互聯互通形勢下成品油管道配套油庫罐容配置方法優化

張 軼，陳 鵬，葉立安，徐育斌，戴建輝，陳嘉揚

浙江浙石油儲運有限公司，浙江杭州 310051

1 儲罐容量優化設計必要性

油氣管網基礎設施的互聯互通和公平開放是建立統一開放、公平競爭油氣市場的必要條件[1-2]。自2017年中共中央、國務院發布《關于深化石油天然氣體制改革的若干意見》[3]后，圍繞國家對能源安全保障要求和油品高效調配需求，相關貫徹落實工作逐步展開。2019年底，國家石油天然氣管網集團有限公司正式成立[4]，成品油管道互聯互通已是必然趨勢。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的必然趨勢；由于成品油管道及配套油庫資產構成復雜，管道實現互聯互通是一個較為緩慢的過程。另外，由于成品油管道輸送的油品種類較多，造成管道沿線油庫所需的儲罐數量多、罐容大，導致油罐的建設投資在新建成品油管道建設成本中占比較大。若油庫罐容配置不合理，會使油品輸送成本增加，因此合理確定配套油庫的儲罐容量十分必要。

2 以輸送量計算管輸成品油配套儲罐容量配置方法

2.1 儲罐容量設置計算方法

成品油長輸管道儲罐容量配置的計算方法主要分三類（見表1），各類計算方法考慮的側重點各有不同，前人已對不同類型的計算方法進行了分析比較，指出了各方法的優缺點[5]。

表1 長輸成品油管道儲罐罐容配置的計算方法

由表1可見，成品油長輸管道工程中配套油庫儲罐罐容配置均根據市場所需油品的輸量倒推得到。目前，國內普遍采用GB 50253—2014《輸油管道工程設計規范》中規定的年周轉量法計算油庫罐容，其計算公式如下：

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

2.2 存在的問題

目前油庫罐容配置設計均是在運輸量數據較為明確的基礎上根據式（1）計算確定的。油庫如今隨著社會發展，新建/規劃成品油管道及配套油庫罐容設計要基于互聯互通的發展趨勢，通盤考慮區域性需求，其設計的輸量往往較大。由于管道實現互聯互通的過程較為緩慢，在管道建設初期無法實現互聯互通，而基于互聯互通的設計罐容是無法滿足管道正常運作的；若根據總輸量擴大罐容，則會造成資源的極大浪費。

以規劃推進中的舟山-寧波-紹興成品油管道工程為例（業主為浙江浙石油儲運有限公司），規劃與中石化甬紹金衢成品油管道配套的東湖油庫互聯互通，設計向甬紹金衢成品油管道輸送油品206×104t/a，設計總輸量591×104t/a。該項目始于舟山綠色石化基地，經寧波，終于紹興市中石化東湖油庫。管道全長約220.5 km（海管54.5 km、陸管166 km），設計管徑DN500/DN300/DN200，設計壓力10 MPa，配套紹興油庫及寧波油庫。

根據規劃設計，該管道設計順序輸送0#柴油、92#汽油、95#汽油，年運輸25批次。紹興油庫作為舟山-寧波-紹興成品油管道下載庫，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GB 50253—2014中油庫罐容計算公式即本文式（1），設月最大不均勻系數Km為1，計算得到紹興油庫油罐罐容，見表2。

表2 據年周轉量法計算紹興油庫油罐罐容

若舟山-寧波-紹興成品油管道工程實現與甬紹金衢成品油管道的互聯互通，則紹興油庫配置罐容7.84×104m3，年容納128×104t成品油。

依管道輸送流程，在油品輸送時，管道需先用一種油品鋪底，以此來保證流體運輸的壓力及安全性。因而管道配套油庫需先接收全部鋪底油品后，方可接收之后不同品號的油品，進而保證順序輸送的正常運行。

在舟山-寧波-紹興成品油管道完工初期，若無法實現互聯互通，紹興油庫需接收舟山-慈溪分輸站段、慈溪分輸站-紹興油庫段共137.66 km，合計26 692.588 m3的鋪底油（見表3），方能保證正常地順序輸送。設油罐裝量系數0.85，則容納26 692.588 m3的鋪底油需要約3.2×104m3罐容。而根據表2計算結果，紹興油庫單品號最大庫容僅為2.99×104m3（92#油品庫容），無法容納全部鋪底油，將導致管道無法正常運行。

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罐容計算方法優化

綜上所述，用以往單一的運輸量倒推油庫罐容的設計方法設計互聯互通形勢下的成品油管道配套油庫罐容是無法滿足需求的。油庫罐容如何設計，使互聯互通形勢下的成品油管道既能滿足未連通情況下的基本運行需求，又盡可能節省投資，平穩過渡至成品油管道互聯互通，成為輸油管網建設關注的一個關鍵點。此種情況下需轉變罐容設計思路，探索不再以設計輸量為依據，而是在管徑和長度確定的情況下，設計能滿足管道正常運輸的最小庫容。

配置油庫罐容的設計從以下三個步驟入手：第一，計算成品油管道鋪底油體積及對應油品質量；第二，以鋪底油量為基數，計算對比不同汽油、柴油運量比（下文簡稱“汽柴比”）所對應的罐容；第三，分析區域成品油市場量，結合第二步的計算結果，明確油庫罐容。

