王 剛，周華任，姚 佳

陸軍工程大學(xué)基礎(chǔ)部，江蘇 南京

1.引言

中國(guó)是一個(gè)能源消耗大國(guó)，石油和天然氣的對(duì)外依存度較高，分別在70%和40%左右。在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，中國(guó)的能源進(jìn)口嚴(yán)重依賴海上通道，經(jīng)馬六甲海峽運(yùn)輸?shù)街袊?guó)的石油，占中國(guó)進(jìn)口石油總量的80%以上，這對(duì)中國(guó)的能源安全構(gòu)成巨大潛在風(fēng)險(xiǎn)。相比海上通道，陸上通道往往距離更短，途徑國(guó)家更少，安全可控性更高；但陸上通道對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)通和運(yùn)營(yíng)的要求更高，前期投入較大，因而發(fā)展較緩。不過(guò)，“一帶一路”倡議恰為陸上能源通道的構(gòu)建創(chuàng)造了絕佳條件。據(jù)HIS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在“一帶一路”沿線區(qū)域內(nèi)，石油可采儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的55%，天然氣儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的74%，加強(qiáng)國(guó)家間能源貿(mào)易與合作符合各國(guó)利益。因此，無(wú)論從海運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)控制、能源供應(yīng)多元化還是地緣經(jīng)濟(jì)合作等多重視角看，構(gòu)建陸上能源通道不僅非常必要，而且切實(shí)可行。當(dāng)前，中國(guó)已基本形成向西北、西南和東北三線并進(jìn)構(gòu)建陸上能源通道的格局，并且，從地理位置看，西部方向?qū)⒕哂懈蟮臐摿Α?/p>

開展陸上能源通道安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以為政策制定者和能源建筑、運(yùn)營(yíng)相關(guān)人士提供輔助決策支持，具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。在安全指標(biāo)選取上，Kiriyama (2014)從地理政治、經(jīng)濟(jì)、相關(guān)政策和技術(shù)四方面對(duì)能源安全進(jìn)行評(píng)估[1]。Geng(2014)在四個(gè)維度中構(gòu)建7個(gè)指標(biāo)評(píng)估中國(guó)能源安全[2]。陳德峰(2008)指出向西開放是中國(guó)能源保障和開發(fā)利用的戰(zhàn)略舉措，并闡釋地緣環(huán)境、脆弱生態(tài)和設(shè)施技術(shù)等將對(duì)通道安全造成不利影響[3]。李琪(2007)認(rèn)為西北方向是中國(guó)開展能源合作的聚焦點(diǎn)，并梳理地緣政治、技術(shù)和投資等對(duì)通道安全的影響[4]。吳玉杰和李軍等(2019)通過(guò)分析管道失效的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，歸納得出通道安全微觀層面風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)[5]。呂敏和帥斌等(2019)認(rèn)為微觀運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)不適合具有較大地理空間差異且受國(guó)際宏觀因素影響的跨國(guó)通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，構(gòu)建了包括經(jīng)濟(jì)、主權(quán)信用、政治和法律社會(huì)等在內(nèi)的宏觀風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系[6]。謝明華和楊明珠(2016)梳理了陸上油氣通道的地緣政治和安全環(huán)境[7]。此外，在評(píng)估方法選取上，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)、主成分分析和云模型等均有被用于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[8]-[13]。筆者認(rèn)為從微觀和宏觀視角共同考慮陸上能源通道安全風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源，同時(shí)，由于設(shè)計(jì)的指標(biāo)體系具有層次性和專業(yè)性，因而層次分析法是一項(xiàng)適用的方法。不過(guò)，層次分析法在指標(biāo)較多的情況下難以對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的重要性進(jìn)行有效排序，這將導(dǎo)致指標(biāo)定權(quán)的計(jì)算過(guò)程難以進(jìn)行。因此，筆者還將借助主成分分析方法進(jìn)行處理。

2.西部陸上能源通道概況

當(dāng)前，中國(guó)陸上能源通道已初定格局，將以西部方向?yàn)榇蛟熘攸c(diǎn)，形成以石油、天然氣管道為主，鐵路、公路運(yùn)輸為輔的綜合渠道。其中，管道是陸上能源通道中最主要的渠道，具有運(yùn)輸量大，速度快，安全性相對(duì)較高等特點(diǎn)；鐵路運(yùn)量有限，且運(yùn)輸成本相較于管道較高，一般作為補(bǔ)充形式。因此，后續(xù)研究的陸上能源通道將主要考慮能源管道。

