石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備方式的成本分析及選擇

張棟杰

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

石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備方式的成本分析及選擇

張棟杰

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

為了定量分析各種石油儲(chǔ)備方式的優(yōu)劣程度，在定性分析常用儲(chǔ)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(zhǎng)度、建設(shè)周期等8項(xiàng)指標(biāo)的石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備方式評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;采用模糊綜合決策方法，定量評(píng)價(jià)各種石油儲(chǔ)備方式的優(yōu)劣，并應(yīng)用于中國(guó)的石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備方式選擇。分析認(rèn)為:地下鹽穴儲(chǔ)備方式最優(yōu)，地下巖洞儲(chǔ)備方式成本最高;石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備方式選擇的模糊綜合決策可為儲(chǔ)備基地儲(chǔ)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(chǔ)備體系。

戰(zhàn)略;石油儲(chǔ)備;儲(chǔ)備方式;模糊綜合決策

石油是保障一國(guó)經(jīng)濟(jì)安全的戰(zhàn)略資源。經(jīng)濟(jì)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(chǔ)備體系。石油儲(chǔ)備方式的選擇是建立石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備的關(guān)鍵問(wèn)題之一［1-3］。基于對(duì)儲(chǔ)備成本、效益、風(fēng)險(xiǎn)以及運(yùn)輸?shù)纫蛩氐目紤]，每一種儲(chǔ)備方式個(gè)性各異，定性分析并不足以充分反映各儲(chǔ)備方式的優(yōu)劣。本文在定性分析常用石油儲(chǔ)備方式特性的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析選擇石油儲(chǔ)備方式時(shí)應(yīng)考慮的因素，利用模糊綜合決策這一定量方法綜合評(píng)價(jià)常用石油儲(chǔ)備方式的優(yōu)劣。

一、常用石油儲(chǔ)備方式及特性

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

(1)地上油罐儲(chǔ)備方式。地上油罐儲(chǔ)備方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易建造，成本較低，便于在石油煉化廠附近設(shè)立儲(chǔ)存基地。缺點(diǎn)是放置地上的儲(chǔ)油罐很容易成為盜竊和外來(lái)攻擊的目標(biāo)，大面積占地還會(huì)造成土地資源的浪費(fèi)，且罐體開(kāi)裂會(huì)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(xiǎn)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(chǔ)備方式。當(dāng)儲(chǔ)油罐埋入地下的深度不小于本身罐高的50%，且儲(chǔ)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(chǔ)油罐儲(chǔ)備方式。這種儲(chǔ)備方式的優(yōu)點(diǎn)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(shí)大面積擴(kuò)散的危險(xiǎn)性較小。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，建造費(fèi)用較高。

(3)地下巖洞儲(chǔ)備方式。地下巖洞儲(chǔ)備方式是選擇在地下巖洞中儲(chǔ)備石油，是在有穩(wěn)定地下水的地區(qū)開(kāi)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(chǔ)備方式的優(yōu)點(diǎn)是封閉性好，可將石油溢出、爆炸或火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)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(chǔ)油場(chǎng)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(chǔ)備方式。鹽穴是指在鹽巖上通過(guò)專門溶液造成或開(kāi)采巖鹽所形成的洞穴。鹽巖承壓能力強(qiáng)，幾乎無(wú)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(guó)、日本、德國(guó)和法國(guó)通常采用的石油儲(chǔ)備方式可以看出，地下鹽穴儲(chǔ)備方式似乎是最理想的。但是，能否采用這種儲(chǔ)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(zhǎng)度等條件的制約，此外也受到國(guó)際政治、經(jīng)濟(jì)、戰(zhàn)爭(zhēng)等因素影響。美國(guó)在地下鹽穴儲(chǔ)備方面積累了很多經(jīng)驗(yàn)，但由于中國(guó)的地理?xiàng)l件與美國(guó)差別很大，在具體操作上還有很多因素需要考慮。例如，美國(guó)普遍采用的一種石油儲(chǔ)備方式是把石油儲(chǔ)藏在墨西哥海灣一帶的巖穴里。采用這樣的方式，儲(chǔ)備成本較低且易于保持油品的質(zhì)量，但是受到地理?xiàng)l件、交通運(yùn)輸狀況的限制，顯然不適用于所有國(guó)家。中國(guó)的實(shí)際情況是，巖穴普遍離石油生產(chǎn)、加工和消費(fèi)地很遠(yuǎn)，現(xiàn)有的交通運(yùn)輸條件還很難克服這一困難。

