油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊 君，武立軍，曾 軍，王學(xué)龍

(1.新疆油田油氣儲運(yùn)公司，新疆 昌吉 831100；2.新疆油田勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000)

2014年6月以來，國際油價呈斷崖式下跌，油田開發(fā)效益下滑，油氣開發(fā)投資銳減[1]。受到新冠肺炎疫情的沖擊，2020年上半年的原油價格經(jīng)歷了史無前例的大波動，此后原油價格在長達(dá)半年的時間里維持在47美元/桶以下，低波動率讓油價“失速”，也讓資金不斷從原油市場撤離，WTI原油期貨持倉量已經(jīng)降至4年以來的新低[2]。在國際油價持續(xù)走低的背景下，如何在國家方針政策下，制定適合自身發(fā)展的油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷策略，提高自身的風(fēng)險防范能力，應(yīng)對當(dāng)前低油價挑戰(zhàn)，提升自身經(jīng)濟(jì)效益，是石油公司高質(zhì)量發(fā)展的重要組成部分[3]。

為有效應(yīng)對這場“油價風(fēng)波”，石油公司要科學(xué)研判市場發(fā)展趨勢，大力推進(jìn)產(chǎn)品精細(xì)營銷，堅(jiān)持市場化經(jīng)營方向，積極推進(jìn)價格市場化，持續(xù)提升資源統(tǒng)籌能力。國外石油巨頭資本雄厚，擁有一體化的資源、技術(shù)等優(yōu)勢，有利于優(yōu)化資源配置，提升企業(yè)核心競爭力，其油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷一體化的管理模式會對我國市場形成較大沖擊。

本文通過文獻(xiàn)研究和現(xiàn)場實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)策略優(yōu)化可進(jìn)一步推動石油公司戰(zhàn)略目標(biāo)的落地與實(shí)現(xiàn)，打造石油公司核心競爭力。對于企業(yè)發(fā)展具有多方面戰(zhàn)略推動作用，同時對于提升石油公司競爭力具有重要意義。從石油公司經(jīng)營管理來講，原油的儲銷策略優(yōu)化將在很大程度上發(fā)揮公司現(xiàn)有油源及儲存優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)最大經(jīng)濟(jì)效益。文章在油田原油儲銷策略優(yōu)化方面做了進(jìn)一步思考，提出油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，開展石油公司多情景下油氣業(yè)務(wù)鏈生產(chǎn)方案測算，結(jié)合多角度優(yōu)化分析和效益測算，實(shí)現(xiàn)一體化優(yōu)化，并提出有關(guān)日常生產(chǎn)經(jīng)營、中長期戰(zhàn)略規(guī)劃等相關(guān)對策建議，為石油公司實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展提供幫助。

1 機(jī)遇與挑戰(zhàn)

產(chǎn)出、倉儲、運(yùn)輸和銷售是任何企業(yè)產(chǎn)品順利流向市場不可分割的有機(jī)整體，對于石油公司來說，油氣的產(chǎn)儲運(yùn)銷是油氣產(chǎn)出、倉儲、運(yùn)輸和銷售的過程。優(yōu)化市場原油儲銷策略是基礎(chǔ)的成本及經(jīng)營管理，而產(chǎn)儲運(yùn)銷一體化可加強(qiáng)對國內(nèi)外宏觀環(huán)境的分析，強(qiáng)化市場預(yù)測與監(jiān)控，制定以市場為導(dǎo)向的原油產(chǎn)出、倉儲、運(yùn)輸和銷售的整體運(yùn)營策略，有助于石油公司在市場競爭中保持經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢及核心競爭力，應(yīng)對市場變化、防范市場風(fēng)險、掌握公司生產(chǎn)經(jīng)營的主動權(quán)，在全球疫情及國際形勢影響的油價變化中實(shí)現(xiàn)優(yōu)化發(fā)展。我國石油公司建成并應(yīng)用集中統(tǒng)一的經(jīng)營管理平臺、生產(chǎn)運(yùn)行管理平臺、辦公管理平臺和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了信息化建設(shè)從分散向集中的階段性跨越[4]。但考慮到國際油價的持續(xù)波動，石油公司需在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化信息系統(tǒng)集成應(yīng)用，建成集合油氣的產(chǎn)出、儲存、運(yùn)輸和銷售的管理平臺。

1.1 油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷的發(fā)展機(jī)遇

1) 國際交流合作有利于借鑒國外經(jīng)驗(yàn)。市場經(jīng)濟(jì)體制下，石油公司在國際上的交流與合作愈加密切，且低油價的形勢有利于我國石油公司通過價差或收購等方式開展戰(zhàn)略油氣儲備。與此同時，可通過深入國際交流合作提升我國石油公司油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷的管理模式，借鑒學(xué)習(xí)如?？松梨谟邢薹謾?quán)集中管理模式與上下游一體化銷售模式、殼牌事業(yè)部制為主的矩陣式管理模式與經(jīng)銷銷售模式、BP的供應(yīng)鏈模式等，我國石油公司可通過交流合作、共用渠道等方式開展國際交流合作，提升油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷一體化的整體效用。

