油氣“全國一張網”構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集團有限公司工程部2. 中國石油天然氣股份有限公司規劃總院
摘要：構建“全國一張網”對實施國家油氣體(ti) 製改革、能源安全新戰略及建設全國統一大市場意義(yi) 重大。通過研讀國家發改委和能源局2022年發布的《“十四五”現代能源體(ti) 係規劃》，梳理油氣基礎設施建設和運營麵臨(lin) 的痛點，借鑒國家電網智能電網建設及阿裏雲(yun) 企業(ye) 數字化轉型工業(ye) 大腦實踐經驗，提出“全國一張網”的定義(yi) 和內(nei) 涵，建議構建“全國一張網”油氣資源市場預測與(yu) 分析模型、天然氣物流平衡優(you) 化模型、天然氣管網水力係統分析優(you) 化模型、價(jia) 值評估模型、地理信息係統及管網布局方法論。從(cong) 而實現“全國一張網”相關(guan) 數據、算法、算力在全社會(hui) 的共建、共享，推動“全國一張網”的構建，助力建設全國統一油氣大市場改革目標的實現。
關(guan) 鍵詞： 油氣體(ti) 製改革;全國一張網;智慧管網;方法論;工具體(ti) 係;
構建“全國一張網”是落實國家油氣體(ti) 製改革和能源安全新戰略、加快建設全國統一油氣大市場的重要舉(ju) 措，是中國油氣行業(ye) 當前乃至未來一段時期的中心工作。2022年初，國家發改委和國家能源局發布的《“十四五”現代能源體(ti) 係規劃》在規劃理念、思路及方法等方麵進行了創新升級，為(wei) “全國一張網”建設提供了思路。當前，包括國家管網集團、三大石油公司以及省網在內(nei) 的油氣基礎設施企業(ye) 在項目規劃、項目定義(yi) （可研和初設）、市場營銷、建設及運營等方麵尚麵臨(lin) 諸多痛點，借鑒國家電網建設智能電網和阿裏雲(yun) 建設企業(ye) 數字化轉型工業(ye) 大腦的成熟經驗，指出管道行業(ye) 應明確“全國一張網”的定義(yi) 和內(nei) 涵，並盡快構建一套完整的“全國一張網”方法論及工具體(ti) 係，指導管網規劃、項目投資、經營決(jue) 策，加快推動“全國一張網”的構建，助力建設全國統一油氣大市場的改革。
1 管道行業(ye) 麵臨(lin) 的痛點
國家管網集團的成立為(wei) 實現“全國一張網”奠定了物理基礎，但當前中國油氣基礎設施仍處於(yu) 初期的物理聯通階段，國家管網集團運營的油氣基礎設施之間及其與(yu) 第三方油氣基礎設施之間等經濟組織形態尚未按照“全國一張網”的原則實現運行上有機融合、經營上高效銜接、建設上統籌優(you) 化，未能實現“全國一張網”統一規劃、統一建設和運營的目標，導致傳(chuan) 統的管道項目建設機製不能適應當前大規模、高效率、高質量建設需求。結合國家管網集團成立兩(liang) 年來的工作實踐，初步分析目前管道行業(ye) 麵臨(lin) 的痛點。
1.1 全國天然氣資源市場預測數據“不統一”
天然氣產(chan) 業(ye) 鏈各主體(ti) 在全國天然氣資源和市場預測方麵基礎薄弱，未形成一套統一權威的數據，不能有效指導管網規劃布局、市場開發、生產(chan) 經營。例如，國家管網集團各管道項目可研工作中關(guan) 於(yu) 資源和市場的預測來自三大石油公司、地區公司或設計單位，不同管道項目的資源和市場數據可能相互矛盾，影響管道投資決(jue) 策，增大前期工作難度。地方政府、省網及地方企業(ye) 更是難以摸清資源數據，對天然氣市場數據存在一定的認識偏差，可能導致其對天然氣消費政策和管道建設做出不合理的判斷與(yu) 決(jue) 策。
1.2 各級政府及管道企業(ye) 製定管道項目“不統一”
當前，國家和地方政府規劃油氣基礎設施項目既可由國家管網集團、三大石油公司、省網、地方企業(ye) 等提出，也可由地方政府提出，最後由主管部門簡單匯總發布，呈現出國家與(yu) 地方政府不統一、政府與(yu) 企業(ye) 不統一、企業(ye) 之間不統一、項目全國布局與(yu) 區域布局不統一的現象。考慮城鎮規劃、立體(ti) 交通網協調、環保等可變因素，未能從(cong) 全國範圍平衡資源流量流向及優(you) 化管網總體(ti) 布局，增大了各企業(ye) 項目規劃、項目定義(yi) 、投資決(jue) 策以及與(yu) 地方政府和相關(guan) 上下遊企業(ye) 的協調難度。
