油氣“全國一張網(wǎng)”構(gòu)建所存在問題及方法論探討
王亮1焦中良1朱鋒2武斌2
1. 國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司工程部2. 中國石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院
摘要：構(gòu)建“全國一張網(wǎng)”對實施國家油氣體制改革、能源安全新戰(zhàn)略及建設(shè)全國統(tǒng)一大市場意義重大。通過研讀國家發(fā)改委和能源局2022年發(fā)布的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，梳理油氣基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運營面臨的痛點，借鑒國家電網(wǎng)智能電網(wǎng)建設(shè)及阿里云企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工業(yè)大腦實踐經(jīng)驗，提出“全國一張網(wǎng)”的定義和內(nèi)涵，建議構(gòu)建“全國一張網(wǎng)”油氣資源市場預(yù)測與分析模型、天然氣物流平衡優(yōu)化模型、天然氣管網(wǎng)水力系統(tǒng)分析優(yōu)化模型、價值評估模型、地理信息系統(tǒng)及管網(wǎng)布局方法論。從而實現(xiàn)“全國一張網(wǎng)”相關(guān)數(shù)據(jù)、算法、算力在全社會的共建、共享，推動“全國一張網(wǎng)”的構(gòu)建，助力建設(shè)全國統(tǒng)一油氣大市場改革目標(biāo)的實現(xiàn)。
關(guān)鍵詞： 油氣體制改革;全國一張網(wǎng);智慧管網(wǎng);方法論;工具體系;
構(gòu)建“全國一張網(wǎng)”是落實國家油氣體制改革和能源安全新戰(zhàn)略、加快建設(shè)全國統(tǒng)一油氣大市場的重要舉措，是中國油氣行業(yè)當(dāng)前乃至未來一段時期的中心工作。2022年初，國家發(fā)改委和國家能源局發(fā)布的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》在規(guī)劃理念、思路及方法等方面進行了創(chuàng)新升級，為“全國一張網(wǎng)”建設(shè)提供了思路。當(dāng)前，包括國家管網(wǎng)集團、三大石油公司以及省網(wǎng)在內(nèi)的油氣基礎(chǔ)設(shè)施企業(yè)在項目規(guī)劃、項目定義（可研和初設(shè)）、市場營銷、建設(shè)及運營等方面尚面臨諸多痛點，借鑒國家電網(wǎng)建設(shè)智能電網(wǎng)和阿里云建設(shè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工業(yè)大腦的成熟經(jīng)驗，指出管道行業(yè)應(yīng)明確“全國一張網(wǎng)”的定義和內(nèi)涵，并盡快構(gòu)建一套完整的“全國一張網(wǎng)”方法論及工具體系，指導(dǎo)管網(wǎng)規(guī)劃、項目投資、經(jīng)營決策，加快推動“全國一張網(wǎng)”的構(gòu)建，助力建設(shè)全國統(tǒng)一油氣大市場的改革。
1 管道行業(yè)面臨的痛點
國家管網(wǎng)集團的成立為實現(xiàn)“全國一張網(wǎng)”奠定了物理基礎(chǔ)，但當(dāng)前中國油氣基礎(chǔ)設(shè)施仍處于初期的物理聯(lián)通階段，國家管網(wǎng)集團運營的油氣基礎(chǔ)設(shè)施之間及其與第三方油氣基礎(chǔ)設(shè)施之間等經(jīng)濟組織形態(tài)尚未按照“全國一張網(wǎng)”的原則實現(xiàn)運行上有機融合、經(jīng)營上高效銜接、建設(shè)上統(tǒng)籌優(yōu)化，未能實現(xiàn)“全國一張網(wǎng)”統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)和運營的目標(biāo)，導(dǎo)致傳統(tǒng)的管道項目建設(shè)機制不能適應(yīng)當(dāng)前大規(guī)模、高效率、高質(zhì)量建設(shè)需求。結(jié)合國家管網(wǎng)集團成立兩年來的工作實踐，初步分析目前管道行業(yè)面臨的痛點。
1.1 全國天然氣資源市場預(yù)測數(shù)據(jù)“不統(tǒng)一”
天然氣產(chǎn)業(yè)鏈各主體在全國天然氣資源和市場預(yù)測方面基礎(chǔ)薄弱，未形成一套統(tǒng)一權(quán)威的數(shù)據(jù)，不能有效指導(dǎo)管網(wǎng)規(guī)劃布局、市場開發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)營。例如，國家管網(wǎng)集團各管道項目可研工作中關(guān)于資源和市場的預(yù)測來自三大石油公司、地區(qū)公司或設(shè)計單位，不同管道項目的資源和市場數(shù)據(jù)可能相互矛盾，影響管道投資決策，增大前期工作難度。地方政府、省網(wǎng)及地方企業(yè)更是難以摸清資源數(shù)據(jù)，對天然氣市場數(shù)據(jù)存在一定的認(rèn)識偏差，可能導(dǎo)致其對天然氣消費政策和管道建設(shè)做出不合理的判斷與決策。
1.2 各級政府及管道企業(yè)制定管道項目“不統(tǒng)一”