2) 能源供給來源多樣化。我國現(xiàn)有國家能源戰(zhàn)略與國內(nèi)石油公司的發(fā)展戰(zhàn)略可進(jìn)一步提升能源供給來源的多樣化，包括通過“一帶一路”的建設(shè)與合作，加強(qiáng)與相關(guān)國家的能源貿(mào)易，降低能源貿(mào)易的單一依存度，形成我國多樣化、多層次、多產(chǎn)品的立體化能源供給來源。提高能源供給來源的多樣化，可避免單一渠道帶來的各類風(fēng)險，增強(qiáng)國內(nèi)石油公司油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷的韌性與抗風(fēng)險能力。

3) 特殊國有企業(yè)體制有利于推動管理體制改革。在石油定價體系發(fā)展的歷史過程中，參股和國有化深刻影響了石油市場的結(jié)構(gòu)，跨國石油公司失去大量原油儲備，上下游縱向一體化程度明顯減弱，石油市場逐漸向市場化定價轉(zhuǎn)變。國內(nèi)石油公司相較于國際石油公司來說，其管理體制具有國有化、集中化的特殊性，在政策制定與實(shí)施方面更為高效，有利于推動管理體制改革。

4) 市場競爭積累有利于提升國內(nèi)石油公司的實(shí)力。持續(xù)的良性競爭可以使國內(nèi)石油公司明晰自身存在的優(yōu)勢和劣勢、所面臨的機(jī)會和威脅，同時在競爭過程中還可以加強(qiáng)與國外石油公司的交流學(xué)習(xí)，揚(yáng)長避短，打造并提升自身核心競爭力。

1.2 油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷面臨的挑戰(zhàn)

從國際層面來看，國際低油價的常態(tài)化、國際原油供求關(guān)系、新能源技術(shù)的進(jìn)步、國際石油公司的競爭等均給我國石油公司帶來挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有國際石油形勢明顯呈現(xiàn)供給過剩、成本降低的趨勢，加之美元升值、替代能源開采技術(shù)進(jìn)步等共同作用，使得國際原油價格將長期處于低位。國際原油產(chǎn)量供大于求，部分國際石油公司通過直接影響或間接影響原油產(chǎn)量也給我國石油公司產(chǎn)儲運(yùn)銷帶來挑戰(zhàn)。鑒于石油資源不可再生的特殊性，各國都在積極開發(fā)替代能源，不斷研發(fā)新能源開發(fā)技術(shù)，拓展新能源應(yīng)用需求。鑒于石油資源的戰(zhàn)略屬性、石油公司經(jīng)營影響因素的復(fù)雜性與多樣性，國際石油公司為謀求利益最大化導(dǎo)致現(xiàn)有企業(yè)間競爭日趨激烈。與此同時，國際經(jīng)濟(jì)政治新形勢也給國際石油公司的競爭帶來更大的不確定性。

從國內(nèi)層面來看，鑒于國內(nèi)石油公司管理體制的特殊性，其管理模式相對落后，難以適應(yīng)新形勢經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需求，更難以應(yīng)對常態(tài)化的低油價與日趨復(fù)雜的國際競爭。近年來，電動汽車市場的拓展，尤其是國內(nèi)“碳達(dá)峰碳中和”戰(zhàn)略的持續(xù)深入推進(jìn)，對原油市場形成較大沖擊。

1.3 油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷存在的問題

1) 管理流程長，內(nèi)耗嚴(yán)重。實(shí)施集約化管理是現(xiàn)代企業(yè)發(fā)揮整體功能，提高企業(yè)競爭實(shí)力，提高運(yùn)營效率的有效途徑[5]。產(chǎn)儲運(yùn)銷的有機(jī)結(jié)合，切實(shí)縮短了管理流程，減少了內(nèi)部環(huán)節(jié)，降低了內(nèi)耗，極大地提高了企業(yè)的運(yùn)營效率。同時，企業(yè)加強(qiáng)縱向系統(tǒng)化建設(shè)，逐步形成比較完善的產(chǎn)業(yè)鏈，減少了中間環(huán)節(jié)，促進(jìn)企業(yè)資源合理利用，這也為石油公司的自產(chǎn)自銷創(chuàng)造了便捷流暢的條件。但是，企業(yè)在日常產(chǎn)出、存儲、運(yùn)輸和銷售時，由于沒有統(tǒng)一的指揮，往往不能及時解決產(chǎn)品在各方面的協(xié)調(diào)難題，難以突破企業(yè)運(yùn)輸過程中的“瓶頸”，從而增強(qiáng)了企業(yè)的內(nèi)耗，浪費(fèi)了企業(yè)的資源。