1.3 油氣物流信息“不統一”
中國油氣物流涉及管輸、鐵路、公路、水路等運輸方式，並與(yu) LNG接收站、儲(chu) 氣庫、油庫、罐箱等儲(chu) 存方式配合應用，呈現以油氣管輸為(wei) 主、其他方式為(wei) 輔，多資源、多用戶、多承運主體(ti) 、多進多出、多波動的動態演變物流格局。上中下遊各主體(ti) 未完整掌握基礎數據，物流方式之間缺乏有效銜接，無法做到物流的預測和統一協調，不利於(yu) 管道布局、管容交易、管網調度。
1.4 天然氣管道項目經濟評價(jia) 模型“不統一”
目前，中國各企業(ye) 未形成統一合理的天然氣儲(chu) 運設施經濟評價(jia) 模型，不能適應國家發改委按價(jia) 區核價(jia) 政策要求，管道企業(ye) 難以測算投資項目對同一價(jia) 區內(nei) 不同公司周轉量及效益的影響，難以測算投資項目對其他價(jia) 區周轉量及效益的影響，難以將管道和儲(chu) 氣設施作為(wei) 一個(ge) 整體(ti) 測算經濟效益，難以測算投資項目對企業(ye) 整體(ti) 周轉量及效益的影響，影響企業(ye) 的投資和生產(chan) 經營決(jue) 策，進而影響全國天然氣產(chan) 業(ye) 鏈的建設和優(you) 化。
1.5 未形成基於(yu) 數據、算法、算力的智能決(jue) 策係統
“全國一張網”時代的來臨(lin) ，意味著中國將麵對更加複雜多元的油氣儲(chu) 運運營體(ti) 係，對各管道企業(ye) 特別是國家管網集團的管網布局能力、市場營銷能力、投資決(jue) 策能力、建設運維能力提出了更高要求。現代化的決(jue) 策係統已逐漸從(cong) 程序驅動轉型為(wei) 數據驅動，從(cong) 人工決(jue) 策轉向基於(yu) 算法、算力的智能決(jue) 策，但目前尚未形成基於(yu) 數據、算法、算力的智能決(jue) 策係統，製約了智慧管網建設。
2 相關(guan) 企業(ye) 可借鑒經驗
從(cong) 業(ye) 務上看，國家電網與(yu) 國家管網具有高度的相似性，都是線性輸送工程，具備多資源、多用戶、多進多出等特征，同樣麵對構建產(chan) 業(ye) 鏈生態、靈活安全調度等需求，國家電網在上述方麵擁有豐(feng) 富經驗；阿裏雲(yun) 是平台企業(ye) ，已為(wei) 200多個(ge) 國家和地區的企業(ye) 、開發者、政府機構提供服務，其企業(ye) 數字化轉型工業(ye) 大腦積累了豐(feng) 富的實踐經驗，對智慧管網建設具有較好的借鑒意義(yi) 。
2.1 國家電網
2.1.1 智能電網的提出
2009年，國家電網的特高壓電網建設初見成效，開始推進堅強智能電網建設，增強電網優(you) 化配置能源資源及抵禦嚴(yan) 重事故風險的能力；2013年，提出智能電網承載和推動第三次工業(ye) 革命的戰略構想；2020年，建成“一強三優(you) 、電網堅強、資產(chan) 優(you) 良、服務優(you) 質、業(ye) 績優(you) 秀”現代公司；2035年，規劃全麵建成具有卓越競爭(zheng) 力的世界一流能源互聯網企業(ye) 。
國家電網認為(wei) ，智能電網是以物理電網為(wei) 基礎，以通信信息平台為(wei) 支撐，包含電力係統的發電、輸電、變電、配電、用電、調度各個(ge) 環節，覆蓋所有電壓等級，實現電力流、信息流、業(ye) 務流高度一體(ti) 化融合的現代電網。智能電網能夠優(you) 化能源資源配置，提高清潔能源接納能力，提升電網安全穩定性，引入電網與(yu) 用戶的雙向互動。智能電網具有自愈電網、促進參與(yu) 、抵禦攻擊、廣域互聯、推動電力市場蓬勃發展及優(you) 化資產(chan) 等主要特征，這些特征構成了智能電網的完整景象。
2.1.2 智能電網的建設
