宫 敬，于 达

（中国石油大学（北京）油气管道输送安全国家工程实验室/石油工程教育部重点实验室/城市油气输配技术北京市重点实验室，北京 102249）

1 概 述

2019 年12 月9 日国家管网公司正式挂牌成立，这标志着我国的大型油气管网从石油、石化等企业中分离，开启独立运行的新阶段。成品油管道是油气管网的重要组成部分，与原油、天然气管网一同划入管网公司也将面临运营模式的重大转变。随着近些年我国汽车保有量的快速攀升，燃油的需求量持续增长；随着航空事业的快速发展，航空燃油需求旺盛，管道输送航空燃油的趋势增大；车用燃油升级步伐迅速，从2013 年到2016 年的短短四年时间，车用燃油标准从国Ⅲ提高到国Ⅴ，如今我国所有地区燃油已经提升到了国Ⅵ。2018 年9 月左右，完成了国Ⅴ到国Ⅵ的升级。国家发展和改革委员会、国家能源局等牵头推广使用车用乙醇汽油，国内乙醇汽油覆盖区域扩展迅速，供应范围从东北到西南占据了半壁江山。这些因素都将是我国成品油管道面临的新桃战。

2 成品油管道运营模式

世界各国在成品油管道的运营模式上存在很大差异。目前主要存在三种模式[1]：以美国为代表的市场主导模式、以俄罗斯为代表的国家主导模式及以中国为代表的企业附属模式。

2.1 市场主导模式

市场主导模式是指将成品油管道运输与销售业务彻底分离，完全以满足油品运输市场需求为主导的一种管理模式[2]。管道公司公平地为一切有需求的企业（客户）提供成品油管道运输服务。此模式油源、品种、客户变化大，适应性强，管理难度高。

2.2 国家主导模式

国家主导模式是指管道运营管理以体现国家意志为主导的一种管理模式，最典型代表是俄罗斯。受前苏联计划经济的影响，俄罗斯成品油管网始终由政府统一管理，成品油管道系统全部归俄罗斯Transneft 公司经营。俄罗斯成品油管道混油监测、接收、处理等设施十分周全[3]。该公司客户、油源虽多，但是相对比较稳定，输油计划安排、批次界面监测、混油接收和处理严格精细。

2.3 企业附属模式

至2018 年底，我国成品油管道里程合计约27 000 km，基本都属于中国石化、中国石油两大国企，这些管道只为所属企业提供服务。中国石化和中国石油各自拥有独立的成品油管道系统，其运营模式存在很大差异。

2.3.1 中国石化模式 中国石化的成品油管道属于销售公司，华北、华东、华中、华南等分公司各自运营3 000 km 到6 000 km 的成品油管网。销售公司统筹成品油出厂、运输、销售各环节，各分公司调控中心负责管道的输油计划、运行控制、混油接收及处理等工作，分公司协调出厂油品质量指标、控制混油处理操作，能有效地减免混油损失。

2.3.2 中国石油模式 中国石油的成品油管道分布在旗下的西部管道、西南管道和管道分公司中，输油任务由地区销售公司下达，输油计划和运行控制由北京调控中心执行，人工的操作（混油接收）和运行维护由各管道分公司承担。成品油输送存在部门多、层面多、质量管理界面复杂、混油下载量大、处理代价较高等问题。

随着国家管网公司的成立，成品油管道都要并入国家管网，其运营模式将发生根本上的改变。

3 不同模式成品油管道的差异

国家管网公司是独立企业，所属的成品油管道必然是无差别地对待所有客户。近些年中国石油、中国石化和地方炼油厂产能快速增加，成品油运输需求旺盛，成品油管道在新体制下选择恰当的运行模式是当务之急。

