宮 敬，于 達(dá)

（中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣管道輸送安全國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室/石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/城市油氣輸配技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249）

1 概 述

2019 年12 月9 日國(guó)家管網(wǎng)公司正式掛牌成立，這標(biāo)志著我國(guó)的大型油氣管網(wǎng)從石油、石化等企業(yè)中分離，開啟獨(dú)立運(yùn)行的新階段。成品油管道是油氣管網(wǎng)的重要組成部分，與原油、天然氣管網(wǎng)一同劃入管網(wǎng)公司也將面臨運(yùn)營(yíng)模式的重大轉(zhuǎn)變。隨著近些年我國(guó)汽車保有量的快速攀升，燃油的需求量持續(xù)增長(zhǎng)；隨著航空事業(yè)的快速發(fā)展，航空燃油需求旺盛，管道輸送航空燃油的趨勢(shì)增大；車用燃油升級(jí)步伐迅速，從2013 年到2016 年的短短四年時(shí)間，車用燃油標(biāo)準(zhǔn)從國(guó)Ⅲ提高到國(guó)Ⅴ，如今我國(guó)所有地區(qū)燃油已經(jīng)提升到了國(guó)Ⅵ。2018 年9 月左右，完成了國(guó)Ⅴ到國(guó)Ⅵ的升級(jí)。國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、國(guó)家能源局等牽頭推廣使用車用乙醇汽油，國(guó)內(nèi)乙醇汽油覆蓋區(qū)域擴(kuò)展迅速，供應(yīng)范圍從東北到西南占據(jù)了半壁江山。這些因素都將是我國(guó)成品油管道面臨的新桃戰(zhàn)。

2 成品油管道運(yùn)營(yíng)模式

世界各國(guó)在成品油管道的運(yùn)營(yíng)模式上存在很大差異。目前主要存在三種模式[1]：以美國(guó)為代表的市場(chǎng)主導(dǎo)模式、以俄羅斯為代表的國(guó)家主導(dǎo)模式及以中國(guó)為代表的企業(yè)附屬模式。

2.1 市場(chǎng)主導(dǎo)模式

市場(chǎng)主導(dǎo)模式是指將成品油管道運(yùn)輸與銷售業(yè)務(wù)徹底分離，完全以滿足油品運(yùn)輸市場(chǎng)需求為主導(dǎo)的一種管理模式[2]。管道公司公平地為一切有需求的企業(yè)（客戶）提供成品油管道運(yùn)輸服務(wù)。此模式油源、品種、客戶變化大，適應(yīng)性強(qiáng)，管理難度高。

2.2 國(guó)家主導(dǎo)模式

國(guó)家主導(dǎo)模式是指管道運(yùn)營(yíng)管理以體現(xiàn)國(guó)家意志為主導(dǎo)的一種管理模式，最典型代表是俄羅斯。受前蘇聯(lián)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的影響，俄羅斯成品油管網(wǎng)始終由政府統(tǒng)一管理，成品油管道系統(tǒng)全部歸俄羅斯Transneft 公司經(jīng)營(yíng)。俄羅斯成品油管道混油監(jiān)測(cè)、接收、處理等設(shè)施十分周全[3]。該公司客戶、油源雖多，但是相對(duì)比較穩(wěn)定，輸油計(jì)劃安排、批次界面監(jiān)測(cè)、混油接收和處理嚴(yán)格精細(xì)。

2.3 企業(yè)附屬模式

至2018 年底，我國(guó)成品油管道里程合計(jì)約27 000 km，基本都屬于中國(guó)石化、中國(guó)石油兩大國(guó)企，這些管道只為所屬企業(yè)提供服務(wù)。中國(guó)石化和中國(guó)石油各自擁有獨(dú)立的成品油管道系統(tǒng)，其運(yùn)營(yíng)模式存在很大差異。

