崔樹銀, 高　攀

(上海電力學(xué)院 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院, 上?！?00090)

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基于層次分析法的電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究

崔樹銀, 高攀

(上海電力學(xué)院 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院, 上海200090)

摘要:通過文獻(xiàn)閱讀、現(xiàn)場訪談和問卷調(diào)查,識(shí)別和確認(rèn)了電煤供應(yīng)鏈存在的主要風(fēng)險(xiǎn)源,細(xì)分后共得到16項(xiàng)次級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素;基于事故樹分析法,建立了電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的指標(biāo)體系;運(yùn)用基于加速遺傳算法的層次分析法(AGA-AHP),對(duì)電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)的大小進(jìn)行了評(píng)估.通過算例分析驗(yàn)證了該方法的有效性.

關(guān)鍵詞：電煤供應(yīng)鏈; 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估; 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系; 加速遺傳算法

火力發(fā)電是我國電力供給的主要來源,我國煤炭資源大多分布在西北地區(qū),煤炭需求區(qū)域則主要分布在東南沿海及中南部的一些缺煤省份,初步形成了“北煤南運(yùn)、西煤東輸”的煤炭物流格局,這種格局將會(huì)長期存在[1].我國電煤供應(yīng)鏈呈現(xiàn)參與主體眾多、相互關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜、跨省份跨區(qū)域運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn),全局抗風(fēng)險(xiǎn)能力較差.最近幾年里,電煤供應(yīng)鏈常常運(yùn)行于彈性臨界點(diǎn)附近,電煤庫存告急的頻率已高居不下.電煤供應(yīng)商上調(diào)價(jià)格、運(yùn)輸渠道制約或自然災(zāi)害等因素導(dǎo)致發(fā)電企業(yè)煤炭供應(yīng)得不到保障,火電機(jī)組缺煤關(guān)?，F(xiàn)象時(shí)常發(fā)生[2-3].這種現(xiàn)象對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來極大的挑戰(zhàn),電煤供應(yīng)鏈上下游成員的社會(huì)認(rèn)同感也會(huì)受到一定程度的影響.鑒于電煤供應(yīng)鏈存在的諸多風(fēng)險(xiǎn),識(shí)別和評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)就成為煤炭企業(yè)和發(fā)電集團(tuán)公司亟待解決的重要課題之一.

1電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的指標(biāo)體系

1.1電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)源

電煤供應(yīng)鏈具有運(yùn)輸距離長、調(diào)度量大、運(yùn)輸環(huán)境復(fù)雜且橫跨多個(gè)運(yùn)輸環(huán)節(jié)等特點(diǎn),相對(duì)于普通供應(yīng)鏈而言,電煤供應(yīng)鏈具有較高的風(fēng)險(xiǎn).文獻(xiàn)[4]基于煤炭供應(yīng)鏈的主要環(huán)節(jié),將煤炭供應(yīng)鏈的風(fēng)險(xiǎn)分成需求風(fēng)險(xiǎn)、價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn).文獻(xiàn)[5]從風(fēng)險(xiǎn)管理的角度將煤炭供應(yīng)鏈歸納為合同風(fēng)險(xiǎn)、資金風(fēng)險(xiǎn)、稅務(wù)風(fēng)險(xiǎn)及市場風(fēng)險(xiǎn)等.針對(duì)電煤及其供應(yīng)鏈的特點(diǎn),基于風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的原因,通過實(shí)地調(diào)研和專家訪談,本文將電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)分為內(nèi)生風(fēng)險(xiǎn)和外生風(fēng)險(xiǎn),其中內(nèi)生風(fēng)險(xiǎn)有生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn),外生風(fēng)險(xiǎn)有政策風(fēng)險(xiǎn)和市場風(fēng)險(xiǎn).

1.1.1生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)

電煤生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)包括煤炭開采安全風(fēng)險(xiǎn)、煤炭洗選風(fēng)險(xiǎn)、配煤加工風(fēng)險(xiǎn)等.由于地質(zhì)條件、煤礦構(gòu)造類型千差萬別,存在瓦斯爆炸、CO2超標(biāo)、透水等安全隱患,煤炭企業(yè)在復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行煤炭資源開采活動(dòng)面臨較大的安全風(fēng)險(xiǎn).由于洗煤工藝技術(shù)不夠精良,難以滿足燃煤電廠對(duì)煤炭質(zhì)量的需求.鍋爐能否運(yùn)行在安全等級(jí)范圍內(nèi),與配煤的生產(chǎn)工藝及設(shè)備有很大的關(guān)系.同時(shí),煤炭燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生氮氧化物、煙氣、煙塵、SO2和CO等大量有害物質(zhì)[6].

