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        海外核能市場潛在用戶綜合評價方法研究
        ——以高溫氣冷堆技術(shù)為例

        2021-06-24 05:41:34劉鈺熙
        中國核電 2021年5期
        關(guān)鍵詞:潛在用戶核能權(quán)重

        劉鈺熙

        (中國中原對外工程有限公司,北京 100044)

        1 海外核能市場潛在用戶綜合評價的必要性

        我國核工業(yè)經(jīng)歷幾十年發(fā)展歷程,已經(jīng)形成了美國和俄羅斯等少數(shù)幾個國家才擁有的完整核科技工業(yè)體系[1],憑借自主研發(fā)的“華龍一號”、高溫氣冷堆等先進技術(shù),已躋身世界核電技術(shù)強國之列。2021年3月,中國核工業(yè)集團有限公司(簡稱“中核集團”)承建的巴基斯坦卡拉奇核電廠K2機組成功并網(wǎng),標志著我國核電“走出去”事業(yè)再次取得突破性成就,在國際上核能市場影響力進一步得到提升。

        海外核能市場開發(fā)是一項系統(tǒng)性復雜工作,用戶篩選是第一步,也是決定開發(fā)方向和開發(fā)成果的重要一步。縱觀國際核能市場,潛在目標國是否選擇與我方開展核能合作并建設核電項目,受到其核能需求、基礎設施情況、雙多邊關(guān)系等眾多因素影響,且各因素之間隸屬關(guān)系復雜,因果邏輯交叉,需要在全面梳理各影響因素的基礎上,建立形式統(tǒng)一的評價模型,對潛在用戶進行定量的綜合評價。評價結(jié)果應能夠體現(xiàn)目標國與我國開展核能合作的可能性大小,也要能夠?qū)崿F(xiàn)不同目標國之間的橫向比較,以便于我方根據(jù)評價結(jié)果制定針對于不同區(qū)域、不同國家的開發(fā)策略。

        中核集團核電產(chǎn)品種類齊全,包括了大型壓水堆技術(shù)“華龍一號”、中型堆技術(shù)、小型模塊式反應堆“玲龍一號”、具有四代特征的前沿技術(shù)高溫氣冷堆等。由于各產(chǎn)品的技術(shù)特征不盡相同,尤其體現(xiàn)在功率的差別,所適應的地區(qū)和國別也差異明顯,例如大型機組適合建設在用電需求集中、電網(wǎng)規(guī)模較大的區(qū)域,小型機組則與分布式的能源需求更加契合。因此應分別就各種核電技術(shù)進行討論,篩選合適的目標國并確定開發(fā)策略。

        高溫氣冷堆技術(shù)是我國自主研發(fā)的具備四代安全特征的先進核能系統(tǒng),也是引領(lǐng)我國核能領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展的先導技術(shù),入選“國家重大科技專項”并在山東榮成石島灣核電廠址建設了示范工程HTR-PM。相較于傳統(tǒng)壓水堆,高溫氣冷堆技術(shù)優(yōu)勢突出:一是固有安全性優(yōu)良,采用完全非能動的余熱排出系統(tǒng),在任何工況下都不會出現(xiàn)堆芯熔毀或大規(guī)模放射性物質(zhì)釋放;二是反應堆熱力參數(shù)高,示范工程HTR-PM的能量轉(zhuǎn)化效率超過42%,并且在未來可與工業(yè)制氫、鋼鐵冶煉及石油化工等工業(yè)過程的熱量、電力需求相耦合;三是采用模塊化的設計理念,HTR-PM的單模塊熱功率為25萬kW,模塊間運行相互獨立,電廠裝機容量設計靈活,可滿足分布式能源供應需求。然而,該技術(shù)成熟度有待通過示范工程建成而獲得進一步驗證。目前在產(chǎn)業(yè)開發(fā)方面也存在不足,其經(jīng)濟競爭力有待提升,建設運營經(jīng)驗有待積累,這為海外市場推廣工作增加了難度。

