摘要 天然氣作為清潔能源在城市能源消費結構中所占比例越來越高，供氣安全關系到千家萬戶和國計民生，建立供氣保障指標體系和數學模型對認識供氣影響因素，提升保障措施具有重要意義。為此，從資源供應、輸配能力、市場地位、責任能力和應急管理五大方面，構建了含有l8個評價指標的城市天然氣供應保障指標體系，并根據行業特點給出了各指標體系的定義，以評價城市能否得到足量、及時的天然氣供應。將保障指標體系應用于國內某城市，選擇層次分析法計算各項指標權重，定性與定量相結合分析可知影響其供氣安全的主要制約因素，進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，增強城市供氣保障措施和安全系數上，具有一定的輔助作用。

關鍵詞  城市  天然氣供應  安全保障  指標體系  層次分析法  數學模型

城市天然氣供應安全關系到千家萬戶和國計民生，進行保障體系研究非常必要^[1]。天然氣供應保障安全的內涵是指在正常工況下，目標市場能夠足量、及時、經濟地獲取天然氣；在事故工況下，政府、供應方和燃氣企業各司其職、相互配合，保障天然氣資源應急供應。天然氣供應保障體系的建立，使產業鏈各環節的管理保持一個統籌兼顧的關系，實現產、運、銷一體化的協調發展，以保障城市天然氣供應安全^[2]。

1 天然氣供應安全保障指標體系

天然氣供應保障涉及資源^[3]、輸配、市場、責任和應急5大方面，通過借鑒其他行業的經驗。^[4-6]，按照全面性、可行性、科學性、層次性等原則從資源供應、輸配能力、市場地位、責任能力和應急管理5個方面^[7]，確定了由18個指標構成天然氣供應安全保障指標體系(圖1)。

對外依存度(C₁)：表示城市天然氣調入量占消費總量的比值。

氣源集中度(C₂)：表示天然氣氣源最大供應商供應量占消費總量的比值。

氣源保障率(C₃)：表示天然氣總消費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總量的比值。

長輸管道(C₅)：表示已建和新建的長輸管道的輸氣量占需求總量的比值。

城市管網(C₆)：表示城市管道的配氣能力占高峰小時需求量的比值。

城市門站(C₇)：表示城市門站的小時接收能力占高峰小時需求量的比值。

調峰設施(C₈)：表示調峰設施的調峰能力與高峰時期的調峰氣量的比值。

以上各指標中，C₁、C₂值與供氣安全成反比，C₃～C₈值與供氣安全成正比，為統一實現正比關系，分別采用C₁＇=1-C₁、C₂＇=1-C₂替代對外依存度和氣源集中度。另外，C₅～C₈值要同時考慮天然氣基礎設施的運行狀態。

政策因素(C₉)：表示天然氣利用符合國家發展和改革委員會發布的《天然氣利用政策》的程度，按優先類、允許類、限制類和禁止類4類用戶設計隸屬函數分別賦值。

社會因素(C₁₀)：表示城市級別和競爭力，根據城市級別的高低和《中國城市競爭力年鑒》的排名，分別賦予權重計算該值。

商業因素(C₁₁)：商業因素包括客戶的用氣水平、用氣特性、信用狀況和發展潛力4個方面l0個指標。評價商業因素的具體量化計算方法，引用文獻《天然氣客戶評價指標體系與數學模型》的研究成果^[8]。

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

上游供氣企業(C₁₃)：一般認為供應商所承擔的社會經濟責任與其實力規模成正比，量化計算方法可根據供氣企業的實力規模采用內插法賦值。

燃氣經營企業(C₁₄)：與上游供氣企業C₁₃評價指標類似，量化計算方法可根據燃氣經營企業的實力規模采用內插法賦值。

基礎設施管理(C₁₅)：按資源供應企業和燃氣經營企業對可能發生的事故的預測預防能力，對可能存在的安全隱患的排除能力和對事故的預警能力3項指標分別做出評價，根據完善程度的不同分別賦值。

應急響應機制(C₁₆)：按政府、資源供應企業和燃氣經營企業在事故工況下，是否提前做好聯合應急響應機制預案，并在事故工況下盡快付諸實施以避免造成重大損失的能力，根據完善程度的不同分別賦值。

事故應急處理(C₁₇)：按政府、資源供應企和燃氣經營企業三方在事故工況下，對事故辨別能力、事故緊急救援能力、減輕事故損失的能力3項指標分別做出評價，根據完善程度的不同分別賦值。

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

2 數學模型

為評價國內某城市的天然氣供應保障安全程度，借鑒其他行業的經驗^[4-6]，采用層次分析法^[9](Analytical Hierarchy Process，AHP)建立數學模型。層次分析法是一種定性與定量相結合的決策分析方法，具有思路清晰、適用性廣、系統性強等特點，適用于多準則、多目標或無結構特征的復雜問題的決策分析。

2．1 構建判斷矩陣

首先邀請天然氣行業l0余名專家針對天然氣供應保障評價指標體系內l8個評價指標逐一判斷其相對重要程度，構造判斷矩陣(表1)。

經特征向量汁算和一致性檢驗，天然氣供應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算各評價指標的權重值。

2．2 實證分析

基于上述判斷矩陣，計算某城市的天然氣供應保障模型綜合得分，綜合得分是指各項評價指標得分與權重值的加權求和，得到該城市的綜合得分為82．0分，計算結果見表2。

2．3 分析結果

通過分析指標得分可知，影響某城市天然氣供應安全的主要制約因素包括對外依存度C₁、氣源集中度C₂、政策因素C₉、自我調節能力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入；上游最大資源供應企業資源供應量達到全市總用氣量的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，導致政策因素得分不高；又因為該城市目前發展的用戶主要為居民、公共服務、CNG汽車、熱電聯產以及玻璃、陶瓷等工業用戶，可中斷用戶較少，因此自我調節能力有限。

為了改善供氣環境，提高供氣保障安全程度，建議某城市下一步應積極引進其他上游供氣企業，提高優先類用戶比例，適當發展可中斷用戶。

3 結束語

本文從天然氣產、運、銷物流系統整體出發，同時納入“政府、企業、用戶”三方責任承擔與應急管理評價指標，形成一套城市供氣安全的綜合保障評價體系。同時采用成熟的層次分析法建立數學模型，分別計算指標權重與模型得分，定性分析和定量計算相結合，對城市的供氣保障形成直觀認識。計算實例表明，模型在分析影響城市供氣安全不利因素、提高認識的準確水平，以進一步增強城市供氣保障措施和安全系數，具有一定的輔助分析作用。

參考文獻

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本文作者：沈鑫  陳進殿  楊建紅  莊濤  奚征宇

作者單位：中國石油規劃總院   中國石油天然氣與管道分公司    中國石油工程建設公司