國家電網原董事長舒印彪指出，國家電網立足電網實際，與(yu) 平台各方不斷加強合作，優(you) 勢互補，以眾(zhong) 創、眾(zhong) 智、眾(zhong) 包、眾(zhong) 扶等方式推動技術和商業(ye) 模式創新，共同將平台建設好、發展好、使用好，為(wei) 產(chan) 業(ye) 發展搭建全業(ye) 務、全流程綜合服務平台，實現共建、共享、共贏。
國家電網在共商、共建、共享、共贏的原則基礎上，將構建以特高壓為(wei) 骨幹網架、各級電網協調發展的統一堅強智能電網作為(wei) 目標，通過技術和管理兩(liang) 條主線，提出平台促進市場競爭(zheng) 、自由對接供需信息、精準數據增值服務、流程化智能管理、信用融資助力建站等手段，加強電網互聯和智能電網建設，實現全產(chan) 業(ye) 鏈融合，打通全流程每個(ge) 環節，向行業(ye) 和用戶提供整體(ti) 解決(jue) 方案，大幅提高電網資源配置能力、智能化水平及清潔能源比例。
國家電網統一堅強智能電網建設分為(wei) 以下3個(ge) 階段：(1)規劃試點階段（2009—2010年），側(ce) 重於(yu) 戰略規劃，推動技術、管理標準化；(2)全麵建設階段（2011—2015年），側(ce) 重於(yu) 特高壓電網及城鄉(xiang) 電網建設，推動關(guan) 鍵技術與(yu) 設備研發突破及應用；(3)引領提升階段（2016—2020年），全麵建成統一堅強智能電網，使電網資源配置能力、安全水平、運行效率，以及電網與(yu) 電源、用戶之間的互動性和統籌能力顯著提高。
2.1.3 可借鑒經驗
(1）在公平開放方麵，可以借鑒國家電網的“即插即用”及用戶主動參與(yu) 電網調節的經驗。國家電網的智能電網安全、無縫地容許各種不同類型的發電、儲(chu) 能係統及用戶接入係統，簡化聯網過程，類似於(yu) “即插即用”。從(cong) 小到大各種不同容量的發電和儲(chu) 能在所有電壓等級上都可以互聯，構建了完備的用電信息采集係統和配電自動化係統，提升了配電網的智能化運行水平，用戶更多地參與(yu) 到整個(ge) 係統的經濟活動中來，從(cong) 而產(chan) 生更多的價(jia) 值效應。
(2）在管網布局方麵，可以借鑒國家電網以特高壓為(wei) 骨幹網架、各級電網協調發展的統一堅強智能電網建設經驗。國家電網自2005年以來堅持特高壓戰略，推動西電東(dong) 送、南北互供、全國聯網，並累計建成“15交（1 000 kV)13直（800 kV）”特高壓電網，實現各大能源基地與(yu) 中東(dong) 部主要負荷中心互聯，並建設配套城鄉(xiang) 配電網，形成堅強的網架結構、強大的電力輸送能力及安全可靠的電力供應能力。對中國構建以高壓（10 MPa/12 MPa）為(wei) 骨幹網架、省市各級管網協調發展的統一堅強智能管網具有較好的借鑒意義(yi) 。
(3）在物流平衡優(you) 化方麵，可以借鑒國家電網從(cong) 發電機組、幹線輸電網絡到配電網絡、終端銷售企業(ye) 的一體(ti) 化調度經驗。國家電網自主研製智能電網調度控製係統，建成世界上覆蓋範圍最廣、駕馭能力最強的電網調度控製係統，建立適用於(yu) 多種地形和氣候類型的新能源發電功率預測係統，並通過市場供給與(yu) 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，降低潮流阻塞，保障複雜大電網的安全運行。
(4）在水力優(you) 化調度平台建設方麵，可以借鑒國家電網以超算中心為(wei) 核心的在線仿真與(yu) 全局全時段優(you) 化平台建設經驗。隨著特高壓交直流混聯與(yu) 新能源的大規模接入，電網、電源結構發生了巨大變化，國家電網建立了世界首套基於(yu) 超算的電力仿真專(zhuan) 用係統，包含24 000個(ge) CPU核，理論峰值計算能力達918.7×1012次/s，自主研發了全部平台軟件和核心計算軟件，支持全國、區域、分省多級聯合、多用戶協同分析計算，具備隨時支撐實際電網運行方式校核的能力。