當(dāng)前，國家和地方政府規(guī)劃油氣基礎(chǔ)設(shè)施項目既可由國家管網(wǎng)集團、三大石油公司、省網(wǎng)、地方企業(yè)等提出，也可由地方政府提出，最后由主管部門簡單匯總發(fā)布，呈現(xiàn)出國家與地方政府不統(tǒng)一、政府與企業(yè)不統(tǒng)一、企業(yè)之間不統(tǒng)一、項目全國布局與區(qū)域布局不統(tǒng)一的現(xiàn)象。考慮城鎮(zhèn)規(guī)劃、立體交通網(wǎng)協(xié)調(diào)、環(huán)保等可變因素，未能從全國范圍平衡資源流量流向及優(yōu)化管網(wǎng)總體布局，增大了各企業(yè)項目規(guī)劃、項目定義、投資決策以及與地方政府和相關(guān)上下游企業(yè)的協(xié)調(diào)難度。
1.3 油氣物流信息“不統(tǒng)一”
中國油氣物流涉及管輸、鐵路、公路、水路等運輸方式，并與LNG接收站、儲氣庫、油庫、罐箱等儲存方式配合應(yīng)用，呈現(xiàn)以油氣管輸為主、其他方式為輔，多資源、多用戶、多承運主體、多進多出、多波動的動態(tài)演變物流格局。上中下游各主體未完整掌握基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，物流方式之間缺乏有效銜接，無法做到物流的預(yù)測和統(tǒng)一協(xié)調(diào)，不利于管道布局、管容交易、管網(wǎng)調(diào)度。
1.4 天然氣管道項目經(jīng)濟評價模型“不統(tǒng)一”
目前，中國各企業(yè)未形成統(tǒng)一合理的天然氣儲運設(shè)施經(jīng)濟評價模型，不能適應(yīng)國家發(fā)改委按價區(qū)核價政策要求，管道企業(yè)難以測算投資項目對同一價區(qū)內(nèi)不同公司周轉(zhuǎn)量及效益的影響，難以測算投資項目對其他價區(qū)周轉(zhuǎn)量及效益的影響，難以將管道和儲氣設(shè)施作為一個整體測算經(jīng)濟效益，難以測算投資項目對企業(yè)整體周轉(zhuǎn)量及效益的影響，影響企業(yè)的投資和生產(chǎn)經(jīng)營決策，進而影響全國天然氣產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)和優(yōu)化。
1.5 未形成基于數(shù)據(jù)、算法、算力的智能決策系統(tǒng)
“全國一張網(wǎng)”時代的來臨，意味著中國將面對更加復(fù)雜多元的油氣儲運運營體系，對各管道企業(yè)特別是國家管網(wǎng)集團的管網(wǎng)布局能力、市場營銷能力、投資決策能力、建設(shè)運維能力提出了更高要求?，F(xiàn)代化的決策系統(tǒng)已逐漸從程序驅(qū)動轉(zhuǎn)型為數(shù)據(jù)驅(qū)動，從人工決策轉(zhuǎn)向基于算法、算力的智能決策，但目前尚未形成基于數(shù)據(jù)、算法、算力的智能決策系統(tǒng)，制約了智慧管網(wǎng)建設(shè)。
2 相關(guān)企業(yè)可借鑒經(jīng)驗
從業(yè)務(wù)上看，國家電網(wǎng)與國家管網(wǎng)具有高度的相似性，都是線性輸送工程，具備多資源、多用戶、多進多出等特征，同樣面對構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)、靈活安全調(diào)度等需求，國家電網(wǎng)在上述方面擁有豐富經(jīng)驗；阿里云是平臺企業(yè)，已為200多個國家和地區(qū)的企業(yè)、開發(fā)者、政府機構(gòu)提供服務(wù)，其企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工業(yè)大腦積累了豐富的實踐經(jīng)驗，對智慧管網(wǎng)建設(shè)具有較好的借鑒意義。
2.1 國家電網(wǎng)
2.1.1 智能電網(wǎng)的提出
2009年，國家電網(wǎng)的特高壓電網(wǎng)建設(shè)初見成效，開始推進堅強智能電網(wǎng)建設(shè)，增強電網(wǎng)優(yōu)化配置能源資源及抵御嚴(yán)重事故風(fēng)險的能力；2013年，提出智能電網(wǎng)承載和推動第三次工業(yè)革命的戰(zhàn)略構(gòu)想；2020年，建成“一強三優(yōu)、電網(wǎng)堅強、資產(chǎn)優(yōu)良、服務(wù)優(yōu)質(zhì)、業(yè)績優(yōu)秀”現(xiàn)代公司；2035年，規(guī)劃全面建成具有卓越競爭力的世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。
國家電網(wǎng)認(rèn)為，智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，以通信信息平臺為支撐，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度各個環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級，實現(xiàn)電力流、信息流、業(yè)務(wù)流高度一體化融合的現(xiàn)代電網(wǎng)。智能電網(wǎng)能夠優(yōu)化能源資源配置，提高清潔能源接納能力，提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定性，引入電網(wǎng)與用戶的雙向互動。智能電網(wǎng)具有自愈電網(wǎng)、促進參與、抵御攻擊、廣域互聯(lián)、推動電力市場蓬勃發(fā)展及優(yōu)化資產(chǎn)等主要特征，這些特征構(gòu)成了智能電網(wǎng)的完整景象。
2.1.2 智能電網(wǎng)的建設(shè)
