互聯(lián)互通形勢(shì)下成品油管道配套油庫(kù)罐容配置方法優(yōu)化

張 軼，陳 鵬，葉立安，徐育斌，戴建輝，陳嘉揚(yáng)

浙江浙石油儲(chǔ)運(yùn)有限公司，浙江杭州 310051

1 儲(chǔ)罐容量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)必要性

油氣管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的互聯(lián)互通和公平開放是建立統(tǒng)一開放、公平競(jìng)爭(zhēng)油氣市場(chǎng)的必要條件[1-2]。自2017年中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于深化石油天然氣體制改革的若干意見》[3]后，圍繞國(guó)家對(duì)能源安全保障要求和油品高效調(diào)配需求，相關(guān)貫徹落實(shí)工作逐步展開。2019年底，國(guó)家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司正式成立[4]，成品油管道互聯(lián)互通已是必然趨勢(shì)。由于土地空間稀缺及管道路由稀缺，新建成品油管道多管同溝、前瞻性布置成為管道建設(shè)的必然趨勢(shì)；由于成品油管道及配套油庫(kù)資產(chǎn)構(gòu)成復(fù)雜，管道實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通是一個(gè)較為緩慢的過程。另外，由于成品油管道輸送的油品種類較多，造成管道沿線油庫(kù)所需的儲(chǔ)罐數(shù)量多、罐容大，導(dǎo)致油罐的建設(shè)投資在新建成品油管道建設(shè)成本中占比較大。若油庫(kù)罐容配置不合理，會(huì)使油品輸送成本增加，因此合理確定配套油庫(kù)的儲(chǔ)罐容量十分必要。

2 以輸送量計(jì)算管輸成品油配套儲(chǔ)罐容量配置方法

2.1 儲(chǔ)罐容量設(shè)置計(jì)算方法

成品油長(zhǎng)輸管道儲(chǔ)罐容量配置的計(jì)算方法主要分三類（見表1），各類計(jì)算方法考慮的側(cè)重點(diǎn)各有不同，前人已對(duì)不同類型的計(jì)算方法進(jìn)行了分析比較，指出了各方法的優(yōu)缺點(diǎn)[5]。

表1 長(zhǎng)輸成品油管道儲(chǔ)罐罐容配置的計(jì)算方法

由表1可見，成品油長(zhǎng)輸管道工程中配套油庫(kù)儲(chǔ)罐罐容配置均根據(jù)市場(chǎng)所需油品的輸量倒推得到。目前，國(guó)內(nèi)普遍采用GB 50253—2014《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的年周轉(zhuǎn)量法計(jì)算油庫(kù)罐容，其計(jì)算公式如下：

式中：V為每批次、每種油品或每種牌號(hào)油品所需的儲(chǔ)罐容量，m3；m為每種油品或每種牌號(hào)油品的年輸送量，t；ρ為儲(chǔ)存溫度下每種油品或每種牌號(hào)油品的密度，t/m3；ε為油罐的裝量系數(shù)，容量小于1 000 m3的固定頂罐（含內(nèi)浮頂）、浮頂罐宜取0.9；N為循環(huán)次數(shù)，次；Km為月最大不均勻系數(shù)；Qm最大月下載或輸出量，t；Qe為月平均下載或輸出量，t。設(shè)有水運(yùn)卸船碼頭的站場(chǎng)，罐容還應(yīng)滿足一次裝船或卸船量要求，取較大值。

2.2 存在的問題

目前油庫(kù)罐容配置設(shè)計(jì)均是在運(yùn)輸量數(shù)據(jù)較為明確的基礎(chǔ)上根據(jù)式（1）計(jì)算確定的。油庫(kù)如今隨著社會(huì)發(fā)展，新建/規(guī)劃成品油管道及配套油庫(kù)罐容設(shè)計(jì)要基于互聯(lián)互通的發(fā)展趨勢(shì)，通盤考慮區(qū)域性需求，其設(shè)計(jì)的輸量往往較大。由于管道實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的過程較為緩慢，在管道建設(shè)初期無(wú)法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，而基于互聯(lián)互通的設(shè)計(jì)罐容是無(wú)法滿足管道正常運(yùn)作的；若根據(jù)總輸量擴(kuò)大罐容，則會(huì)造成資源的極大浪費(fèi)。