1.1.2運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)

我國煤炭資源分布的特征是北多南少,西多東少,而電煤消耗主要集中在華東、中南以及華北地區(qū),煤炭資源的分布與消費(fèi)區(qū)分布的不協(xié)調(diào)導(dǎo)致我國煤炭運(yùn)輸呈現(xiàn)“北煤南運(yùn)”、“西煤東運(yùn)”的特點(diǎn).電煤運(yùn)輸運(yùn)量大及運(yùn)輸線路長的特點(diǎn)決定了電煤運(yùn)輸必須依賴公路、鐵路、水運(yùn)等多式聯(lián)運(yùn)的協(xié)調(diào)配合,運(yùn)輸環(huán)節(jié)存在的風(fēng)險(xiǎn)可能導(dǎo)致電煤供應(yīng)鏈運(yùn)作的中止.例如,冰雪、地震及洪水等自然災(zāi)害會(huì)嚴(yán)重影響電煤運(yùn)輸通道的暢通.電煤運(yùn)輸方面的風(fēng)險(xiǎn)主要包括運(yùn)力不足、船舶壓港、燃油價(jià)格變動(dòng)、天氣狀況惡化等.

1.1.3政策風(fēng)險(xiǎn)

政策風(fēng)險(xiǎn)是指由于政策的變化給電煤供應(yīng)鏈帶來的不確定性,包括貨幣政策風(fēng)險(xiǎn)、財(cái)政政策風(fēng)險(xiǎn)、產(chǎn)業(yè)政策風(fēng)險(xiǎn)、區(qū)域發(fā)展政策風(fēng)險(xiǎn)等.例如,為了減少大氣污染物排放量,國家發(fā)改委要求發(fā)電企業(yè)在上網(wǎng)電價(jià)的基礎(chǔ)上執(zhí)行環(huán)保電價(jià)政策;新能源的發(fā)電補(bǔ)貼淡化了傳統(tǒng)燃煤發(fā)電的價(jià)格優(yōu)勢,這些電價(jià)政策增加了火力發(fā)電的成本.另外,電煤需求受國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面的影響,經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度減緩和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向低能耗的第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變都會(huì)導(dǎo)致電力資源消費(fèi)量的減少.

1.1.4市場風(fēng)險(xiǎn)

市場風(fēng)險(xiǎn)是指由于競爭環(huán)境、供需環(huán)境發(fā)生變化而給電煤供應(yīng)鏈帶來的威脅及不確定性.盡管我國實(shí)行煤電價(jià)格聯(lián)動(dòng)機(jī)制,但國際煤炭市場的波動(dòng)和國內(nèi)電量需求波動(dòng)都可能會(huì)影響國內(nèi)煤炭市場的穩(wěn)定,進(jìn)而給電煤供應(yīng)鏈帶來風(fēng)險(xiǎn).在電煤供不應(yīng)求的情況下,煤炭企業(yè)上調(diào)煤價(jià),如果上網(wǎng)電價(jià)不上調(diào),火力發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)面臨風(fēng)險(xiǎn),反之煤炭企業(yè)則面臨風(fēng)險(xiǎn).電煤供應(yīng)鏈的市場風(fēng)險(xiǎn)主要包括供需風(fēng)險(xiǎn)、電煤價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)、上網(wǎng)電價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等.

1.2基于事故樹分析的指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)

對(duì)電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)衍生源識(shí)別后,為了使供應(yīng)鏈面臨的各種風(fēng)險(xiǎn)更加明確、系統(tǒng),需要借助一定的手段對(duì)電煤供應(yīng)鏈的風(fēng)險(xiǎn)衍生源進(jìn)行確認(rèn).電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系的建立需要根據(jù)評(píng)估目標(biāo)(電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)大小)分層分析,逐步找出與之相關(guān)的因素,這一解決思路恰恰與被廣泛運(yùn)用的事故樹分析法相統(tǒng)一[7-8].