3.1 市场主导模式的成品油管道

市场主导模式的成品油管道用户适应性强、服务范围大，西方国家大多数成品油管道都是这种模式。这类管道具有如下特点，需要满足一些基本条件：

（1）分储分输管理方式。分储分输就是将不同来源、不同牌号的油品分别储存分别输送，这样可以保证每个批次内油品的质量指标和物性参数的稳定。美国的成品油管道公司为了分清货源与货主关系，采取“分储分输”方式管理[4]，顺序输送各种牌号的成品油118 种，该模式管理极为精细[5]。输送油品种类多是它们的显著特点，法国的勒阿弗尔—韦尔农成品油管道、加拿大贯山（TMPL）管道不仅输送的品种多，而且还输送炼厂的馏分油甚至包括不同的原油[6]。

分储分输要求管道首站、末站、注入、分输等站场拥有充足的多种油品储存能力，需要足够数量和容量的储油罐。

（2）精准的界面跟踪。不同批次分隔点为批次界面，准确地掌握批次界面运行位置是保障油品质量的重要条件。美国科洛尼尔管道油品批次界面跟踪误差小于10 min，混油下载很少，基本就地消化。

界面跟踪需要合适的数学模型、模拟软件、精准的管道工程数据以及合适、准确、及时的运行数据。

（3）混油接收与处理。分储分输要求管道末站拥有完备的混油接收和处理设施，首站、末站、注入、分输等站场具有充足的多种油品储存能力，需要足够数量和容量的储油罐。具备这些条件的成品油管道才能服务于众多的各类用户，并能保证客户油品的质量。

（4）独立自主的运营管理。市场主导型成品油管道公司是独立的企业，管道公司全面负责成品油输送的所有业务，责任和权力集于一身有利于成品油管道运营管理和质量保障。

（5）灵活的油品接收与卸货方式。市场主导型成品油管道公司多具有管道、铁路等各种油品进入方式，分输站相当于油库供用户提货或油品分输。

3.2 俄罗斯成品油输送管道（国家主导模式）

俄罗斯国家石油管道运输公司（Transneft）是国家垄断石油（原油、成品油、天然气）运输公司。俄罗斯的成品油管道由其全资子公司Transnefteproduct 运营，该公司旗下成品油管道总长超过1.90×104km，其中俄罗斯境内的成品油管道长度为1.64×104km，剩余的主要分布在乌克兰、白俄罗斯及哈萨克斯坦等独联体国家境内[7]。成品油管道系统与俄罗斯的16 家主要炼厂和白俄罗斯的2 家炼厂直接连通。另外，还接驳有7 个铁路货运站、21 个公路货运站及1 个海港（普里摩尔斯克港）。该系统下辖70 个输油站、829 座成品油库，总储量达到470×104m3。在俄罗斯成品油运输市场中，铁路运输份额超过60%，管输份额不到30%，其余为公路槽车运输。

俄罗斯成品油管道是传承于前苏联的国家主导模式，服务对象主要是相对固定的大宗用户，运营的灵活性不及市场化模式，用户的群体也比较复杂，该成品油管道系统具有以下特点：

（1）完善的管道与外界液货流通渠道和储存能力。成品油管道系统直接与不同的炼厂、铁路和公路货运站、港口等相连，具备了灵活的油品接收、转运、分输和下载能力。另外，还拥有829 座成品油库，其库容为470×104m3。拥有这些基础设施使管道系统具备了为不同客户服务的能力。

（2）跨境流通管输出口。管道系统在独联体内跨国流通，不仅供应独联体国家，也向欧洲出口符合欧Ⅴ标准燃油，执行前苏联转化来的独联体跨国标准（GOST）和俄罗斯联邦标准（GOSTR）。管道系统服务范围延伸到了国外。

（3）严格的质量分类管理体系。俄罗斯成品油管道系统油品来源均为固定炼油厂，管道入口的油品质量相对稳定。油品管理以牌号为主，根据各家炼厂的产品特点在指标细节上有所区分，针对不同来源油品的硫含量、汽油的辛烷值、柴油的闪点等按差别分类储存，编制输油计划时以差别最小相邻输送。这种管理方式使相邻批次油品之间的允许掺混量较大，便于混油处理。