2.1.中哈原油管道

中哈原油管道起于哈薩克斯坦西部的阿特勞，止于我國(guó)新疆距國(guó)境線2.2公里的阿拉山口末站，管道全長(zhǎng)2798公里，管徑610/813毫米，設(shè)計(jì)壓力6.3兆帕斯卡，設(shè)計(jì)輸送能力為2000萬(wàn)噸/年。其中，阿塔蘇—阿拉山段于2006年7月20日投入商業(yè)運(yùn)行；阿特勞—阿塔蘇段于2009年7月建成投產(chǎn)，管道實(shí)現(xiàn)全線貫通。截止2019年3月底，中哈原油管道累計(jì)輸送達(dá)到1萬(wàn)億噸。

2.2.中國(guó)-中亞天然氣管道A/B/C段

A、B、C三線氣源來(lái)自土庫(kù)曼斯坦的阿姆河天然氣公司和國(guó)家天然氣康采恩、烏茲別克斯坦國(guó)家輸氣公司，起始于阿姆河右岸的土庫(kù)曼斯坦和烏茲別克斯坦邊境，經(jīng)烏茲別克斯坦中部和哈薩克斯坦南部，從阿拉山口進(jìn)入中國(guó)。其中土庫(kù)曼斯坦境內(nèi)188公里，烏茲別克斯坦境內(nèi)長(zhǎng)530公里，哈薩克斯坦境內(nèi)長(zhǎng)1300公里。A/B段分別于2009年和2010年率先建成運(yùn)營(yíng)，設(shè)計(jì)年輸量達(dá)300億立方米，采用X70鋼管，干線管徑1067毫米，設(shè)計(jì)壓力9.8兆帕斯卡。2014年，C線正式運(yùn)行，采用目前世界上在用等級(jí)最高的X80鋼級(jí)管道鋼材，設(shè)計(jì)年輸量達(dá)250億立方米。自此，A/B/C三線合計(jì)年輸量達(dá)550億立方米，且該三條線路為并行敷設(shè)，都將經(jīng)過(guò)土庫(kù)曼斯坦、烏茲別克斯坦和哈薩克斯坦，最后進(jìn)入中國(guó)。

2.3.中緬天然氣管道、原油管道

石油、天然氣雙線并行的中緬油氣管道于2010年6月正式開建，起點(diǎn)位于緬甸西海岸馬德島，經(jīng)緬甸若開邦、曼德勒省等地，從云南瑞麗入境。中緬原油管道緬甸段長(zhǎng)達(dá)771公里，國(guó)內(nèi)段輸油管線全長(zhǎng)1631公里，主要轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)自中東和非洲地區(qū)的石油。中緬天然氣管道起點(diǎn)位于緬甸皎漂港，緬甸段長(zhǎng)793公里，國(guó)內(nèi)輸氣管線長(zhǎng)1727公里，按協(xié)議初步設(shè)定年輸原油和天然氣量分別為2200萬(wàn)噸和120億立方米。2013年9月，中緬天然氣管道全線貫通。2015年1月，中緬原油管道全線貫通。

2.4.在建中和擬規(guī)劃的能源通道

中國(guó)-中亞天然氣管道D線預(yù)計(jì)2021年建成，線路較A/B/C段發(fā)生變化，將途徑烏茲別克斯坦、塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦，最后進(jìn)入中國(guó)新疆，管道全線長(zhǎng)1000公里，其中塔吉克斯坦境內(nèi)管道長(zhǎng)達(dá)410公里，烏茲別克斯坦約220公里，吉爾吉斯斯坦約210公里。設(shè)計(jì)年輸氣量達(dá)300億立方米。