因此,筆者在建立評(píng)估指標(biāo)體系時(shí)采取了事故樹分析法.

將電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)作為評(píng)估指標(biāo)體系中的零級(jí)指標(biāo),內(nèi)生風(fēng)險(xiǎn)和外生風(fēng)險(xiǎn)作為一級(jí)指標(biāo),生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)、政策風(fēng)險(xiǎn)、市場風(fēng)險(xiǎn)4個(gè)方面作為2級(jí)指標(biāo).通過對(duì)2級(jí)指標(biāo)進(jìn)一步劃分,最終得到一個(gè)4級(jí)遞階的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系,根據(jù)以上分析，本文構(gòu)建了如圖1所示的指標(biāo)結(jié)構(gòu).盡管事故樹方法對(duì)電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了逐層劃分,但是所劃分的事件之間仍有一定的關(guān)聯(lián),本研究在對(duì)電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算時(shí)也充分考慮了這種關(guān)聯(lián).

2基于層次分析法的評(píng)估指標(biāo)計(jì)算方法

在上述指標(biāo)體系中,要想得到電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)大小,風(fēng)險(xiǎn)值和權(quán)重值這兩個(gè)要素必須確定.定性和定量指標(biāo)混合權(quán)重的計(jì)算是綜合評(píng)估中的一個(gè)難點(diǎn),本文在傳統(tǒng)層次分析法的基礎(chǔ)上用加速遺傳算法改進(jìn)了判斷矩陣的建立過程,增強(qiáng)了指標(biāo)權(quán)重求取過程的客觀性和實(shí)用性[9].

2.1綜合指標(biāo)的計(jì)算過程

2.1.1確定判斷矩陣

對(duì)已經(jīng)建立起的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系進(jìn)行評(píng)估時(shí),將3級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)作為最底層的體現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)程度的最基本元素,由評(píng)估專家小組進(jìn)行打分.本文采用1～9標(biāo)度法形成的判斷矩陣如圖2所示.

矩陣中aij的含義如表1所示.

2.1.2計(jì)算各因素的相對(duì)權(quán)重

設(shè)判斷矩陣A為:

令aij=wi/wj,計(jì)算步驟如下:

2.1.3用加速遺傳算法進(jìn)行一致性檢驗(yàn)

(1)

由此可以得到如下結(jié)論:

(2)

進(jìn)一步得到：

(3)

由于煤電供應(yīng)鏈系統(tǒng)的復(fù)雜性、評(píng)估專家主觀認(rèn)識(shí)的片面性及多樣性,評(píng)估專家度量wi/wj值時(shí)精確度會(huì)存在誤差,只是對(duì)其值進(jìn)行估計(jì)判斷.判斷矩陣B的一致性在很大程度上依賴于判斷者對(duì)各種潛在風(fēng)險(xiǎn)的把握程度,決策者對(duì)風(fēng)險(xiǎn)帶來的后果領(lǐng)悟越深刻,判斷矩陣的一致性程度就會(huì)越高.式(3)是判斷矩陣在一致性最大的前提下進(jìn)一步推導(dǎo)出來的,所以等式左邊可以表征一致性程度是否滿足,且數(shù)值大小與一致性正相關(guān),等式進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為:

(4)

式中:F(n)——一致性指標(biāo)函數(shù);

wk——優(yōu)化因子.

3應(yīng)用實(shí)例

本文對(duì)我國某發(fā)電集團(tuán)的實(shí)際電煤供應(yīng)鏈進(jìn)行分析,說明加速遺傳算法在改進(jìn)層次分析法中的具體應(yīng)用.首先通過發(fā)放問卷調(diào)查,征求政府管理部門、煤炭企業(yè)、高等院校等相關(guān)專家對(duì)該文構(gòu)建的電煤供應(yīng)鏈體系中的各層次指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行兩兩比較,根據(jù)表1的刻度值分布賦予每層指標(biāo)元素具體分值,從而得到該發(fā)電集團(tuán)電煤供應(yīng)鏈各指標(biāo)的權(quán)重.圖1的6個(gè)判斷矩陣如下:

用加速遺傳算法計(jì)算這7個(gè)判斷矩陣的排序權(quán)值,得到的結(jié)果如表2所示.有關(guān)判斷矩陣C12的排序權(quán)值的計(jì)算過程如表3所示,其他判斷矩陣的排序權(quán)值的計(jì)算依此方法可以得到.