國家電網(wǎng)原董事長舒印彪指出，國家電網(wǎng)立足電網(wǎng)實際，與平臺各方不斷加強合作，優(yōu)勢互補，以眾創(chuàng)、眾智、眾包、眾扶等方式推動技術(shù)和商業(yè)模式創(chuàng)新，共同將平臺建設(shè)好、發(fā)展好、使用好，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展搭建全業(yè)務(wù)、全流程綜合服務(wù)平臺，實現(xiàn)共建、共享、共贏。
國家電網(wǎng)在共商、共建、共享、共贏的原則基礎(chǔ)上，將構(gòu)建以特高壓為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)作為目標(biāo)，通過技術(shù)和管理兩條主線，提出平臺促進市場競爭、自由對接供需信息、精準(zhǔn)數(shù)據(jù)增值服務(wù)、流程化智能管理、信用融資助力建站等手段，加強電網(wǎng)互聯(lián)和智能電網(wǎng)建設(shè)，實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈融合，打通全流程每個環(huán)節(jié)，向行業(yè)和用戶提供整體解決方案，大幅提高電網(wǎng)資源配置能力、智能化水平及清潔能源比例。
國家電網(wǎng)統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)建設(shè)分為以下3個階段：(1)規(guī)劃試點階段（2009—2010年），側(cè)重于戰(zhàn)略規(guī)劃，推動技術(shù)、管理標(biāo)準(zhǔn)化；(2)全面建設(shè)階段（2011—2015年），側(cè)重于特高壓電網(wǎng)及城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)，推動關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備研發(fā)突破及應(yīng)用；(3)引領(lǐng)提升階段（2016—2020年），全面建成統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)，使電網(wǎng)資源配置能力、安全水平、運行效率，以及電網(wǎng)與電源、用戶之間的互動性和統(tǒng)籌能力顯著提高。
2.1.3 可借鑒經(jīng)驗
(1）在公平開放方面，可以借鑒國家電網(wǎng)的“即插即用”及用戶主動參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)的經(jīng)驗。國家電網(wǎng)的智能電網(wǎng)安全、無縫地容許各種不同類型的發(fā)電、儲能系統(tǒng)及用戶接入系統(tǒng)，簡化聯(lián)網(wǎng)過程，類似于“即插即用”。從小到大各種不同容量的發(fā)電和儲能在所有電壓等級上都可以互聯(lián)，構(gòu)建了完備的用電信息采集系統(tǒng)和配電自動化系統(tǒng)，提升了配電網(wǎng)的智能化運行水平，用戶更多地參與到整個系統(tǒng)的經(jīng)濟活動中來，從而產(chǎn)生更多的價值效應(yīng)。
(2）在管網(wǎng)布局方面，可以借鑒國家電網(wǎng)以特高壓為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)建設(shè)經(jīng)驗。國家電網(wǎng)自2005年以來堅持特高壓戰(zhàn)略，推動西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)，并累計建成“15交（1 000 kV)13直（800 kV）”特高壓電網(wǎng)，實現(xiàn)各大能源基地與中東部主要負(fù)荷中心互聯(lián)，并建設(shè)配套城鄉(xiāng)配電網(wǎng)，形成堅強的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、強大的電力輸送能力及安全可靠的電力供應(yīng)能力。對中國構(gòu)建以高壓（10 MPa/12 MPa）為骨干網(wǎng)架、省市各級管網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的統(tǒng)一堅強智能管網(wǎng)具有較好的借鑒意義。
(3）在物流平衡優(yōu)化方面，可以借鑒國家電網(wǎng)從發(fā)電機組、干線輸電網(wǎng)絡(luò)到配電網(wǎng)絡(luò)、終端銷售企業(yè)的一體化調(diào)度經(jīng)驗。國家電網(wǎng)自主研制智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)，建成世界上覆蓋范圍最廣、駕馭能力最強的電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)，建立適用于多種地形和氣候類型的新能源發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)，并通過市場供給與需求的互動，有效管理能源、容量、容量變化率、潮流阻塞等參數(shù)，降低潮流阻塞，保障復(fù)雜大電網(wǎng)的安全運行。