(5）在上下載技術標準體(ti) 係建設方麵，可以借鑒國家電網接入電網標準規範體(ti) 係建設經驗。國家發改委、能源局、國家電網等部門陸續發布DL/T 448—2016《電能計量裝置技術管理規程》、Q/GDW 1480—2015《分布式電源接入電網技術規定》、GB/T 19964—2012《光伏發電站接入電力係統技術規定》、GB/T 33342—2016《戶用分布式光伏發電並網接口技術規範》等一係列標準，規範了傳(chuan) 統電源、分布式電源等各類電源的並網技術要求，涵蓋價(jia) 格、計量、電能質量、調度、管理等各個(ge) 方麵，並對各個(ge) 方麵進行了細致規範。例如，電能質量包括電壓波動、電壓值、頻率、諧波、直流分量、三相平衡度等各項指標。
2.2 阿裏雲(yun) 企業(ye) 數字化轉型工業(ye) 大腦
2.2.1 企業(ye) 數字化轉型工業(ye) 大腦
阿裏雲(yun) 創立於(yu) 2009年，致力於(yu) 以在線公共服務的方式，提供安全、可靠的計算和數據處理方案，使計算和人工智能成為(wei) 普惠科技。其基礎技術研究由阿裏巴巴達摩院組織實施，主要包括機器智能、數據計算、機器人、金融科技及X實驗室5個(ge) 部分。
阿裏雲(yun) 企業(ye) 數字化轉型工業(ye) 大腦能力架構自下而上包括設備、車間、企業(ye) 、園區及城市5個(ge) 層麵。設備層麵實現設備管理，包括在線檢測、故障預測等；車間層麵實現智能化車間，包括控製優(you) 化、效率提升等；企業(ye) 層麵實現企業(ye) 數字化轉型，如數據中台等；園區層麵實現區域數字化轉型產(chan) 業(ye) 園升級，包括企業(ye) 畫像、園區安全、園區大腦等；城市層麵實現產(chan) 業(ye) 數字化轉型、新舊動能轉換、產(chan) 融結合，如工業(ye) 互聯網平台及工業(ye) 經濟大腦。
企業(ye) 數字化轉型工業(ye) 大腦能夠快速訓練出企業(ye) 的專(zhuan) 屬智能，降低使用大數據和人工智能的門檻，借助平台實施數字化創新。其涵蓋供、研、產(chan) 、銷4個(ge) 部分：“供”是為(wei) 了使供給有序，具體(ti) 包括智慧物流、庫存優(you) 化及供應商風控；“研”是為(wei) 了使智造有“芯”，具體(ti) 包括能耗評估優(you) 化、故障預測診斷及工藝參數推薦；“產(chan) ”是為(wei) 了使生產(chan) 有理，具體(ti) 包括圖片智能質檢、實時監控預警及生產(chan) 排程調度；“銷”是為(wei) 了使營銷有依，具體(ti) 包括潛在客戶挖掘、經銷商風控及產(chan) 品銷量預測。
阿裏自身業(ye) 務正是基於(yu) 工業(ye) 大腦，實現數據智能。一是通過數據洞察用戶興(xing) 趣，更好地服務消費者，如基於(yu) 新聞內(nei) 容、用戶屬性、用戶行為(wei) 3類數據進行特征提取，輸出用戶興(xing) 趣畫像、品類畫像、新聞畫像，提供最精準的推薦服務。二是提供智能客戶服務，通過自然語言處理（NLP），深度學習(xi) 實現7×24 h客戶服務體(ti) 驗。三是打造阿裏商家第二張身份證，實現“信用=財富”，表現為(wei) 310金融風控模式，做到“3分鍾申貸、1秒鍾放款，0人工介入”，具體(ti) 分為(wei) 5個(ge) 環節：(1)風險智能監控，包括交易異動、風險熱力圖監測，發現問題；(2)案件洞察分析，包括風險、用戶、群體(ti) 洞察，實現調優(you) ；(3) AI驅動自動優(you) 化驗證，包括規則+模型攻防優(you) 化；(4)智能仿真，包括變量、策略、模型設計及驗證發布；(5)安全大腦線上攻防由風險管理係統智能監控並形成閉環風控。
2.2.2 可借鑒經驗
阿裏雲(yun) 工業(ye) 大腦實踐經驗表明，數字化時代已經到來，勢必使未來經濟社會(hui) 發展發生巨大變化，數據、算法、算力將成為(wei) 政府和企業(ye) 的基礎設施，並服務於(yu) 政府、企業(ye) 的決(jue) 策和經營活動。政府和企業(ye) 管理決(jue) 策由程序驅動轉型為(wei) 數據驅動，意味著數據和算法的優(you) 劣、算力規模、強度、效率、組織能力將成為(wei) 企業(ye) 和國家的核心競爭(zheng) 力之一。