2) 企業(yè)生產(chǎn)方案不能滿足市場導(dǎo)向。營銷與生產(chǎn)是企業(yè)物流鏈和價值鏈緊密關(guān)聯(lián)的重要環(huán)節(jié)。一體化運(yùn)作后，企業(yè)就能及時加強(qiáng)生產(chǎn)、倉儲、運(yùn)輸和銷售部門之間的溝通與協(xié)調(diào)，并通過定期召開生產(chǎn)經(jīng)營方案優(yōu)化會議，通報市場信息，從而以市場需求為導(dǎo)向，認(rèn)真組織研究優(yōu)化方案，調(diào)整各負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。強(qiáng)化市場分析和研究力度，通過密切注意市場變化，及時調(diào)整營銷策略，真正做到緊跟市場變化情況，實(shí)現(xiàn)企業(yè)利潤最大化。而在日常的生產(chǎn)經(jīng)營活動中，由于石油公司原油銷售原本執(zhí)行統(tǒng)籌計(jì)劃、統(tǒng)一定價，目前難以打破完全依靠計(jì)劃指令和行政命令進(jìn)行原油配置的慣性，無法充分利用市場化手段優(yōu)化配置資源，所以導(dǎo)致企業(yè)的生產(chǎn)方案不能及時滿足市場導(dǎo)向，降低企業(yè)資源配置效率，損害企業(yè)的利益。

雖然石油公司對產(chǎn)儲運(yùn)銷過程構(gòu)建了相對完善的生產(chǎn)經(jīng)營平臺，但對于整體環(huán)節(jié)來說，由于管理流程不夠合理、企業(yè)的生產(chǎn)方案不能滿足市場導(dǎo)向等問題，還需要進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化研究，通過構(gòu)造油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷模型、構(gòu)建一體化優(yōu)化數(shù)據(jù)集成平臺的基本框架、建立涵蓋石油公司原油業(yè)務(wù)鏈的應(yīng)用方法體系，最終進(jìn)行油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以降低企業(yè)成本，提升企業(yè)核心競爭力。

2 油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷一體化系統(tǒng)構(gòu)建思路

根據(jù)石油公司在油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷過程中面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，本文提出油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以利用機(jī)遇、迎接挑戰(zhàn)并解決石油公司管理內(nèi)耗嚴(yán)重、企業(yè)生產(chǎn)方案不能滿足市場導(dǎo)向的問題。

2.1 系統(tǒng)構(gòu)建思路

在滿足用戶需求、網(wǎng)絡(luò)承載力、存儲能力約束等限制條件下，以產(chǎn)儲運(yùn)銷四個環(huán)節(jié)的優(yōu)化為目標(biāo)，將原油能源的源頭、運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)、荷載、存儲等諸多因素包括在同一系統(tǒng)中，形成一個協(xié)調(diào)互動的整體，在宏觀層面建立原油儲銷運(yùn)營模型，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)能源體系更加有效，降低原油運(yùn)營系統(tǒng)總體運(yùn)行成本更加有效，優(yōu)化原油能源系統(tǒng)更加有效[6]。本文將產(chǎn)儲運(yùn)銷四個環(huán)節(jié)集中于一個系統(tǒng)中，以數(shù)據(jù)為導(dǎo)向，促進(jìn)資源合理配置利用，同時縮短了管理流程，解決了管理流程不合理而造成的企業(yè)內(nèi)耗嚴(yán)重的問題。

搭建集數(shù)據(jù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)化、業(yè)務(wù)協(xié)同等功能于一體的應(yīng)用支撐平臺的框架，形成一套標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)收集規(guī)范、數(shù)據(jù)庫和模型數(shù)據(jù)輸入接口，收集原油數(shù)據(jù)、煉化數(shù)據(jù)、銷售數(shù)據(jù)和儲存數(shù)據(jù)等，并實(shí)現(xiàn)一體化優(yōu)化數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。在一體化優(yōu)化數(shù)據(jù)收集與管理規(guī)范的過程中，逐步形成統(tǒng)一的一體化優(yōu)化數(shù)據(jù)收集規(guī)范，并相應(yīng)建設(shè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫，以保證一體化優(yōu)化數(shù)據(jù)來源的標(biāo)準(zhǔn)化和持續(xù)性。

本文運(yùn)用多模型如原油生產(chǎn)模型、原油儲銷模型、多周期模型等進(jìn)行優(yōu)化，既需要國內(nèi)外宏觀環(huán)境、市場供需、產(chǎn)品價格、生產(chǎn)成本等研究支撐，同時又與各環(huán)節(jié)聯(lián)動優(yōu)化，以此為一體化優(yōu)化模型的輸出提供可視化展示，例如最優(yōu)原油庫存、最優(yōu)銷售比例等，為管理者做出合理決策提供依據(jù)。

