黄晓茵，张作斌
国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司，广东广州，510620）
摘要：国家管网集团华南分公司西南成品油管道南线于2016年6月投产，形成了每月3个批次输油计划的运行模式。当前，公司使用输油计划编制软件制定输油计划，但此软件只适用于西南成品油管道北线，针对这一现状，我公司与中国石油大学（北京）梁永图老师团队合作，基于适用于多工况和多需求的批次调度算法，开发出了商用批次编制软件，很好地解决了西南成品油管道南线多工况下的计划编制。
关键词：成品油管道；批次调度算法；输油计划编制。
当前，西南成品油管道所输送的油品是直接进入沿线消费市场的，由于市场需求不同，西南成品油管道输送油品种类多、分输多、输送方案多样且复杂。随着国内成品油管道规模的不断扩大，管道多工况、多分支、多注入、大分输的特点愈加突出，输油计划的编制也愈加困难。基于此，国内研究人员针对具体管道的实际工艺运行情况，开发了相应的应用软件和决策支持系统，可根据下游市场用户需求制定各注入站的注入计划和各分输站的下载计划。
1 西南成品油管道南线手动计划编制
西南成品油管道南线首站位于广西省北海市，途径广西、云南两省为沿线各省市共9座油库提供油源，管道全长1670公里，共设11座站场，终点为云南省大理站。从管道投产至2020年，西南成品油管道南线计划编制均采用手动计算，即利用EXCEL表格计算油头位置和注入站、各分输站的外输、下载批次量形成调度运行计划。通过这种手工计算的方式编制输油计划需要进行大量的试算，耗时长、效率低而且主观失误率较高，给调度运行和计划人员带来诸多不便。以下为2019年5月31日-6月30日计划编制界面。
手动计算的原始数据包括管道线路数据, 泵机组特性数据、流体物性数据、泵站的相关数据（如: 泵特性曲线、进出站压力约束、控制模式、站内泵机组的连接方式等) 、管道中的初始油品分布、各站场的油品需求计划等。[1]计划人员根据当天油头位置和注入站、各分输站的批次量，实时调整流量确保各分输站下载量，各段的油头位置根据分输体积量与管段管容的差值进行确定，各站的下载油品变化后，油品密度要根据实际密度进行手动修改。成品油管道通常采用顺序输送方式[2], 但由于其多点分输注入、水力工况与控制参数多变以及顺序输送介质多样性的特点, 使得求解调度优化问题十分困难。目前, 中国多数成品油管道仍采用手工试算的方式进行调度计划的编制与调整, 过程繁琐、耗时耗力且效率低下。因此, 快速制定出满足成品油管道上下游需求并保证管道全线安全高效运行的调度计划, 是成品油管道运行与管理的核心任务。[3]但现有的管输计划主要依赖人工编制，存在效率低、计划调整慢、易出错等缺点,限制了管道物流上下游一体化的进一步发展。于是在2020年国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司生产运行部（调控中心）与中国石油大学（北京）梁永图老师团队进行合作，开发西南成品油管道南线输油计划编制软件。
2 西南成品油管道南线计划软件编制
2.1 计划软件特点
（1）新增工艺约束
①管道流量约束：在不同管径的管段，管道流量对应的上下限是不同的，且存在混油段的管段有流量下限要求。
②下载站流量约束：不同的下载站对于不同的油品，下载流量上下限按照质量流量计的检定范围要求进行约束。
③油品切割约束：按照管道运行特点，长坡中间站需下载一定量的混油油尾，保证大理末站油品质量。
④平均分输约束：部分站场要求以平衡流量进行下载。
⑤流量变换约束：尽量在相邻站场的事件节点进行流量变化。
⑥交替下载约束：部分站场采用交替下载的策略进行油品分输。