2.3.1 中國(guó)石化模式 中國(guó)石化的成品油管道屬于銷售公司，華北、華東、華中、華南等分公司各自運(yùn)營(yíng)3 000 km 到6 000 km 的成品油管網(wǎng)。銷售公司統(tǒng)籌成品油出廠、運(yùn)輸、銷售各環(huán)節(jié)，各分公司調(diào)控中心負(fù)責(zé)管道的輸油計(jì)劃、運(yùn)行控制、混油接收及處理等工作，分公司協(xié)調(diào)出廠油品質(zhì)量指標(biāo)、控制混油處理操作，能有效地減免混油損失。

2.3.2 中國(guó)石油模式 中國(guó)石油的成品油管道分布在旗下的西部管道、西南管道和管道分公司中，輸油任務(wù)由地區(qū)銷售公司下達(dá)，輸油計(jì)劃和運(yùn)行控制由北京調(diào)控中心執(zhí)行，人工的操作（混油接收）和運(yùn)行維護(hù)由各管道分公司承擔(dān)。成品油輸送存在部門多、層面多、質(zhì)量管理界面復(fù)雜、混油下載量大、處理代價(jià)較高等問題。

隨著國(guó)家管網(wǎng)公司的成立，成品油管道都要并入國(guó)家管網(wǎng)，其運(yùn)營(yíng)模式將發(fā)生根本上的改變。

3 不同模式成品油管道的差異

國(guó)家管網(wǎng)公司是獨(dú)立企業(yè)，所屬的成品油管道必然是無差別地對(duì)待所有客戶。近些年中國(guó)石油、中國(guó)石化和地方煉油廠產(chǎn)能快速增加，成品油運(yùn)輸需求旺盛，成品油管道在新體制下選擇恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)行模式是當(dāng)務(wù)之急。

3.1 市場(chǎng)主導(dǎo)模式的成品油管道

市場(chǎng)主導(dǎo)模式的成品油管道用戶適應(yīng)性強(qiáng)、服務(wù)范圍大，西方國(guó)家大多數(shù)成品油管道都是這種模式。這類管道具有如下特點(diǎn)，需要滿足一些基本條件：

（1）分儲(chǔ)分輸管理方式。分儲(chǔ)分輸就是將不同來源、不同牌號(hào)的油品分別儲(chǔ)存分別輸送，這樣可以保證每個(gè)批次內(nèi)油品的質(zhì)量指標(biāo)和物性參數(shù)的穩(wěn)定。美國(guó)的成品油管道公司為了分清貨源與貨主關(guān)系，采取“分儲(chǔ)分輸”方式管理[4]，順序輸送各種牌號(hào)的成品油118 種，該模式管理極為精細(xì)[5]。輸送油品種類多是它們的顯著特點(diǎn)，法國(guó)的勒阿弗爾—韋爾農(nóng)成品油管道、加拿大貫山（TMPL）管道不僅輸送的品種多，而且還輸送煉廠的餾分油甚至包括不同的原油[6]。

分儲(chǔ)分輸要求管道首站、末站、注入、分輸?shù)日緢?chǎng)擁有充足的多種油品儲(chǔ)存能力，需要足夠數(shù)量和容量的儲(chǔ)油罐。

（2）精準(zhǔn)的界面跟蹤。不同批次分隔點(diǎn)為批次界面，準(zhǔn)確地掌握批次界面運(yùn)行位置是保障油品質(zhì)量的重要條件。美國(guó)科洛尼爾管道油品批次界面跟蹤誤差小于10 min，混油下載很少，基本就地消化。

界面跟蹤需要合適的數(shù)學(xué)模型、模擬軟件、精準(zhǔn)的管道工程數(shù)據(jù)以及合適、準(zhǔn)確、及時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

（3）混油接收與處理。分儲(chǔ)分輸要求管道末站擁有完備的混油接收和處理設(shè)施，首站、末站、注入、分輸?shù)日緢?chǎng)具有充足的多種油品儲(chǔ)存能力，需要足夠數(shù)量和容量的儲(chǔ)油罐。具備這些條件的成品油管道才能服務(wù)于眾多的各類用戶，并能保證客戶油品的質(zhì)量。