（4）精细的混油处理。其具体的内容为：①加注隔离液，在两个批次之间注入对前后油品质量影响小的中间液体——隔离液。这样在接收站可以不下载混油；②混油多段切割，在末站设置较多的混油罐，对两个批次（A、B）之间的混油进行四段（纯A、富A、富B、纯B）或五段（纯A、富A、AB、富B、纯B）切割，利用掺混方式很容易将下载的混油处理掉。

（5）分别调控自主操作。俄罗斯成品油管道系统由多条干线、支线组成，Transnefteproduct 公司以不同干线为主分别调控自主操作。输油计划、运行控制、油品注入、分输、批次界面检测、混油接收等完全由各分公司自主完成。分公司根据油品物性计算合理的雷诺数确定油品流速，根据相邻油品质量确定混油切割浓度、切割方案和混油处理方案等。油品质量保障可靠，没有混油积压。

3.3 我国成品油管道（企业附属模式）转型与适应性

国家管网公司是与中国石油、中国石化等公司平行的独立企业，服务的对象除大型国企外将包括地方炼油厂、外企等所有用户，必然是油品来源复杂、客户种类多、需求差异大，市场主导模式应该是成品油管道转型的首选目标。以俄罗斯为代表的国家主导模式灵活性稍差，也是我国的成品油管道转型的参考目标。我国的成品油管道与成品油管道转型的首选目标及参考目标相比还存在一些问题。

（1）油品管理方式。我国成品油管道都是采用品种管理方式——不分炼厂、油源，相同牌号油品同罐储存、混合输送，在注入站向同牌号批次中注油，在分输站、末站按牌号下载、接收[8]。这种管理方式在运营中涉及的油品种类少（只有三、四个油品牌号，不考虑油品质量参数的细节），工艺流程简单、操作难度小，但是不适用于众多用户、多油源、多种油品输送的需求。

（2）油品的接收、储存。中国石油和中国石化的成品油管道只能接收自家炼厂来油，没有接收其他油源渠道和相关设施。因为管理油品种类少，我国成品油管道首站的储罐分类少，不能对多来源油品分别储存。我国大多数成品油管道的分输站、末站没有属于管道公司的储油罐，中途下载和管输终点的油品直接输送到管道公司之外的（中国石油或中国石化）油库[9]。以上这些现状，使我国的成品油管道不能直接面对系统外的用户，没有能力为他们提供输油服务。

（3）混油的接收和处理。我国的成品油管道末站大多拥有两座混油罐，对汽油批次之间的混油采用两段切割方式，汽、柴油批次之间的混油采用三段切割方式。混油处理采用在线掺混、蒸馏分离、返厂回炼等几种方式。

在实际操作中，因为末站混油罐少不能对混油进行多段（四段、五段等）分割，增加了混油处理难度；因为末站没有足够的储油罐，不能采用油罐掺混工艺，为了保证外输油品质量只能加大混油下载量；在线掺混、蒸馏分离应用有限，中国石油成品油管道产生的混油以返厂回炼为主。中国石化的成品油管道属于销售公司，在企业内部可以协调出厂油品质量指标的富余量，采用在线掺混方式和蒸馏分离基本可以消化掉管输过程中产生的混油。

当中国石化的管道公司进入国家管网运营以后，油品来源多样化、管道与销售分离，管道公司对油源质量的协调能力将大幅度下降，混油处理的问题也会凸显。

4 我国成品油管道的变革

基于上述分析，我国成品油管道的模式与市场主导和国家主导模式都不相同，成品油管道纳入国家管网后原企业内运营的基础条件不存在了，成品油管道的变革不可避免。变化的范围将包括管理体制、基础设施和运营模式等各个方面，同时也存在相当的困难。