2.2 建立應(yīng)用方法體系，開展多情景方案測算

石油公司的產(chǎn)儲運(yùn)銷四個環(huán)節(jié)是分離的，各個環(huán)節(jié)的信息非對稱，造成信息虛假偏差，使企業(yè)生產(chǎn)方案不能充分滿足市場導(dǎo)向，企業(yè)產(chǎn)銷不平衡，最終損害企業(yè)獲利?；谝惑w化優(yōu)化模型，以公司整體效益最大化為目標(biāo)，分別以上游生產(chǎn)和下游銷售為優(yōu)化起點(diǎn)，進(jìn)行上下游一體化的雙向優(yōu)化，建立和完善配套的應(yīng)用方法體系，并進(jìn)行石油公司多情景下原油業(yè)務(wù)鏈生產(chǎn)方案測算，結(jié)合多角度優(yōu)化分析和效益測算，實(shí)現(xiàn)一體化優(yōu)化，并提出有關(guān)日常生產(chǎn)經(jīng)營、中長期戰(zhàn)略規(guī)劃等相關(guān)對策建議。

1) 一體化優(yōu)化模型應(yīng)用方法體系情景分析。一體化優(yōu)化的情景分析包括業(yè)務(wù)生產(chǎn)的外部情景分析和企業(yè)內(nèi)部各環(huán)節(jié)生產(chǎn)能力變化帶來的情景分析。一是基礎(chǔ)情景設(shè)定，綜合國內(nèi)外宏觀經(jīng)濟(jì)、政治、油氣產(chǎn)業(yè)政策、替代能源等外部環(huán)境分析，以及經(jīng)濟(jì)增速、能源需求總量、市場供需、產(chǎn)品價格的預(yù)測數(shù)據(jù)，提出企業(yè)未來幾年發(fā)展可能面臨的基礎(chǔ)情景的量化指標(biāo)。二是生產(chǎn)約束數(shù)據(jù)確定，指在建立一體化優(yōu)化模型過程中，基本可以長期固定，作為模型約束條件的各環(huán)節(jié)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)成本數(shù)據(jù)。

2) 一體化優(yōu)化模型應(yīng)用方法體系構(gòu)建。一體化優(yōu)化模型應(yīng)用體系的構(gòu)建基于數(shù)學(xué)規(guī)劃理論，一體化優(yōu)化模型應(yīng)用體系上游原油供應(yīng)和物流部分根據(jù)原油的供儲運(yùn)銷確立方程組，根據(jù)市場需求建立方程組實(shí)現(xiàn)銜接，上下游物流和生產(chǎn)聯(lián)動追求整體效益優(yōu)化。其中利用線性化處理方法實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)和物流中的非線性問題的準(zhǔn)確描述，非線性問題線性化處理后，能夠利用成熟的線性求解方法進(jìn)行求解，兼顧了準(zhǔn)確和求解速度[7]。同時，該體系也利用物性傳遞技術(shù)實(shí)現(xiàn)物流和生產(chǎn)中物料物性的動態(tài)傳遞，使產(chǎn)業(yè)鏈模擬優(yōu)化更真實(shí)、準(zhǔn)確、科學(xué)。

3) 一體化優(yōu)化模型應(yīng)用方法體系實(shí)施。一體化優(yōu)化模型應(yīng)用體系實(shí)施有以下幾個步驟。一是優(yōu)化條件設(shè)定，指在原油業(yè)務(wù)鏈整體效益最大化的根本目標(biāo)下，將公司某一業(yè)務(wù)發(fā)展特定目標(biāo)的變化，作為測算情景的因變量，分析公司效益變化和生產(chǎn)方案變化。二是優(yōu)化方案測算，即利用搭建完畢的一體化優(yōu)化模型，測算特定情景對應(yīng)的生產(chǎn)方案。三是優(yōu)化結(jié)果分析，指采用邊際效益分析法、關(guān)鍵瓶頸查找法、多情景比對法、最優(yōu)解和敏感性分析等各種方法，對優(yōu)化生產(chǎn)方案進(jìn)行分析。四是優(yōu)化結(jié)果可視化展示，采用如圖表等的直觀可視化方法，將優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行展示，以便于更好地為決策者提供支持。

4) 一體化優(yōu)化模型應(yīng)用方法體系前景。本文構(gòu)建的一體化系統(tǒng)可以在很多方面進(jìn)行優(yōu)化應(yīng)用，主要有以下方面。一是外部環(huán)境變化的優(yōu)化應(yīng)用，即當(dāng)外部某一關(guān)鍵影響因素變化，對公司一體化優(yōu)化生產(chǎn)方案和效益的影響和優(yōu)化分析，例如:分析原油價格變化對公司效益、利潤、現(xiàn)金流、EVA和生產(chǎn)方案的影響；分析原油價格不到位對儲運(yùn)業(yè)務(wù)、銷售業(yè)務(wù)及公司整體利潤的影響，以及各環(huán)節(jié)生產(chǎn)方案調(diào)整建議等。二是業(yè)務(wù)目標(biāo)調(diào)整的優(yōu)化應(yīng)用，指某一業(yè)務(wù)目標(biāo)調(diào)整對公司生產(chǎn)方案和效益的影響和優(yōu)化分析。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于上述對系統(tǒng)構(gòu)建思路以及各具體環(huán)節(jié)的模型、實(shí)用效果等情況的梳理和分析，初步確定系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能和相應(yīng)效果，以此進(jìn)行系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)和代碼編寫。

