大型原油碼頭通過能力分析

危 拓

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

近年來，隨著國內大型千萬噸級煉油項目的逐步建設及開工，配套的大噸位原油碼頭的數量也顯著增加。如何提高大型原油碼頭的通過能力，減少船舶滯期是碼頭調度時面臨的首要問題[1]。文章研究的煉油廠位于廣東，原設計原油加工能力為12 Mt/a，2017年10月，該煉廠二期項目投用，使最大原油加工能力大幅提高至22 Mt/a，目前實際加工能力約20 Mt/a。該煉油項目配套建設了1個300 kt級的原油碼頭和6×105m3的原油庫區，煉廠加工的原油全部通過該原油碼頭進行接卸，再通過海管轉輸至廠內加工罐。

目前，該碼頭面臨著原油船舶靠卸頻繁、滯期情況日趨嚴重的問題，原油碼頭的接卸能力已成為制約該煉廠提高負荷、優化原油結構的重要因素。文章通過引入港口服務水平指標——船舶等待時間占泊位作業時間的比例，研究原油碼頭的最佳通過能力。

1 通過能力分析

目前國內300 kt級碼頭泊位通過能力按照國家行業標準《海港總平面設計規范》(JTJ 211—1999)中的公式進行計算[2]。一般300 kt級原油碼頭參考實際營運情況，通過選擇計算參數，控制在20 Mkt/a以內[3-4]。

式中，Pt為一個泊位的年通過能力，T為年日歷天數，G為設計船型的實際載貨量，td為晝夜小時數，tz為裝卸一艘設計代表船型所需時間，tf為船舶的裝卸輔助作業、技術作業時間以及船舶靠離泊時間之和，tp為油船排壓艙水時間，ρ為泊位利用率(取0.5)。

1.1 設計通過能力

在設計300 kt級原油碼頭通過能力時，除了考慮上述公式中的有關參數，還需要結合碼頭實際靠泊的各種船舶運量占比。

該煉油廠設計加工原油品種包括國內的海洋原油和來自中東、西非的進口原油，設計靠泊船型從80～300 kt級，設計碼頭通過能力為15 200 kt/a，詳見表1。

表1 300 kt級泊位設計年通過能力

續表1

1.2 實際通過能力

設計通過能力計算時，船型、船時效率、輔助作業時間等均采用經驗值，與目前碼頭實際數據不盡相同。以該碼頭2016—2018年實際發生的原油接卸數據，對碼頭實際通過能力進行計算，結果如表2所示。

表2 300 kt級泊位實際年通過能力

從表2的計算數據可以看出：船舶額定載質量越大，單船型泊位年通過能力越大。由于目前實際靠泊的大噸位原油船舶比例較設計高，因此按公式計算的碼頭實際通過能力比設計通過能力大1.2 Mt/a(設計為15.2 Mt/a，實際為16.4 Mt/a)，而目前碼頭接卸量已達到20 Mt/a，這說明目前碼頭實際已超負荷運行。

1.3 碼頭作業時間

碼頭接卸能力除了用碼頭通過能力來表示外，還可以通過碼頭實際作業時間來反映，表3為近年來該碼頭實際作業時間。從表3可以看到：二期開工前，10 kt原油平均在港作業時間需要4.46 h，碼頭平均使用時間為每月23.1 d，尚存在富余；二期開工后，10 kt原油平均在港作業時間經過優化降低至3.43 h，但碼頭每月平均使用時間卻上升至28.8 d，這說明二期開工后，碼頭基本上已處于24 h不間歇作業，沒有富余能力。

表3 碼頭實際作業時間

注：每月按30 d計。

再考慮到碼頭地處南海，每年均會受到不同數量臺風的影響從而封航，同時目前碼頭沒有實現夜間靠離泊作業，因此目前碼頭實際已經處于超負荷狀態。

1.4 最佳通過能力

關于300 kt級原油碼頭的最佳通過能力，行業內有較多的研究。國際上通常使用港口服務水平指標AWT/AST來評價一個港口的服務水平，AWT表示船舶的平均等待時間，AST表示船舶平均在泊作業時間，指標AWT/AST反映的是船舶等待時間占泊位作業時間的比例[5]。

一般而言，AWT/AST越高，說明船舶相對等待時間就會越長，是以犧牲船方利益為代價來提升港口的吞吐量；AWT/AST越低，對船舶服務水平越高，是以犧牲部分港區裝卸能力和泊位資源為代價的[5]。通常認為船舶等待時間不宜超過在泊作業時間的30%～50%，當AWT/AST達到0.5時，此時的港方和船方的總體利益為最大化，認為達到碼頭的合理通過能力[5]。

