣程度評價體系中各指標(biāo)的組合權(quán)重，如表6所示。

表6 石油儲備方式優(yōu)劣程度評價指標(biāo)權(quán)重

(三)不同儲備方式各指標(biāo)隸屬函數(shù)的確定

根據(jù)前文給出的成本屬性指標(biāo)和收益屬性指標(biāo)的隸屬函數(shù)構(gòu)造方法，可確定各指標(biāo)的隸屬函數(shù)矩陣為

(四)綜合評價結(jié)果

由上述計算得到各方案的綜合評價結(jié)果為

V=WM=(v1，v2，v3，v4，v5)=(0.630 595，

0.439 333，0.372 754，0.667 401，0.478 625)

基于各種儲備方式建造成本和運營成本的考慮，從綜合評價結(jié)果看，各種石油儲備方式的優(yōu)劣程度依次排序為地下鹽穴儲備方式、地上浮頂式儲備方式、海上儲備方式、地中式儲備方式、地下巖洞儲備方式?？梢姡瑥膬涑杀窘嵌瓤紤]，地下鹽穴儲備方式是最經(jīng)濟的石油儲備方式;地下巖洞儲備方式是成本最高的儲備方式。

五、結(jié)語

本文在假定各石油儲備方式儲備油品一致，且在保障國防安全和經(jīng)濟安全方面的能力一致的前提下，通過分析建造成本和運營成本來綜合分析各種石油儲備方式的優(yōu)劣程度?；趯Ω鞒杀镜目紤]，利用模糊綜合決策方法，可以對各種石油儲備方式的優(yōu)劣程度進(jìn)行排序，地下鹽穴儲備方式是成本最低的儲備方式。當(dāng)然，對于不同的地區(qū)，由于地質(zhì)條件不同，最終采用哪種方式儲備石油，還要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦蔚刭|(zhì)條件、地理位置等進(jìn)一步分析，如雖然從儲備成本考慮，地下鹽穴儲備方式是最經(jīng)濟合理的，但由于這種儲備方式對鹽穴地質(zhì)條件的要求，很多地區(qū)并不適合這種儲備方式。其他幾種儲備方式也有各自相應(yīng)的地質(zhì)、地理條件要求?？梢?，石油儲備方式的模糊綜合決策方法一方面可以為某一儲備基地儲備方式的選擇提供依據(jù);另一方面，也可以指導(dǎo)儲備基地的選擇。如地下鹽穴儲備方式相對于其他儲備方式是最經(jīng)濟合理的，那么可以有目標(biāo)地選擇有地下鹽穴的地區(qū)為石油儲備基地。

［1］朱穎超，張在旭，朱淵超，等.我國石油戰(zhàn)略儲備問題研究［J］.油氣儲運，2007，26(9):8-12.

［2］金三林.我國石油儲備體系建設(shè)的戰(zhàn)略構(gòu)想［J］.宏觀經(jīng)濟研究，2007(8):27-32.

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［4］李文龍，譚家華.我國戰(zhàn)略石油儲備方式研究［J］.中國海上油氣(工程)，2002，14(3):9-14.

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［6］李文龍，劉亞東，譚家華.基于模糊數(shù)學(xué)理論的我國戰(zhàn)略石油儲備方式?jīng)Q策［J］.上海交通大學(xué)學(xué)報，2004，38(11):1892-1896.

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Cost analysis and selection for strategic petroleum reserve method

ZHANG Dong-jie
(School of Economics and Management，Wuhan University，Wuhan 430072，Hubei，China)

In order to analyze quantitatively，the quality level of various petroleum reserve method，the 8 indicators such as land acquisition，oil pipeline length and construction cycle has been built on the basis of qualitative analysis about common reserve method and characteristics.The advantages and disadvantages of various petroleum reserve method are also evaluated through fuzzy comprehensive decisionmaking method.The results show that underground salt acupuncture point reserve is the optimal way in China，and that the cost for underground cave reserve is the highest.This quantitative method can provide basis for selecting petroleum reserve，it can also guide the selection of petroleum reserve base.In addition，this quantitative method can theoretically improve the strategic petroleum reserve system.

strategy;petroleum reserve;reserve method;fuzzy comprehensive decision-making

F426.22

A

1671-6248(2011)04-0057-05

2011-05-15

張棟杰(1959-)，男，甘肅武山人，經(jīng)濟學(xué)博士研究生。