(4）在水力優(yōu)化調(diào)度平臺建設(shè)方面，可以借鑒國家電網(wǎng)以超算中心為核心的在線仿真與全局全時段優(yōu)化平臺建設(shè)經(jīng)驗。隨著特高壓交直流混聯(lián)與新能源的大規(guī)模接入，電網(wǎng)、電源結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，國家電網(wǎng)建立了世界首套基于超算的電力仿真專用系統(tǒng)，包含24 000個CPU核，理論峰值計算能力達918.7×1012次/s，自主研發(fā)了全部平臺軟件和核心計算軟件，支持全國、區(qū)域、分省多級聯(lián)合、多用戶協(xié)同分析計算，具備隨時支撐實際電網(wǎng)運行方式校核的能力。
(5）在上下載技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)方面，可以借鑒國家電網(wǎng)接入電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)經(jīng)驗。國家發(fā)改委、能源局、國家電網(wǎng)等部門陸續(xù)發(fā)布DL/T 448—2016《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》、Q/GDW 1480—2015《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》、GB/T 19964—2012《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》、GB/T 33342—2016《戶用分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接口技術(shù)規(guī)范》等一系列標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了傳統(tǒng)電源、分布式電源等各類電源的并網(wǎng)技術(shù)要求，涵蓋價格、計量、電能質(zhì)量、調(diào)度、管理等各個方面，并對各個方面進行了細(xì)致規(guī)范。例如，電能質(zhì)量包括電壓波動、電壓值、頻率、諧波、直流分量、三相平衡度等各項指標(biāo)。
2.2 阿里云企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工業(yè)大腦
2.2.1 企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工業(yè)大腦
阿里云創(chuàng)立于2009年，致力于以在線公共服務(wù)的方式，提供安全、可靠的計算和數(shù)據(jù)處理方案，使計算和人工智能成為普惠科技。其基礎(chǔ)技術(shù)研究由阿里巴巴達摩院組織實施，主要包括機器智能、數(shù)據(jù)計算、機器人、金融科技及X實驗室5個部分。
阿里云企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工業(yè)大腦能力架構(gòu)自下而上包括設(shè)備、車間、企業(yè)、園區(qū)及城市5個層面。設(shè)備層面實現(xiàn)設(shè)備管理，包括在線檢測、故障預(yù)測等；車間層面實現(xiàn)智能化車間，包括控制優(yōu)化、效率提升等；企業(yè)層面實現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，如數(shù)據(jù)中臺等；園區(qū)層面實現(xiàn)區(qū)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型產(chǎn)業(yè)園升級，包括企業(yè)畫像、園區(qū)安全、園區(qū)大腦等；城市層面實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、新舊動能轉(zhuǎn)換、產(chǎn)融結(jié)合，如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺及工業(yè)經(jīng)濟大腦。
企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工業(yè)大腦能夠快速訓(xùn)練出企業(yè)的專屬智能，降低使用大數(shù)據(jù)和人工智能的門檻，借助平臺實施數(shù)字化創(chuàng)新。其涵蓋供、研、產(chǎn)、銷4個部分：“供”是為了使供給有序，具體包括智慧物流、庫存優(yōu)化及供應(yīng)商風(fēng)控；“研”是為了使智造有“芯”，具體包括能耗評估優(yōu)化、故障預(yù)測診斷及工藝參數(shù)推薦；“產(chǎn)”是為了使生產(chǎn)有理，具體包括圖片智能質(zhì)檢、實時監(jiān)控預(yù)警及生產(chǎn)排程調(diào)度；“銷”是為了使?fàn)I銷有依，具體包括潛在客戶挖掘、經(jīng)銷商風(fēng)控及產(chǎn)品銷量預(yù)測。
阿里自身業(yè)務(wù)正是基于工業(yè)大腦，實現(xiàn)數(shù)據(jù)智能。一是通過數(shù)據(jù)洞察用戶興趣，更好地服務(wù)消費者，如基于新聞內(nèi)容、用戶屬性、用戶行為3類數(shù)據(jù)進行特征提取，輸出用戶興趣畫像、品類畫像、新聞畫像，提供最精準(zhǔn)的推薦服務(wù)。二是提供智能客戶服務(wù)，通過自然語言處理（NLP），深度學(xué)習(xí)實現(xiàn)7×24 h客戶服務(wù)體驗。三是打造阿里商家第二張身份證，實現(xiàn)“信用=財富”，表現(xiàn)為310金融風(fēng)控模式，做到“3分鐘申貸、1秒鐘放款，0人工介入”，具體分為5個環(huán)節(jié)：(1)風(fēng)險智能監(jiān)控，包括交易異動、風(fēng)險熱力圖監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題；(2)案件洞察分析，包括風(fēng)險、用戶、群體洞察，實現(xiàn)調(diào)優(yōu)；(3) AI驅(qū)動自動優(yōu)化驗證，包括規(guī)則+模型攻防優(yōu)化；(4)智能仿真，包括變量、策略、模型設(shè)計及驗證發(fā)布；(5)安全大腦線上攻防由風(fēng)險管理系統(tǒng)智能監(jiān)控并形成閉環(huán)風(fēng)控。