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

各種石油儲(chǔ)備方式的優(yōu)缺點(diǎn)及適合國(guó)家如表1所示。

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

表1 各種石油儲(chǔ)備方式的優(yōu)缺點(diǎn)及適合國(guó)家

二、選擇儲(chǔ)備方式需考慮的因素

儲(chǔ)備方式與儲(chǔ)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(rùn)滑油等)。石油本身的特性會(huì)在很大程度上影響儲(chǔ)備方式的選擇。此外，在選擇石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備方式時(shí)，首先要考慮的因素是國(guó)防安全和經(jīng)濟(jì)安全。鑒于此，本文中的石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備方式選擇是在假定儲(chǔ)備同類油品，且各種儲(chǔ)備方式在保障國(guó)防安全和經(jīng)濟(jì)安全方面的能力一致的情況下，分析各種儲(chǔ)備方式的優(yōu)缺點(diǎn)。在選擇石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備方式時(shí)，需要權(quán)衡各儲(chǔ)備方式的建造成本、運(yùn)營(yíng)成本，即主要通過(guò)成本來(lái)衡量各種石油儲(chǔ)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(chǔ)備建造難易程度、儲(chǔ)備風(fēng)險(xiǎn)等需要定性分析的成本，因此，這里所說(shuō)的建造成本和運(yùn)營(yíng)成本是廣義上的成本概念。建造成本可以通過(guò)儲(chǔ)備方式占用陸地面積、輸油管道長(zhǎng)度、建設(shè)周期、儲(chǔ)備方式建設(shè)成本來(lái)衡量;運(yùn)營(yíng)成本可以通過(guò)儲(chǔ)備方式安裝功率、儲(chǔ)備風(fēng)險(xiǎn)、油質(zhì)恢復(fù)和凈現(xiàn)值成本來(lái)衡量。對(duì)于不同的石油儲(chǔ)備方式，從占用陸地面積來(lái)看，占用陸地面積越小，需要支付的土地占用成本越低，可見(jiàn)，占地越少越好;從輸油管道長(zhǎng)度來(lái)看，越短越好，越短說(shuō)明石油輸運(yùn)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(chǔ)備地(庫(kù))及從儲(chǔ)備地(庫(kù))到最終消費(fèi)市場(chǎng)的距離之和。從建設(shè)周期來(lái)看，周期越短，越能盡早投入使用，也是越短越好;對(duì)于建設(shè)成本，顯然越低越好;從安裝功率來(lái)看，安裝功率越小說(shuō)明耗能越少，也是越小越好;從儲(chǔ)備風(fēng)險(xiǎn)來(lái)看，風(fēng)險(xiǎn)越低越好;從油質(zhì)恢復(fù)指標(biāo)來(lái)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(lái)看，越低越好?？梢?jiàn)，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(chǔ)備方式需要考慮的因素如圖1所示［6］。

圖1 選擇石油儲(chǔ)備方式需要考慮的因素

石油戰(zhàn)略儲(chǔ)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(lái)轉(zhuǎn)換，具體轉(zhuǎn)換方式見(jiàn)圖2。在轉(zhuǎn)換時(shí)，一般需先建立指標(biāo)分極評(píng)分表，按照具體指標(biāo)數(shù)值分極評(píng)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(chǔ)備方式的模糊綜合決策

多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法很多，目前常用的綜合評(píng)價(jià)方法有層次分析法(AHP)、模糊綜合評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)、價(jià)值分析方法等。

在本文中，運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備方式進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。模糊綜合評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)步驟有如下四步。

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

第二步，確定在選擇儲(chǔ)備方式時(shí)建造成本、運(yùn)營(yíng)成本的權(quán)重(一級(jí)指標(biāo)權(quán)重){w1，w2}、{x11，x12，x13，x14}對(duì)于建造成本的權(quán)重{w'11，w'12，w'13，w'14}及{x21，x22，x23，x24}對(duì)于運(yùn)營(yíng)成本的權(quán)重{w'21，w'22，w'23，w'24}(二級(jí)指標(biāo)權(quán)重)，再根據(jù)兩級(jí)指標(biāo)的權(quán)重確定各單項(xiàng)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(lái)確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

第三步，確定各個(gè)單項(xiàng)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(gè)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(shí)際值和隸屬函數(shù)，可確定各指標(biāo)的隸屬度，并構(gòu)建評(píng)價(jià)矩陣M為

