原油进出口预测及队伍规划研究

原油进出口预测及队伍规划研究

一、定量预测法确定的模型随着中国经济的快速发展，中国的原油需求呈上升趋势。为了满足中国原油市场的强大需求，必须通过自产和进口渠道来解决中国的原油需求问题。我国原油探明采储量低于世界平均水平,过去的十年原油产量一直保持在1～2亿t左右的水平,与国内庞大的市场需求对比我国原油需求主要通过进口的方式来满足。采用一元线性回归分析法、增长率统计法、趋势外推法及指数平滑法四种定量预测方法对我国原油进口量进行组合预测,并采用专家意见法等定性预测方法对我国原油进口量进行修正得出未来5年我国原油进口量将分别达到2.50亿t、2.80亿t、3.10亿t、3.35亿t及3.60亿t。由此可见,未来5年我国原油进口量依然十分庞大,原油进口依存度依然不断上升。但是,目前国内原油的进口主要依靠国外油轮来运输,这样长期将我国能源的供应链暴露在负责的国际环境中对我国的能源安全问题提出的很大的挑战。为了保障国内原油进口的安全,确保国内经济的稳定增长,国家各级政府包括很多专家、学者曾多次提出建立我国原油运输船队,提高国油国运的比重。但是,与我国原油进口量相比,我国原油进口运输船队运力远不能满足国油国运比例达到50%安全警戒线的标准,并且船舶吨位较小,运力的缺口不断增大。因此,本文采用线性规划法对未来5年我国原油进口运输船队进行规划,得出我国原油进口运输船队的合理结构,每年应闲置及增加的船舶类型及数量,指导我国原油进口运输船队向着更加经济、合理的方向发展。二、开“开“船”期规划期我国原油进口运输属于典型的大宗工业物资运输,线性规划法以其众多的优点在船队规划领域应用十分成熟,因此,本文采用线性规划法来进行我国原油进口运输船队规划。在给出具体的数学模型之前,我们先对问题做出如下的描述和假设:(1)船队承担运输任务的航区是由若干装船港和若干卸船港组成的,如图1所示。共形成了多条有货运任务的航线,货运量较大。(2)船队现有多种类型的船舶,航行在多条航线上,即是多航线多船型。(3)各航线上货运量是确定的,要求船队必须完成各条航线上的货运任务。(4)规划期为N年,起始于第0年,终止于第N-1年年末,见图2。每年为资金结算的一个单位,每年的买船支出和营运支出发生在年初。(5)因为在规划期以前买船的费用已经成为沉没成本,规划期内做的其它决策都对它们没有影响,因此,在做规划时不考虑研究期以前的投资费用。(6)考虑到造船周期内的预付资金利息或买船代理费等因素,令船舶买入价格比售价高出一个百分数。本文采用线性规划法以船队总运营成本最小为目标函数,建立如下的船队规划数学模型:目标函数:约束条件:(1)完成预定运量的约束(2)船队发展连续性约束(3)变量非负性约束式中:Z——目标函数,规划期内船队总成本;N——航线总数;0i——考虑资金时间价值的贴现率;K——船型总数;G——航线总数;Xjht——决策变量,第t年在h航线上配置的j型船数量;Rjht——第t年j型船在h航线上的单船年营运费用;Ojt——决策变量,第t年j型船闲置的数量;Fjt——第t年j型船的年度闲置费用;α——船舶买入价格比售出价格高出的百分数,取α为3%;cjt——决策变量,第t年新增的j型船数量;Sjt——第t年投入营运的j型船的单船造价或售价;Vjht——第t年j型船配置在h航线上营运时的单船年运量;Wht——第t年h航线上应完成的年运输量;WTjt——在t年初退役的j型船数量;Aj——刚进入规划期,即第0年年初时船队中拥有的j型船数量;j,h,t——下脚标,分别为船型、航线和年度编号。公式(1-1)～(1-4)即为我国原油进口运输船队发展规划的目标函数模型及约束条件,在这个模型中共有K×G×N+2×K×N个变量,(G+K)×N个约束条件。三、我国原油进口运输装卸港及航线的合并运用上一节中的线性规划模型求解我国原油进口运输船队的发展规划问题,需要给出模型中的各项参数值,各项参数的统计或者假设方法如下。(1)规划期本文对我国原油进口运输船队的发展规划从2011年至2015年,即规划期N=5。(2)船型和数量目前,我国从事原油进口运输的航运企业主要有5家,分别为中海油运、中远油运、长江油运、明华油运和海昌集团。另外,2011年中海油轮又新添了1艘VLCC,中远油运又新添了2艘VLCC,长航油运又新添了1艘VLCC,明华油运又新添了1艘VLCC。