打造“最强大脑”赋能“蓝金”增值（图）
2024-05-24
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来源：[互联网]
强韧产业链打造共赢链[中国石油新闻中心2024-05-23]
【编者按】产业链供应链是现代经济的重要形态，其韧性和安全水平反映一国经济或企业抵抗风险能力的强弱。习近平总书记多次对产业链供应链安全稳定作出重要指示，强调“要把增强产业链韧性和竞争力放在更加重要的位置，着力构建自主可控、安全高效的产业链供应链”“粮食、能源、重要资源上要确保供给安全，要确保产业链供应链稳定安全”。
《中国石油报》市场导刊栏目推出“强韧产业链，打造‘共赢链’”系列报道，聚焦油气两大产业链各环节的协同优化，详解中国石油如何通过数智技术的创新应用来提升抗风险能力，助力世界一流企业建设。敬请关注。
大势所趋
产业链优化迫在眉睫
天然气作为一种清洁高效能源，是经济社会发展和人民生产生活的重要保障资源。天然气产业链涵盖勘探生产、储运、分销、消费、贸易等业务，具有环节复杂、资源分布不均、营销模式多样化等特点。2023年，全球天然气产量和消费量均实现同比增长，天然气产业链整体处于持续发展阶段。“双碳”目标下，天然气既是我国能源结构转型路径上的关键一环，又是国内能源体系碳减排的重要抓手。
随着国际政治形势及能源市场动荡、国内天然气市场化程度越来越高，天然气产业链优化面临诸多严峻挑战。
放眼全球——
当前，国际地缘政治局势动荡，国际天然气市场供需关系与价格剧烈波动，市场风险较高。日趋复杂多变的国际政治经济形势为保障天然气进口资源安全和降低进口资源成本带来重压。
立足国内——
天然气产业链具有供需波动周期性强、冬夏调峰压力大、供需形势转换频繁等特点。随着天然气市场化改革进程的推进，天然气市场竞争愈发激烈。同时，在国内天然气销售价格机制的影响下，高价进口气出现价格倒挂现象。
国外一些石油天然气公司和软件厂商很早就踏上了天然气产业链优化软件的研发之路。经过数十年发展，目前国际市场上已形成一系列成熟的软件产品，其中包括以整个天然气输送系统效益最大化为目标函数的GULP、以供应和分配优化为核心的SAND等。这些产品长期在主流软件市场占据垄断地位，其核心部分不对外公开。这意味着国内天然气产业链优化急需破解关键核心技术难题。与此同时，国外软件在适用范围、功能等方面并不能与国内天然气产业链的生产经营优化需求相匹配，推动天然气产业链优化软件国产化迫在眉睫。
为促进天然气产业链高质量发展，集团公司加大科技创新力度，全力研发天然气价值链优化系统，通过数字化、智能化手段保障天然气市场量价精准预测、资源和市场统筹优化、产业链效益分析，提升生产经营管理能力，提高天然气产业链韧性和保供能力，实现产业链效益最大化。
技术创新
攻克生产经营优化难题
工欲善其事，必先利其器。作为中国石油直属的科研及决策参谋机构，规划总院将产业链运行优化作为三大核心业务之一，承担集团公司天然气产业链运行优化产品研发和决策支持工作。十年磨一剑，依托集团公司油气产业链优化软科学重点实验室，规划总院攻克了天然气产业链生产经营优化领域技术难题，自主研发形成优化算法、模型和软件等技术体系，在天然气市场预测、产业链整体优化、智能调度优化、管输路径优化及优化软件国产化方面取得丰富成果。
市场精准预测为产业链优化提供科学指引——
准确研判市场发展趋势，是优化产业链的第一步，也可以使企业在激烈的市场竞争中获得先机。
2023年年初，多家国内外机构预测全年气价将保持高位运行。规划总院通过研判，给出“2023年东北亚LNG现货价格将显著下降”的论断，随后利用自主研发的国际气价预测模型，预测东北亚LNG现货的全年均价约为15美元/百万英热，预测精度达93%。目前，规划总院在月度LNG现货价格预测方向的正确率和精度分别达到92%和95%，显著高于其他同类机构。
近年来，国内天然气资源市场宽幅震荡。规划总院综合考虑行业的特殊性、发展的规律性、时间的周期性、区域的差异性、影响因素的相关性，构建起由21个模型构成的年度、季度和月度需求预测体系；2023年月度市场需求量预测精度达98%以上。
产业链整体优化技术达到国际先进水平——
为解决天然气产业链生产经营计划优化涉及因素多、缺乏科学有效工具等问题，规划总院产业链优化研究中心加强自主研发，攻克了产业链拓扑结构图形化建模、复杂网状结构下的气源流向溯源、大规模非线性模型求解等技术难题，建立起行业首个天然气整体产业链一体化生产经营优化模型。该模型以产业链效益最大化为优化目标，涵盖变量超过9万个、参数超过27万个。
经中国石油和化工自动化应用协会鉴定，该模型达到国际先进水平，具有计算效率高、逻辑性强等特点，为集团公司天然气产业链计划优化、效益分析提供了重要决策支持。
产业链智能调度优化亮点纷呈——
