孫悅超 劉順濤 郭莘 丁曉亮 鄭煜

中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院

研究背景

車用汽油蒸氣壓是表征汽油蒸發(fā)性能的重要指標(biāo)，與車輛的啟動(dòng)性能和蒸發(fā)排放相關(guān)。車用汽油具有良好的蒸發(fā)性可保證發(fā)動(dòng)機(jī)在各種條件下易于啟動(dòng)，油品蒸發(fā)性越好，就越易被汽化，在冷車或低溫條件下發(fā)動(dòng)機(jī)越能順利啟動(dòng)和正常工作；反之，若油品的蒸發(fā)性差，汽油組分汽化不完全，難以形成具有足夠濃度的混合氣，不但發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性變差，而且會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)定、燃燒不完全，并最終導(dǎo)致油耗升高、排放增加。但車用汽油蒸發(fā)性過強(qiáng)會(huì)使油品在儲(chǔ)運(yùn)過程中輕質(zhì)餾分損耗過多，同時(shí)汽車在高溫環(huán)境下使用時(shí)可能發(fā)生氣阻問題。因此，車用汽油蒸氣壓應(yīng)處于一定的合理范圍內(nèi)。

在世界其他國(guó)家和地區(qū)的汽油標(biāo)準(zhǔn)中，如美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì) （ASTM）的D4814標(biāo)準(zhǔn)、加州CaRFG標(biāo)準(zhǔn)、歐盟EN 228標(biāo)準(zhǔn)、日本JISK2202標(biāo)準(zhǔn)以及《世界燃油規(guī)范》（Worldwide Fuel Charter，WWFC）中對(duì)蒸氣壓指標(biāo)的規(guī)定多是根據(jù)揮發(fā)性等級(jí)、環(huán)境溫度等進(jìn)行分級(jí)和按季節(jié)劃分。我國(guó)自頒布GB 17930—1999《車用汽油》即國(guó)I車用汽油標(biāo)準(zhǔn)以來，對(duì)蒸氣壓指標(biāo)一直實(shí)行按冬夏兩季進(jìn)行劃分。各階段車用汽油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)蒸氣壓指標(biāo)的具體規(guī)定見表1。

本文結(jié)合我國(guó)實(shí)際國(guó)情，根據(jù)溫度數(shù)據(jù)對(duì)我國(guó)各省份進(jìn)行四季劃分，考察我國(guó)現(xiàn)今和未來成品油管道布局情況，生產(chǎn)和銷售企業(yè)汽油產(chǎn)品蒸氣壓分布，排除執(zhí)行乙醇汽油標(biāo)準(zhǔn)以及單獨(dú)執(zhí)行地方標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域，僅對(duì)車用汽油蒸氣壓指標(biāo)按季節(jié)和區(qū)域細(xì)分進(jìn)行探討。

表1 各階段車用汽油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)蒸氣壓指標(biāo)的要求

我國(guó)車用汽油蒸氣壓按季節(jié)、區(qū)域劃分探討

我國(guó)四季劃分情況

在中華人民共和國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QX/T 152—2012 《氣候季節(jié)劃分》中規(guī)定了氣候季節(jié)劃分指標(biāo)，其中：春季為日平均氣溫或滑動(dòng)平均氣溫大于或等于10 ℃且小于22℃；夏季為日平均氣溫或滑動(dòng)平均氣溫大于或等于22 ℃；秋季為日平均氣溫或滑動(dòng)平均氣溫小于22 ℃且大于或等于10 ℃；冬季為日平均氣溫或滑動(dòng)平均氣溫小于10 ℃。在GB 17930—1999中規(guī)定，蒸氣壓執(zhí)行夏季指標(biāo)的時(shí)間為3月16日～9月15日，執(zhí)行冬季指標(biāo)的時(shí)間為9月16日～3月15日。從GB 17930—2011開 始， 結(jié) 合VOCs（Volatile Organic Compounds，揮發(fā)性有機(jī)化合物）排放數(shù)據(jù)，將執(zhí)行夏季指標(biāo)的時(shí)間改為5月1日～10月31日，執(zhí)行冬季指標(biāo)時(shí)間的時(shí)間改為11月1日～4月30日。根據(jù)來源于中國(guó)氣象局的近四年我國(guó)各省份的氣溫?cái)?shù)據(jù)（缺少2018年1月數(shù)據(jù)，根據(jù)常識(shí)性知識(shí)進(jìn)行劃分），參考QX/T 152—2012 《氣候季節(jié)劃分》中的劃分依據(jù)，另外考慮到汽油蒸氣壓指標(biāo)按季節(jié)劃分執(zhí)行過程中的統(tǒng)一性，對(duì)我國(guó)各省份進(jìn)行四季劃分，劃分結(jié)果精確至月份。各省份氣溫?cái)?shù)據(jù)（不包含北京、香港、澳門和臺(tái)灣）見圖1～圖4，季節(jié)劃分情況見表2。