以廣東某大型原油接卸碼頭為工程實例[5]，通過建立仿真模型，引入港口服務水平指標對300 kt級原油碼頭的最佳通過能力進行了分析，研究結果如表4所示。當港口服務水平指標AWT/AST為0.5時，港口合理的通過能力為17 Mt/a，此時港方和船方的總體利益最大化；當港口吞吐量達到20 Mt/a時，港口服務水平指標AWT/AST達到了0.61，已經超過聯合國貿易和發展會議建議的合理值。

因此，其工程實例中300 kt級原油碼頭的合理通過能力為17 Mt/a，當碼頭吞吐量大于17 Mt/a時，會造成船舶壓港，滯期增加，損害船方和港方的利益，同時也降低碼頭后方煉油項目的正常生產的可靠性，建議若煉油項目加工能力大于17 Mt/a時，需要建設第2個泊位以保障煉油廠的正常生產。該碼頭在二期開工前，原油吞吐量約為12 Mt/a，港口服務水平指標AWT/AST平均為0.55，屬于合理水平；二期開工后，原油吞吐量增加到20 Mt/a，港口服務水平指標AWT/AST平均值上升到1.75，部分月份甚至超過了2.5，已遠超聯合國貿易與發展會議建議的合理值。這說明當前碼頭通過能力已無法滿足20 Mt/a的原油加工量的接卸要求，也反映當前碼頭確已處于超負荷狀態。

表4 仿真試驗結果

2 通過能力影響因素分析

碼頭通過能力的確定本身是一個非常復雜的問題，影響大型原油碼頭通過能力的因素可以歸結為以下5個方面：①港口設施因素，泊位前沿水深、泊位長度、航道等級、航道長度、錨地位置、錨地規模等；②裝卸工藝因素，泊位裝卸效率、原油儲罐配備等；③船舶因素，船舶到港頻率、到港船舶噸級及其分布等；④天氣因素，霧、風、浪、雨、流等；⑤其他因素，碼頭管理水平、船舶交通管制，比如船舶不能夜間通航等。

實際生產運行表明，該原油碼頭在原油接卸時也受上述因素的影響，如：①航道吃水無法滿足300 kt級船舶滿載進泊，實際載貨量一般在260 kt左右；②原油庫容有限，海管轉輸能力較低，時有因罐容不夠導致船舶在泊等待情況的發生；③船舶集中到港嚴重，錨地同時等待船舶數量較多。

受上述因素的綜合影響，導致碼頭達到17 Mt/a的通過能力時，往往港口服務水平指標AWT/AST較模擬要差，這也是為什么該碼頭在通過能力達到20 Mt/a時，AWT/AST指標遠高于文獻[5]中仿真試驗結果的原因。

3 通過能力優化

300 kt/a級原油碼頭的最佳通過能力應當為16～17 Mt/a。該原油碼頭無法滿足煉廠20 Mt/a加工量的原油接卸，目前是以犧牲船方利益、增加等泊時間、補償滯期費的方法來滿足煉廠原油的加工要求。由于碼頭的規劃建設需要相當長的一段時間，因此在現有的條件下，碼頭通過能力優化只能圍繞以下幾個方面開展。

(1)提高大噸位船舶運量占比。在其他參數相同情況下，大噸位船舶通過能力大，在港作業效率更高，提高大噸位船舶運量占比能減少碼頭接卸船次，進而減少輔助作業及靠離泊時間，有助于提高碼頭通過能力。

(2)合理控制船舶到港船期。合理有序的船期有利于減少船舶集中到港，提高碼頭服務水平，減少滯期。2018年5月和11月該碼頭原油到港情況合理有序，AWT/AST指標在0.64左右，當月的滯期費也是二期開工后最低的兩個月。

(3)縮短船舶接卸輔助作業及靠離泊時間。碼頭通過能力計算公式中，降低船舶的裝卸輔助作業、技術作業時間以及船舶靠離泊時間，有利于提高泊位通過能力，可以考慮從報關、引水、夜航靠離泊方面來縮短船舶接卸輔助作業及靠離泊時間。

4 結語

港口服務水平指標AWT/AST為0.5時，碼頭通過能力達到最佳，因此300 kt級大型原油碼頭的最佳通過能力應當為16～17 Mt/a，超過這個水平的原油接卸將導致碼頭超負荷，船舶滯期情況頻繁發生。在原油碼頭無法擴建的情況下，可從提高大噸位船舶運量占比、合理控制船舶到港船期和縮短船舶接卸輔助作業及靠離泊時間等方面來優化提高碼頭通過能力。