所以在规划期的第一年,各个公司所拥有的船舶情况如表1所示。根据交通运输部2006年发布的《老旧运输船舶管理规定》,船龄在12年以上的油船(包括沥青船)、散装化学品船、液化气船,为三类老旧海船,三类船舶的强制报废船龄为31年以上。因此,在规划期内,中海油运2011年将有1艘巴拿马型油轮退役。(3)装卸港和航线根据对我国原油进口运输航线的分析,我国原油进口主要来自中东、非洲、南美以及东南亚。近年来,由于亚洲原油出口不断减少,我国原油进口来源逐步向中东地区和非洲转移。为了降低我国原油进口运输风险,我国正在不断拓宽原油进口运输来源和渠道,但是主要原油进口国仍然主要集中在中东和非洲地区。2010年,我国原油进口运输来源中,中东地区占到40%左右,非洲地区占到20%左右,剩余地区占到20%左右。在对我国原油进口运输装卸港及航线进行详细分析的基础上,将我国原油进口运输装卸港进行合并,合并的原则为将沿海原油港口合并为若干主要港口,其它小港口按就近原则,合并到主要港口上,选择进口量大的航线为主要航线,将进口量小的航线合并到主航线上。通过以上介绍的方法,在详细归纳、总结我国原油装卸港及航线的基础上,将我国原油进口的主要航线归为以下5条,如表2所示。中东到我国的航线上,装油港的靠泊能力都相对较大,可停靠VLCC等大型油轮。但是,从非洲到我国的航线,由于当地港口建设相对落后,限制了大型油轮的进出港。因此,考虑到实际中的装卸情况,VLCC/ULCC型油轮不能配置在非洲——广州及非洲——大连航线上。(4)年运量根据统计资料表明,我国原油国油国运的比例一直都处在较低水平,2000年以前我国原油国油国运的比例都不超过10%,90%以上的进口原油都是由外籍船东来承运。2003年交通部提出发展我国原油船队,提高国油国运的比例后,近10年我国原油国油国运的比例有所提高。2000年,我国原油国油国运的比例为9.2%,2010年我国原油国油国运的比例约30%,每年大概以3%的份额增长。据此,本文设定从2010年后每年我国国油国运的比例增幅为3%。根据对我国原油进口运量的预测乘上我国国油国运的比例,即可得出我国原油船队每年应该完成的运量,如表3所示。由于中国至各装油港的去程为空载,回程为满载,根据每型船一年内在每条航线上能够完成的航次数,来确定在各条航线上每型船的单船年运量,计算公式如下:其中:Q——单船年运量;Vc——航次载货量;Tn——船舶年营运时间;T1——单航次中船舶满载航次的时间;T2——单航次中船舶压载航次的时间;T3——单航次中装货港停泊时间;T4——单航次中卸货港停泊时间。各条航线上每型船的单船年运量如表4所示。(5)船舶造价作为新船,油轮的造价随市场供求关系的变化而经常处于变化之中,为了能够准确反映出未来5年油轮的造价水平,根据前10年油轮的造价历史数据,采用加权平均的方法预估出未来5年的油轮造价水平。具体的预测值如下表5所示。(6)营运费营运费由资本成本、航次成本和经营成本三部分组成。资本成本包括折旧和贷款利息;航次成本包括燃料费和港口使费等;经营成本包括船员工资及附加费、润料费、物料费、修理费、保险费、管理费和其他营运费用。闲置费用是指船舶在闲置状态下的维持费用。年运营费为其中:Yc—年运营费;S1—年折旧费;S2—年燃料费;S3—年港口使费;S4—年船员工资及附加费;S5—年修理费;S6—年润料费;S7—年物料费;S8—年保险费;S9—年管理费和其他费用。按照上述各种计算原理,对各航线各型船的年营运费和年闲置费进行测算,以当前各大油运公司各型船的营运费的历史数据位参考,对所测算的年运营费和年闲置费进行了修正。年运营费和闲置费的详细数值如表6所示。四、同一船船的数量采用线性规划方法对模型(1)～(4)进行计算,求解结果如表7所示。由于采用的是线性规划法,求出的最优解中可能会出现小数。对于每年使用各型船的数量来说,可以解释为同一艘船并不是全年都配置在该航线上营运,还有一部分时间可能是配置在其它航线上或者闲置;对于每年新建造的各型船数量而言,当出现小数时则跟实际不相符,需要对小数部分进行取整,比较分析得出最优方案。五、未来5年我国原油进口运输舰队结构设想本文采用了定性与定量相结合的方法对我国原油进口运量进行了预测,并且在定量预测中采用了组合预测的方式提高预测的精度。在此基础上,采用线性规划法,以年总运营费最小为目标建立