大型原油码头通过能力分析

危 拓

(中海油惠州石化有限公司，广东 惠州 516086)

近年来，随着国内大型千万吨级炼油项目的逐步建设及开工，配套的大吨位原油码头的数量也显著增加。如何提高大型原油码头的通过能力，减少船舶滞期是码头调度时面临的首要问题[1]。文章研究的炼油厂位于广东，原设计原油加工能力为12 Mt/a，2017年10月，该炼厂二期项目投用，使最大原油加工能力大幅提高至22 Mt/a，目前实际加工能力约20 Mt/a。该炼油项目配套建设了1个300 kt级的原油码头和6×105m3的原油库区，炼厂加工的原油全部通过该原油码头进行接卸，再通过海管转输至厂内加工罐。

目前，该码头面临着原油船舶靠卸频繁、滞期情况日趋严重的问题，原油码头的接卸能力已成为制约该炼厂提高负荷、优化原油结构的重要因素。文章通过引入港口服务水平指标——船舶等待时间占泊位作业时间的比例，研究原油码头的最佳通过能力。

1 通过能力分析

目前国内300 kt级码头泊位通过能力按照国家行业标准《海港总平面设计规范》(JTJ 211—1999)中的公式进行计算[2]。一般300 kt级原油码头参考实际营运情况，通过选择计算参数，控制在20 Mkt/a以内[3-4]。

式中，Pt为一个泊位的年通过能力，T为年日历天数，G为设计船型的实际载货量，td为昼夜小时数，tz为装卸一艘设计代表船型所需时间，tf为船舶的装卸辅助作业、技术作业时间以及船舶靠离泊时间之和，tp为油船排压舱水时间，ρ为泊位利用率(取0.5)。

1.1 设计通过能力

在设计300 kt级原油码头通过能力时，除了考虑上述公式中的有关参数，还需要结合码头实际靠泊的各种船舶运量占比。

该炼油厂设计加工原油品种包括国内的海洋原油和来自中东、西非的进口原油，设计靠泊船型从80～300 kt级，设计码头通过能力为15 200 kt/a，详见表1。

表1 300 kt级泊位设计年通过能力

续表1

1.2 实际通过能力

设计通过能力计算时，船型、船时效率、辅助作业时间等均采用经验值，与目前码头实际数据不尽相同。以该码头2016—2018年实际发生的原油接卸数据，对码头实际通过能力进行计算，结果如表2所示。

表2 300 kt级泊位实际年通过能力

从表2的计算数据可以看出：船舶额定载质量越大，单船型泊位年通过能力越大。由于目前实际靠泊的大吨位原油船舶比例较设计高，因此按公式计算的码头实际通过能力比设计通过能力大1.2 Mt/a(设计为15.2 Mt/a，实际为16.4 Mt/a)，而目前码头接卸量已达到20 Mt/a，这说明目前码头实际已超负荷运行。

1.3 码头作业时间

码头接卸能力除了用码头通过能力来表示外，还可以通过码头实际作业时间来反映，表3为近年来该码头实际作业时间。从表3可以看到：二期开工前，10 kt原油平均在港作业时间需要4.46 h，码头平均使用时间为每月23.1 d，尚存在富余；二期开工后，10 kt原油平均在港作业时间经过优化降低至3.43 h，但码头每月平均使用时间却上升至28.8 d，这说明二期开工后，码头基本上已处于24 h不间歇作业，没有富余能力。

表3 码头实际作业时间

注：每月按30 d计。

再考虑到码头地处南海，每年均会受到不同数量台风的影响从而封航，同时目前码头没有实现夜间靠离泊作业，因此目前码头实际已经处于超负荷状态。

1.4 最佳通过能力

关于300 kt级原油码头的最佳通过能力，行业内有较多的研究。国际上通常使用港口服务水平指标AWT/AST来评价一个港口的服务水平，AWT表示船舶的平均等待时间，AST表示船舶平均在泊作业时间，指标AWT/AST反映的是船舶等待时间占泊位作业时间的比例[5]。

一般而言，AWT/AST越高，说明船舶相对等待时间就会越长，是以牺牲船方利益为代价来提升港口的吞吐量；AWT/AST越低，对船舶服务水平越高，是以牺牲部分港区装卸能力和泊位资源为代价的[5]。通常认为船舶等待时间不宜超过在泊作业时间的30%～50%，当AWT/AST达到0.5时，此时的港方和船方的总体利益为最大化，认为达到码头的合理通过能力[5]。

