車用汽油蒸氣壓指標按季節和區域細分探討

孫悅超 劉順濤 郭莘 丁曉亮 鄭煜

中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院

研究背景

車用汽油蒸氣壓是表征汽油蒸發性能的重要指標，與車輛的啟動性能和蒸發排放相關。車用汽油具有良好的蒸發性可保證發動機在各種條件下易于啟動，油品蒸發性越好，就越易被汽化，在冷車或低溫條件下發動機越能順利啟動和正常工作；反之，若油品的蒸發性差，汽油組分汽化不完全，難以形成具有足夠濃度的混合氣，不但發動機啟動性變差，而且會導致發動機工作不穩定、燃燒不完全，并最終導致油耗升高、排放增加。但車用汽油蒸發性過強會使油品在儲運過程中輕質餾分損耗過多，同時汽車在高溫環境下使用時可能發生氣阻問題。因此，車用汽油蒸氣壓應處于一定的合理范圍內。

在世界其他國家和地區的汽油標準中，如美國材料與試驗協會 （ASTM）的D4814標準、加州CaRFG標準、歐盟EN 228標準、日本JISK2202標準以及《世界燃油規范》（Worldwide Fuel Charter，WWFC）中對蒸氣壓指標的規定多是根據揮發性等級、環境溫度等進行分級和按季節劃分。我國自頒布GB 17930—1999《車用汽油》即國I車用汽油標準以來，對蒸氣壓指標一直實行按冬夏兩季進行劃分。各階段車用汽油國家標準中對蒸氣壓指標的具體規定見表1。

本文結合我國實際國情，根據溫度數據對我國各省份進行四季劃分，考察我國現今和未來成品油管道布局情況，生產和銷售企業汽油產品蒸氣壓分布，排除執行乙醇汽油標準以及單獨執行地方標準的區域，僅對車用汽油蒸氣壓指標按季節和區域細分進行探討。

表1 各階段車用汽油國家標準中對蒸氣壓指標的要求

我國車用汽油蒸氣壓按季節、區域劃分探討

我國四季劃分情況

在中華人民共和國氣象行業標準QX/T 152—2012 《氣候季節劃分》中規定了氣候季節劃分指標，其中：春季為日平均氣溫或滑動平均氣溫大于或等于10 ℃且小于22℃；夏季為日平均氣溫或滑動平均氣溫大于或等于22 ℃；秋季為日平均氣溫或滑動平均氣溫小于22 ℃且大于或等于10 ℃；冬季為日平均氣溫或滑動平均氣溫小于10 ℃。在GB 17930—1999中規定，蒸氣壓執行夏季指標的時間為3月16日～9月15日，執行冬季指標的時間為9月16日～3月15日。從GB 17930—2011開 始， 結 合VOCs（Volatile Organic Compounds，揮發性有機化合物）排放數據，將執行夏季指標的時間改為5月1日～10月31日，執行冬季指標時間的時間改為11月1日～4月30日。根據來源于中國氣象局的近四年我國各省份的氣溫數據（缺少2018年1月數據，根據常識性知識進行劃分），參考QX/T 152—2012 《氣候季節劃分》中的劃分依據，另外考慮到汽油蒸氣壓指標按季節劃分執行過程中的統一性，對我國各省份進行四季劃分，劃分結果精確至月份。各省份氣溫數據（不包含北京、香港、澳門和臺灣）見圖1～圖4，季節劃分情況見表2。

圖1 2015年我國各省份月平均氣溫統計

圖2 2016年我國各省份月平均氣溫統計

圖3 2017年我國各省份月平均氣溫統計

由表2可見，我國北部及西北部幾個省份冬季時間明顯長于其他省份；南方的云南、福建、廣東夏季時間明顯長于其他省份，且沒有氣象學意義上的冬季；海南省基本上是全年處于氣象學意義上的夏季；其余省份地區則表現出四季分明的特征。

蒸氣壓按區域、季節劃分探討

在對車用汽油蒸氣壓按區域進行劃分時，需同時考慮我國煉廠分布及成品油物流情況。我國煉廠主要分布在東部沿海、東三省以及華北地區，西部地區煉廠數量遠少于內陸以及沿海地區。從地區煉油能力、成品油需求匹配看，煉油能力缺口較大的區域是華中、西南地區，煉油能力過剩的區域主要是東北、華東、西北地區。

成品油管道的分布和建設與煉廠分布聯系密切。我國成品油管道總長約1.4×104km，從責任單位來看主要由中國石化和中國石油兩大石油公司運營。其中，中國石化成品油管道主要包括西南成品油管道、珠三角成品油管道、魯皖成品油管道、內江-簡陽成品油管道等。中國石油成品油管道主要包括西部成品油管道、蘭成渝成品油管道、蘭鄭成品油管道、撫錦鄭成品油管道等。另外中海油、解放軍總后勤部以及山西延長集團也分別建設了立沙成品油管道、黃驊港-中捷石化成品油管道，格拉成品油管道，延長煉油廠-西安成品油管道等[1]。2017年國家發展和改革委員會和國家能源局聯合發布了《中長期油氣管網規劃》。從整體布局來看，結合未來成品油“供給東移、需求西移”的變化趨勢，將建設東北、華北、西北南下通道，齊魯西送通道，沿江輸送通道以及華南內送通道等，基本形成“北油南運、沿海內送”的成品油管道布局[2]。我國中長期成品油主干管網規劃見圖5。