        本文聚焦于高溫氣冷堆技術(shù)的海外市場推廣,研究潛在用戶的評價方法,構(gòu)建一套針對于高溫氣冷堆技術(shù)特性和市場應用特征的綜合評價指標體系,并廣泛參考行業(yè)專家經(jīng)驗,定量計算各指標的影響權(quán)重。此外,嘗試探討模型建立過程的重要技術(shù)細節(jié),分析模型對其他技術(shù)適應性修改的可行性。

        2 構(gòu)建潛在用戶綜合評價指標體系

        2.1 指標選取原則

        明確原則是指標選取的前提[2]??紤]到影響兩國核能合作的影響因素眾多且交叉性強,高溫氣冷堆又是核能技術(shù)的前沿分支,指標選取原則包括:

        全面性原則:要求所選指標盡可能覆蓋對雙方合作產(chǎn)生影響的各個方面。評價某潛在用戶時,首先要考慮目標市場環(huán)境,其次了解是否具有能源需求,然后調(diào)查是否有意愿發(fā)展核能;若存在意愿,之后評估發(fā)展核能的基礎設施及選擇高溫氣冷堆技術(shù)路線的適配性;最后,若選擇發(fā)展高溫氣冷堆,還需要評估與中國開展核能合作的意愿。因此,指標體系的一級指標可設定為目標市場環(huán)境、能源需求、核能發(fā)展意愿、核能發(fā)展基礎、高溫氣冷堆適配性及與中國核能合作意愿共6個。

        易評價原則:要求所選取指標應具備較為清晰的定性或定量的評價標準;若直接對一級指標進行評價,評價標準過于模糊,評價結(jié)果精度無法保障。以核能發(fā)展基礎為例,國際原子能機構(gòu)(IAEA)在指導文件中列舉了多達19項指標[3-4],評價者很難綜合所有指標給出對核能發(fā)展基礎的評價。因此,將每個一級指標拆分成數(shù)個二級指標是個較為可行的解決方案。

        代表性原則:要求所選各項指標能夠反映評價對象某個方面的特征,杜絕與評價目的關(guān)聯(lián)性弱的指標;

        獨立性原則:要求指標之間相互獨立,內(nèi)涵邊界明細,盡量減少指標的交叉重疊;

        簡約性原則:要求指標選取數(shù)量適當,能夠充分且全面表征評價目的即可(注:由于本文采用層次分析法測算指標權(quán)重,要求同級指標不多于9項)。

        2.2 指標選取過程

        經(jīng)過文獻調(diào)研,常用的指標選取方法可分為經(jīng)驗法和數(shù)學法,其中數(shù)學法有多元相關(guān)分析、聚類分析和主要成分分析等。由于高溫氣冷堆項目在全球范圍內(nèi)數(shù)量有限,從整個核電技術(shù)發(fā)展歷史維度都不具備成規(guī)模的數(shù)據(jù)積累,因此本次采用了經(jīng)驗法。

        為盡量提高經(jīng)驗法的客觀性,指標選取流程為:首先由中核集團高溫氣冷堆海外市場開發(fā)團隊根據(jù)從業(yè)經(jīng)驗和最新市場動態(tài)初步選取指標;之后團隊內(nèi)部再度討論篩選;最后邀請包括企業(yè)、高校、政府在內(nèi)的6名行業(yè)專家進行評審。

        2.3 指標體系構(gòu)成

        依照指標選取原則,得到6項一級指標、31項二級指標及其評判依據(jù),如表1所示。

        表1 評價指標構(gòu)成及判斷依據(jù)Table 1 Evaluation index composition and judgment basis

        3 指標權(quán)重測算

        3.1 方法簡述

        本研究采取層次分析法定量測算各項指標影響權(quán)重。第一步需要構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型,模型分為目標層、準則層和方案層。本研究中,目標層設置為“高溫氣冷堆海外推廣用戶評價A”,準則層對應6項一級指標,方案層對應31項二級指標。其中,方案層31項二級指標中,C11~C14只與一級指標B1存在關(guān)聯(lián),C21~C24只與B2關(guān)聯(lián),以此類推。第二步構(gòu)造判斷矩陣,對同一層次的不同指標兩兩比較,以相對重要性程度為刻度,衡量某指標對于上一層指標的影響程度。判斷矩陣B是后續(xù)數(shù)據(jù)處理的基礎,其結(jié)構(gòu)如表2所示,Cij是Ci元素相對于Cj元素的重要程度,Cij的數(shù)值大小由專家評定。為統(tǒng)一重要性程度的刻度,重要程度劃分為同樣重要、略微重要、明顯重要、強烈重要和極度重要5種,分配1、3、5、7、9的對應Cij值[5],介于上述五種描述之間的重要性程度可取值為2、4、6、8。