（4）獨(dú)立自主的運(yùn)營(yíng)管理。市場(chǎng)主導(dǎo)型成品油管道公司是獨(dú)立的企業(yè)，管道公司全面負(fù)責(zé)成品油輸送的所有業(yè)務(wù)，責(zé)任和權(quán)力集于一身有利于成品油管道運(yùn)營(yíng)管理和質(zhì)量保障。

（5）靈活的油品接收與卸貨方式。市場(chǎng)主導(dǎo)型成品油管道公司多具有管道、鐵路等各種油品進(jìn)入方式，分輸站相當(dāng)于油庫(kù)供用戶提貨或油品分輸。

3.2 俄羅斯成品油輸送管道（國(guó)家主導(dǎo)模式）

俄羅斯國(guó)家石油管道運(yùn)輸公司（Transneft）是國(guó)家壟斷石油（原油、成品油、天然氣）運(yùn)輸公司。俄羅斯的成品油管道由其全資子公司Transnefteproduct 運(yùn)營(yíng)，該公司旗下成品油管道總長(zhǎng)超過1.90×104km，其中俄羅斯境內(nèi)的成品油管道長(zhǎng)度為1.64×104km，剩余的主要分布在烏克蘭、白俄羅斯及哈薩克斯坦等獨(dú)聯(lián)體國(guó)家境內(nèi)[7]。成品油管道系統(tǒng)與俄羅斯的16 家主要煉廠和白俄羅斯的2 家煉廠直接連通。另外，還接駁有7 個(gè)鐵路貨運(yùn)站、21 個(gè)公路貨運(yùn)站及1 個(gè)海港（普里摩爾斯克港）。該系統(tǒng)下轄70 個(gè)輸油站、829 座成品油庫(kù)，總儲(chǔ)量達(dá)到470×104m3。在俄羅斯成品油運(yùn)輸市場(chǎng)中，鐵路運(yùn)輸份額超過60%，管輸份額不到30%，其余為公路槽車運(yùn)輸。

俄羅斯成品油管道是傳承于前蘇聯(lián)的國(guó)家主導(dǎo)模式，服務(wù)對(duì)象主要是相對(duì)固定的大宗用戶，運(yùn)營(yíng)的靈活性不及市場(chǎng)化模式，用戶的群體也比較復(fù)雜，該成品油管道系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）完善的管道與外界液貨流通渠道和儲(chǔ)存能力。成品油管道系統(tǒng)直接與不同的煉廠、鐵路和公路貨運(yùn)站、港口等相連，具備了靈活的油品接收、轉(zhuǎn)運(yùn)、分輸和下載能力。另外，還擁有829 座成品油庫(kù)，其庫(kù)容為470×104m3。擁有這些基礎(chǔ)設(shè)施使管道系統(tǒng)具備了為不同客戶服務(wù)的能力。

（2）跨境流通管輸出口。管道系統(tǒng)在獨(dú)聯(lián)體內(nèi)跨國(guó)流通，不僅供應(yīng)獨(dú)聯(lián)體國(guó)家，也向歐洲出口符合歐Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)燃油，執(zhí)行前蘇聯(lián)轉(zhuǎn)化來的獨(dú)聯(lián)體跨國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（GOST）和俄羅斯聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)（GOSTR）。管道系統(tǒng)服務(wù)范圍延伸到了國(guó)外。

（3）嚴(yán)格的質(zhì)量分類管理體系。俄羅斯成品油管道系統(tǒng)油品來源均為固定煉油廠，管道入口的油品質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定。油品管理以牌號(hào)為主，根據(jù)各家煉廠的產(chǎn)品特點(diǎn)在指標(biāo)細(xì)節(jié)上有所區(qū)分，針對(duì)不同來源油品的硫含量、汽油的辛烷值、柴油的閃點(diǎn)等按差別分類儲(chǔ)存，編制輸油計(jì)劃時(shí)以差別最小相鄰輸送。這種管理方式使相鄰批次油品之間的允許摻混量較大，便于混油處理。