圖1 2015年我國(guó)各省份月平均氣溫統(tǒng)計(jì)

圖2 2016年我國(guó)各省份月平均氣溫統(tǒng)計(jì)

圖3 2017年我國(guó)各省份月平均氣溫統(tǒng)計(jì)

由表2可見，我國(guó)北部及西北部幾個(gè)省份冬季時(shí)間明顯長(zhǎng)于其他省份；南方的云南、福建、廣東夏季時(shí)間明顯長(zhǎng)于其他省份，且沒有氣象學(xué)意義上的冬季；海南省基本上是全年處于氣象學(xué)意義上的夏季；其余省份地區(qū)則表現(xiàn)出四季分明的特征。

蒸氣壓按區(qū)域、季節(jié)劃分探討

在對(duì)車用汽油蒸氣壓按區(qū)域進(jìn)行劃分時(shí)，需同時(shí)考慮我國(guó)煉廠分布及成品油物流情況。我國(guó)煉廠主要分布在東部沿海、東三省以及華北地區(qū)，西部地區(qū)煉廠數(shù)量遠(yuǎn)少于內(nèi)陸以及沿海地區(qū)。從地區(qū)煉油能力、成品油需求匹配看，煉油能力缺口較大的區(qū)域是華中、西南地區(qū)，煉油能力過剩的區(qū)域主要是東北、華東、西北地區(qū)。

成品油管道的分布和建設(shè)與煉廠分布聯(lián)系密切。我國(guó)成品油管道總長(zhǎng)約1.4×104km，從責(zé)任單位來看主要由中國(guó)石化和中國(guó)石油兩大石油公司運(yùn)營(yíng)。其中，中國(guó)石化成品油管道主要包括西南成品油管道、珠三角成品油管道、魯皖成品油管道、內(nèi)江-簡(jiǎn)陽成品油管道等。中國(guó)石油成品油管道主要包括西部成品油管道、蘭成渝成品油管道、蘭鄭成品油管道、撫錦鄭成品油管道等。另外中海油、解放軍總后勤部以及山西延長(zhǎng)集團(tuán)也分別建設(shè)了立沙成品油管道、黃驊港-中捷石化成品油管道，格拉成品油管道，延長(zhǎng)煉油廠-西安成品油管道等[1]。2017年國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)和國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布了《中長(zhǎng)期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》。從整體布局來看，結(jié)合未來成品油“供給東移、需求西移”的變化趨勢(shì)，將建設(shè)東北、華北、西北南下通道，齊魯西送通道，沿江輸送通道以及華南內(nèi)送通道等，基本形成“北油南運(yùn)、沿海內(nèi)送”的成品油管道布局[2]。我國(guó)中長(zhǎng)期成品油主干管網(wǎng)規(guī)劃見圖5。

我國(guó)成品油管網(wǎng)分布復(fù)雜，覆蓋范圍廣，如果在全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)汽油蒸氣壓按區(qū)域進(jìn)行細(xì)分，會(huì)對(duì)我國(guó)汽油的生產(chǎn)以及成品油運(yùn)輸情況造成很大影響。但是可結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，進(jìn)行一定程度上的分區(qū)域和季節(jié)劃分，在滿足車輛使用要求的同時(shí)便于統(tǒng)一管理和煉廠平穩(wěn)生產(chǎn)。