中國油氣儲(chu) 運行業(ye) 應構建自已的“工業(ye) 大腦”，並借此推動智慧管網建設。如通過數字化、信息化、自動化及物聯網技術的深度融合，建設統一的管道資產(chan) “數字孿生體(ti) ”及“泛在感知體(ti) 係”，實現數據基礎設施對各項業(ye) 務管理職能的全覆蓋，以及業(ye) 務橫向融合與(yu) 縱向貫通，使虛擬的智能化管網與(yu) 物理實體(ti) 管道同步成長，實現對管道資產(chan) 及管理活動的實時可視化監控；構建“全國一張網”大數據設施，建立規劃、項目定義(yi) 、生產(chan) 調度、商務運營的核心算法及數據庫，形成大規模的算力及數據資源，打造“全國一張網”的“工業(ye) 大腦”，推動“智慧管網”建設，實現科學決(jue) 策、高效運營及業(ye) 務創新。
3“全國一張網”定義(yi) 與(yu) 內(nei) 涵
3.1 定義(yi)
狹義(yi) 的“全國一張網”定義(yi) 為(wei) ：全國長輸油氣管道、LNG接收站、儲(chu) 氣和儲(chu) 油設施的匯總，通過互聯互通打破局部瓶頸、疏通資源通道，並向全國公平開放和公開準入，構建充分競爭(zheng) 的“X+1+X”體(ti) 係，實現全國油氣資源的自由流動和安全輸送，以降低全社會(hui) 的運行成本。
結合中國油氣體(ti) 製改革目標和油氣產(chan) 業(ye) 鏈實際情況，借鑒國家電網的智能電網及阿裏雲(yun) 企業(ye) 數字化轉型工業(ye) 大腦建設經驗，分析發現：與(yu) 國家管網集團組建之前相比，國內(nei) 外環境和油氣產(chan) 業(ye) 鏈發生重大變化，國家能源安全問題日益突出，低碳發展觀念深入民心，地方省網和地方管道企業(ye) 異軍(jun) 突起，天然氣儲(chu) 運方式正在實現多樣化。因此，“全國一張網”已不再隻是油氣基礎設施的物理構建及資源的聯通和輸送，應對其概念和內(nei) 涵進行重新定義(yi) 。
廣義(yi) 的“全國一張網”定義(yi) 為(wei) ：以國家管網集團油氣基礎設施為(wei) 主體(ti) 、地方企業(ye) 儲(chu) 運設施為(wei) 輔助，以確保油氣資源安全供應為(wei) 基本前提，以滿足社會(hui) 油氣輸送需求為(wei) 首要目標，以堅強智慧管網為(wei) 核心，與(yu) 鐵路、公路、水運等多種運輸方式高度協同，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係統。
3.2 內(nei) 涵
以建設“全國一張網”作為(wei) 全國統一油氣大市場的硬件和物理基礎，以構建全國性交易機製及適應市場化要求的豐(feng) 富商務模式作為(wei) 操作係統和軟件，徹底實現運銷分離，打破省內(nei) 、省間壁壘，消除區域割據，是油氣行業(ye) 發展大勢所趨。從(cong) “全國一張網”的資源、市場、平台、價(jia) 值、係統5個(ge) 方麵對其內(nei) 涵進行初步分析。
3.2.1 資源
“全國一張網”的資源不是傳(chuan) 統意義(yi) 上的油氣資源，而是構建“全國一張網”所涉及的油氣基礎設施，以及所依托的技術、社會(hui) 、經濟等硬件資源，隻有整合應用所有資源要素，才能打造堅強的“全國一張網”，包括：(1)油氣基礎設施，如國家管網集團、三大石油公司、省網、地方企業(ye) 的管道、LNG接收站、儲(chu) 氣庫、儲(chu) 油庫等基礎設施，包含其涉及的路由資源、關(guan) 鍵穿跨越、管網覆蓋率、儲(chu) 運能力等要素；(2)行業(ye) 資源，主要是油氣儲(chu) 運行業(ye) 所涉及的裝備製造、能源供應、專(zhuan) 業(ye) 人才與(yu) 技術、維搶修等資源；(3)其他相關(guan) 基礎設施，如可實現油氣儲(chu) 運的公路、鐵路、水運等基礎運輸設施；(4)社會(hui) 資源，如可利用的人力、物力、財力等社會(hui) 資源，以及社會(hui) 動員能力、媒體(ti) 等資源。
3.2.2 市場