（4）精細(xì)的混油處理。其具體的內(nèi)容為：①加注隔離液，在兩個(gè)批次之間注入對(duì)前后油品質(zhì)量影響小的中間液體——隔離液。這樣在接收站可以不下載混油；②混油多段切割，在末站設(shè)置較多的混油罐，對(duì)兩個(gè)批次（A、B）之間的混油進(jìn)行四段（純A、富A、富B、純B）或五段（純A、富A、AB、富B、純B）切割，利用摻混方式很容易將下載的混油處理掉。

（5）分別調(diào)控自主操作。俄羅斯成品油管道系統(tǒng)由多條干線、支線組成，Transnefteproduct 公司以不同干線為主分別調(diào)控自主操作。輸油計(jì)劃、運(yùn)行控制、油品注入、分輸、批次界面檢測(cè)、混油接收等完全由各分公司自主完成。分公司根據(jù)油品物性計(jì)算合理的雷諾數(shù)確定油品流速，根據(jù)相鄰油品質(zhì)量確定混油切割濃度、切割方案和混油處理方案等。油品質(zhì)量保障可靠，沒有混油積壓。

3.3 我國(guó)成品油管道（企業(yè)附屬模式）轉(zhuǎn)型與適應(yīng)性

國(guó)家管網(wǎng)公司是與中國(guó)石油、中國(guó)石化等公司平行的獨(dú)立企業(yè)，服務(wù)的對(duì)象除大型國(guó)企外將包括地方煉油廠、外企等所有用戶，必然是油品來源復(fù)雜、客戶種類多、需求差異大，市場(chǎng)主導(dǎo)模式應(yīng)該是成品油管道轉(zhuǎn)型的首選目標(biāo)。以俄羅斯為代表的國(guó)家主導(dǎo)模式靈活性稍差，也是我國(guó)的成品油管道轉(zhuǎn)型的參考目標(biāo)。我國(guó)的成品油管道與成品油管道轉(zhuǎn)型的首選目標(biāo)及參考目標(biāo)相比還存在一些問題。

（1）油品管理方式。我國(guó)成品油管道都是采用品種管理方式——不分煉廠、油源，相同牌號(hào)油品同罐儲(chǔ)存、混合輸送，在注入站向同牌號(hào)批次中注油，在分輸站、末站按牌號(hào)下載、接收[8]。這種管理方式在運(yùn)營(yíng)中涉及的油品種類少（只有三、四個(gè)油品牌號(hào)，不考慮油品質(zhì)量參數(shù)的細(xì)節(jié)），工藝流程簡(jiǎn)單、操作難度小，但是不適用于眾多用戶、多油源、多種油品輸送的需求。

（2）油品的接收、儲(chǔ)存。中國(guó)石油和中國(guó)石化的成品油管道只能接收自家煉廠來油，沒有接收其他油源渠道和相關(guān)設(shè)施。因?yàn)楣芾碛推贩N類少，我國(guó)成品油管道首站的儲(chǔ)罐分類少，不能對(duì)多來源油品分別儲(chǔ)存。我國(guó)大多數(shù)成品油管道的分輸站、末站沒有屬于管道公司的儲(chǔ)油罐，中途下載和管輸終點(diǎn)的油品直接輸送到管道公司之外的（中國(guó)石油或中國(guó)石化）油庫(kù)[9]。以上這些現(xiàn)狀，使我國(guó)的成品油管道不能直接面對(duì)系統(tǒng)外的用戶，沒有能力為他們提供輸油服務(wù)。

（3）混油的接收和處理。我國(guó)的成品油管道末站大多擁有兩座混油罐，對(duì)汽油批次之間的混油采用兩段切割方式，汽、柴油批次之間的混油采用三段切割方式?；煊吞幚聿捎迷诰€摻混、蒸餾分離、返廠回?zé)挼葞追N方式。