以規(guī)劃推進(jìn)中的舟山-寧波-紹興成品油管道工程為例（業(yè)主為浙江浙石油儲(chǔ)運(yùn)有限公司），規(guī)劃與中石化甬紹金衢成品油管道配套的東湖油庫(kù)互聯(lián)互通，設(shè)計(jì)向甬紹金衢成品油管道輸送油品206×104t/a，設(shè)計(jì)總輸量591×104t/a。該項(xiàng)目始于舟山綠色石化基地，經(jīng)寧波，終于紹興市中石化東湖油庫(kù)。管道全長(zhǎng)約220.5 km（海管54.5 km、陸管166 km），設(shè)計(jì)管徑DN500/DN300/DN200，設(shè)計(jì)壓力10 MPa，配套紹興油庫(kù)及寧波油庫(kù)。

根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)，該管道設(shè)計(jì)順序輸送0#柴油、92#汽油、95#汽油，年運(yùn)輸25批次。紹興油庫(kù)作為舟山-寧波-紹興成品油管道下載庫(kù)，在互連互通情況下，需容納128×104t/a成品油（92#汽油 46×104t，95#汽油 31×104t，0#柴油 54×104t）。

依據(jù)GB 50253—2014中油庫(kù)罐容計(jì)算公式即本文式（1），設(shè)月最大不均勻系數(shù)Km為1，計(jì)算得到紹興油庫(kù)油罐罐容，見表2。

表2 據(jù)年周轉(zhuǎn)量法計(jì)算紹興油庫(kù)油罐罐容

若舟山-寧波-紹興成品油管道工程實(shí)現(xiàn)與甬紹金衢成品油管道的互聯(lián)互通，則紹興油庫(kù)配置罐容7.84×104m3，年容納128×104t成品油。

依管道輸送流程，在油品輸送時(shí)，管道需先用一種油品鋪底，以此來保證流體運(yùn)輸?shù)膲毫鞍踩浴Ｒ蚨艿琅涮子蛶?kù)需先接收全部鋪底油品后，方可接收之后不同品號(hào)的油品，進(jìn)而保證順序輸送的正常運(yùn)行。

在舟山-寧波-紹興成品油管道完工初期，若無(wú)法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，紹興油庫(kù)需接收舟山-慈溪分輸站段、慈溪分輸站-紹興油庫(kù)段共137.66 km，合計(jì)26 692.588 m3的鋪底油（見表3），方能保證正常地順序輸送。設(shè)油罐裝量系數(shù)0.85，則容納26 692.588 m3的鋪底油需要約3.2×104m3罐容。而根據(jù)表2計(jì)算結(jié)果，紹興油庫(kù)單品號(hào)最大庫(kù)容僅為2.99×104m3（92#油品庫(kù)容），無(wú)法容納全部鋪底油，將導(dǎo)致管道無(wú)法正常運(yùn)行。

表3 舟山-寧波-紹興成品油管道各線段基本信息

3 成品油管道配套油庫(kù)罐容計(jì)算方法優(yōu)化

綜上所述，用以往單一的運(yùn)輸量倒推油庫(kù)罐容的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)互聯(lián)互通形勢(shì)下的成品油管道配套油庫(kù)罐容是無(wú)法滿足需求的。油庫(kù)罐容如何設(shè)計(jì)，使互聯(lián)互通形勢(shì)下的成品油管道既能滿足未連通情況下的基本運(yùn)行需求，又盡可能節(jié)省投資，平穩(wěn)過渡至成品油管道互聯(lián)互通，成為輸油管網(wǎng)建設(shè)關(guān)注的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。此種情況下需轉(zhuǎn)變罐容設(shè)計(jì)思路，探索不再以設(shè)計(jì)輸量為依據(jù)，而是在管徑和長(zhǎng)度確定的情況下，設(shè)計(jì)能滿足管道正常運(yùn)輸?shù)淖钚?kù)容。

配置油庫(kù)罐容的設(shè)計(jì)從以下三個(gè)步驟入手：第一，計(jì)算成品油管道鋪底油體積及對(duì)應(yīng)油品質(zhì)量；第二，以鋪底油量為基數(shù)，計(jì)算對(duì)比不同汽油、柴油運(yùn)量比（下文簡(jiǎn)稱“汽柴比”）所對(duì)應(yīng)的罐容；第三，分析區(qū)域成品油市場(chǎng)量，結(jié)合第二步的計(jì)算結(jié)果，明確油庫(kù)罐容。