“全國一張網”的市場不是油氣消費市場，而是油氣基礎設施服務市場，主要功能是向服務對象（含托運商）提供油氣儲(chu) 運服務及其他服務，以及如何接入更多的服務對象、如何提供更多品種的服務、如何向服務對象提供更優(you) 質的服務，以激發各類市場主體(ti) 活力、建設全國統一大市場，包括：(1)確定和拓展服務對象，除拓展托運商外，還應拓展其他物流企業(ye) 、數據商、能源商、金融平台等，具體(ti) 服務對象範圍根據可提供的服務產(chan) 品類別而調整；(2)服務產(chan) 品，除豐(feng) 富基於(yu) 時間、空間、相態轉變為(wei) 主的油氣調運、油氣儲(chu) 存、調峰服務外，還可提供交易撮合、物流解決(jue) 方案、托運進出平衡管理，以及光纖通信服務、物流數據服務、金融服務等；(3)服務方式和質量，除傳(chuan) 統的服務方式外，還應研究基於(yu) 數字化技術的應用展示和信息傳(chuan) 遞等服務手段，為(wei) 服務對象提供高質量、低成本的優(you) 質服務。
3.2.3 平台
“全國一張網”應實現平台經濟模式運營，通過基於(yu) 數據、算法、算力的核心優(you) 勢將服務平台化，構建油氣運輸通道、交易平台等基礎設施硬件及跨區域、跨行業(ye) 、跨運輸企業(ye) 、跨運輸方式等體(ti) 製機製軟件，包括：(1)物流調度平台，向全社會(hui) 提供統一的物流調度平台，實現一站式滿足服務對象的所有物流運輸需求；(2)管容交易平台，構建全國統一的管容交易服務平台，並作為(wei) 物流調度平台的子平台，由油氣調控平台支撐，統籌全國油氣基礎設施的公平開放；(3)油氣調控平台，構建全國統一的油氣調控平台，開展智慧調度，最大化實現全國資源調控的靈活性與(yu) 可靠性；(4)數據傳(chuan) 輸和交換平台，實現全國油氣物流信息的傳(chuan) 輸和交換共享，搭建物流體(ti) 係的信息交互渠道和交易平台，發揮數據資產(chan) 在產(chan) 業(ye) 發展中的服務支撐作用。
3.2.4 價(jia) 值
“全國一張網”是國家油氣體(ti) 製改革的核心目標，在國家可持續發展戰略背景下，“全國一張網”應實現自身價(jia) 值的最大化，包括：(1)為(wei) 社會(hui) 創造最大價(jia) 值，服務國家戰略、服務人民需要、服務行業(ye) 發展，推動全社會(hui) 油氣基礎設施低成本、高效率運行；(2)保障國家能源戰略安全，與(yu) 其他儲(chu) 運方式協同構建安全可靠的堅強管網，基於(yu) 經濟、人口、社會(hui) 、政治影響的安全體(ti) 係，確保油氣基礎設施的安全環保；(3)實現儲(chu) 運行業(ye) 自身的低碳發展，助力國家實現“雙碳”戰略目標；(4)建立油氣產(chan) 業(ye) 鏈與(yu) 其他能源產(chan) 業(ye) 的良性關(guan) 係，實現協同發展。
3.2.5 係統
“全國一張網”的構建應注重係統性，特別是通過科學合理的布局，實現管網係統的安全可靠，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整體(ti) 運營和供氣，重點城市可執行“N-2”或“N-3”原則；(2)主導網絡化布局，構建縱橫交錯的骨幹管網布局，並形成若幹關(guan) 鍵物理樞紐站，實現雙向增壓、雙向調氣，增強“全國一張網”的堅強性；(3)通過“分形法”布局天然氣管網，形成多層架構，第1層骨幹管網解決(jue) 跨區域的資源調配和供應，第2層局部子網格解決(jue) 區域內(nei) 的資源配送問題，第3層配氣管道解決(jue) 用戶供應，明確管網層級和職責分工，實現“天然氣一張網”簡捷高效運行。
4“全國一張網”構建方法論及工具體(ti) 係
基於(yu) 國家電網和阿裏雲(yun) 的成熟經驗及“全國一張網”的定義(yi) 和內(nei) 涵，為(wei) 了實現中國油氣管網數字化重塑和智慧化構建，提高管網規劃、項目投資、經營決(jue) 策質量，應盡快建立“全國一張網”油氣資源市場預測和分析模型、天然氣物流平衡優(you) 化模型、天然氣管網水力係統分析優(you) 化模型、價(jia) 值評估模型、地理信息係統及布局方法論，以指導管道企業(ye) 開展項目規劃、項目定義(yi) （可研和初步設計）、市場營銷、建設及運營工作，實現全國油氣產(chan) 業(ye) 鏈的健康發展。
4.1 油氣資源市場預測和分析模型