此外，中俄西線油氣管道和中巴油氣管道仍在籌劃中。

3.安全評(píng)估指標(biāo)選取與AHP-PCA加權(quán)模型構(gòu)建

3.1.安全評(píng)估指標(biāo)選取

國(guó)內(nèi)外關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)的定義有較多的解釋，F(xiàn)ell R 和Hartford D(1997)提出的“風(fēng)險(xiǎn)= 損失×概率”表達(dá)式得到較多認(rèn)可[14]，筆者將在該表達(dá)式的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估，把管道設(shè)計(jì)輸送量記為風(fēng)險(xiǎn)損失，再對(duì)陸上能源通道風(fēng)險(xiǎn)概率進(jìn)行評(píng)估，最后求得安全風(fēng)險(xiǎn)。

通常，風(fēng)險(xiǎn)概率無(wú)法直接度量，但一般安全威脅程度越高，風(fēng)險(xiǎn)概率越大，反之越小。因此，本文將以安全威脅程度的高低間接度量風(fēng)險(xiǎn)概率的大小。這里，評(píng)價(jià)陸上能源通道安全威脅程度的指標(biāo)主要從微觀因素和宏觀因素進(jìn)行選取。一般，評(píng)價(jià)運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)的微觀因素包括人、機(jī)、貨、環(huán)境和管理五方面，考慮實(shí)際情況下，貨均為石油、天然氣等化石能源，對(duì)于質(zhì)量鑒別量化的專業(yè)性要求較高，這里不再設(shè)置衡量貨的指標(biāo)，主要從其余四方面進(jìn)行選取。同時(shí)，陸上能源通道具有現(xiàn)實(shí)的地域性，因此還需要從政治環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境和社會(huì)環(huán)境等宏觀要素中選取風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)和專業(yè)書刊，并結(jié)合專家咨詢意見(jiàn)，依據(jù)相關(guān)性、代表性、數(shù)據(jù)可得性和可操作性等原則，最終整理得到陸上能源通道安全評(píng)估指標(biāo)體系(共24項(xiàng)三級(jí)指標(biāo))。詳見(jiàn)表1。

Table 1.Safety risk assessment index system for onshore energy channel 表1.陸上能源通道安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

Continued

3.2.AHP-PCA 加權(quán)模型

3.2.1.評(píng)估通道沿線國(guó)家安全威脅程度，間接度量風(fēng)險(xiǎn)概率

主要基于層次分析法和主成分分析。層次分析法是一種解決復(fù)雜層次結(jié)構(gòu)評(píng)估問(wèn)題的有效方法，它用一定的標(biāo)度對(duì)專家的主觀判斷進(jìn)行量化[15]，逐層檢驗(yàn)比較結(jié)果的合理性，最后依據(jù)各指標(biāo)最終權(quán)值代入數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評(píng)估。主成分分析同樣使用較為普遍，主要利用降維的思想，抓住問(wèn)題關(guān)鍵，是將多個(gè)原始指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)的一種方法[16]。由于上述方法較為成熟，此處僅簡(jiǎn)要羅列常規(guī)步驟，僅對(duì)方法的整合之處加以重點(diǎn)說(shuō)明。步驟如下：

3.2.2.基于加權(quán)模型計(jì)算陸上能源通道風(fēng)險(xiǎn)概率

按能源通道在沿線國(guó)家境內(nèi)長(zhǎng)度構(gòu)建加權(quán)求和模型，得到陸上能源通道安全風(fēng)險(xiǎn)概率。如中哈原油管道基本從哈薩克斯坦最西的阿特勞至最東與中國(guó)交界，因此賦權(quán)為1；而中國(guó)-中亞天然氣管道A/B/C段則對(duì)塔吉克斯坦、烏茲別克斯坦和哈薩克斯坦境內(nèi)通道長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)國(guó)家東西跨度進(jìn)行加權(quán)求和。中國(guó)-中亞天然氣管道D線則考慮烏茲別克斯坦、塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦，中緬油氣管道考慮緬甸段，擬規(guī)劃的中巴伊段，則主要考慮巴基斯坦和伊朗。

3.2.3.計(jì)算陸上能源通道安全風(fēng)險(xiǎn)

設(shè)定管道設(shè)計(jì)輸送量記為風(fēng)險(xiǎn)損失，基于“風(fēng)險(xiǎn)= 損失×概率”表達(dá)式計(jì)算求得陸上能源通道安全風(fēng)險(xiǎn)。