根據(jù)表2中基于加速遺傳算法的層次分析法的計(jì)算,會(huì)得到體系中3級(jí)指標(biāo)在對(duì)應(yīng)2級(jí)指標(biāo)的目標(biāo)約束下的總排序權(quán)值.本文對(duì)判斷矩陣C12進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算,分別得到總排序權(quán)值如下:運(yùn)輸動(dòng)力風(fēng)險(xiǎn)為0.543 7,運(yùn)輸中斷風(fēng)險(xiǎn)為0.193 2,設(shè)備檢修風(fēng)險(xiǎn)為0.047 8,船舶壓港風(fēng)險(xiǎn)為0.103 8,燃油價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)0.084 3,天氣狀況風(fēng)險(xiǎn)為0.027 2.這些數(shù)據(jù)可為該發(fā)電集團(tuán)的電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供科學(xué)的決策依據(jù).

4結(jié)語

發(fā)電集團(tuán)的電煤供應(yīng)鏈?zhǔn)且豁?xiàng)及其復(fù)雜的系統(tǒng),對(duì)電煤供應(yīng)鏈存在的各種風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估的第一步是將復(fù)雜系統(tǒng)中的風(fēng)險(xiǎn)因素及其衍生指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)的識(shí)別,本文將電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)分為內(nèi)生風(fēng)險(xiǎn)和外生風(fēng)險(xiǎn),其中內(nèi)生風(fēng)險(xiǎn)包括生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn),外生風(fēng)險(xiǎn)包括政策風(fēng)險(xiǎn)和市場風(fēng)險(xiǎn),對(duì)供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)衍生源進(jìn)行剖析得到16項(xiàng)次級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo).在風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的基礎(chǔ)之上借助事故樹直觀明了、邏輯清晰等優(yōu)勢對(duì)供應(yīng)鏈各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)建立了4級(jí)遞階的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系:電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)作為零級(jí)指標(biāo),內(nèi)生風(fēng)險(xiǎn)和外生風(fēng)險(xiǎn)作為1級(jí)指標(biāo),生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)、政策風(fēng)險(xiǎn)和市場風(fēng)險(xiǎn)設(shè)為2級(jí)指標(biāo),對(duì)上述的4大因素進(jìn)行細(xì)分,構(gòu)成指標(biāo)體系的3級(jí)指標(biāo).指標(biāo)體系建立后,需要對(duì)各級(jí)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)值和權(quán)重值進(jìn)行量化.本文在傳統(tǒng)層次分析法的基礎(chǔ)上引入加速遺傳算法,從而改進(jìn)了判斷矩陣的建立過程,實(shí)現(xiàn)了排序權(quán)值和判斷矩陣一致性檢驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行,擺脫了繁瑣且準(zhǔn)確度很低的手工調(diào)節(jié)至最優(yōu)的困境.

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(編輯白林雪)

Research on Risk Assessment of Electricity Coal Supply Chain Based on AHP ApproachCUI Shuyin, GAO Pan

(School of Economics and Management, Shanghai University of Electric Power, Shanghai200090, China)

Abstract:Through literature reading,interviews and questionnaire survey,the major sources of risks and 16 secondary risk factors for the power generation coal supply chain are identified and confirmed.Risk assessment index system for the power generation coal supply chain is established by using the method of fault tree analysis.The degree of risk for the power generation coal supply chain is evaluated by using analytic hierarchy process(AHP)which is based on accelerating genetic algorithm(AGA).A numerical example verifies the effectiveness of the proposed method.

Key words:the power generation coal supply chain; risk assessment; evaluation index system; accelerating genetic algorithm

中圖分類號(hào)：F426.61;F274

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1006-4729(2016)01-0051-05

基金項(xiàng)目：上海電力學(xué)院校本級(jí)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目.

通訊作者簡介：崔樹銀(1968-),男,副教授,安徽霍邱人.主要研究方向?yàn)殡娏ζ髽I(yè)經(jīng)營管理等.E-mail:

收稿日期：2015-04-27

DOI：10.3969/j.issn.1006-4729.2016.01.012

shuyicui@126.com.