我國成品油管網分布復雜，覆蓋范圍廣，如果在全國范圍內對汽油蒸氣壓按區域進行細分，會對我國汽油的生產以及成品油運輸情況造成很大影響。但是可結合我國實際情況，進行一定程度上的分區域和季節劃分，在滿足車輛使用要求的同時便于統一管理和煉廠平穩生產。

圖4 2018年我國各省份月平均氣溫統計

表2 2015—2018年我國各省份當年四季劃分情況

在近幾年頒布的國家相關汽油產品標準中，對車用汽油蒸氣壓按季節和區域細分作出了一些規定，如GB 17930—2016中規定廣東和海南兩省使用的國Ⅴ和國Ⅵ汽油全年執行夏季蒸氣壓指標，GB 22030—2017《車用乙醇汽油調合組分油》中規定了廣西境內和供廣東、海南兩省使用的國Ⅴ和國Ⅵ車用乙醇汽油調合組分油全年執行夏季蒸氣壓指標，GB 18351—2017《車用乙醇汽油（E10）》中規定了廣西和廣東、海南兩省使用的國Ⅴ和國Ⅵ車用乙醇汽油（E10）全年執行夏季蒸氣壓指標。

根據表2，云南、福建、廣東、廣西四季分布情況相同，因此考慮云南和福建兩省能否參考廣西、廣東和海南的情況全年執行夏季蒸氣壓指標。從成品油管道分布情況來看，目前已建成連通廣東-廣西-云南的成品油管道，在未來的成品油規劃中還將投建三亞-海口-湛江成品油管道，以實現海南-廣東-廣西-云南四省之間的成品油互通。結合我國實際情況，對于福建、云南兩省全年執行夏季蒸氣壓指標較為合理。

另外，表2顯示，內蒙古、甘肅、寧夏、青海、西藏、新疆與其他省份相比冬季時間較長。為有利于寒冷地區車輛的冷啟動，因此在對車用汽油蒸氣壓實行按季節劃分時，可以將內蒙古、甘肅、寧夏、青海、西藏、新疆比全國其他省市地區提前一個月，即10月1日～4月30日執行冬季蒸氣壓指標，5月1日～9月30日執行夏季蒸氣壓指標。

圖5 中長期成品油主干官網規劃示意

表3 2017年至今生產、銷售企業參與蒸氣壓統計批次數

近兩年我國部分生產、銷售企業蒸氣壓數值范圍

我國未來將全面進入乙醇汽油時代，車用乙醇汽油調合組分油標準與車用乙醇汽油標準中對蒸氣壓指標的制定，和車用汽油蒸氣壓指標的制定緊密相連。因此，在制定車用汽油蒸氣壓指標時，需同時考慮車用乙醇汽油調合組分油和車用乙醇汽油的相關數據，以便煉廠的生產從車用汽油向調合組分油平穩過渡，流通領域從車用汽油向乙醇汽油平穩過渡。通過統計生產和銷售企業車用汽油蒸氣壓數據，可了解我國現有車用汽油生產和銷售端車用汽油蒸氣壓分布范圍，為蒸氣壓指標的制定提供數據支持。本文統計了自2017年實行國Ⅴ標準以來至今共計1 616批次車用汽油蒸氣壓數據，具體類型和分布情況見表3。數據主要來源于中國石化、中國石油和中海油，部分數據來源于我國地方煉廠和地方加油站。在進行數據統計時，按照車用汽油產品類型以及現有標準中蒸氣壓分季時間進行統計。

執行冬季蒸氣壓指標

執行冬季蒸氣壓指標生產企業車用汽油蒸氣壓數值分布見圖6。

GB 17930—2016中規定車用汽油冬季蒸氣壓指標為45～85 kPa。從圖6可以看出，執行冬季蒸氣壓指標時，我國生產企業車用汽油蒸氣壓分布在46～80 kPa，主要分布在50.25～60 kPa。除少數生產企業生產的車用汽油蒸氣壓分布在75.25～80 kPa，沒有企業生產蒸氣壓大于80 kPa的車用汽油，在其余幾段范圍內蒸氣壓數值分布較為平均。

執行冬季蒸氣壓指標生產企業車用乙醇汽油調合組分油蒸氣壓數值分布見圖7。

GB 22030—2017中規定車用乙醇汽油調合組分油冬季蒸氣壓指標為40～78 kPa。從圖7可以看出，我國生產企業車用乙醇汽油調合組分油冬季蒸氣壓分布范圍與車用汽油有所不同。總體來說，分布范圍在 42.50～72.50 kPa，上、下限值均低于車用汽油限值約5 kPa，在車用乙醇汽油調合組分油標準的蒸氣壓指標要求范圍內。從各段數據分布來看，除少數企業生產低于45 kPa以及大于65 kPa的車用乙醇汽油調合組分油外，在45～65kPa這個范圍內蒸氣壓數據分布基本平均。