（1）管网整合。在我国同一地区内中国石油、中国石化的成品油管道共同存在的现象并不罕见，在国家管网的体制下对它们整合是必然的选择。其内容包括管理机构合并、业务范围划分、输量和品种调整等。各个区域管网整合完成后，国家的成品油管网将作为一个整体面对不同的客户，这个局面与俄罗斯的模式比较接近。

（2）扩展油源渠道，增加储油能力。管网整合后拓展服务范围需要开辟更多的油源渠道，创造为多方客户服务的条件，因此需要新建一批不同炼厂至管道系统的输油管道、水运码头和铁路栈桥等设施。为了接收更多的来油，管道首站、注油站需要增设更多的储油罐，同时站内的工艺管网也需要进行相应的改造。

在成品油管道出口设置储罐是为用户发油服务的必要条件。目前，成品油管道的分输站油库都属于中国石油、中国石化的销售公司，管道系统与下游用户、市场脱离[10]，管道独立后若分输站、末站没有油库则不能建立自己的用户服务体系。没有用户、没有市场的成品油管道不具备独立运营的能力。

面临的困难不仅是复杂的建设程序，更难的是有些管道现场受环境和空间的限制不具备增加储油能力的改造条件。

（3）提升混油接收、处理能力。管网独立后油品来源多样化，质量指标差异大，与炼厂协调油品质量指标的可能性降低，甚至不能实现。目前的混油接收、处理工艺可能会产生大量的混油，返厂回炼将面临高额的成本，应该借鉴俄罗斯成品油管道的混油接收、处理工艺进行相应的改造。不同的管道改造内容存在差异，保证在管道系统内处理混油也需要配备储油罐。

（4）增加管理的油品种类。进油渠道增多质量管理难度大，区别管理不同来油有利于保障输送的油品质量。随着我国民航事业的快速发展，管输航煤是成品油管道重要的业务增长点。按目前我国标准，车用燃油与航煤的允许硫含量差异巨大。为了保证油品质量，镇海至康桥管道在输送航煤的过程中采用了隔离液方式[11]。我国目前分区域供应普通汽油和乙醇汽油，管道输送的是乙醇汽油组份，不合格的产品也不能与普通汽油混合使用。这些油品进入管道必然要增加管理的油品种类，因此将涉及到站场工艺设施、操作控制系统等方面的改造。

这些改造并不能随管网独立同时完成，管网独立改变了管道的运营模式，目前管道的管理、工艺和设施不适应管网的新模式。管网独立的进程过半，如何运营成品油管道迫在眉睫。

（5）智能管道建设为成品油管道管理提供了机遇。在未来的发展中，还需要通过管道数字孪生体建设，形成虚拟模型和实体模型的协同工作机制，达成二者的优化匹配和高效运作，以实现安全可靠的准确预测、精准操作、优化控制[12]，这样才能够解决我国在建设和管理上的不足。图1 为作者设计的成品油管道的智慧调配提升区域管网效益的系统架构图。

5 建 议

成品油管道运营模式的转变需要相应的基础设施条件，转型应该在时机成熟的情况下进行，在此之前应保持原有的运营模式，创造条件在管道改造完成后再转入新模式，以保证管道运输平稳、油品质量可靠、生产安全有序。

我国的成品油管道与俄罗斯模式差距相对小一些，可以参考俄罗斯的管道模式提出我国的新模式。管道转型需要结合实际进行针对性的改造，不能急于求成，当管网公司确定成品油管道转型模式后，应该先选择条件好的管道或管网，根据模式设计管道改造方案、实施转型改造，逐渐实现全部成品油管道的转型。同时，充分应用智能管道建设涵盖的信号、数据、信息、知识、智慧等五个层次中的前三个层次，通过管道智能传感设备采集的信号获得管道系统的实时数据，利用多维数据融合计算获得管道的数字信息，从而实现精准界面跟踪、质量控制，达到用户满意、管道企业获利，届时我国的成品油管道将在油料运输领域中发挥应有的作用。