摘要 天然氣作為清潔能源在城市能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占比例越來越高，供氣安全關(guān)系到千家萬戶和國計(jì)民生，建立供氣保障指標(biāo)體系和數(shù)學(xué)模型對(duì)認(rèn)識(shí)供氣影響因素，提升保障措施具有重要意義。為此，從資源供應(yīng)、輸配能力、市場(chǎng)地位、責(zé)任能力和應(yīng)急管理五大方面，構(gòu)建了含有l8個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的城市天然氣供應(yīng)保障指標(biāo)體系，并根據(jù)行業(yè)特點(diǎn)給出了各指標(biāo)體系的定義，以評(píng)價(jià)城市能否得到足量、及時(shí)的天然氣供應(yīng)。將保障指標(biāo)體系應(yīng)用于國內(nèi)某城市，選擇層次分析法計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重，定性與定量相結(jié)合分析可知影響其供氣安全的主要制約因素，進(jìn)一步可得到提高該城市供氣保障安全的方向和措施。所建模型在分析影響城市供氣安全不利因素，增強(qiáng)城市供氣保障措施和安全系數(shù)上，具有一定的輔助作用。

關(guān)鍵詞  城市  天然氣供應(yīng)  安全保障  指標(biāo)體系  層次分析法  數(shù)學(xué)模型

城市天然氣供應(yīng)安全關(guān)系到千家萬戶和國計(jì)民生，進(jìn)行保障體系研究非常必要^[1]。天然氣供應(yīng)保障安全的內(nèi)涵是指在正常工況下，目標(biāo)市場(chǎng)能夠足量、及時(shí)、經(jīng)濟(jì)地獲取天然氣；在事故工況下，政府、供應(yīng)方和燃?xì)馄髽I(yè)各司其職、相互配合，保障天然氣資源應(yīng)急供應(yīng)。天然氣供應(yīng)保障體系的建立，使產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的管理保持一個(gè)統(tǒng)籌兼顧的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、運(yùn)、銷一體化的協(xié)調(diào)發(fā)展，以保障城市天然氣供應(yīng)安全^[2]。

1 天然氣供應(yīng)安全保障指標(biāo)體系

天然氣供應(yīng)保障涉及資源^[3]、輸配、市場(chǎng)、責(zé)任和應(yīng)急5大方面，通過借鑒其他行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)。^[4-6]，按照全面性、可行性、科學(xué)性、層次性等原則從資源供應(yīng)、輸配能力、市場(chǎng)地位、責(zé)任能力和應(yīng)急管理5個(gè)方面^[7]，確定了由18個(gè)指標(biāo)構(gòu)成天然氣供應(yīng)安全保障指標(biāo)體系(圖1)。

對(duì)外依存度(C₁)：表示城市天然氣調(diào)入量占消費(fèi)總量的比值。

氣源集中度(C₂)：表示天然氣氣源最大供應(yīng)商供應(yīng)量占消費(fèi)總量的比值。

氣源保障率(C₃)：表示天然氣總消費(fèi)量占需求總量的比值。

合同氣量比例(C₄)：表示合同氣量占消費(fèi)總量的比值。

長(zhǎng)輸管道(C₅)：表示已建和新建的長(zhǎng)輸管道的輸氣量占需求總量的比值。

城市管網(wǎng)(C₆)：表示城市管道的配氣能力占高峰小時(shí)需求量的比值。

城市門站(C₇)：表示城市門站的小時(shí)接收能力占高峰小時(shí)需求量的比值。

調(diào)峰設(shè)施(C₈)：表示調(diào)峰設(shè)施的調(diào)峰能力與高峰時(shí)期的調(diào)峰氣量的比值。

以上各指標(biāo)中，C₁、C₂值與供氣安全成反比，C₃～C₈值與供氣安全成正比，為統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)正比關(guān)系，分別采用C₁＇=1-C₁、C₂＇=1-C₂替代對(duì)外依存度和氣源集中度。另外，C₅～C₈值要同時(shí)考慮天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)。

政策因素(C₉)：表示天然氣利用符合國家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布的《天然氣利用政策》的程度，按優(yōu)先類、允許類、限制類和禁止類4類用戶設(shè)計(jì)隸屬函數(shù)分別賦值。

社會(huì)因素(C₁₀)：表示城市級(jí)別和競(jìng)爭(zhēng)力，根據(jù)城市級(jí)別的高低和《中國城市競(jìng)爭(zhēng)力年鑒》的排名，分別賦予權(quán)重計(jì)算該值。

商業(yè)因素(C₁₁)：商業(yè)因素包括客戶的用氣水平、用氣特性、信用狀況和發(fā)展?jié)摿?span lang="EN-US">4個(gè)方面l0個(gè)指標(biāo)。評(píng)價(jià)商業(yè)因素的具體量化計(jì)算方法，引用文獻(xiàn)《天然氣客戶評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與數(shù)學(xué)模型》的研究成果^[8]。

地方政府(C₁₂)：表示城市的行政劃分，一般認(rèn)為行政劃分越靠前，其獲得資源和組織協(xié)調(diào)的能力越強(qiáng)。量化計(jì)算方法可按照中國的城市行政劃分，采用內(nèi)插法賦值。

上游供氣企業(yè)(C₁₃)：一般認(rèn)為供應(yīng)商所承擔(dān)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)責(zé)任與其實(shí)力規(guī)模成正比，量化計(jì)算方法可根據(jù)供氣企業(yè)的實(shí)力規(guī)模采用內(nèi)插法賦值。