第四步，根據(jù)各單因素評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重和通過(guò)隸屬函數(shù)確定的各指標(biāo)值的隸屬度，對(duì)儲(chǔ)備方式的優(yōu)劣程度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果V=WM，V=(v1，v2，v3，v4，v5)。各儲(chǔ)備方式優(yōu)劣程度的綜合評(píng)價(jià)模型為

式中:W為綜合評(píng)價(jià)權(quán)重向量。

四、石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備方式綜合評(píng)價(jià)

(一)石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備方式的指標(biāo)值

根據(jù)美國(guó)、日本的石油儲(chǔ)備建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及PB能源存儲(chǔ)服務(wù)公司等的研究成果，結(jié)合實(shí)際情況，得到中國(guó)各種石油儲(chǔ)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(chǔ)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(duì)于不同儲(chǔ)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(duì)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(chǔ)備方式各指標(biāo)權(quán)重的確定

在選擇運(yùn)輸儲(chǔ)備方式時(shí)，需要給予建設(shè)成本與運(yùn)營(yíng)成本同等程度的考慮，因此，建造成本和運(yùn)營(yíng)成本對(duì)于運(yùn)輸儲(chǔ)備方式優(yōu)劣程度的權(quán)重均為0.5。

可通過(guò)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(duì)建造成本的重要性比較矩陣，如表4所示。

表4 各指標(biāo)對(duì)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(yàn)系數(shù)，RI為平均一致性指標(biāo)，通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

運(yùn)用相同方法，可以得到反映運(yùn)營(yíng)成本的各指標(biāo)對(duì)運(yùn)營(yíng)成本的重要性比較矩陣，如表5所示。0.1，通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

表5 各指標(biāo)對(duì)運(yùn)營(yíng)成本的重要性比較矩陣

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

表6 石油儲(chǔ)備方式優(yōu)劣程度評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

(三)不同儲(chǔ)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(píng)價(jià)結(jié)果

由上述計(jì)算得到各方案的綜合評(píng)價(jià)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(chǔ)備方式建造成本和運(yùn)營(yíng)成本的考慮，從綜合評(píng)價(jià)結(jié)果看，各種石油儲(chǔ)備方式的優(yōu)劣程度依次排序?yàn)榈叵蔓}穴儲(chǔ)備方式、地上浮頂式儲(chǔ)備方式、海上儲(chǔ)備方式、地中式儲(chǔ)備方式、地下巖洞儲(chǔ)備方式。可見(jiàn)，從儲(chǔ)備成本角度考慮，地下鹽穴儲(chǔ)備方式是最經(jīng)濟(jì)的石油儲(chǔ)備方式;地下巖洞儲(chǔ)備方式是成本最高的儲(chǔ)備方式。

五、結(jié)語(yǔ)

本文在假定各石油儲(chǔ)備方式儲(chǔ)備油品一致，且在保障國(guó)防安全和經(jīng)濟(jì)安全方面的能力一致的前提下，通過(guò)分析建造成本和運(yùn)營(yíng)成本來(lái)綜合分析各種石油儲(chǔ)備方式的優(yōu)劣程度?；趯?duì)各成本的考慮，利用模糊綜合決策方法，可以對(duì)各種石油儲(chǔ)備方式的優(yōu)劣程度進(jìn)行排序，地下鹽穴儲(chǔ)備方式是成本最低的儲(chǔ)備方式。當(dāng)然，對(duì)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(chǔ)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(chǔ)備成本考慮，地下鹽穴儲(chǔ)備方式是最經(jīng)濟(jì)合理的，但由于這種儲(chǔ)備方式對(duì)鹽穴地質(zhì)條件的要求，很多地區(qū)并不適合這種儲(chǔ)備方式。其他幾種儲(chǔ)備方式也有各自相應(yīng)的地質(zhì)、地理?xiàng)l件要求?？梢?jiàn)，石油儲(chǔ)備方式的模糊綜合決策方法一方面可以為某一儲(chǔ)備基地儲(chǔ)備方式的選擇提供依據(jù);另一方面，也可以指導(dǎo)儲(chǔ)備基地的選擇。如地下鹽穴儲(chǔ)備方式相對(duì)于其他儲(chǔ)備方式是最經(jīng)濟(jì)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(chǔ)備基地。

［1］朱穎超，張?jiān)谛瘢鞙Y超，等.我國(guó)石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備問(wèn)題研究［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2007，26(9):8-12.

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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(jì)學(xué)博士研究生。