中國石油大連分公司 李玉猛

一、自備碼頭港口吞吐量

港口吞吐量是港口最基本的生產(chǎn)指標(biāo)，是組織港口生產(chǎn)、編制港口發(fā)展規(guī)劃和進(jìn)行港口建設(shè)的依據(jù)。同時(shí)港口吞吐量的大小可以反映港口所在城市及其腹地范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)狀態(tài)和發(fā)展水平，吞吐量的貨物分類可以反映港口所在城市及其腹地范圍內(nèi)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，吞吐量的進(jìn)出口流向可以反映港口之間、城市之間、地區(qū)之間、外貿(mào)港口的國家之間等的經(jīng)濟(jì)和貿(mào)易關(guān)系。港口吞吐量發(fā)展是受到諸多客觀因素影響和制約的,其預(yù)測成果的準(zhǔn)確度、可靠性受人為主觀因素的影響也是明顯和直接的。

煉廠自備碼頭作為貨主碼頭的一種形式，其港口吞吐量是所在城市港區(qū)吞吐量的重要組成部分。煉廠自備碼頭港口吞吐量的發(fā)展變化很大程度上取決于煉廠的原油加工能力以及煉廠實(shí)際原油加工量的發(fā)展變化，集中反映煉廠的運(yùn)營狀態(tài)，在一定程度上也反映了所在地區(qū)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，隨著煉廠本身不斷增加從海上進(jìn)口原油的加工量，港口吞吐量的發(fā)展又影響著煉廠的原油加工量。因此，一般的預(yù)測方法很難科學(xué)合理的對煉廠自備碼頭港口吞吐量的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測分析，必須同時(shí)考慮到煉廠原油加工量和港口吞吐量的相互影響和制約才能做出準(zhǔn)確預(yù)測。

為了能夠準(zhǔn)確把握煉廠自備碼頭港口吞吐量的發(fā)展趨勢，并為進(jìn)一步對碼頭通貨能力與煉廠原油加工能力的匹配性進(jìn)行評價(jià)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，本文分別運(yùn)用灰色理論GM(1,1)模型和MGM（1，n）模型對某北方煉廠自備碼頭的港口吞吐量進(jìn)行預(yù)測，進(jìn)行比較分析。

二、GM(1,1)模型和MGM（1，n）模型

(一)GM(1,1)模型簡介

灰色系統(tǒng)理論是我國學(xué)者鄧聚龍教授的首創(chuàng)，GM(1,1)模型是最常用的一種灰色系統(tǒng)模型，通過單變量的一階微分方程模型揭示其內(nèi)在發(fā)展規(guī)律，用于單一時(shí)間序列的建模和預(yù)測。

其解的離散描述形式為：

確定了參數(shù)a 和μ后，按照此模型類推即可得到預(yù)測的累加數(shù)列。通過驗(yàn)證后，再累減還原得到預(yù)測值。

預(yù)測步驟如下：

1.由原始數(shù)列x(0)按照下式計(jì)算累加生成數(shù)列x(1)：

2.采用最小二乘法，按下式確定模型參數(shù)

式中：

3.建立預(yù)測模型，利用(2)式求出累加數(shù)列。

4.采用殘差分析法進(jìn)行模型檢驗(yàn)，或用計(jì)算后驗(yàn)差C和小誤差概率P 的辦法檢驗(yàn)。

模型的精度分四級如表1 所示：

表1 灰色預(yù)測精度等級表

表中，

其中:

(二)MGM（1，n）模型

GM(1,1)模型是最常用的一種灰色系統(tǒng)模型，它通過單變量的一階微分方程模型揭示其內(nèi)在發(fā)展規(guī)律，用于單一時(shí)間序列的建模和預(yù)測。然而實(shí)際社會(huì)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中往往包括多個(gè)變量，各變量相互關(guān)聯(lián)、共同發(fā)展。這時(shí)，每一個(gè)變量的發(fā)展變化都不是孤立的，一個(gè)變量要受到其他變量的影響，同時(shí)也影響著其他變量。為此，本文采用多變量灰色模型——MGM（1，n）模型，旨在從系統(tǒng)的角度對各變量進(jìn)行統(tǒng)一描述。MGM（1，n）模型的形式是n元一階常微分方程組，它是GM(1,1)模型在n元變量的情況下的自然推廣，不是GM(1,1)模型的簡單組合，也不同于GM(1,n)模型。具體原理如下：

其中，k=1, 2,…,m。

MGM（1，n）模型為n元一階常微分方程組：

即：

則（7）式可記為：

上式的連續(xù)時(shí)間響應(yīng)為：

其中：

為了辨識(shí)參數(shù)A 和B，將（7）式離散化得到：

記ai=(ai1,ai2,…,ain,bi)T,i=1,2,…,n.。則由最小二乘法得到ai的辨識(shí)值。

其中：

MGM（1，n）模型的計(jì)算值為：

當(dāng)n=1時(shí)，MGM（1，n）模型就退化為GM（1，1）模型；當(dāng)B=0時(shí)，MGM（1，n）模型就是n個(gè)GM（1，n）模型的組合。由公式（9），（13）和（14）可知MGM（1，n）模型不僅可以建模還可以進(jìn)行預(yù)測。

三、模型應(yīng)用和比較

(一)煉廠自備碼頭的特點(diǎn)

某北方臨海煉廠作為國內(nèi)規(guī)模最大的煉油基地之一，不僅具備優(yōu)越的地理位置和區(qū)位優(yōu)勢，而且具備完善的物流體系，如公路、鐵路、管道和港口等，其中港口作為物流手段之一卻承擔(dān)著該煉廠絕大部分的物流任務(wù)，該煉廠擁有5000 噸級至10 萬噸級的碼頭泊位15個(gè)，一直以來，20%以上的原油上岸和80%以上的產(chǎn)成品下海都是通過碼頭實(shí)現(xiàn)的。

某北方臨海煉廠2007—2013年的原油加工量和碼頭吞吐量如表2所示。

通過以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)際分析煉廠自備碼頭的的吞吐量和加工量的發(fā)展變化有如下特點(diǎn)：

1.煉廠自備碼頭港口吞吐量的實(shí)現(xiàn)是以煉廠原油加工量的實(shí)現(xiàn)為必要條件，也就是說煉廠煉油越多，碼頭吞吐量越大。然而，煉廠原油加工能力在某一個(gè)階段內(nèi)是一定的，是有上限的，原油加工量的發(fā)展變化不是永遠(yuǎn)呈遞增趨勢，最終原油實(shí)際加工量將穩(wěn)定在煉廠最大煉油能力極限值附近浮動(dòng)，此時(shí)煉廠自備碼頭港口吞吐量最終也將趨于某一定值。因此，煉廠自備碼頭的發(fā)展、建設(shè)和未來規(guī)劃應(yīng)當(dāng)與煉廠煉能的擴(kuò)能相匹配，共同發(fā)展。

2.煉廠自備碼頭港口吞吐量中原油進(jìn)口量的增加在一定程度上不僅促進(jìn)了煉廠煉量的增加，而且大大提高了港口自身的吞吐量，這一趨勢將隨著煉廠陸上原油供應(yīng)量的逐年減少和海上原油供給量的逐漸增加而變得更加明顯。比如，2009—2010年度煉廠原油加工量和吞吐量的逆行變化就是因?yàn)楫?dāng)年原油通過海上進(jìn)口量幾乎為零所造成的。