2.2.2 可借鑒經(jīng)驗
阿里云工業(yè)大腦實踐經(jīng)驗表明，數(shù)字化時代已經(jīng)到來，勢必使未來經(jīng)濟社會發(fā)展發(fā)生巨大變化，數(shù)據(jù)、算法、算力將成為政府和企業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，并服務(wù)于政府、企業(yè)的決策和經(jīng)營活動。政府和企業(yè)管理決策由程序驅(qū)動轉(zhuǎn)型為數(shù)據(jù)驅(qū)動，意味著數(shù)據(jù)和算法的優(yōu)劣、算力規(guī)模、強度、效率、組織能力將成為企業(yè)和國家的核心競爭力之一。
中國油氣儲運行業(yè)應(yīng)構(gòu)建自已的“工業(yè)大腦”，并借此推動智慧管網(wǎng)建設(shè)。如通過數(shù)字化、信息化、自動化及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度融合，建設(shè)統(tǒng)一的管道資產(chǎn)“數(shù)字孿生體”及“泛在感知體系”，實現(xiàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施對各項業(yè)務(wù)管理職能的全覆蓋，以及業(yè)務(wù)橫向融合與縱向貫通，使虛擬的智能化管網(wǎng)與物理實體管道同步成長，實現(xiàn)對管道資產(chǎn)及管理活動的實時可視化監(jiān)控；構(gòu)建“全國一張網(wǎng)”大數(shù)據(jù)設(shè)施，建立規(guī)劃、項目定義、生產(chǎn)調(diào)度、商務(wù)運營的核心算法及數(shù)據(jù)庫，形成大規(guī)模的算力及數(shù)據(jù)資源，打造“全國一張網(wǎng)”的“工業(yè)大腦”，推動“智慧管網(wǎng)”建設(shè)，實現(xiàn)科學(xué)決策、高效運營及業(yè)務(wù)創(chuàng)新。
3“全國一張網(wǎng)”定義與內(nèi)涵
3.1 定義
狹義的“全國一張網(wǎng)”定義為：全國長輸油氣管道、LNG接收站、儲氣和儲油設(shè)施的匯總，通過互聯(lián)互通打破局部瓶頸、疏通資源通道，并向全國公平開放和公開準(zhǔn)入，構(gòu)建充分競爭的“X+1+X”體系，實現(xiàn)全國油氣資源的自由流動和安全輸送，以降低全社會的運行成本。
結(jié)合中國油氣體制改革目標(biāo)和油氣產(chǎn)業(yè)鏈實際情況，借鑒國家電網(wǎng)的智能電網(wǎng)及阿里云企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工業(yè)大腦建設(shè)經(jīng)驗，分析發(fā)現(xiàn)：與國家管網(wǎng)集團組建之前相比，國內(nèi)外環(huán)境和油氣產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)生重大變化，國家能源安全問題日益突出，低碳發(fā)展觀念深入民心，地方省網(wǎng)和地方管道企業(yè)異軍突起，天然氣儲運方式正在實現(xiàn)多樣化。因此，“全國一張網(wǎng)”已不再只是油氣基礎(chǔ)設(shè)施的物理構(gòu)建及資源的聯(lián)通和輸送，應(yīng)對其概念和內(nèi)涵進行重新定義。
廣義的“全國一張網(wǎng)”定義為：以國家管網(wǎng)集團油氣基礎(chǔ)設(shè)施為主體、地方企業(yè)儲運設(shè)施為輔助，以確保油氣資源安全供應(yīng)為基本前提，以滿足社會油氣輸送需求為首要目標(biāo)，以堅強智慧管網(wǎng)為核心，與鐵路、公路、水運等多種運輸方式高度協(xié)同，具有靈活高效、智能友好、開放互動、安全可控、成本低廉等基本特征的油氣物流系統(tǒng)。
3.2 內(nèi)涵
以建設(shè)“全國一張網(wǎng)”作為全國統(tǒng)一油氣大市場的硬件和物理基礎(chǔ)，以構(gòu)建全國性交易機制及適應(yīng)市場化要求的豐富商務(wù)模式作為操作系統(tǒng)和軟件，徹底實現(xiàn)運銷分離，打破省內(nèi)、省間壁壘，消除區(qū)域割據(jù)，是油氣行業(yè)發(fā)展大勢所趨。從“全國一張網(wǎng)”的資源、市場、平臺、價值、系統(tǒng)5個方面對其內(nèi)涵進行初步分析。
3.2.1 資源
“全國一張網(wǎng)”的資源不是傳統(tǒng)意義上的油氣資源，而是構(gòu)建“全國一張網(wǎng)”所涉及的油氣基礎(chǔ)設(shè)施，以及所依托的技術(shù)、社會、經(jīng)濟等硬件資源，只有整合應(yīng)用所有資源要素，才能打造堅強的“全國一張網(wǎng)”，包括：(1)油氣基礎(chǔ)設(shè)施，如國家管網(wǎng)集團、三大石油公司、省網(wǎng)、地方企業(yè)的管道、LNG接收站、儲氣庫、儲油庫等基礎(chǔ)設(shè)施，包含其涉及的路由資源、關(guān)鍵穿跨越、管網(wǎng)覆蓋率、儲運能力等要素；(2)行業(yè)資源，主要是油氣儲運行業(yè)所涉及的裝備制造、能源供應(yīng)、專業(yè)人才與技術(shù)、維搶修等資源；(3)其他相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，如可實現(xiàn)油氣儲運的公路、鐵路、水運等基礎(chǔ)運輸設(shè)施；(4)社會資源，如可利用的人力、物力、財力等社會資源，以及社會動員能力、媒體等資源。