3.1 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

通過以上分析，本文構(gòu)建了油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷一體化系統(tǒng)，通過結(jié)合企業(yè)戰(zhàn)略采用“自下而上”的開發(fā)策略設(shè)計(jì)得到一個包含總體框架設(shè)計(jì)、功能模塊設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和代碼設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，總體框架圖如圖1所示。

圖1 總體框架圖Fig.1 Overall frame diagram

3.2 模塊設(shè)計(jì)

3.2.1 利潤結(jié)算模塊

當(dāng)工作人員向成本數(shù)據(jù)庫、前后端數(shù)據(jù)庫、油價數(shù)據(jù)庫中輸入數(shù)據(jù)后，該模塊通過即時調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用前后端利潤結(jié)算模型，對不同油種、不同管道線的前后端利潤進(jìn)行結(jié)算和對比，以尋求最優(yōu)的利潤結(jié)算方式。前后端利潤結(jié)算模型見式(1)和式(2)。其中，價格均來自油價數(shù)據(jù)庫，成本均來自成本數(shù)據(jù)庫，銷售量根據(jù)模型的差異分別來自前端數(shù)據(jù)庫和后端數(shù)據(jù)庫。

πi=P11×Q111+P12×Q112+P13×Q113+

P14×Q114+P15×Q115-

C產(chǎn)-C儲-C銷售-C管運(yùn)

(1)

式中：P11為輕質(zhì)原油的前端結(jié)算價格；P12為中質(zhì)Ⅰ類原油的前端結(jié)算價格；P13為中質(zhì)Ⅱ類原油的前端結(jié)算價格；P14為重質(zhì)原油的前端結(jié)算價格；P15為超稠油的前端結(jié)算價格；Q111為輕質(zhì)原油的前端銷售量；Q112為中質(zhì)Ⅰ類原油的前端銷售量；Q113為中質(zhì)Ⅱ類原油的前端銷售量；Q114為重質(zhì)原油的前端銷售量；Q115為超稠油的前端銷售量；C產(chǎn)為采油的生產(chǎn)成本；C儲為存儲成本(包含運(yùn)維成本和建設(shè)成本)；C銷售為銷售成本；C管運(yùn)管道運(yùn)輸?shù)某杀?包含運(yùn)維成本和建設(shè)成本)。

πj=P21×(Q1D+Q1W+Q1F)+

P22×(Q2D+Q2W)+P23×(Q3D+Q3W)+

P24×Q4K+P25×Q5K-C產(chǎn)-C儲-C銷售-C管運(yùn)

(2)

式中：P21為輕質(zhì)原油的后端結(jié)算價格；P22為中質(zhì)Ⅰ類原油的后端結(jié)算價格；P23為中質(zhì)Ⅱ類原油的后端結(jié)算價格；P24為重質(zhì)原油的后端結(jié)算價格；P25為超稠油的后端結(jié)算價格；Q4K為煉油廠對重質(zhì)原油的銷售量；Q5K為煉油廠對超稠油的銷售量；Q1D為煉油廠對輕質(zhì)原油的銷售量；Q2D為煉油廠對中質(zhì)Ⅰ類原油的銷售量；Q1W為煉油廠對輕質(zhì)原油的銷售量；Q2W為煉油廠對中質(zhì)Ⅰ類原油的銷售量；Q3W為煉油廠對中質(zhì)Ⅱ類原油的銷售量；Q1F為地方油庫對輕質(zhì)原油的銷售量；Q3F為地方油庫對中質(zhì)Ⅱ類原油的銷售量。

3.2.2 定價模塊

當(dāng)工作人員向成本數(shù)據(jù)庫、前后端數(shù)據(jù)庫、油價數(shù)據(jù)庫中輸入數(shù)據(jù)后，該模塊通過即時調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用價格差異模型，對不同油種、不同管道線的利潤分別用現(xiàn)行價格和預(yù)測價格進(jìn)行結(jié)算和對比，以尋求銷售的最佳時間點(diǎn)?，F(xiàn)行價格模型和預(yù)測價格模型見式(3)和式(4)。其中，價格均來自油價數(shù)據(jù)庫，成本均來自成本數(shù)據(jù)庫，銷售量根據(jù)模型的差異分別來自前端數(shù)據(jù)庫和后端數(shù)據(jù)庫。

πi=P現(xiàn)1×(Q1D+Q1W+Q1F)+

P現(xiàn)2×(Q2D+Q2W)+P現(xiàn)3×(Q3D+Q3W)+

P現(xiàn)4×Q4K+P現(xiàn)5×Q5K-C產(chǎn)-C儲-C銷售-C管運(yùn)

(3)

式中：P現(xiàn)1為現(xiàn)行油價下輕質(zhì)原油的結(jié)算價格；P現(xiàn)2為現(xiàn)行油價下中質(zhì)Ⅰ類原油的結(jié)算價格；P現(xiàn)3為現(xiàn)行油價下中質(zhì)Ⅱ類原油的結(jié)算價格；P現(xiàn)4為現(xiàn)行油價下重質(zhì)原油的結(jié)算價格；P現(xiàn)5為現(xiàn)行油價下超稠油的結(jié)算價格；Q4K為煉油廠對重質(zhì)原油的銷售量；Q5K為煉油廠對超稠油的銷售量。