實現全國油氣資源市場的科學預測是開展“全國一張網”戰略規劃、項目定義(yi) （可研和初步設計）、提供儲(chu) 運服務產(chan) 品、生產(chan) 經營等工作的基礎條件，應建立全國油氣資源市場預測和分析模型，在現代能源體(ti) 係框架下對全國油氣資源市場進行全麵深入的分析和預測，提供統一高質量的油氣資源市場數據。其功能包括：(1)加強與(yu) 上下遊的銜接，建立一套完整的全國油氣資源市場數據庫，資源數據應細化到國內(nei) 油氣田、入境點、LNG接收站、儲(chu) 氣庫、儲(chu) 油庫等各類資源點，市場數據需要分地區、分行業(ye) 、分企業(ye) ；(2)資源市場數據既包括曆史數據，也覆蓋多情景預測數據，並建立一套完善的分年、分月、分日預測模型和算法，保證預測結果的準確性；(3)資源市場預測應具備敏捷靈活的市場化反應機製，綜合考慮各類運輸方式對上下遊的影響，主動適應市場多元化競爭(zheng) 趨勢。
4.2 天然氣物流平衡優(you) 化模型
建立全國天然氣物流平衡模型，實現麵向管網自身的物理平衡和麵向托運商的商務平衡，對全國物流設施進行能力校核，滿足天然氣產(chan) 業(ye) 鏈物流平衡管理需求，向全社會(hui) 提供管輸產(chan) 品、儲(chu) 存產(chan) 品及組合產(chan) 品。其功能包括：(1)針對國家管網集團的天然氣管網，該模型基於(yu) 天然氣資源、市場預測基礎數據及托運商的托運需求，結合當前天然氣儲(chu) 運設施布局和運輸加工能力，依托大數據和高效的算法算力，考慮天然氣同質化和逆向抵消輸送後實現物理平衡管理，生成覆蓋年、月、日等不同時期的物流平衡優(you) 化結果，指導管道布局、管容交易；(2)針對全國的天然氣管網，該模型不僅(jin) 提供企業(ye) 間橫向的互聯互通和管網優(you) 化，更要提供縱向的跨產(chan) 、運、供、銷、儲(chu) 、貿多環節（領域）全產(chan) 業(ye) 鏈、多情景優(you) 化，麵向托運商提供基於(yu) 虛擬調運路徑和虛擬交易樞紐的商務平衡，並為(wei) 托運商的平衡管理提供依據；(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(nei) 河運輸等多種運輸方式和天然氣輸送、儲(chu) 存、加工、配送等多種功能，為(wei) 托運商提供點到點的一攬子解決(jue) 方案；(4)全國天然氣物流平衡還應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同發展問題。
4.3 天然氣管網水力係統分析優(you) 化模型
當前中國的仿真軟件主要依賴進口，國產(chan) 化軟件尚麵臨(lin) 算法模型精度、仿真規模、優(you) 化時段與(yu) 範圍的製約，亟需建立天然氣管網水力係統優(you) 化模型，以實現統一的天然氣調控。其功能包括：(1)具備全網全時段在線仿真、優(you) 化的算法，包括對最大允許操作壓力、管存、輸氣能力等參數的計算、分析與(yu) 預測，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)具備大規模、高精度、實時計算的算力，以應對日益增長的天然氣管網運輸規模，可參照國家電網打造基於(yu) 超算的仿真係統，並實現完全國產(chan) 化；(3)支持全國、區域管網多級聯合、多企業(ye) 聯動、多用戶協同分析、多方案計算、實時共享計算方案；(4)與(yu) 全國天然氣資源市場預測與(yu) 分析模型、全國天然氣物流平衡模型、天然氣調控係統深度融合，實現全麵的數據共享共用，發揮最大的協同效應。
4.4 價(jia) 值評估模型