3.2.2 市場
“全國一張網(wǎng)”的市場不是油氣消費市場，而是油氣基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)市場，主要功能是向服務(wù)對象（含托運商）提供油氣儲運服務(wù)及其他服務(wù)，以及如何接入更多的服務(wù)對象、如何提供更多品種的服務(wù)、如何向服務(wù)對象提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，以激發(fā)各類市場主體活力、建設(shè)全國統(tǒng)一大市場，包括：(1)確定和拓展服務(wù)對象，除拓展托運商外，還應(yīng)拓展其他物流企業(yè)、數(shù)據(jù)商、能源商、金融平臺等，具體服務(wù)對象范圍根據(jù)可提供的服務(wù)產(chǎn)品類別而調(diào)整；(2)服務(wù)產(chǎn)品，除豐富基于時間、空間、相態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鞯挠蜌庹{(diào)運、油氣儲存、調(diào)峰服務(wù)外，還可提供交易撮合、物流解決方案、托運進出平衡管理，以及光纖通信服務(wù)、物流數(shù)據(jù)服務(wù)、金融服務(wù)等；(3)服務(wù)方式和質(zhì)量，除傳統(tǒng)的服務(wù)方式外，還應(yīng)研究基于數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用展示和信息傳遞等服務(wù)手段，為服務(wù)對象提供高質(zhì)量、低成本的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。
3.2.3 平臺
“全國一張網(wǎng)”應(yīng)實現(xiàn)平臺經(jīng)濟模式運營，通過基于數(shù)據(jù)、算法、算力的核心優(yōu)勢將服務(wù)平臺化，構(gòu)建油氣運輸通道、交易平臺等基礎(chǔ)設(shè)施硬件及跨區(qū)域、跨行業(yè)、跨運輸企業(yè)、跨運輸方式等體制機制軟件，包括：(1)物流調(diào)度平臺，向全社會提供統(tǒng)一的物流調(diào)度平臺，實現(xiàn)一站式滿足服務(wù)對象的所有物流運輸需求；(2)管容交易平臺，構(gòu)建全國統(tǒng)一的管容交易服務(wù)平臺，并作為物流調(diào)度平臺的子平臺，由油氣調(diào)控平臺支撐，統(tǒng)籌全國油氣基礎(chǔ)設(shè)施的公平開放；(3)油氣調(diào)控平臺，構(gòu)建全國統(tǒng)一的油氣調(diào)控平臺，開展智慧調(diào)度，最大化實現(xiàn)全國資源調(diào)控的靈活性與可靠性；(4)數(shù)據(jù)傳輸和交換平臺，實現(xiàn)全國油氣物流信息的傳輸和交換共享，搭建物流體系的信息交互渠道和交易平臺，發(fā)揮數(shù)據(jù)資產(chǎn)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的服務(wù)支撐作用。
3.2.4 價值
“全國一張網(wǎng)”是國家油氣體制改革的核心目標(biāo)，在國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背景下，“全國一張網(wǎng)”應(yīng)實現(xiàn)自身價值的最大化，包括：(1)為社會創(chuàng)造最大價值，服務(wù)國家戰(zhàn)略、服務(wù)人民需要、服務(wù)行業(yè)發(fā)展，推動全社會油氣基礎(chǔ)設(shè)施低成本、高效率運行；(2)保障國家能源戰(zhàn)略安全，與其他儲運方式協(xié)同構(gòu)建安全可靠的堅強管網(wǎng)，基于經(jīng)濟、人口、社會、政治影響的安全體系，確保油氣基礎(chǔ)設(shè)施的安全環(huán)保；(3)實現(xiàn)儲運行業(yè)自身的低碳發(fā)展，助力國家實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)；(4)建立油氣產(chǎn)業(yè)鏈與其他能源產(chǎn)業(yè)的良性關(guān)系，實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展。
3.2.5 系統(tǒng)
“全國一張網(wǎng)”的構(gòu)建應(yīng)注重系統(tǒng)性，特別是通過科學(xué)合理的布局，實現(xiàn)管網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠，包括：(1)至少滿足“N-1”原則，即在任意一處管道、站場或資源斷開的情況下不影響管網(wǎng)整體運營和供氣，重點城市可執(zhí)行“N-2”或“N-3”原則；(2)主導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)化布局，構(gòu)建縱橫交錯的骨干管網(wǎng)布局，并形成若干關(guān)鍵物理樞紐站，實現(xiàn)雙向增壓、雙向調(diào)氣，增強“全國一張網(wǎng)”的堅強性；(3)通過“分形法”布局天然氣管網(wǎng)，形成多層架構(gòu)，第1層骨干管網(wǎng)解決跨區(qū)域的資源調(diào)配和供應(yīng)，第2層局部子網(wǎng)格解決區(qū)域內(nèi)的資源配送問題，第3層配氣管道解決用戶供應(yīng)，明確管網(wǎng)層級和職責(zé)分工，實現(xiàn)“天然氣一張網(wǎng)”簡捷高效運行。