πj=P預(yù)1×(Q1D+Q1W+Q1F)+

P預(yù)2×(Q2D+Q2W)+P預(yù)3×(Q3D+Q3W)+

P預(yù)4×Q4K+P預(yù)5×Q5K-C產(chǎn)-C儲-C銷售-C管運(yùn)

(4)

式中：P預(yù)1為預(yù)測油價下輕質(zhì)原油的結(jié)算價格；P預(yù)2為預(yù)測油價下中質(zhì)Ⅰ類原油的結(jié)算價格；P預(yù)3為預(yù)測油價下中質(zhì)Ⅱ類原油的結(jié)算價格；P預(yù)4為預(yù)測油價下重質(zhì)原油的結(jié)算價格；P預(yù)5為預(yù)測油價下超稠油的結(jié)算價格。

3.2.3 漲價庫選擇模塊

當(dāng)工作人員向成本數(shù)據(jù)庫、前后端數(shù)據(jù)庫、油價數(shù)據(jù)庫中輸入數(shù)據(jù)后，該模塊通過即時調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用IF函數(shù)和TREND函數(shù)，對油價波動進(jìn)行一個預(yù)測，根據(jù)預(yù)測價格與現(xiàn)行價格的不同交匯點(diǎn)間的區(qū)間作為漲降庫分析的依據(jù)，具體思路如下所述。

移動平均線(MA)是判斷商品價格發(fā)展趨勢的重要技術(shù)方法，其以“平均成本”為理論基礎(chǔ)，將一段時期內(nèi)的價格平均值連成曲線，用來顯示價格的歷史波動情況，進(jìn)而反映價格未來發(fā)展趨勢。移動平均線分為短期均線、中期均線、長期均線三種，超級大戶在進(jìn)行投資決策時，主要考慮整體趨勢的變化而非局部的變化，一般采用大周期成本線，即250日均線(12個月均線)。結(jié)合原油價格長期移動平均線(12個月)和短期移動平均線(5天)，發(fā)現(xiàn)原油價格的趨勢性變化，可為庫存運(yùn)作提供依據(jù)。

在油價波動的一個周期內(nèi)，按形態(tài)1(庫存低谷對應(yīng)油價波峰，庫存高峰對應(yīng)油價波谷)運(yùn)作庫存，在不考慮交易費(fèi)用和倉儲費(fèi)用的情況下，庫存運(yùn)作不創(chuàng)造效益。在油價波動的一個周期內(nèi)，按形態(tài)2(庫存低谷對應(yīng)油價波谷庫存高峰對應(yīng)油價波峰)運(yùn)作庫存，在不考慮交易費(fèi)用和倉儲費(fèi)用的情況下，庫存運(yùn)作不創(chuàng)造效益。在油價波動的一個周期內(nèi)，按形態(tài)3(庫存低谷對應(yīng)低油價區(qū)向高油價區(qū)的轉(zhuǎn)換點(diǎn))運(yùn)作庫存，在不考慮交易費(fèi)用和倉儲費(fèi)用的情況下，庫存運(yùn)作大幅虧損。在油價波動的一個周期內(nèi)，按形態(tài)4(庫存低谷對應(yīng)高油價區(qū)到低油價區(qū)的轉(zhuǎn)換點(diǎn))運(yùn)作庫存，在不考慮交易費(fèi)用和倉儲費(fèi)用的情況下，庫存效益實(shí)現(xiàn)最大化。此形態(tài)確保了庫存的低買高賣，為推薦的庫存操作形態(tài)。

通過調(diào)用IF函數(shù)公式及前文研究的Trend函數(shù)公式對未來油價發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測后的預(yù)測價格以及對于油價的移動平均值的測算，結(jié)合利用油價波動創(chuàng)造庫存效益的理論分析，對一段時間區(qū)域內(nèi)的漲降庫存進(jìn)行合理的操作分析。

測算移動平均值的方法：移動加權(quán)平均單位成本=(本次收入前結(jié)存存貨總成本+本次收入存貨的實(shí)際成本)/(本次收入前結(jié)存存貨數(shù)量+本期收入存貨的數(shù)量)；發(fā)出存貨的成本=本次發(fā)出存貨的數(shù)量×移動加權(quán)平均單位成本；期末結(jié)存存貨成本=期末結(jié)存存貨數(shù)量×移動加權(quán)平均單位成本。

3.2.4 最優(yōu)方案模塊

工作人員可通過設(shè)置計(jì)劃銷售總量、每月的最低銷量和安全產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，以該模塊即時調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用最優(yōu)銷售分配模型，尋求實(shí)現(xiàn)總效益最大的銷售分配方案。最優(yōu)銷售分配模型及其約束條件見式(5)和式(6)。