鑒於(yu) 油氣產(chan) 業(ye) 鏈涉及全行業(ye) 上中下遊各類實體(ti) 、各類儲(chu) 運服務及各類儲(chu) 運方式，應著力構建油氣儲(chu) 運價(jia) 值評估模型，其功能應包括：(1)針對管道企業(ye) ，基於(yu) 經濟評價(jia) 參數、造價(jia) 係統，以及動態投資、折舊、成本項目庫，開展價(jia) 值評估，綜合考慮天然氣管道投資項目對同一價(jia) 區內(nei) 不同管道企業(ye) 周轉量和效益的影響、對其他價(jia) 區周轉量和效益的影響，以及原油和成品油管道的效益影響因素，從(cong) 整體(ti) 和局部等多維度進行項目投資評估和決(jue) 策，提出價(jia) 值最大化方案並指導管道布局和運營；(2)針對全產(chan) 業(ye) 鏈，整合上下遊運行工藝，綜合考慮中遊運輸、儲(chu) 存、加工、配送物理係統，以及管道、鐵路、公路、水路等多種運輸方式，並結合各環節費用等其他因素，推動實現油氣物流全鏈條成本最低、產(chan) 業(ye) 鏈收益最大、物流解決(jue) 方案最優(you) ，通過社會(hui) 資源集約、集成及統籌銜接，實現油氣資源靈活、高效、安全輸配。
4.5 地理信息係統
地理信息係統是開展“全國一張網”建設的底層平台和可視化平台，應盡快構建，其功能包括：(1)地理信息係統覆蓋油氣基礎設施布局、路由規劃、管道關(guan) 鍵穿跨越、環境敏感點、高後果區等信息，為(wei) 天然氣管網的規劃、項目定義(yi) 、建設、運營提供基礎；(2)與(yu) 全國天然氣物流平衡模型、油氣調控平台等深度銜接，並通過地理信息係統進行展示和操作；(3)與(yu) 全國立體(ti) 交通網協同發展，內(nei) 容涵蓋鐵路、公路、水路等現代綜合交通運輸體(ti) 係，並能實時反映城市規劃與(yu) 發展等動態信息。
4.6 布局方法論
廣義(yi) 的“全國一張網”布局需要一套完善的理念和方法論作為(wei) 支撐，並在管道行業(ye) 的從(cong) 業(ye) 者中形成共識，從(cong) 而在規劃環節、項目定義(yi) 環節、市場開發環節、運營環節都能得以順利執行，要求包括：(1)按照統籌布局、適度超前、優(you) 化整合、安全可靠、兼顧效益、開放共享的原則確定管網布局；(2)深度結合前述4個(ge) 模型和1個(ge) 地理信息係統，以構建廣義(yi) 的“全國一張網”為(wei) 核心目標，兼顧各方訴求，能夠達成廣泛共識，並具備管網布局的可操作性；(3)管網布局應優(you) 化滿足“N-1”原則、網絡化布局（骨幹管網+關(guan) 鍵樞紐站+雙向輸送）、多層次網絡架構（壓力和規模等級）、重點城市雙通道雙氣源等要求，並兼容當前管網格局。
4.7 方法論與(yu) 工具體(ti) 係的邏輯關(guan) 係
“全國一張網”的4個(ge) 模型、1個(ge) 地理信息係統和1個(ge) 方法論構成基礎層，其中地理信息係統是底層基礎，由此延伸出基於(yu) 地理信息的資源市場預測和分析模型，並為(wei) 全國物流平衡優(you) 化和水力係統模擬提供支持，最終基於(yu) 價(jia) 值評估落實管網價(jia) 值，進而建立管網布局方法論。管道企業(ye) 的規劃環節、項目定義(yi) 環節、市場開發環節、運營環節等應用層的各項工作基於(yu) 基礎層形成智能決(jue) 策依據，指導構建高效、靈活、智慧的“全國一張網”（圖1）。
5 結論與(yu) 建議
通過建立“全國一張網”油氣資源市場預測和分析模型、天然氣物流平衡優(you) 化模型、天然氣管網水力係統分析優(you) 化模型、價(jia) 值評估模型、地理信息係統，可以形成全麵完善的“全國一張網”布局方法論及工具體(ti) 係，指導構建具有靈活高效、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，同時為(wei) 油氣產(chan) 業(ye) 鏈上中下遊企業(ye) 相關(guan) 決(jue) 策提供參考，一體(ti) 推進中國油氣行業(ye) 安全、健康、高效發展。
考慮到油氣儲(chu) 運處於(yu) 油氣產(chan) 業(ye) 鏈的中間環節，起承上啟下作用，而國家管網集團在油氣儲(chu) 運環節中處於(yu) 主導地位，建議由國家有關(guan) 部委牽頭，國家管網集團承擔主要研究工作，三大石油公司、各省省網、地方管道企業(ye) 配合，完成“全國一張網”油氣資源市場預測和分析模型、天然氣物流平衡優(you) 化模型、天然氣管網水力係統分析優(you) 化模型、價(jia) 值評估模型、地理信息係統及布局方法論的構建，實現“全國一張網”相關(guan) 數據、算法、算力在全社會(hui) 的共建、共享，實現構建廣義(yi) “全國一張網”的最終目標。