在實(shí)際操作中，因?yàn)槟┱净煊凸奚俨荒軐?duì)混油進(jìn)行多段（四段、五段等）分割，增加了混油處理難度；因?yàn)槟┱緵]有足夠的儲(chǔ)油罐，不能采用油罐摻混工藝，為了保證外輸油品質(zhì)量只能加大混油下載量；在線摻混、蒸餾分離應(yīng)用有限，中國(guó)石油成品油管道產(chǎn)生的混油以返廠回?zé)挒橹?。中?guó)石化的成品油管道屬于銷售公司，在企業(yè)內(nèi)部可以協(xié)調(diào)出廠油品質(zhì)量指標(biāo)的富余量，采用在線摻混方式和蒸餾分離基本可以消化掉管輸過程中產(chǎn)生的混油。

當(dāng)中國(guó)石化的管道公司進(jìn)入國(guó)家管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)以后，油品來源多樣化、管道與銷售分離，管道公司對(duì)油源質(zhì)量的協(xié)調(diào)能力將大幅度下降，混油處理的問題也會(huì)凸顯。

4 我國(guó)成品油管道的變革

基于上述分析，我國(guó)成品油管道的模式與市場(chǎng)主導(dǎo)和國(guó)家主導(dǎo)模式都不相同，成品油管道納入國(guó)家管網(wǎng)后原企業(yè)內(nèi)運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)條件不存在了，成品油管道的變革不可避免。變化的范圍將包括管理體制、基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)營(yíng)模式等各個(gè)方面，同時(shí)也存在相當(dāng)?shù)睦щy。

（1）管網(wǎng)整合。在我國(guó)同一地區(qū)內(nèi)中國(guó)石油、中國(guó)石化的成品油管道共同存在的現(xiàn)象并不罕見，在國(guó)家管網(wǎng)的體制下對(duì)它們整合是必然的選擇。其內(nèi)容包括管理機(jī)構(gòu)合并、業(yè)務(wù)范圍劃分、輸量和品種調(diào)整等。各個(gè)區(qū)域管網(wǎng)整合完成后，國(guó)家的成品油管網(wǎng)將作為一個(gè)整體面對(duì)不同的客戶，這個(gè)局面與俄羅斯的模式比較接近。

（2）擴(kuò)展油源渠道，增加儲(chǔ)油能力。管網(wǎng)整合后拓展服務(wù)范圍需要開辟更多的油源渠道，創(chuàng)造為多方客戶服務(wù)的條件，因此需要新建一批不同煉廠至管道系統(tǒng)的輸油管道、水運(yùn)碼頭和鐵路棧橋等設(shè)施。為了接收更多的來油，管道首站、注油站需要增設(shè)更多的儲(chǔ)油罐，同時(shí)站內(nèi)的工藝管網(wǎng)也需要進(jìn)行相應(yīng)的改造。

在成品油管道出口設(shè)置儲(chǔ)罐是為用戶發(fā)油服務(wù)的必要條件。目前，成品油管道的分輸站油庫(kù)都屬于中國(guó)石油、中國(guó)石化的銷售公司，管道系統(tǒng)與下游用戶、市場(chǎng)脫離[10]，管道獨(dú)立后若分輸站、末站沒有油庫(kù)則不能建立自己的用戶服務(wù)體系。沒有用戶、沒有市場(chǎng)的成品油管道不具備獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的能力。

面臨的困難不僅是復(fù)雜的建設(shè)程序，更難的是有些管道現(xiàn)場(chǎng)受環(huán)境和空間的限制不具備增加儲(chǔ)油能力的改造條件。

（3）提升混油接收、處理能力。管網(wǎng)獨(dú)立后油品來源多樣化，質(zhì)量指標(biāo)差異大，與煉廠協(xié)調(diào)油品質(zhì)量指標(biāo)的可能性降低，甚至不能實(shí)現(xiàn)。目前的混油接收、處理工藝可能會(huì)產(chǎn)生大量的混油，返廠回?zé)拰⒚媾R高額的成本，應(yīng)該借鑒俄羅斯成品油管道的混油接收、處理工藝進(jìn)行相應(yīng)的改造。不同的管道改造內(nèi)容存在差異，保證在管道系統(tǒng)內(nèi)處理混油也需要配備儲(chǔ)油罐。