πj=P21×(Q1D+Q1W+Q1F)+

P22×(Q2D+Q2W)+P23×(Q3D+Q3W)+

P24×Q4K+P25×Q5K-C產(chǎn)-C儲-C銷售-C管運(yùn)

(5)

3.2.5 最優(yōu)油品規(guī)劃模塊

工作人員可通過設(shè)置輸入油品密度、輸入油品量和輸入油品價格等數(shù)據(jù)，以該模塊即時調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用最優(yōu)油品規(guī)劃模型，尋求實(shí)現(xiàn)總效益最大的輸出油品及其相關(guān)的密度、價格、油量和總利潤。不同管道線的油品密度計(jì)算、利潤模型及其約束條件見式(7)～式(10)。

ρ輕重混=ρ加權(quán)平均+Const配比修正×Const相互作用×

ConstA×ConstB,

ρ加權(quán)平均=ρA×ConstA+ρB×ConstB

(7)

Const配比修正=2×(2×ρ等體積混合-ρA-ρB),

Const相互作用=1+|ConstA-ConstB|

(8)

ρ輕中混=ρ加權(quán)平均-Const配比修正,

ρ加權(quán)平均=ρA×ConstA+ρB×ConstB

(9)

其中，Const配比修正為0。

(10)

式中，ConstA,ConstB分別為油品A和油品B的含量。

3.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是為了管理數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的由數(shù)據(jù)庫及其管理軟件組成的電腦軟件系統(tǒng)，具有儲存、新增、更新、查詢等基礎(chǔ)功能。SQL Server數(shù)據(jù)庫是由Microsoft公司開發(fā)推廣的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有良好的Windows操作系統(tǒng)兼容性和良好的操作界面。基于SQL Server數(shù)據(jù)庫，本文對油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的需求進(jìn)行分析，主要用于油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷過程中的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)，主要數(shù)據(jù)包括油價數(shù)據(jù)、前端數(shù)據(jù)、后端數(shù)據(jù)、成本數(shù)據(jù)，這也是該數(shù)據(jù)庫的主要實(shí)體。將這四種信息分別建立表格并使其關(guān)聯(lián)為級聯(lián)，以便更新和查詢貨物信息，通過圖2來描述數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)。

圖2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Data structure diagram

3.4 代碼設(shè)計(jì)

即時、連續(xù)、精確和可靠的數(shù)據(jù)調(diào)用和可視化是整個油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷系統(tǒng)的核心，這關(guān)系到其他模塊對相關(guān)數(shù)據(jù)輸入的響應(yīng)速度，以下為部分程序。

%加載初始化函數(shù)，所有數(shù)據(jù)清零

function data_reset_gui(handles)

%加載頁

set(handles.text9，′Visible′，′off′);%正在加載，請稍后……

set(handles.text10，′Visible′，′off′);%加載失敗

set(handles.text18，′Visible′，′off′);%加載完成

set(handles.listbox_list，′string′，[]);%文件列表清零

set(handles.edit_progress，′string′，[]);%進(jìn)度條清零

%石油

axes(handles.axes_draw1);%指定需要清空的坐標(biāo)軸

cla reset;

axes(handles.axes_draw2);%指定需要清空的坐標(biāo)軸

cla reset;

set(handles.popupmenu_select，′string′，′下拉選擇′);

set(handles.popupmenu_select，′value′，1);

%油價1

axes(handles.axes_price1);%指定需要清空的坐標(biāo)軸

cla reset;

%油價2

axes(handles.axes_price2);%指定需要清空的坐標(biāo)軸

cla reset;

set(handles.uitable_price3，′data′，″);

%最優(yōu)銷售

set(handles.uitable_best，′data′，″);

set(handles.edit4，′string′，″);

set(handles.edit5，′string′，″);

%加載

function loadbutton_Callback(hObject，eventdata，handles)

global Sheet_Route%多個工作簿

global file_error

global month %月數(shù)

data_reset_gui(handles);%數(shù)據(jù)清零

[filename，pathname] = uigetfile({′*.*′;′*.xls′;′*.xlsx′}，′選擇數(shù)表格′，′MultiSelect′，′on′，′.數(shù)據(jù)文件夾′);

%沒有加載文件

if pathname == 0

Data = [];

disp(′加載出錯！′)

set(handles.text10，′Visible′，′on′);

file_error = 1;

%有加載文件

else

%多文件處理%

if class(filename) == ′cell′

a = {};

month = length(filename);%月份的個數(shù)，加載文件的個數(shù)

Data=cell(month，length(Sheet_Route));

for num = 1:month

file = filename{num};

str = [pathname file];

for sheet_num = 1:length(Sheet_Route)

end

file_error = 0;

%列出所有excel

a = [a;filename{num}];

set(handles.listbox_list，′string′，a)

index = size(get(handles.listbox_list，′string′)，1);

set(handles.listbox_list，′Value′，index);

pause(0.05)

end

set(handles.text9，′Visible′，′on′);

%單文件處理%

else

month = 1;