3.1 紹興油庫(kù)需容納的鋪底油及對(duì)應(yīng)油品質(zhì)量

管道運(yùn)輸油品為92#、95#汽油及0#柴油。鋪底油方式有兩種：一為0#柴油鋪底，二為92#汽油鋪底。按油品密度分別計(jì)算0#柴油及92#汽油鋪底所需質(zhì)量，見表4。

表4 紹興油庫(kù)需容納鋪底油質(zhì)量

3.2 以鋪底油量為基數(shù)，對(duì)比汽油、柴油不同質(zhì)量比對(duì)應(yīng)的罐容

要使得管道輸送的一個(gè)批次的不同油品近乎同時(shí)售完，各油品罐容設(shè)計(jì)需按照市場(chǎng)需求比例計(jì)算各自的罐容配置。若實(shí)際銷售情況與設(shè)計(jì)情況不同，則會(huì)造成一種油品賣完，另一種油品還有剩余，進(jìn)而導(dǎo)致未售罄油品的油罐無(wú)法容納下一個(gè)批次管道輸送的油品。要得到合理的油庫(kù)罐容配置，需在以鋪底油為基數(shù)的罐容設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，對(duì)比不同油品市場(chǎng)銷售比例下的罐容設(shè)置，選出最佳配置。

銷售量是依據(jù)市場(chǎng)銷售情況確定的，銷售量等同于輸送量。對(duì)比不同油品輸量比例下罐容的配置，其實(shí)就是對(duì)比不同比例汽油、柴油輸量所對(duì)應(yīng)配置的罐容。汽油、柴油分別由不同品號(hào)的油品組成，也存在輸量比。因此，對(duì)比需控制兩個(gè)變量，一個(gè)是汽油、柴油輸量的比值，另一個(gè)是組成汽油（或柴油）中不同品號(hào)的油品比例。

紹興油庫(kù)接收0#柴油、92#和95#汽油3種油品。兩個(gè)對(duì)比變量分別為：第一，0#柴油輸量與92#、95#汽油輸量和的比值，第二，92#與95#汽油的輸量比值。

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，浙江省92#與95#成品油銷量比接近7∶3，且95#成品油銷量逐年上升。以0#柴油與92#汽油為鋪底油，根據(jù)市場(chǎng)92#、95#汽油的市場(chǎng)銷售趨勢(shì)，選取92#與95#汽油輸量比為7∶3、6∶4、5∶5的3種情況，對(duì)比0#柴油與92#、95#汽油輸量和在不同比例下接收一批次油品所對(duì)應(yīng)的罐容，從而選出最佳罐容設(shè)置。

（1） 以92#與95#汽油輸量比為6∶4情況下，不同柴油與汽油質(zhì)量比對(duì)應(yīng)的罐容計(jì)算如下：

若以柴油鋪底，紹興油庫(kù)需容納2.23×104t 0#柴油。以2.23×104t 0#柴油為基數(shù)，通過不同的汽油及柴油輸量比，計(jì)算出汽油總輸量。然后通過92#與95#汽油輸量比為6∶4，計(jì)算出92#、95#汽油輸量。再通過GB 50253—2014《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中油庫(kù)罐容計(jì)算公式計(jì)算出對(duì)應(yīng)各油品的罐容，見表5。

以汽油鋪底，紹興油庫(kù)需容納1.94×104t的92#汽油，計(jì)算不同汽油與柴油運(yùn)輸質(zhì)量比下各油品罐容，見表6。

表5 柴油鋪底情況下不同汽柴比所對(duì)應(yīng)的紹興油庫(kù)最小罐容計(jì)算結(jié)果

表6 汽油鋪底情況下不同汽柴比所對(duì)應(yīng)的紹興油庫(kù)最小罐容計(jì)算結(jié)果

對(duì)比表5、表6計(jì)算結(jié)果，管道以汽油鋪底，則紹興油庫(kù)罐容隨著汽油與柴油運(yùn)輸質(zhì)量比的提高而逐漸減少，而以柴油鋪底則罐容隨汽油與柴油運(yùn)輸質(zhì)量比的提高逐漸增大（見圖1）。

從表5、表6中可以看出，在汽油與柴油運(yùn)輸質(zhì)量比例小于6∶4時(shí)，紹興油庫(kù)應(yīng)選用柴油鋪底，且設(shè)置罐容6.74×104m3，便可應(yīng)對(duì)不同情況；在汽油與柴油運(yùn)輸質(zhì)量比例大于等于6∶4時(shí)，紹興油庫(kù)應(yīng)選用汽油鋪底，且設(shè)置罐容8.25×104m3，便可應(yīng)對(duì)不同情況。