（4）增加管理的油品種類。進(jìn)油渠道增多質(zhì)量管理難度大，區(qū)別管理不同來油有利于保障輸送的油品質(zhì)量。隨著我國(guó)民航事業(yè)的快速發(fā)展，管輸航煤是成品油管道重要的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)。按目前我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，車用燃油與航煤的允許硫含量差異巨大。為了保證油品質(zhì)量，鎮(zhèn)海至康橋管道在輸送航煤的過程中采用了隔離液方式[11]。我國(guó)目前分區(qū)域供應(yīng)普通汽油和乙醇汽油，管道輸送的是乙醇汽油組份，不合格的產(chǎn)品也不能與普通汽油混合使用。這些油品進(jìn)入管道必然要增加管理的油品種類，因此將涉及到站場(chǎng)工藝設(shè)施、操作控制系統(tǒng)等方面的改造。

這些改造并不能隨管網(wǎng)獨(dú)立同時(shí)完成，管網(wǎng)獨(dú)立改變了管道的運(yùn)營(yíng)模式，目前管道的管理、工藝和設(shè)施不適應(yīng)管網(wǎng)的新模式。管網(wǎng)獨(dú)立的進(jìn)程過半，如何運(yùn)營(yíng)成品油管道迫在眉睫。

（5）智能管道建設(shè)為成品油管道管理提供了機(jī)遇。在未來的發(fā)展中，還需要通過管道數(shù)字孿生體建設(shè)，形成虛擬模型和實(shí)體模型的協(xié)同工作機(jī)制，達(dá)成二者的優(yōu)化匹配和高效運(yùn)作，以實(shí)現(xiàn)安全可靠的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)、精準(zhǔn)操作、優(yōu)化控制[12]，這樣才能夠解決我國(guó)在建設(shè)和管理上的不足。圖1 為作者設(shè)計(jì)的成品油管道的智慧調(diào)配提升區(qū)域管網(wǎng)效益的系統(tǒng)架構(gòu)圖。

5 建 議

成品油管道運(yùn)營(yíng)模式的轉(zhuǎn)變需要相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施條件，轉(zhuǎn)型應(yīng)該在時(shí)機(jī)成熟的情況下進(jìn)行，在此之前應(yīng)保持原有的運(yùn)營(yíng)模式，創(chuàng)造條件在管道改造完成后再轉(zhuǎn)入新模式，以保證管道運(yùn)輸平穩(wěn)、油品質(zhì)量可靠、生產(chǎn)安全有序。

我國(guó)的成品油管道與俄羅斯模式差距相對(duì)小一些，可以參考俄羅斯的管道模式提出我國(guó)的新模式。管道轉(zhuǎn)型需要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行針對(duì)性的改造，不能急于求成，當(dāng)管網(wǎng)公司確定成品油管道轉(zhuǎn)型模式后，應(yīng)該先選擇條件好的管道或管網(wǎng)，根據(jù)模式設(shè)計(jì)管道改造方案、實(shí)施轉(zhuǎn)型改造，逐漸實(shí)現(xiàn)全部成品油管道的轉(zhuǎn)型。同時(shí)，充分應(yīng)用智能管道建設(shè)涵蓋的信號(hào)、數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)、智慧等五個(gè)層次中的前三個(gè)層次，通過管道智能傳感設(shè)備采集的信號(hào)獲得管道系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，利用多維數(shù)據(jù)融合計(jì)算獲得管道的數(shù)字信息，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)界面跟蹤、質(zhì)量控制，達(dá)到用戶滿意、管道企業(yè)獲利，屆時(shí)我國(guó)的成品油管道將在油料運(yùn)輸領(lǐng)域中發(fā)揮應(yīng)有的作用。