以广东某大型原油接卸码头为工程实例[5]，通过建立仿真模型，引入港口服务水平指标对300 kt级原油码头的最佳通过能力进行了分析，研究结果如表4所示。当港口服务水平指标AWT/AST为0.5时，港口合理的通过能力为17 Mt/a，此时港方和船方的总体利益最大化；当港口吞吐量达到20 Mt/a时，港口服务水平指标AWT/AST达到了0.61，已经超过联合国贸易和发展会议建议的合理值。

因此，其工程实例中300 kt级原油码头的合理通过能力为17 Mt/a，当码头吞吐量大于17 Mt/a时，会造成船舶压港，滞期增加，损害船方和港方的利益，同时也降低码头后方炼油项目的正常生产的可靠性，建议若炼油项目加工能力大于17 Mt/a时，需要建设第2个泊位以保障炼油厂的正常生产。该码头在二期开工前，原油吞吐量约为12 Mt/a，港口服务水平指标AWT/AST平均为0.55，属于合理水平；二期开工后，原油吞吐量增加到20 Mt/a，港口服务水平指标AWT/AST平均值上升到1.75，部分月份甚至超过了2.5，已远超联合国贸易与发展会议建议的合理值。这说明当前码头通过能力已无法满足20 Mt/a的原油加工量的接卸要求，也反映当前码头确已处于超负荷状态。

表4 仿真试验结果

2 通过能力影响因素分析

码头通过能力的确定本身是一个非常复杂的问题，影响大型原油码头通过能力的因素可以归结为以下5个方面：①港口设施因素，泊位前沿水深、泊位长度、航道等级、航道长度、锚地位置、锚地规模等；②装卸工艺因素，泊位装卸效率、原油储罐配备等；③船舶因素，船舶到港频率、到港船舶吨级及其分布等；④天气因素，雾、风、浪、雨、流等；⑤其他因素，码头管理水平、船舶交通管制，比如船舶不能夜间通航等。

实际生产运行表明，该原油码头在原油接卸时也受上述因素的影响，如：①航道吃水无法满足300 kt级船舶满载进泊，实际载货量一般在260 kt左右；②原油库容有限，海管转输能力较低，时有因罐容不够导致船舶在泊等待情况的发生；③船舶集中到港严重，锚地同时等待船舶数量较多。

受上述因素的综合影响，导致码头达到17 Mt/a的通过能力时，往往港口服务水平指标AWT/AST较模拟要差，这也是为什么该码头在通过能力达到20 Mt/a时，AWT/AST指标远高于文献[5]中仿真试验结果的原因。

3 通过能力优化

300 kt/a级原油码头的最佳通过能力应当为16～17 Mt/a。该原油码头无法满足炼厂20 Mt/a加工量的原油接卸，目前是以牺牲船方利益、增加等泊时间、补偿滞期费的方法来满足炼厂原油的加工要求。由于码头的规划建设需要相当长的一段时间，因此在现有的条件下，码头通过能力优化只能围绕以下几个方面开展。

(1)提高大吨位船舶运量占比。在其他参数相同情况下，大吨位船舶通过能力大，在港作业效率更高，提高大吨位船舶运量占比能减少码头接卸船次，进而减少辅助作业及靠离泊时间，有助于提高码头通过能力。

(2)合理控制船舶到港船期。合理有序的船期有利于减少船舶集中到港，提高码头服务水平，减少滞期。2018年5月和11月该码头原油到港情况合理有序，AWT/AST指标在0.64左右，当月的滞期费也是二期开工后最低的两个月。

(3)缩短船舶接卸辅助作业及靠离泊时间。码头通过能力计算公式中，降低船舶的装卸辅助作业、技术作业时间以及船舶靠离泊时间，有利于提高泊位通过能力，可以考虑从报关、引水、夜航靠离泊方面来缩短船舶接卸辅助作业及靠离泊时间。

4 结语

港口服务水平指标AWT/AST为0.5时，码头通过能力达到最佳，因此300 kt级大型原油码头的最佳通过能力应当为16～17 Mt/a，超过这个水平的原油接卸将导致码头超负荷，船舶滞期情况频繁发生。在原油码头无法扩建的情况下，可从提高大吨位船舶运量占比、合理控制船舶到港船期和缩短船舶接卸辅助作业及靠离泊时间等方面来优化提高码头通过能力。