        表2 判斷矩陣B的形式Table 2 The form of the judgment matrix B

        第三步計算指標權(quán)重,通過求解判斷矩陣B的特征向量w=(w1,w2,… ,wn)T,歸一化得到W=(W1,W2,…,Wn)T(稱為歸一化特征向量),即可得到C1~Cn元素對于B元素的影響權(quán)重。

        3.2 數(shù)據(jù)采集

        為采集判斷矩陣所需數(shù)據(jù),設計了調(diào)查問卷,并邀請在海外核電市場開發(fā)領(lǐng)域具有豐富經(jīng)驗的分別來自政府、企業(yè)與高校的13位專家進行作答,獲取有效問卷12份。

        3.3 權(quán)重計算

        該過程分兩個步驟實施:第一,逐一計算專家個人數(shù)據(jù);第二,合并處理專家整體數(shù)據(jù)。

        步驟一:專家個人數(shù)據(jù)處理。以某專家的數(shù)據(jù)為例進行分析計算。首先計算一級指標權(quán)重,求解判斷矩陣歸一化特征向量并進行一致性驗證即得,見表3。

        表3 某專家一級指標Bi權(quán)重Table 3 The weight of the first level index from an expert

        二級指標權(quán)重計算方法同理,不再展開。

        步驟二:專家整體意見測算。多位專家整體意見的數(shù)據(jù)處理方法一般有兩種:

        通過對所有專家的判斷矩陣求解,統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)不同專家賦予同一指標的權(quán)重系數(shù)離散程度較大。如果采取第一種方式,元素均值構(gòu)造的7個新矩陣不滿足一致性檢驗要求,無法保證權(quán)重計算結(jié)果的有效性。因此采用第二種方式,經(jīng)過計算和一致性檢驗,完成指標體系的權(quán)重測算工作,結(jié)果匯總于表4。

        表4 指標體系權(quán)重系數(shù)測算結(jié)果Table 4 The calculation results of the index system weight coefficients

        4 結(jié)論

        通過上述分析,主要得到兩個方面的結(jié)論:

        一是初步構(gòu)建了用于高溫氣冷堆技術(shù)海外市場推廣潛在用戶評價的指標體系,選取了6大類指標、對應的31項二級指標以及梳理了每項指標的判據(jù),為綜合評價某一潛在用戶提供了模型。

        二是采用層次分析法定量測算了各項指標的影響權(quán)重;結(jié)果表明,能源需求、核能發(fā)展意愿及與中國的合作關(guān)系3個一級指標對高溫氣冷堆海外市場推廣影響程度最大,其中能源需求需要關(guān)注的是電力缺口和自主化保障需求,與中國核能合作意向主要取決于雙邊政治關(guān)系及與競爭對手的合作進展。

        未來,借助本次研究的基本成果,可在以下兩個方面開展應用:

        一是為高溫氣冷堆技術(shù)海外市場推廣在不同目標市場之間的資源配置提供建議。根據(jù)上述評價體系,采取直接打分或者模糊綜合評價等方式,能夠得到不同目標市場的評價結(jié)果;根據(jù)評價結(jié)果,可完善市場開發(fā)過程中的人力、財力等資源分配。

        二是為其他核電技術(shù)海外市場推廣的潛在用戶評價方法奠定基礎。本研究構(gòu)建了潛在用戶評價的基本邏輯框架,并且具有靈活性,如果用于其他技術(shù),針對性調(diào)整一級指標“高溫氣冷堆適配性”及對應的二級指標即可。

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