線性規劃在長慶油田集輸係統中的應用研究
孫靜春、趙慶寧、李雙傑
（1.西安交通大學管理學院陝西 西安710049；2.長慶油田公司規劃計劃處陝西 西安710018）
摘要：長慶油田是我國第二大陸上油田，隨著其原油產量的急劇增加，現有的集輸係統能否完成輸送任務成為關鍵問題。本文運用運籌學中的線性規劃方法分別建立了集輸係統的最大流模型及最小成本最大流模型，對油田原油外輸能力進行了優化分析，結果表明現有係統外輸能力可以完成2010年的任務，但難以滿足2015年的計劃目標；建議根據模型結果對超負荷運行的管線和站點進行擴建，提升這些瓶頸的輸送能力。
關鍵詞：線性規劃；集輸係統；長慶油田
引言
我國的石油儲量地理分布決定了“西油東送”的能源格局，也決定了長慶油田毋容置疑的戰略地位及其對區域經濟的輻射和帶動作用。2009年長慶油田油氣當量超過3000萬噸，一躍成為僅次於大慶油田的第二大陸上油氣田。國務院在當年做了重要批示，長慶油田5000萬噸油氣當量發展目標是關係中國能源格局的大事。根據該目標，2015年原油產量要達到5000萬噸。這一輸送任務對目前的長慶油田原油集輸係統是一個巨大的挑戰。因此，為實現長慶油田的發展目標，對現有集輸係統的輸送能力進行研究具有非常重要的現實意義。
國內外有許多學者對原油運輸進行了的研究。從研究對象上看，李慶元等(2008)借鑒供應商管理庫存理論，提出新模式下油料物流配送模型，給出庫存補給和動態管理一體化解決方案，比較適合於較大規模物流配送問題；高鷙等(2008)則采用約束規劃方法對原油調度係統模型進行描述和求解，可以較好地應用於調度過程中的非線性指標控製；王立貴等(2008)針對單管道多品油順序調度構建了連續時間MLP模型，適用於有限資源約束下單管道調動。上述的研究主要是針對油輪運輸、單管道多品油運輸等特定對象，與本文研究的陸地多管道原油調運網絡在結構和方式上有較大差別，所以上述文獻中的方法並不適用本文研究。
在研究方法上，李淑萍(2009)則利用圖論和網絡規劃的理論研究海底輸送係統，建立了網絡最小費用流問題的非線性規劃模型並將非線性費用函數線性化處理。Maryam Hamedi等(2009)為使運輸和分配總成本最小，構造了一個單目標、六階段、單產品混合整數規劃模型，提出使用分階段最優求解的層次性算法。Winston Lasschuit等(2004)利用供應鏈管理思想，解決了供應鏈價值曲線和供應鏈集成規劃的問題，有助於改善石油運輸中的供應鏈調度和規劃決策。而本文研究問題側重集輸係統的輸油能力，以及各管線、節點的負荷程度，這與上述研究的目標有差異。所以其研究方法也不適用於本研究。
長慶油田集輸係統涉及中國西部多個省份，範圍較廣。它包括內外部十多家煉廠、內部的三個輸油處和油氣銷售處、八個采油廠，以及不同層次的管線。采油廠采集的原油由輸油處經管線運輸到出口站，然後再由油氣銷售處通過管線、鐵路和汽車等運送到煉廠。目前集輸係統采用“生產運行處→輸油處→采油廠”的三級調度管理體製，在生產管理過程中出現了上下級之間的信息不對稱，生產調度缺乏科學的機製，使現有集輸係統未能發揮出潛力。
長慶油田為滿足日益增長的原油輸送需求，主要麵臨以下幾個問題：一是現有集輸係統的最大輸油能力是多少？二是如何以最小成本來滿足對原油的輸送計劃需求？三是提升現有集輸係統輸送能力的瓶頸在哪裏？而現有研究在對象特征、問題特征都與本文研究不符，雖對本研究有一定的參考價值，不適合完全采納。
1.變量與模型
本文研究問題屬於陸地上多管道原油的計劃輸送能力規劃問題，關注如何提高係統的最大輸油能力，在實現計劃的前提下才考慮運輸成本。本文將采用線性規劃模型分別建立最大流模型和最小費用最大流模型來研究原油資源配置的最佳平衡方式，確定現有管道係統的最大輸油能力、最經濟運輸方式和應急情況下的最大調整空間，並對現有集輸係統能否勝任2015年的2500萬噸輸油能力進行評估。在此基礎上對集輸係統提出科學的的統籌規劃方案，並為企業製定相關的戰略規劃提供理論支撐。