執行冬季蒸氣壓指標銷售企業的車用汽油蒸氣壓數值分布見圖8。

從圖8可以看出，參與統計的銷售企業車用汽油蒸氣壓分布在50.25～73.50 kPa， 在 45～50 kPa以及73.50～85 kPa內均沒有數據，主要分布在55.25～65 kPa范圍內。

執行冬季蒸氣壓指標的銷售企業車用乙醇汽油蒸氣壓數值分布見圖9。

GB 18351—2017中規定車用乙醇汽油冬季蒸氣壓指標為45～85 kPa。從圖9可以看出，參與統計的銷售企業車用乙醇汽油蒸氣壓分布在53.50～77 kPa，在 45～53 kPa以及77～85 kPa內均沒有數據，主要分布在55.25～60 kPa范圍內，分布規律與銷售企業車用汽油蒸氣壓分布規律相似。

圖6 執行冬季蒸氣壓指標生產企業車用汽油蒸氣壓數值分布

圖7 執行冬季蒸氣壓指標生產企業車用乙醇汽油調合組分油蒸氣壓數值分布

圖8 執行冬季蒸氣壓指標銷售企業車用汽油蒸氣壓數值分布

執行夏季蒸氣壓指標

執行夏季蒸氣壓指標生產企業車用汽油蒸氣壓數值分布見圖10。

GB 17930-2016中規定車用汽油夏季蒸氣壓指標為40～65kPa。從圖10可以看出，執行夏季蒸氣壓指標時，我國生產企業車用汽油蒸氣壓分布在42～64.75 kPa，主要分布在 50.25～60 kPa。

執行夏季蒸氣壓指標生產企業車用乙醇汽油調合組分油蒸氣壓數值分布見圖11。

GB 22030—2017中規定車用乙醇汽油調合組分油夏季蒸氣壓指標為35～58 kPa。從圖11可以看出，執行夏季蒸氣壓指標時，我國生產企業車用乙醇汽油調合組分油蒸氣壓分布在40.25～57.75 kPa，在35～40 kPa這個范圍內沒有數據分布，有40%的生產企業生產的車用乙醇汽油調合組分油蒸氣壓分布在50.25～55 kPa這個較窄的范圍內。

執行夏季蒸氣壓指標銷售企業車用汽油蒸氣壓數值分布見圖12。

從圖12可以看出，參與統計的銷售企業汽油蒸氣壓分布在46.25～65 kPa，有近一半的數據分布在 55.25～60 kPa。

執行夏季蒸氣壓指標銷售企業車用乙醇汽油蒸氣壓數值分布見圖13。

GB 18351—2017中規定車用乙醇汽油夏季蒸氣壓指標為40～65 kPa。從圖13可以看出，參與統計的銷售企業車用乙醇汽油蒸氣壓分布在49～63.75 kPa，主要分布在50.25～60 kPa這個范圍內，有56%的車用乙醇汽油蒸氣壓分布在55.25～60 kPa之間。

圖9 執行冬季蒸氣壓指標銷售企業車用乙醇汽油蒸氣壓數值分布

圖10 執行夏季蒸氣壓指標生產企業車用汽油蒸氣壓數值分布

圖11 執行夏季蒸氣壓指標生產企業車用乙醇汽油調合組分油蒸氣壓數值分布

車用蒸氣壓指標按季節和區域細分具體劃分建議方案

根據以上統計數據以及實際情況，對車用汽油蒸氣壓指標按季節和區域劃分給出了建議方案：保持蒸氣壓指標和按冬、夏兩季劃分，以及劃分時間不變，增加福建、云南兩省全年執行夏季蒸氣壓指標；內蒙古、甘肅、寧夏、青海、西藏、新疆5月1日～9月30日執行夏季蒸氣壓標準，10月1日～4月30日執行冬季蒸氣壓標準。具體劃分情況見表4。

圖12 執行夏季蒸氣壓指標銷售企業車用汽油蒸氣壓數值分布

圖13 執行夏季蒸氣壓指標銷售企業車用乙醇汽油蒸氣壓數值分布

表4 車用汽油蒸氣壓指標按季節和區域劃分建議方案

結束語

本文基于溫度數據得到我國各省份的季節劃分結果，考察了我國現今和未來成品油管道布局情況，在統計了生產和銷售企業汽油產品蒸氣壓分布的基礎上，提出了車用汽油蒸氣壓指標按季節和區域細分建議方案。對于我國冬季時間較長的幾個省份，建議提前全國其他地區一個月執行冬季蒸氣壓指標，以有利于在溫度較低時提高車輛的冷啟動性能；建議對海南、廣東、福建和云南全年執行夏季蒸氣壓指標，以有利于對該區域內流通的車用汽油實施統一管理，并合理控制由于車用汽油蒸氣壓較大在溫度較高地區引發的蒸發排放較高的問題。