4.陸上能源通道安全風(fēng)險(xiǎn)實(shí)證評(píng)估

4.1.數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

4.1.1.數(shù)據(jù)來(lái)源

根據(jù)文章設(shè)計(jì)的陸上能源通道安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估思路，本文從WB、WDI、ICRG等多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取沿線國(guó)家2013～2019年的上述指標(biāo)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。部分指標(biāo)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2所示。

Table 2.Someindex data of countriesalong the belt and Road 表2.沿線國(guó)家部分指標(biāo)數(shù)據(jù)

4.1.2.數(shù)據(jù)處理

由于選取的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)既有正向也有反向指標(biāo)，為使最后評(píng)估方向統(tǒng)一，即分?jǐn)?shù)越高，安全威脅程度越高，風(fēng)險(xiǎn)概率越大，便于實(shí)際理解。這里需首先對(duì)原始指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，minix為指標(biāo)最小值，maxix為指標(biāo)最大值。針對(duì)正向指標(biāo)采用公式(1)進(jìn)行處理，

針對(duì)反向指標(biāo)則采用公式(2)處理。

4.2.實(shí)證評(píng)估

4.2.1.評(píng)估過(guò)程

按上述AHP-PCA 加權(quán)模型對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)展開實(shí)證評(píng)估。查閱相關(guān)資料并結(jié)合專家意見(jiàn)，設(shè)定微觀層次A、宏觀層次B、政治環(huán)境B1和社會(huì)環(huán)境B3各層次判斷矩陣數(shù)值如下：

運(yùn)用MATLAB R2018b對(duì)上述判斷矩陣進(jìn)行運(yùn)算和一致性檢驗(yàn)。得到A1-A4權(quán)重為0.0553，0.5650，0.2622，0.1175；B1-B3權(quán)重為0.4286，0.1429，0.4286；B1下層各指標(biāo)權(quán)重為0.1998，0.0781，0.1998，0.5222；B3下層指標(biāo)權(quán)重為0.2583，0.6370，0.1047。

經(jīng)濟(jì)環(huán)境B2層將運(yùn)用主成分分析進(jìn)行定權(quán)，運(yùn)用SPSS 24完成以下運(yùn)算?？偡讲罱忉尯统煞窒禂?shù)矩陣如表3和表4所示。

從主成分分析結(jié)果可以看出，經(jīng)濟(jì)環(huán)境B2下各項(xiàng)指標(biāo)大致歸為四個(gè)主成分，可解釋72.2%。同時(shí)，第一主成分系數(shù)全為正，表明指標(biāo)歸一化后呈正相關(guān)，在這種情況下，可以基于第一主成分系數(shù)進(jìn)行評(píng)估(何曉群，2015)，作為權(quán)數(shù)分解。

Table 3.Total variance interpretation 表3.總方差解釋

Table 4.Component scorecoefficient matrix 表4.成分得分系數(shù)矩陣

綜合上述權(quán)值計(jì)算，進(jìn)行歸總。得到24項(xiàng)三級(jí)指標(biāo)的權(quán)值為0.0066，0.0155，0.1582，0.0678，0.0470，0.0235，0.0514，0.0201，0.0514，0.1343，0.0064，0.0115，0.0142，0.0049，0.0059，0.0124，0.0065，0.0161，0.0039，0.0038，0.664，0.1638，0.0269。

代入標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)計(jì)算，得到哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦等陸上能源通道沿線國(guó)家的安全威脅程度，以此度量風(fēng)險(xiǎn)概率。結(jié)果如圖1所示。

Figure 1.Risk probability graph of countriesalong the route 圖1.沿線國(guó)家風(fēng)險(xiǎn)概率圖

對(duì)陸上能源通道按沿線國(guó)家風(fēng)險(xiǎn)概率加權(quán)求和，此處定權(quán)按能源通道方向(東西或者南北)對(duì)應(yīng)國(guó)家在該方向的國(guó)境跨度進(jìn)行計(jì)算。得到各通道風(fēng)險(xiǎn)概率如圖2所示。

Figure 2.Risk probability diagram of onshore energy channel圖2.陸上能源通道風(fēng)險(xiǎn)概率圖