4“全國一張網(wǎng)”構(gòu)建方法論及工具體系
基于國家電網(wǎng)和阿里云的成熟經(jīng)驗及“全國一張網(wǎng)”的定義和內(nèi)涵，為了實現(xiàn)中國油氣管網(wǎng)數(shù)字化重塑和智慧化構(gòu)建，提高管網(wǎng)規(guī)劃、項目投資、經(jīng)營決策質(zhì)量，應(yīng)盡快建立“全國一張網(wǎng)”油氣資源市場預(yù)測和分析模型、天然氣物流平衡優(yōu)化模型、天然氣管網(wǎng)水力系統(tǒng)分析優(yōu)化模型、價值評估模型、地理信息系統(tǒng)及布局方法論，以指導(dǎo)管道企業(yè)開展項目規(guī)劃、項目定義（可研和初步設(shè)計）、市場營銷、建設(shè)及運營工作，實現(xiàn)全國油氣產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展。
4.1 油氣資源市場預(yù)測和分析模型
實現(xiàn)全國油氣資源市場的科學(xué)預(yù)測是開展“全國一張網(wǎng)”戰(zhàn)略規(guī)劃、項目定義（可研和初步設(shè)計）、提供儲運服務(wù)產(chǎn)品、生產(chǎn)經(jīng)營等工作的基礎(chǔ)條件，應(yīng)建立全國油氣資源市場預(yù)測和分析模型，在現(xiàn)代能源體系框架下對全國油氣資源市場進行全面深入的分析和預(yù)測，提供統(tǒng)一高質(zhì)量的油氣資源市場數(shù)據(jù)。其功能包括：(1)加強與上下游的銜接，建立一套完整的全國油氣資源市場數(shù)據(jù)庫，資源數(shù)據(jù)應(yīng)細(xì)化到國內(nèi)油氣田、入境點、LNG接收站、儲氣庫、儲油庫等各類資源點，市場數(shù)據(jù)需要分地區(qū)、分行業(yè)、分企業(yè)；(2)資源市場數(shù)據(jù)既包括歷史數(shù)據(jù)，也覆蓋多情景預(yù)測數(shù)據(jù)，并建立一套完善的分年、分月、分日預(yù)測模型和算法，保證預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性；(3)資源市場預(yù)測應(yīng)具備敏捷靈活的市場化反應(yīng)機制，綜合考慮各類運輸方式對上下游的影響，主動適應(yīng)市場多元化競爭趨勢。
4.2 天然氣物流平衡優(yōu)化模型
建立全國天然氣物流平衡模型，實現(xiàn)面向管網(wǎng)自身的物理平衡和面向托運商的商務(wù)平衡，對全國物流設(shè)施進行能力校核，滿足天然氣產(chǎn)業(yè)鏈物流平衡管理需求，向全社會提供管輸產(chǎn)品、儲存產(chǎn)品及組合產(chǎn)品。其功能包括：(1)針對國家管網(wǎng)集團的天然氣管網(wǎng)，該模型基于天然氣資源、市場預(yù)測基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及托運商的托運需求，結(jié)合當(dāng)前天然氣儲運設(shè)施布局和運輸加工能力，依托大數(shù)據(jù)和高效的算法算力，考慮天然氣同質(zhì)化和逆向抵消輸送后實現(xiàn)物理平衡管理，生成覆蓋年、月、日等不同時期的物流平衡優(yōu)化結(jié)果，指導(dǎo)管道布局、管容交易；(2)針對全國的天然氣管網(wǎng)，該模型不僅提供企業(yè)間橫向的互聯(lián)互通和管網(wǎng)優(yōu)化，更要提供縱向的跨產(chǎn)、運、供、銷、儲、貿(mào)多環(huán)節(jié)（領(lǐng)域）全產(chǎn)業(yè)鏈、多情景優(yōu)化，面向托運商提供基于虛擬調(diào)運路徑和虛擬交易樞紐的商務(wù)平衡，并為托運商的平衡管理提供依據(jù)；(3)針對全國的天然氣物流需求，該模型覆蓋管道運輸、公路運輸、海運、內(nèi)河運輸?shù)榷喾N運輸方式和天然氣輸送、儲存、加工、配送等多種功能，為托運商提供點到點的一攬子解決方案；(4)全國天然氣物流平衡還應(yīng)放在全國能源布局和平衡的“大盤子”中，適度考慮多種能源協(xié)同發(fā)展問題。
4.3 天然氣管網(wǎng)水力系統(tǒng)分析優(yōu)化模型
當(dāng)前中國的仿真軟件主要依賴進口，國產(chǎn)化軟件尚面臨算法模型精度、仿真規(guī)模、優(yōu)化時段與范圍的制約，亟需建立天然氣管網(wǎng)水力系統(tǒng)優(yōu)化模型，以實現(xiàn)統(tǒng)一的天然氣調(diào)控。其功能包括：(1)具備全網(wǎng)全時段在線仿真、優(yōu)化的算法，包括對最大允許操作壓力、管存、輸氣能力等參數(shù)的計算、分析與預(yù)測，在確保運營安全性前提下，最大化管容利用率、最小化管輸能耗；(2)具備大規(guī)模、高精度、實時計算的算力，以應(yīng)對日益增長的天然氣管網(wǎng)運輸規(guī)模，可參照國家電網(wǎng)打造基于超算的仿真系統(tǒng)，并實現(xiàn)完全國產(chǎn)化；(3)支持全國、區(qū)域管網(wǎng)多級聯(lián)合、多企業(yè)聯(lián)動、多用戶協(xié)同分析、多方案計算、實時共享計算方案；(4)與全國天然氣資源市場預(yù)測與分析模型、全國天然氣物流平衡模型、天然氣調(diào)控系統(tǒng)深度融合，實現(xiàn)全面的數(shù)據(jù)共享共用，發(fā)揮最大的協(xié)同效應(yīng)。