Data = cell(month，length(Sheet_Route));

str = [pathname filename];

for sheet_num = 1:length(Sheet_Route)

end

filename = cellstr(filename);

set(handles.listbox_list，′string′，filename{1});

set(handles.listbox_list，′Value′，1);

set(handles.text9，′Visible′，′on′);

file_error = 0;

end

pushbutton_calculation_Callback(hObject，eventdata，handles);%加載后直接計(jì)算

end

4 應(yīng)用案例

A石油公司地處中國西北，業(yè)務(wù)范圍覆蓋油氣的生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸、銷售整個環(huán)節(jié)。自2014年以來，受國際大環(huán)境影響，A石油公司經(jīng)營效益大幅下跌。為改善企業(yè)經(jīng)營狀況，提升公司經(jīng)營效益，“十三五”期間，A石油公司以油氣整個環(huán)節(jié)利潤最大化為目標(biāo)，積極開展一體化市場原油儲銷策略的優(yōu)化，并在2021年進(jìn)行試行，利潤得到大幅增長。

4.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

1) 每月月末，工作人員向油價數(shù)據(jù)庫輸入前期數(shù)據(jù)，定價模塊即可即時調(diào)用、分析，利用價格預(yù)測模型，對下一個月不同油品的價格進(jìn)行預(yù)測。

2) 根據(jù)不同油品的預(yù)測價格，代入利潤結(jié)算模塊，前后端利潤決策模型即可將兩種不同結(jié)算方式下的利潤進(jìn)行對比，A石油公司選擇利潤較大的結(jié)算方式，進(jìn)行其下一階段的結(jié)算。

4.2 結(jié)果分析

A石油公司在應(yīng)用本系統(tǒng)前，一直以單一的前端結(jié)算方式進(jìn)行油品的結(jié)算，而在應(yīng)用本系統(tǒng)后，將前端結(jié)算和后端結(jié)算的利潤進(jìn)行對比，而后選擇利潤較大的結(jié)算方式。本文將2021年A石油公司應(yīng)用系統(tǒng)后的企業(yè)利潤，與相同情況下采取以往單一的前端結(jié)算方式的利潤進(jìn)行對比，結(jié)果表明，應(yīng)用系統(tǒng)后的利潤比未應(yīng)用系統(tǒng)的利潤明顯提高。對A石油公司2021年12個月四種油品前端結(jié)算方式和后端結(jié)算方式的利潤進(jìn)行對比，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，銷售時期不同，利潤較高的結(jié)算方式不同，1月、5月、7月和9月的前端結(jié)算方式利潤較高，應(yīng)采取前端結(jié)算方式，其余時期后端結(jié)算利潤較高，應(yīng)采取后端結(jié)算方式。

圖3 A石油公司2021年前端及后端兩種結(jié)算方式下的公司利潤Fig.3 A oil company’s profit in 2021 under both front-end and back-end settlement methods

將A石油公司對輕質(zhì)原油、中質(zhì)Ⅰ類原油、中質(zhì)Ⅱ類原油和重質(zhì)原油四種油品應(yīng)用系統(tǒng)前采用單一前端結(jié)算的利潤和應(yīng)用系統(tǒng)后的利潤進(jìn)行對比，結(jié)果見表1。由表1可知，2021年全年，在應(yīng)用系統(tǒng)后，四類原油的利潤均有大幅度上升，總計(jì)提升利潤達(dá)66 656 921元。

表1 2021全年應(yīng)用系統(tǒng)前后四類原油所得利潤Table 1 Profit from four types of crude oil before andafter the application of the system in 2021 單位：元

5 結(jié) 語

石油石化行業(yè)應(yīng)對油價大幅下降等復(fù)雜國際國內(nèi)形勢需要進(jìn)行策略優(yōu)化，油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷策略在策略優(yōu)化中發(fā)揮著重要作用。油氣產(chǎn)出、倉儲、運(yùn)輸和銷售是任何企業(yè)產(chǎn)品順利流向市場的不可分割的有機(jī)整體，本文進(jìn)行油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷一體化設(shè)計(jì)，通過油氣儲銷運(yùn)營模型搭建一體化框架，并建立涵蓋石油公司原油業(yè)務(wù)鏈的應(yīng)用方法體系，開展多情景下的測算，解決了存在于石油公司中的管理流程多內(nèi)耗嚴(yán)重、企業(yè)生產(chǎn)方案不能滿足市場導(dǎo)向等問題，為石油公司實(shí)現(xiàn)有效優(yōu)化提供參考建議。本文提出的油氣產(chǎn)儲運(yùn)銷一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠在滿足石油公司生產(chǎn)需求和油氣存儲限制的條件下，實(shí)現(xiàn)石油公司的規(guī)模發(fā)展。石油公司基于一體化優(yōu)化模型和應(yīng)用方法體系，能夠統(tǒng)算安排原油生產(chǎn)、原油物流、油品調(diào)配、管輸物流、原油銷售等各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)石油公司模式下原油產(chǎn)供儲銷業(yè)務(wù)鏈整體的資源平衡、物流變換和優(yōu)化，對石油公司高質(zhì)量發(fā)展有重要意義。