3.1 紹興油庫需容納的鋪底油及對應油品質量

管道運輸油品為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。按油品密度分別計算0#柴油及92#汽油鋪底所需質量，見表4。

表4 紹興油庫需容納鋪底油質量

3.2 以鋪底油量為基數，對比汽油、柴油不同質量比對應的罐容

要使得管道輸送的一個批次的不同油品近乎同時售完，各油品罐容設計需按照市場需求比例計算各自的罐容配置。若實際銷售情況與設計情況不同，則會造成一種油品賣完，另一種油品還有剩余，進而導致未售罄油品的油罐無法容納下一個批次管道輸送的油品。要得到合理的油庫罐容配置，需在以鋪底油為基數的罐容設計基礎上，對比不同油品市場銷售比例下的罐容設置，選出最佳配置。

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

紹興油庫接收0#柴油、92#和95#汽油3種油品。兩個對比變量分別為：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。

根據市場調研，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，根據市場92#、95#汽油的市場銷售趨勢，選取92#與95#汽油輸量比為7∶3、6∶4、5∶5的3種情況，對比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應的罐容，從而選出最佳罐容設置。

（1） 以92#與95#汽油輸量比為6∶4情況下，不同柴油與汽油質量比對應的罐容計算如下：

若以柴油鋪底，紹興油庫需容納2.23×104t 0#柴油。以2.23×104t 0#柴油為基數，通過不同的汽油及柴油輸量比，計算出汽油總輸量。然后通過92#與95#汽油輸量比為6∶4，計算出92#、95#汽油輸量。再通過GB 50253—2014《輸油管道工程設計規范》中油庫罐容計算公式計算出對應各油品的罐容，見表5。

以汽油鋪底，紹興油庫需容納1.94×104t的92#汽油，計算不同汽油與柴油運輸質量比下各油品罐容，見表6。

表5 柴油鋪底情況下不同汽柴比所對應的紹興油庫最小罐容計算結果

表6 汽油鋪底情況下不同汽柴比所對應的紹興油庫最小罐容計算結果

對比表5、表6計算結果，管道以汽油鋪底，則紹興油庫罐容隨著汽油與柴油運輸質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輸質量比的提高逐漸增大（見圖1）。

從表5、表6中可以看出，在汽油與柴油運輸質量比例小于6∶4時，紹興油庫應選用柴油鋪底，且設置罐容6.74×104m3，便可應對不同情況；在汽油與柴油運輸質量比例大于等于6∶4時，紹興油庫應選用汽油鋪底，且設置罐容8.25×104m3，便可應對不同情況。

通過對比可知，紹興油庫罐容配置僅需在8.25×104m3罐容的基礎上，擴大柴油罐罐容至滿足汽油、柴油鋪底的切換，便可應對不同比例下的汽油、柴油運輸。據表6，以汽油鋪底，在汽油與柴油運輸質量比為6∶4時，紹興油庫柴油罐罐容3.04×104m3，不能滿足汽、柴油切換。因此將柴油罐罐容擴大0.1×104m3，滿足柴油鋪底的要求3.14×104m3。因此，紹興油庫罐容應配置為8.35×104m3（0#柴油罐 3.14×104m3、92#汽油罐3.15×104m3、95#汽油罐 2.06×104m3），該罐容可應對所有比例下的汽油、柴油運輸。

（2）同理，當92#與95#汽油的輸量比為7∶3情況下，紹興油庫應設置罐容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92#與95#汽油的輸量比為5∶5的情況下，紹興油庫應設置罐容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 分析區域成品油市場量，結合計算結果，明確油庫罐容

圖1 不同汽、柴油運輸質量比下汽油 （柴油）鋪底對應罐容分布

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），其汽油與柴油質量比約為5.6∶4.4，92#與95#汽油質量比約為7.2∶2.8。結合上述紹興油庫設計油品罐容比較結果和油品需求趨勢，紹興油庫選擇92#與95#汽油輸量比為6∶4情況下的庫容配置較為合理，即設置罐容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。此庫容設置可應對不同油品比例下的油品運輸，并最低限度減少投資，既能滿足管道建設初期無法實現互聯互通的庫容要求，又能保證在實現管網互聯互通后，甬紹金衢成品油管道油庫綜合利用，合理利用油庫資源。

表7 甬紹金衢成品油管道各油品輸量和質量比

4 結論

隨著油氣體制改革逐步深入，成品油管道互聯互通已成必然。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的必然趨勢。在此種情況下，以往根據較為詳細的輸量數據反推的油庫庫容計算方法，已不能滿足新形勢下的要求。

在沒有較為詳細輸量數據的情況下進行成品油長輸管道的前瞻性布置時，其配套庫容應先根據設計總輸量，比選出最優管徑；然后根據管徑計算成品油管道鋪底油體積及對應油品質量；再以鋪底油量為基數，對比不同汽油與柴油運輸質量比所對應的罐容，并結合分析區域成品油市場銷售量，明確油庫罐容較為經濟合理，希望對規劃推進中的舟山-寧波-紹興成品油管道工程配套油庫儲罐罐容設計起到借鑒作用。