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(yōu)化設(shè)計必要性

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、公平競爭油氣市場的必要條件[1-2]。自2017年中共中央、國務(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，圍繞國家對能源安全保障要求和油品高效調(diào)配需求，相關(guān)貫徹落實工作逐步展開。2019年底，國家石油天然氣管網(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。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；由于成品油管道及配套油庫資產(chǎn)構(gòu)成復(fù)雜，管道實現(xiàn)互聯(lián)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(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(shè)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(cè)重點各有不同，前人已對不同類型的計算方法進(jìn)行了分析比較，指出了各方法的優(yōu)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(jù)市場所需油品的輸量倒推得到。目前，國內(nèi)普遍采用GB 50253—2014《輸油管道工程設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定的年周轉(zhuǎn)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(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)有水運卸船碼頭的站場，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

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

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)主為浙江浙石油儲運有限公司），規(guī)劃與中石化甬紹金衢成品油管道配套的東湖油庫互聯(lián)互通，設(shè)計向甬紹金衢成品油管道輸送油品206×104t/a，設(shè)計總輸量591×104t/a。該項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。管道全長約220.5 km（海管54.5 km、陸管166 km），設(shè)計管徑DN500/DN300/DN200，設(shè)計壓力10 MPa，配套紹興油庫及寧波油庫。

根據(jù)規(guī)劃設(shè)計，該管道設(shè)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(jù)GB 50253—2014中油庫罐容計算公式即本文式（1），設(shè)月最大不均勻系數(shù)Km為1，計算得到紹興油庫油罐罐容，見表2。

表2 據(jù)年周轉(zhuǎn)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(xiàn)與甬紹金衢成品油管道的互聯(lián)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?shù)膲毫鞍踩?。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(jìn)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(xiàn)互聯(lián)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(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計算結(jié)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(dǎo)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(yōu)化

綜上所述，用以往單一的運輸量倒推油庫罐容的設(shè)計方法設(shè)計互聯(lián)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(shè)計，使互聯(lián)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(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)注的一個關(guān)鍵點。此種情況下需轉(zhuǎn)變罐容設(shè)計思路，探索不再以設(shè)計輸量為依據(jù)，而是在管徑和長度確定的情況下，設(shè)計能滿足管道正常運輸?shù)淖钚烊荨?/p>

配置油庫罐容的設(shè)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(yīng)油品質(zhì)量；第二，以鋪底油量為基數(shù)，計算對比不同汽油、柴油運量比（下文簡稱“汽柴比”）所對應(yīng)的罐容；第三，分析區(qū)域成品油市場量，結(jié)合第二步的計算結(jié)果，明確油庫罐容。

3.1 紹興油庫需容納的鋪底油及對應(yīng)油品質(zhì)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(zhì)量，見表4。

表4 紹興油庫需容納鋪底油質(zhì)量

3.2 以鋪底油量為基數(shù)，對比汽油、柴油不同質(zhì)量比對應(yīng)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(shè)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(shè)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(jìn)而導(dǎo)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(shù)的罐容設(shè)計基礎(chǔ)上，對比不同油品市場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(yīng)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(jù)市場調(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(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)量比對應(yīng)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(shù)，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(shè)計規(guī)范》中油庫罐容計算公式計算出對應(yīng)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(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應(yīng)的紹興油庫最小罐容計算結(jié)果

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

對比表5、表6計算結(jié)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(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，在汽油與柴油運輸質(zhì)量比例小于6∶4時，紹興油庫應(yīng)選用柴油鋪底，且設(shè)置罐容6.74×104m3，便可應(yīng)對不同情況；在汽油與柴油運輸質(zhì)量比例大于等于6∶4時，紹興油庫應(yīng)選用汽油鋪底，且設(shè)置罐容8.25×104m3，便可應(yīng)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(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)對不同比例下的汽油、柴油運輸。據(jù)表6，以汽油鋪底，在汽油與柴油運輸質(zhì)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(kuò)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(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)對所有比例下的汽油、柴油運輸。

（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)域成品油市場量，結(jié)合計算結(jié)果，明確油庫罐容

圖1 不同汽、柴油運輸質(zhì)量比下汽油 （柴油）鋪底對應(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)合上述紹興油庫設(shè)計油品罐容比較結(jié)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(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。此庫容設(shè)置可應(yīng)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(shè)初期無法實現(xiàn)互聯(lián)互通的庫容要求，又能保證在實現(xiàn)管網(wǎng)互聯(lián)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(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。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(xì)輸量數(shù)據(jù)的情況下進(jìn)行成品油長輸管道的前瞻性布置時，其配套庫容應(yīng)先根據(jù)設(shè)計總輸量，比選出最優(yōu)管徑；然后根據(jù)管徑計算成品油管道鋪底油體積及對應(yīng)油品質(zhì)量；再以鋪底油量為基數(shù)，對比不同汽油與柴油運輸質(zhì)量比所對應(yīng)的罐容，并結(jié)合分析區(qū)域成品油市場銷售量，明確油庫罐容較為經(jīng)濟(jì)合理，希望對規(guī)劃推進(jìn)中的舟山-寧波-紹興成品油管道工程配套油庫儲罐罐容設(shè)計起到借鑒作用。