圖4 2018年我國(guó)各省份月平均氣溫統(tǒng)計(jì)

表2 2015—2018年我國(guó)各省份當(dāng)年四季劃分情況

在近幾年頒布的國(guó)家相關(guān)汽油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)車用汽油蒸氣壓按季節(jié)和區(qū)域細(xì)分作出了一些規(guī)定，如GB 17930—2016中規(guī)定廣東和海南兩省使用的國(guó)Ⅴ和國(guó)Ⅵ汽油全年執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)，GB 22030—2017《車用乙醇汽油調(diào)合組分油》中規(guī)定了廣西境內(nèi)和供廣東、海南兩省使用的國(guó)Ⅴ和國(guó)Ⅵ車用乙醇汽油調(diào)合組分油全年執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)，GB 18351—2017《車用乙醇汽油（E10）》中規(guī)定了廣西和廣東、海南兩省使用的國(guó)Ⅴ和國(guó)Ⅵ車用乙醇汽油（E10）全年執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)。

根據(jù)表2，云南、福建、廣東、廣西四季分布情況相同，因此考慮云南和福建兩省能否參考廣西、廣東和海南的情況全年執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)。從成品油管道分布情況來看，目前已建成連通廣東-廣西-云南的成品油管道，在未來的成品油規(guī)劃中還將投建三亞-?？?湛江成品油管道，以實(shí)現(xiàn)海南-廣東-廣西-云南四省之間的成品油互通。結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，對(duì)于福建、云南兩省全年執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)較為合理。

另外，表2顯示，內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、青海、西藏、新疆與其他省份相比冬季時(shí)間較長(zhǎng)。為有利于寒冷地區(qū)車輛的冷啟動(dòng)，因此在對(duì)車用汽油蒸氣壓實(shí)行按季節(jié)劃分時(shí)，可以將內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、青海、西藏、新疆比全國(guó)其他省市地區(qū)提前一個(gè)月，即10月1日～4月30日?qǐng)?zhí)行冬季蒸氣壓指標(biāo)，5月1日～9月30日?qǐng)?zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)。

圖5 中長(zhǎng)期成品油主干官網(wǎng)規(guī)劃示意

表3 2017年至今生產(chǎn)、銷售企業(yè)參與蒸氣壓統(tǒng)計(jì)批次數(shù)

近兩年我國(guó)部分生產(chǎn)、銷售企業(yè)蒸氣壓數(shù)值范圍

我國(guó)未來將全面進(jìn)入乙醇汽油時(shí)代，車用乙醇汽油調(diào)合組分油標(biāo)準(zhǔn)與車用乙醇汽油標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)蒸氣壓指標(biāo)的制定，和車用汽油蒸氣壓指標(biāo)的制定緊密相連。因此，在制定車用汽油蒸氣壓指標(biāo)時(shí)，需同時(shí)考慮車用乙醇汽油調(diào)合組分油和車用乙醇汽油的相關(guān)數(shù)據(jù)，以便煉廠的生產(chǎn)從車用汽油向調(diào)合組分油平穩(wěn)過渡，流通領(lǐng)域從車用汽油向乙醇汽油平穩(wěn)過渡。通過統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)和銷售企業(yè)車用汽油蒸氣壓數(shù)據(jù)，可了解我國(guó)現(xiàn)有車用汽油生產(chǎn)和銷售端車用汽油蒸氣壓分布范圍，為蒸氣壓指標(biāo)的制定提供數(shù)據(jù)支持。本文統(tǒng)計(jì)了自2017年實(shí)行國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)以來至今共計(jì)1 616批次車用汽油蒸氣壓數(shù)據(jù)，具體類型和分布情況見表3。數(shù)據(jù)主要來源于中國(guó)石化、中國(guó)石油和中海油，部分?jǐn)?shù)據(jù)來源于我國(guó)地方煉廠和地方加油站。在進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)，按照車用汽油產(chǎn)品類型以及現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中蒸氣壓分季時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

執(zhí)行冬季蒸氣壓指標(biāo)