通過對(duì)比可知，紹興油庫(kù)罐容配置僅需在8.25×104m3罐容的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大柴油罐罐容至滿足汽油、柴油鋪底的切換，便可應(yīng)對(duì)不同比例下的汽油、柴油運(yùn)輸。據(jù)表6，以汽油鋪底，在汽油與柴油運(yùn)輸質(zhì)量比為6∶4時(shí)，紹興油庫(kù)柴油罐罐容3.04×104m3，不能滿足汽、柴油切換。因此將柴油罐罐容擴(kuò)大0.1×104m3，滿足柴油鋪底的要求3.14×104m3。因此，紹興油庫(kù)罐容應(yīng)配置為8.35×104m3（0#柴油罐 3.14×104m3、92#汽油罐3.15×104m3、95#汽油罐 2.06×104m3），該罐容可應(yīng)對(duì)所有比例下的汽油、柴油運(yùn)輸。

（2）同理，當(dāng)92#與95#汽油的輸量比為7∶3情況下，紹興油庫(kù)應(yīng)設(shè)置罐容7.54×104m3，其中 0#柴油罐 3.14×104m3、92#汽油罐 3.15×104m3、95#汽油罐 1.33×104m3。

（3） 同理，當(dāng)92#與95#汽油的輸量比為5∶5的情況下，紹興油庫(kù)應(yīng)設(shè)置罐容9.39×104m3，其中0#柴油罐 3.14×104m3、92#汽油罐 3.15×104m3、95#汽油罐 3.1×104m3。

3.3 分析區(qū)域成品油市場(chǎng)量，結(jié)合計(jì)算結(jié)果，明確油庫(kù)罐容

圖1 不同汽、柴油運(yùn)輸質(zhì)量比下汽油 （柴油）鋪底對(duì)應(yīng)罐容分布

2019年1～6月，甬紹金衢成品油管道共輸送成品油約236.96×104t（見表7），其汽油與柴油質(zhì)量比約為5.6∶4.4，92#與95#汽油質(zhì)量比約為7.2∶2.8。結(jié)合上述紹興油庫(kù)設(shè)計(jì)油品罐容比較結(jié)果和油品需求趨勢(shì)，紹興油庫(kù)選擇92#與95#汽油輸量比為6∶4情況下的庫(kù)容配置較為合理，即設(shè)置罐容8.35×104m3，其中0#柴油罐3.14×104m3、92#汽油罐 3.15×104m3、95#汽油罐 2.06×104m3。此庫(kù)容設(shè)置可應(yīng)對(duì)不同油品比例下的油品運(yùn)輸，并最低限度減少投資，既能滿足管道建設(shè)初期無(wú)法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的庫(kù)容要求，又能保證在實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)互聯(lián)互通后，甬紹金衢成品油管道油庫(kù)綜合利用，合理利用油庫(kù)資源。

表7 甬紹金衢成品油管道各油品輸量和質(zhì)量比

4 結(jié)論

隨著油氣體制改革逐步深入，成品油管道互聯(lián)互通已成必然。但因土地空間稀缺，管道路由稀少，新建成品油管道多管同溝、前瞻性布置成為管道建設(shè)的必然趨勢(shì)。在此種情況下，以往根據(jù)較為詳細(xì)的輸量數(shù)據(jù)反推的油庫(kù)庫(kù)容計(jì)算方法，已不能滿足新形勢(shì)下的要求。

在沒有較為詳細(xì)輸量數(shù)據(jù)的情況下進(jìn)行成品油長(zhǎng)輸管道的前瞻性布置時(shí)，其配套庫(kù)容應(yīng)先根據(jù)設(shè)計(jì)總輸量，比選出最優(yōu)管徑；然后根據(jù)管徑計(jì)算成品油管道鋪底油體積及對(duì)應(yīng)油品質(zhì)量；再以鋪底油量為基數(shù)，對(duì)比不同汽油與柴油運(yùn)輸質(zhì)量比所對(duì)應(yīng)的罐容，并結(jié)合分析區(qū)域成品油市場(chǎng)銷售量，明確油庫(kù)罐容較為經(jīng)濟(jì)合理，希望對(duì)規(guī)劃推進(jìn)中的舟山-寧波-紹興成品油管道工程配套油庫(kù)儲(chǔ)罐罐容設(shè)計(jì)起到借鑒作用。