(二)模型計(jì)算和精度比較

利用MGM（1，n）模型得出的兩序列的MGM（1，2）模型狀態(tài)方程組為：

如對上述兩個(gè)數(shù)列分別建立GM（1，1）模型，則可以分別得出原油加工量和港口吞吐量的灰色狀態(tài)方程。

原油加工量的GM（1，1）模型為：

碼頭吞吐量的GM（1，1）模型為：

利用Malab 軟件龍格庫塔法求微分方程組，得出原油加工量和碼頭吞吐量兩個(gè)數(shù)列的累加數(shù)列，然后還原成原始數(shù)列就是每個(gè)年度原油加工量和碼頭吞吐量的MGM（1，n）模型預(yù)測值。同樣對于GM（1，1）模型，分別求解各自微分方程，得出原油加工量和碼頭吞吐量GM（1，1）模型預(yù)測值，比較如表3所示。

MGM（1，2）模型預(yù)測擬合圖如圖1所示：

GM（1，1）模型預(yù)測擬合圖分別如圖2，圖3 所示：

表2 某煉廠2007—2013年的原油加工量和碼頭吞吐量 萬噸

表3 GM（1，1）模型和MGM（1，2）模型預(yù)測值比較 萬噸

通過用計(jì)算后驗(yàn)差C 的辦法檢驗(yàn)，分別求得C 值參考

圖1 MGM（1，2）模型原油加工量以及港口吞吐量預(yù)測擬合圖

圖2 GM（1，1）模型原油加工量預(yù)測擬合圖

圖3 GM（1，1）模型港口吞吐量預(yù)測擬合圖

灰色預(yù)測精度表中的指標(biāo)來判定原油加工量和碼頭吞吐量的預(yù)測精度，其中，MGM（1，2）模型原油加工量的C 值等于0.225，為一級精度；MGM（1，2）模型碼頭吞吐量的C 值等于0.459，為二級精度，均符合灰色模型關(guān)于預(yù)測精度的要求。

GM（1，1）模型原油加工量的驗(yàn)差C 值等于0.247，為一級精度，符合灰色模型關(guān)于預(yù)測精度的要求，而 GM（1，1）模型碼頭吞吐量的C 值等于0.527，為三級精度，屬于勉強(qiáng)級別，如用于預(yù)測誤差較大，很難提供參考價(jià)值。

另外，從兩個(gè)模型的擬合圖比較來看，MGM（1，2）模型更優(yōu)。

四、結(jié)語

從系統(tǒng)的觀點(diǎn)來看，MGM（1，n）模型是一種狀態(tài)模型，它是單變量GM（1，1）模型在多變量的情況下的自然推廣，旨在反映各變量之間相互制約、相互促進(jìn)的關(guān)系。MGM（1，n）模型不能代替GM（1，1）模型，而是GM（1，1）模型的擴(kuò)展和補(bǔ)充。同時(shí)，MGM（1，n）模型不同于GM（1，n）模型，是一種預(yù)測模型。

通過某北方臨海煉廠的實(shí)例，對該煉廠的原油加工量和港口吞吐量兩個(gè)變量建立MGM（1，2）模型，不僅預(yù)測煉廠在未來中長期原油加工量和港口吞吐量的發(fā)展變化趨勢，而且揭示了煉廠自備碼頭港口吞吐量和原油加工量的內(nèi)在聯(lián)系。鑒于原油能源的稀缺性和不可再生性，世界上大多具有遠(yuǎn)見的發(fā)達(dá)國家都不再開采煉制本國的原油資源，我國也深刻認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，年進(jìn)口原油過億噸，并且進(jìn)口依存度已經(jīng)超過50%。因此，未來不僅沿海煉廠，甚至內(nèi)陸煉廠都將可能全面煉制海外原油，那么具有自備碼頭的沿海煉廠只有在吞吐能力在達(dá)到煉油能力2 倍的條件下，方能滿足煉廠產(chǎn)能的實(shí)現(xiàn)以及原油上岸和產(chǎn)成品下海的雙重物流需求，屆時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)煉廠向碼頭要煉量的局面?；谶@一點(diǎn)，煉廠自備碼頭在規(guī)劃建設(shè)過程中，未雨綢繆地預(yù)留一定的通貨潛能以待挖掘是合理的。

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