執(zhí)行冬季蒸氣壓指標(biāo)生產(chǎn)企業(yè)車用汽油蒸氣壓數(shù)值分布見圖6。

GB 17930—2016中規(guī)定車用汽油冬季蒸氣壓指標(biāo)為45～85 kPa。從圖6可以看出，執(zhí)行冬季蒸氣壓指標(biāo)時(shí)，我國(guó)生產(chǎn)企業(yè)車用汽油蒸氣壓分布在46～80 kPa，主要分布在50.25～60 kPa。除少數(shù)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的車用汽油蒸氣壓分布在75.25～80 kPa，沒有企業(yè)生產(chǎn)蒸氣壓大于80 kPa的車用汽油，在其余幾段范圍內(nèi)蒸氣壓數(shù)值分布較為平均。

執(zhí)行冬季蒸氣壓指標(biāo)生產(chǎn)企業(yè)車用乙醇汽油調(diào)合組分油蒸氣壓數(shù)值分布見圖7。

GB 22030—2017中規(guī)定車用乙醇汽油調(diào)合組分油冬季蒸氣壓指標(biāo)為40～78 kPa。從圖7可以看出，我國(guó)生產(chǎn)企業(yè)車用乙醇汽油調(diào)合組分油冬季蒸氣壓分布范圍與車用汽油有所不同?？傮w來說，分布范圍在 42.50～72.50 kPa，上、下限值均低于車用汽油限值約5 kPa，在車用乙醇汽油調(diào)合組分油標(biāo)準(zhǔn)的蒸氣壓指標(biāo)要求范圍內(nèi)。從各段數(shù)據(jù)分布來看，除少數(shù)企業(yè)生產(chǎn)低于45 kPa以及大于65 kPa的車用乙醇汽油調(diào)合組分油外，在45～65kPa這個(gè)范圍內(nèi)蒸氣壓數(shù)據(jù)分布基本平均。

執(zhí)行冬季蒸氣壓指標(biāo)銷售企業(yè)的車用汽油蒸氣壓數(shù)值分布見圖8。

從圖8可以看出，參與統(tǒng)計(jì)的銷售企業(yè)車用汽油蒸氣壓分布在50.25～73.50 kPa， 在 45～50 kPa以及73.50～85 kPa內(nèi)均沒有數(shù)據(jù)，主要分布在55.25～65 kPa范圍內(nèi)。

執(zhí)行冬季蒸氣壓指標(biāo)的銷售企業(yè)車用乙醇汽油蒸氣壓數(shù)值分布見圖9。

GB 18351—2017中規(guī)定車用乙醇汽油冬季蒸氣壓指標(biāo)為45～85 kPa。從圖9可以看出，參與統(tǒng)計(jì)的銷售企業(yè)車用乙醇汽油蒸氣壓分布在53.50～77 kPa，在 45～53 kPa以及77～85 kPa內(nèi)均沒有數(shù)據(jù)，主要分布在55.25～60 kPa范圍內(nèi)，分布規(guī)律與銷售企業(yè)車用汽油蒸氣壓分布規(guī)律相似。

圖6 執(zhí)行冬季蒸氣壓指標(biāo)生產(chǎn)企業(yè)車用汽油蒸氣壓數(shù)值分布

圖7 執(zhí)行冬季蒸氣壓指標(biāo)生產(chǎn)企業(yè)車用乙醇汽油調(diào)合組分油蒸氣壓數(shù)值分布

圖8 執(zhí)行冬季蒸氣壓指標(biāo)銷售企業(yè)車用汽油蒸氣壓數(shù)值分布

執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)

執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)生產(chǎn)企業(yè)車用汽油蒸氣壓數(shù)值分布見圖10。

GB 17930-2016中規(guī)定車用汽油夏季蒸氣壓指標(biāo)為40～65kPa。從圖10可以看出，執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)時(shí)，我國(guó)生產(chǎn)企業(yè)車用汽油蒸氣壓分布在42～64.75 kPa，主要分布在 50.25～60 kPa。

執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)生產(chǎn)企業(yè)車用乙醇汽油調(diào)合組分油蒸氣壓數(shù)值分布見圖11。