燃?xì)饨?jīng)營企業(yè)(C₁₄)：與上游供氣企業(yè)C₁₃評(píng)價(jià)指標(biāo)類似，量化計(jì)算方法可根據(jù)燃?xì)饨?jīng)營企業(yè)的實(shí)力規(guī)模采用內(nèi)插法賦值。

基礎(chǔ)設(shè)施管理(C₁₅)：按資源供應(yīng)企業(yè)和燃?xì)饨?jīng)營企業(yè)對(duì)可能發(fā)生的事故的預(yù)測(cè)預(yù)防能力，對(duì)可能存在的安全隱患的排除能力和對(duì)事故的預(yù)警能力3項(xiàng)指標(biāo)分別做出評(píng)價(jià)，根據(jù)完善程度的不同分別賦值。

應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制(C₁₆)：按政府、資源供應(yīng)企業(yè)和燃?xì)饨?jīng)營企業(yè)在事故工況下，是否提前做好聯(lián)合應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制預(yù)案，并在事故工況下盡快付諸實(shí)施以避免造成重大損失的能力，根據(jù)完善程度的不同分別賦值。

事故應(yīng)急處理(C₁₇)：按政府、資源供應(yīng)企和燃?xì)饨?jīng)營企業(yè)三方在事故工況下，對(duì)事故辨別能力、事故緊急救援能力、減輕事故損失的能力3項(xiàng)指標(biāo)分別做出評(píng)價(jià)，根據(jù)完善程度的不同分別賦值。

自我調(diào)節(jié)能力(C₁₈)：表示目標(biāo)城市可中斷用戶用氣量占總消費(fèi)量的比值。C₁₈與供應(yīng)安全呈正比，C₁₈值越大，城市的自我調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)，非正常工況下所造成的影響也越小。

2 數(shù)學(xué)模型

為評(píng)價(jià)國內(nèi)某城市的天然氣供應(yīng)保障安全程度，借鑒其他行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)^[4-6]，采用層次分析法^[9](Analytical Hierarchy Process，AHP)建立數(shù)學(xué)模型。層次分析法是一種定性與定量相結(jié)合的決策分析方法，具有思路清晰、適用性廣、系統(tǒng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于多準(zhǔn)則、多目標(biāo)或無結(jié)構(gòu)特征的復(fù)雜問題的決策分析。

2．1 構(gòu)建判斷矩陣

首先邀請(qǐng)?zhí)烊粴庑袠I(yè)l0余名專家針對(duì)天然氣供應(yīng)保障評(píng)價(jià)指標(biāo)體系內(nèi)l8個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)逐一判斷其相對(duì)重要程度，構(gòu)造判斷矩陣(表1)。

經(jīng)特征向量汁算和一致性檢驗(yàn)，天然氣供應(yīng)保障判斷矩陣的一致性比率均小于0．1，符合一致性要求，因此可采用該判斷矩陣計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值。

2．2 實(shí)證分析

基于上述判斷矩陣，計(jì)算某城市的天然氣供應(yīng)保障模型綜合得分，綜合得分是指各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)得分與權(quán)重值的加權(quán)求和，得到該城市的綜合得分為82．0分，計(jì)算結(jié)果見表2。

2．3 分析結(jié)果

通過分析指標(biāo)得分可知，影響某城市天然氣供應(yīng)安全的主要制約因素包括對(duì)外依存度C₁、氣源集中度C₂、政策因素C₉、自我調(diào)節(jié)能力C₁₈等。這是由于：城市F天然氣資源匱乏，很大程度上依賴從外地調(diào)入；上游最大資源供應(yīng)企業(yè)資源供應(yīng)量達(dá)到全市總用氣量的55％，氣源集中度較高；天然氣利用存在部分允許類和限制類用戶，導(dǎo)致政策因素得分不高；又因?yàn)樵摮鞘心壳鞍l(fā)展的用戶主要為居民、公共服務(wù)、CNG汽車、熱電聯(lián)產(chǎn)以及玻璃、陶瓷等工業(yè)用戶，可中斷用戶較少，因此自我調(diào)節(jié)能力有限。

為了改善供氣環(huán)境，提高供氣保障安全程度，建議某城市下一步應(yīng)積極引進(jìn)其他上游供氣企業(yè)，提高優(yōu)先類用戶比例，適當(dāng)發(fā)展可中斷用戶。

3 結(jié)束語

本文從天然氣產(chǎn)、運(yùn)、銷物流系統(tǒng)整體出發(fā)，同時(shí)納入“政府、企業(yè)、用戶”三方責(zé)任承擔(dān)與應(yīng)急管理評(píng)價(jià)指標(biāo)，形成一套城市供氣安全的綜合保障評(píng)價(jià)體系。同時(shí)采用成熟的層次分析法建立數(shù)學(xué)模型，分別計(jì)算指標(biāo)權(quán)重與模型得分，定性分析和定量計(jì)算相結(jié)合，對(duì)城市的供氣保障形成直觀認(rèn)識(shí)。計(jì)算實(shí)例表明，模型在分析影響城市供氣安全不利因素、提高認(rèn)識(shí)的準(zhǔn)確水平，以進(jìn)一步增強(qiáng)城市供氣保障措施和安全系數(shù)，具有一定的輔助分析作用。

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本文作者：沈鑫  陳進(jìn)殿  楊建紅  莊濤  奚征宇

作者單位：中國石油規(guī)劃總院   中國石油天然氣與管道分公司    中國石油工程建設(shè)公司