为解决天然气产业链在骨干管网事故和天气异常变化等突发情景下调度平衡难度较大的问题，规划总院研究团队应用运筹学混合整数规划理论，建立了多目标、多周期的生产运行预警与智能调度动态优化模型。该模型支持库存预警、生产运行偏离预警以及滚动优化等功能，为产业链生产调度提供支撑，保障产业链安全平稳运行。
管输路径优化技术填补行业空白——
当前，天然气管输费结算模式发生转变，需要按照上载点到下载点管输路径与国家管网签订管输服务合同并结算。集团公司天然气规模大、管网错综复杂，涉及上亿条管输路径组合，并且相同上载点到下载点有时会存在多条管输路径，导致人工确定路径十分困难。规划总院研究团队以管控管输费为目标，建立管输路径优化模型，实现了根据销售需求自动规划最优管输路径组合，可有效降低管输费。
产业链优化软件产品实现国产化替代——
基于各类优化模型和算法，规划总院采用微服务架构和Docker容器技术搭建了PaaS云平台，并在此基础上研发出一系列具有自主知识产权的软件产品。其中，产业链整体优化软件、智能调度优化软件、管输路径优化软件等，填补了国内空白，实现了产业链优化关键软件国产化替代，破解了天然气领域工业软件“卡脖子”难题。
深入应用
有力支撑产业链价值提升
如果说“从0到1”代表着科技创新的原始突破，那么成果转化应用就是“从1到无穷”的路径演进。目前，天然气产业链优化技术和成果已经深入应用到中国石油日常生产经营中，与天然气业务发展紧密结合，成为支持产业链高质量发展的重要法宝，为保障天然气安全稳定供应、降本增效提供有力支撑。
在产业链优化运行机制方面，集团公司目前已经形成由总部部门、专业公司、规划总院组成的天然气产业链优化体系，涉及市场预测分析、计划优化、效益分析、复盘分析等业务，并建立起定期、滚动、循环开展天然气产业链优化的工作机制，实现了业务促进科研创新、科研助力业务发展、业务与科研共同提升的良性循环。
在资源优化配置方面，天然气产业链优化模型通过分析进口气效益、储气库注采节奏等情况，支持集团公司天然气资源池调整优化，提升产业链效益。今年3月，受气温影响，国内天然气资源出现阶段性富余。规划总院综合考虑进口气供应和价格等因素，经模型测算后提出“优先考虑压减部分进口气”的建议，为产业链创效超过3000万元。
在调峰保供方面，规划总院产业链优化研究中心紧盯国际市场价格波动、国内供需形势，开展“价格变化对天然气冬季保供效益影响”“进口资源与储气库注采节奏优化”等专题分析。“去冬今春保供期间，我们利用一体化生产经营优化模型共完成优化分析27次，为冬季天然气安全供应提供了坚实保障。”集团公司生产经营管理部天然气处高级主管刘达希说。
在调度运行优化方面，2023年年初，集团公司加大天然气智能调度优化系统推广力度，将其用于支持天然气产业链日度资源市场平衡调整。目前，集团公司生产经营管理部（智能运营中心）应用天然气智能调度优化系统，实现了日指定方案的滚动优化，提升了计划编制和调整的效率，为及时发现运行问题提供有力支撑。
在管输路径优化方面，2023年，集团公司利用天然气管输路径优化模型，累计分析管输方案371个，经测算，有效降低了管输费。
随着天然气价格市场化进程逐步加快，天然气产业链优化运行技术需要持续提升。针对下一步提升方向，规划总院运行优化与数智化高级专家玉德俊说：“首先，要在客户销量和实现价格的联动关系上加强研究；其次，要将天然气产业链调度优化和计划优化相结合，推动多目标优化和不确定性优化的技术应用；最后，尝试利用人工智能等技术实现市场预测和优化模型的联动及自动优化分析，更好地应对复杂多变的市场环境。”(通讯员?房若楠?宁喜风?沈鑫)
场景应用
从量的平衡到量效整体提升
中国石油网消息（通讯员?刘达希）随着集团公司天然气业务快速发展，产业链保供稳效难度越来越大。与此同时，集团公司对天然气业务高质量发展提出更高要求，并提出加快推动公司由“生产型”向“经营型”转变。目前，集团公司生产经营管理部每月常态化应用天然气价值链优化系统开展计划优化、效益测算、专题分析等工作。
4月17日，规划总院优化工程师与生产经营管理部天然气处相关人员共同讨论6月份进口气优化分析及6至8月份滚动计划安排情况。综合各专业公司建议计划、各省销售合同量及当前供需形势等，相关人员应用天然气价值链优化系统调整修改10余种组件的输入条件、约束范围及测算参数，为从天然气产业链整体效益最大化角度制订生产经营计划提供支持。按照“三个三”滚动计划运行机制有关要求，这样的工作场景每个月都会出现，业务人员、研发支持人员共同利用系统工具优化分析计划的工作模式已经持续了近4年的时间。
“通过应用天然气价值链优化系统，我们实现了生产经营计划制订从量的平衡到量效整体提升的转变，为优化资源配置结构、提升产业链效益、实现天然气产业链保供稳效提供了有力支撑。”生产经营管理部天然气处相关业务人员说。