最后基于“風(fēng)險(xiǎn)= 損失×概率”表達(dá)式，以通道設(shè)計(jì)輸送量占中國(guó)消耗量比重為損失。按當(dāng)前的能源對(duì)外依賴度，石油較天然氣對(duì)中國(guó)更為重要，分別為70%和40%左右，恰按此比例設(shè)置權(quán)重，計(jì)算得到已運(yùn)行的陸上能源通道安全風(fēng)險(xiǎn)。并按2019年通道風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)計(jì)損失測(cè)度建設(shè)中的中亞D段和待規(guī)劃的中巴伊管道安全風(fēng)險(xiǎn)，假定中巴伊石油管道的輸送設(shè)計(jì)量在5000萬(wàn)噸/年左右。結(jié)果如圖3所示。

Figure 3.Onshore energy channel risk Map圖3.陸上能源通道風(fēng)險(xiǎn)圖

4.2.2.評(píng)估結(jié)論

能源通道沿線國(guó)家風(fēng)險(xiǎn)概率整體呈下降趨勢(shì)，哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦和土庫(kù)曼斯坦三國(guó)最低，巴基斯坦和緬甸較高，塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦位于中等。巴基斯坦主要是由于管道建制基礎(chǔ)較差，內(nèi)外部沖突和恐怖主義活動(dòng)頻繁導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)較高；緬甸的主要問(wèn)題在于管道建制基礎(chǔ)不佳，物流績(jī)效較差和內(nèi)部沖突風(fēng)險(xiǎn)較高；塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦的管道建制基礎(chǔ)均較差，此外，塔吉克斯坦的自然地理?xiàng)l件較為惡劣。

同樣，西部陸上能源通道風(fēng)險(xiǎn)概率整體也呈下降趨勢(shì)，中哈原油管道和中國(guó)-中亞天然氣管道A/B/C段風(fēng)險(xiǎn)概率較低，中巴伊管道和中國(guó)-中亞天然氣管道D段風(fēng)險(xiǎn)概率較高，中緬油氣管道位于中列。需要特別說(shuō)明的是，中國(guó)-中亞天然氣管道D段需要跨越多個(gè)中等風(fēng)險(xiǎn)國(guó)家，因此整體風(fēng)險(xiǎn)概率高于中緬油氣管道。

最后，按管道設(shè)計(jì)輸送量為損失求算的能源通道安全風(fēng)險(xiǎn)對(duì)能源通道整體布局具有一定的參考性。中哈原油管道的安全風(fēng)險(xiǎn)最低，其次是中緬油氣管道，最高為中國(guó)-中亞油氣管道A/B/C段。這主要是因?yàn)楫?dāng)前中國(guó)石油進(jìn)口仍依賴于海上通道，陸上通道占比較小，因此，石油管道的損失低于天然氣管道，整體上對(duì)中國(guó)造成的影響較小。不過(guò)隨著后續(xù)陸上石油管道輸送量的增加，這一局面預(yù)計(jì)將發(fā)生改變。此外，以2019年值預(yù)測(cè)的中巴伊管道安全風(fēng)險(xiǎn)較高，建成后的中國(guó)-中亞天然氣管道D段與中緬油氣管道安全風(fēng)險(xiǎn)近似。中亞天然氣A/B/C段的風(fēng)險(xiǎn)在2015年為最高，部分原因在于C線的接通使天然氣輸送量增加所致；同理，中緬能源通道的原油通道也于2015年竣工，原油輸送量的增加導(dǎo)致安全損失增加。

5.建議

構(gòu)建陸上能源通道是一項(xiàng)具有戰(zhàn)略意義的重要舉措。中國(guó)當(dāng)前仍處于工業(yè)化高速發(fā)展的進(jìn)程中，中長(zhǎng)期內(nèi)對(duì)傳統(tǒng)化石能源仍有較大需求。建立多元化的進(jìn)口渠道是確保國(guó)家能源安全和增強(qiáng)主動(dòng)性的必要手段，與之配套的即是打造安全且暢通的能源通道。結(jié)合上述研究，提出以下建議。

一是提升能源系統(tǒng)智能化水平，完善國(guó)家能源數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)；二是加強(qiáng)對(duì)沿線國(guó)家風(fēng)險(xiǎn)概率實(shí)時(shí)評(píng)估，通過(guò)國(guó)家和地區(qū)合作改善關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素來(lái)源；三是計(jì)算國(guó)家可承受安全風(fēng)險(xiǎn)，以此來(lái)規(guī)劃各線路設(shè)計(jì)輸送量。