⑦停输约束：首站缺油或站场需求过大时进行管段停输，必要时可分段停输。
（2）优化操作界面
新版软件较旧版软件主要做出了四方面改进，一是优化菜单栏，使菜单栏分类更加清新明确，便于用户操作。二是完善批次运移图显示功能，如增加出站流量、操作体积等显示。三是新增计划修改功能，即点击批次运移图，可在线人工修改操作流量，使人机交互更友好。四是增加计划停输、截断、站场特殊工艺设置等功能。
（3）截断功能
为保证计划的实用性和时效性，新版软件中新增截断功能，该功能可帮助用户对已有计划进行截断，并根据当前新的需求情况进行后阶段的计划求解。当生产环境或市场需求发生剧烈变化时，月初制定的计划将不再可行，此时可以采取该功能进行新计划的快速编制。
（4）停输功能
根据用户需求，添加计划停输功能，目前西南管道几乎满负荷运行，当出现油源紧缺或下游省市接卸困难的情形，即需要安排计划停输。在界面中设置停输事件点以及停输时间，即可实现关键事件点的计划停输。
2.2 应用实例
目前，北大段计划软件已经成为计划人员的得力助手，以下是2021年1月31日8时至2021年2月28日8时的月度分输调度计划。
（1）信息展示及录入
在编制计划前，需要检查之前录入的注入流量、下载流量、管道流量限制，若有调整需要修改保存。然后输入本月的管道初始状态、注入计划、需求计划。录入完毕，点击运算，约10min左右后即可得到运行计划，较人工编制和老版本软件计算速度有着明显的提高。
（2）计划生成及展示
横坐标表示计划时间周期，纵坐标表示管道里程值，不同颜色的线条代表软件计算得到的各个油品界面在管内的运移位置，水平的彩色条状表示各个分输站点的批次分输信息，颜色代表对应的分输油品批次名称，宽度代表分输流量值，长度代表分输持续时间，条状块首尾位置对应的横坐标值为分输的开始时间和结束时间。[4]软件生成的运行计划能够从全局角度权衡各分输站的下载需求，编制的调度计划实际下载量与计划量偏差较小。
3 其它工艺特点
3.1长坡分输混油
由于西南成品油管道南线长距离输送管道的特殊性，长坡作为末站需要接收混油及油尾。按照相关专业要求，长坡接收完汽顶柴混油界面后，至少下载1500吨92#汽油后方可启输大理支线和昆东支线；接收完柴顶汽混油界面后，至少下载1000吨0#柴油后方可启输大理支线和昆东支线。如图所示，在输出的运行计划中，当柴顶汽油头到达长坡时，长坡下载混油，长坡后（即大理支线和昆东支线）进行了一段时间的停输。
3.2 计划停输
西南成品油管网南线按照每月3个批次进行输送，全年全线停输时间不超过70天。由于正在开展北海-百色增输改造和长坡-曲靖段反输改造，各站停输要求不尽相同，因此需要安排相应停输工况进行站内改造作业。如图是2021年五月份西南管道南线输油计划，本月进行北海站内检修，设置了两段停输要求，一是南宁分输015批次组分前全线停输2小时，二是南宁分输016批次92#汽油前，全线停输33小时。
4 结论
为满足市场需求，最大限度发挥管道输送效能，国家管网华南公司不断调整西南管网的输送工艺以及计划编制策略。因此，我们需根据现阶段工艺不断改进模型，完善调度计划自动编制软件，改变以前人为干预、人为操作的理念，让智能化系统更好的服务输油任务。
参考文献：
[1]张强,梁永图,王大鹏,刘增哲,宫敬.成品油管道调度计划算法的改进与应用[J].石油化工高等学校学报,2008(02):76-79
[2] [3]廖绮,梁永图,张浩然,邵奇,张贺.基于深度搜索法的成品油管道调度计划自动编制[J].油气储运,2017,36(12):1391-1400.
[4]刘静,郭强,姜夏雪,梁永图.新运行模式下的大西南管道调度计划编制软件[J].油气储运,2013,32(09):986-989.