4.4 價值評估模型
鑒于油氣產(chǎn)業(yè)鏈涉及全行業(yè)上中下游各類實體、各類儲運服務(wù)及各類儲運方式，應(yīng)著力構(gòu)建油氣儲運價值評估模型，其功能應(yīng)包括：(1)針對管道企業(yè)，基于經(jīng)濟評價參數(shù)、造價系統(tǒng)，以及動態(tài)投資、折舊、成本項目庫，開展價值評估，綜合考慮天然氣管道投資項目對同一價區(qū)內(nèi)不同管道企業(yè)周轉(zhuǎn)量和效益的影響、對其他價區(qū)周轉(zhuǎn)量和效益的影響，以及原油和成品油管道的效益影響因素，從整體和局部等多維度進行項目投資評估和決策，提出價值最大化方案并指導(dǎo)管道布局和運營；(2)針對全產(chǎn)業(yè)鏈，整合上下游運行工藝，綜合考慮中游運輸、儲存、加工、配送物理系統(tǒng)，以及管道、鐵路、公路、水路等多種運輸方式，并結(jié)合各環(huán)節(jié)費用等其他因素，推動實現(xiàn)油氣物流全鏈條成本最低、產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)找孀畲?、物流解決方案最優(yōu)，通過社會資源集約、集成及統(tǒng)籌銜接，實現(xiàn)油氣資源靈活、高效、安全輸配。
4.5 地理信息系統(tǒng)
地理信息系統(tǒng)是開展“全國一張網(wǎng)”建設(shè)的底層平臺和可視化平臺，應(yīng)盡快構(gòu)建，其功能包括：(1)地理信息系統(tǒng)覆蓋油氣基礎(chǔ)設(shè)施布局、路由規(guī)劃、管道關(guān)鍵穿跨越、環(huán)境敏感點、高后果區(qū)等信息，為天然氣管網(wǎng)的規(guī)劃、項目定義、建設(shè)、運營提供基礎(chǔ)；(2)與全國天然氣物流平衡模型、油氣調(diào)控平臺等深度銜接，并通過地理信息系統(tǒng)進行展示和操作；(3)與全國立體交通網(wǎng)協(xié)同發(fā)展，內(nèi)容涵蓋鐵路、公路、水路等現(xiàn)代綜合交通運輸體系，并能實時反映城市規(guī)劃與發(fā)展等動態(tài)信息。
4.6 布局方法論
廣義的“全國一張網(wǎng)”布局需要一套完善的理念和方法論作為支撐，并在管道行業(yè)的從業(yè)者中形成共識，從而在規(guī)劃環(huán)節(jié)、項目定義環(huán)節(jié)、市場開發(fā)環(huán)節(jié)、運營環(huán)節(jié)都能得以順利執(zhí)行，要求包括：(1)按照統(tǒng)籌布局、適度超前、優(yōu)化整合、安全可靠、兼顧效益、開放共享的原則確定管網(wǎng)布局；(2)深度結(jié)合前述4個模型和1個地理信息系統(tǒng)，以構(gòu)建廣義的“全國一張網(wǎng)”為核心目標(biāo)，兼顧各方訴求，能夠達成廣泛共識，并具備管網(wǎng)布局的可操作性；(3)管網(wǎng)布局應(yīng)優(yōu)化滿足“N-1”原則、網(wǎng)絡(luò)化布局（骨干管網(wǎng)+關(guān)鍵樞紐站+雙向輸送）、多層次網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（壓力和規(guī)模等級）、重點城市雙通道雙氣源等要求，并兼容當(dāng)前管網(wǎng)格局。
4.7 方法論與工具體系的邏輯關(guān)系
“全國一張網(wǎng)”的4個模型、1個地理信息系統(tǒng)和1個方法論構(gòu)成基礎(chǔ)層，其中地理信息系統(tǒng)是底層基礎(chǔ)，由此延伸出基于地理信息的資源市場預(yù)測和分析模型，并為全國物流平衡優(yōu)化和水力系統(tǒng)模擬提供支持，最終基于價值評估落實管網(wǎng)價值，進而建立管網(wǎng)布局方法論。管道企業(yè)的規(guī)劃環(huán)節(jié)、項目定義環(huán)節(jié)、市場開發(fā)環(huán)節(jié)、運營環(huán)節(jié)等應(yīng)用層的各項工作基于基礎(chǔ)層形成智能決策依據(jù)，指導(dǎo)構(gòu)建高效、靈活、智慧的“全國一張網(wǎng)”（圖1）。
5 結(jié)論與建議
通過建立“全國一張網(wǎng)”油氣資源市場預(yù)測和分析模型、天然氣物流平衡優(yōu)化模型、天然氣管網(wǎng)水力系統(tǒng)分析優(yōu)化模型、價值評估模型、地理信息系統(tǒng)，可以形成全面完善的“全國一張網(wǎng)”布局方法論及工具體系，指導(dǎo)構(gòu)建具有靈活高效、智能友好、開放互動、安全可控、成本低廉等基本特征的堅強智慧管網(wǎng)，同時為油氣產(chǎn)業(yè)鏈上中下游企業(yè)相關(guān)決策提供參考，一體推進中國油氣行業(yè)安全、健康、高效發(fā)展。
考慮到油氣儲運處于油氣產(chǎn)業(yè)鏈的中間環(huán)節(jié)，起承上啟下作用，而國家管網(wǎng)集團在油氣儲運環(huán)節(jié)中處于主導(dǎo)地位，建議由國家有關(guān)部委牽頭，國家管網(wǎng)集團承擔(dān)主要研究工作，三大石油公司、各省省網(wǎng)、地方管道企業(yè)配合，完成“全國一張網(wǎng)”油氣資源市場預(yù)測和分析模型、天然氣物流平衡優(yōu)化模型、天然氣管網(wǎng)水力系統(tǒng)分析優(yōu)化模型、價值評估模型、地理信息系統(tǒng)及布局方法論的構(gòu)建，實現(xiàn)“全國一張網(wǎng)”相關(guān)數(shù)據(jù)、算法、算力在全社會的共建、共享，實現(xiàn)構(gòu)建廣義“全國一張網(wǎng)”的最終目標(biāo)。