GB 22030—2017中規(guī)定車用乙醇汽油調(diào)合組分油夏季蒸氣壓指標(biāo)為35～58 kPa。從圖11可以看出，執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)時(shí)，我國(guó)生產(chǎn)企業(yè)車用乙醇汽油調(diào)合組分油蒸氣壓分布在40.25～57.75 kPa，在35～40 kPa這個(gè)范圍內(nèi)沒有數(shù)據(jù)分布，有40%的生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的車用乙醇汽油調(diào)合組分油蒸氣壓分布在50.25～55 kPa這個(gè)較窄的范圍內(nèi)。

執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)銷售企業(yè)車用汽油蒸氣壓數(shù)值分布見圖12。

從圖12可以看出，參與統(tǒng)計(jì)的銷售企業(yè)汽油蒸氣壓分布在46.25～65 kPa，有近一半的數(shù)據(jù)分布在 55.25～60 kPa。

執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)銷售企業(yè)車用乙醇汽油蒸氣壓數(shù)值分布見圖13。

GB 18351—2017中規(guī)定車用乙醇汽油夏季蒸氣壓指標(biāo)為40～65 kPa。從圖13可以看出，參與統(tǒng)計(jì)的銷售企業(yè)車用乙醇汽油蒸氣壓分布在49～63.75 kPa，主要分布在50.25～60 kPa這個(gè)范圍內(nèi)，有56%的車用乙醇汽油蒸氣壓分布在55.25～60 kPa之間。

圖9 執(zhí)行冬季蒸氣壓指標(biāo)銷售企業(yè)車用乙醇汽油蒸氣壓數(shù)值分布

圖10 執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)生產(chǎn)企業(yè)車用汽油蒸氣壓數(shù)值分布

圖11 執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)生產(chǎn)企業(yè)車用乙醇汽油調(diào)合組分油蒸氣壓數(shù)值分布

車用蒸氣壓指標(biāo)按季節(jié)和區(qū)域細(xì)分具體劃分建議方案

根據(jù)以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及實(shí)際情況，對(duì)車用汽油蒸氣壓指標(biāo)按季節(jié)和區(qū)域劃分給出了建議方案：保持蒸氣壓指標(biāo)和按冬、夏兩季劃分，以及劃分時(shí)間不變，增加福建、云南兩省全年執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)；內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、青海、西藏、新疆5月1日～9月30日?qǐng)?zhí)行夏季蒸氣壓標(biāo)準(zhǔn)，10月1日～4月30日?qǐng)?zhí)行冬季蒸氣壓標(biāo)準(zhǔn)。具體劃分情況見表4。

圖12 執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)銷售企業(yè)車用汽油蒸氣壓數(shù)值分布

圖13 執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)銷售企業(yè)車用乙醇汽油蒸氣壓數(shù)值分布

表4 車用汽油蒸氣壓指標(biāo)按季節(jié)和區(qū)域劃分建議方案

結(jié)束語

本文基于溫度數(shù)據(jù)得到我國(guó)各省份的季節(jié)劃分結(jié)果，考察了我國(guó)現(xiàn)今和未來成品油管道布局情況，在統(tǒng)計(jì)了生產(chǎn)和銷售企業(yè)汽油產(chǎn)品蒸氣壓分布的基礎(chǔ)上，提出了車用汽油蒸氣壓指標(biāo)按季節(jié)和區(qū)域細(xì)分建議方案。對(duì)于我國(guó)冬季時(shí)間較長(zhǎng)的幾個(gè)省份，建議提前全國(guó)其他地區(qū)一個(gè)月執(zhí)行冬季蒸氣壓指標(biāo)，以有利于在溫度較低時(shí)提高車輛的冷啟動(dòng)性能；建議對(duì)海南、廣東、福建和云南全年執(zhí)行夏季蒸氣壓指標(biāo)，以有利于對(duì)該區(qū)域內(nèi)流通的車用汽油實(shí)施統(tǒng)一管理，并合理控制由于車用汽油蒸氣壓較大在溫度較高地區(qū)引發(fā)的蒸發(fā)排放較高的問題。