趙鑫哲，丁文濤，蘇孟超，彭 云，宋向群

（1.大連理工大學(xué)海岸和近海工程國家重點實驗室，遼寧大連 116024；2.交通運輸部規(guī)劃研究院，北京 100028)

引言

綠色航運已成為當(dāng)今水運業(yè)發(fā)展的迫切需求，而液化天然氣（LNG）燃料由于其豐富的儲量及良好的減排效果，目前已成為各大船公司未來重要的動力選擇。根據(jù)克拉克森統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，近5 年來全球新造船訂單中LNG 動力船舶的占比逐年快速增長，2021 年訂單比重已接近12 %。著眼于未來大批LNG 動力船舶的加注需求，鹿特丹港、新加坡港等港口均逐步增設(shè)LNG 加注設(shè)施，致力于打造國際LNG 加注中心，以進一步鞏固國際航運體系樞紐地位。

我國雖早在2010 年便相繼開展了20 余項專項試點項目推進LNG 燃料在航運業(yè)的應(yīng)用，但重心主要集中于內(nèi)河LNG 加注設(shè)施的推廣[1-2]。截至目前，我國僅在深圳鹽田港規(guī)劃了海上國際LNG 加注中心[3]，長三角及環(huán)渤海區(qū)域港口尚無LNG 加注站規(guī)劃，難以滿足未來遠洋LNG 動力船舶的加注需求。為提升我國沿海港口LNG 加注保障能力，迫切需要在地理位置優(yōu)越、基礎(chǔ)設(shè)施條件突出的沿海樞紐港口增設(shè)港口LNG 加注站。同時我國最新發(fā)布的《船舶液化天然氣加注站設(shè)計標準》[4]僅適用于江河湖泊水域的LNG 加注站設(shè)計，尚未出臺針對性規(guī)范指導(dǎo)沿海港口LNG 加注站的設(shè)計規(guī)劃。因此有必要對沿海港口LNG 加注站選址問題進行研究，為相關(guān)規(guī)范的制定提供參考。

近年以來，國內(nèi)外學(xué)者對于港口LNG 加注站選址布置進行了探索與研究。劉志仁等[5]對我國內(nèi)河水上LNG 加注站選址的限制因素及注意事項進行了探討，總結(jié)出5 類利于內(nèi)河LNG 加注站規(guī)劃布置的站址。劉國良等[6]結(jié)合燃料需求預(yù)測及不同河段船舶密集度提出了廣東省內(nèi)河LNG 加注站布置方案。胡勇等[7]從適應(yīng)性、安全性和經(jīng)濟性三方面對內(nèi)河LNG 加注站選址因素進行分析。楊越[8]以經(jīng)濟成本最小化為目標構(gòu)造重心法函數(shù)對LNG加注錨點位置進行求解，并從經(jīng)濟性、投資性、安全性、其他性四方面通過專家測評對沿海LNG 加注站規(guī)劃選址進行評價。Lu 等[9]考慮LNG 加注時間，待加注船舶數(shù)量，LNG 加注船的航行距離等因素，運用連續(xù)模糊偏好關(guān)系法進行分析，選取釜山港作為韓國LNG 加注站站址。綜上，目前關(guān)于LNG加注站選址評價研究較少，且我國港口LNG 加注站的相關(guān)研究多針對于內(nèi)河港口，還需進一步研究沿海港口LNG 加注站選址評價方法。

為此，本文充分考慮自然因素、基礎(chǔ)設(shè)施因素、經(jīng)濟因素、安全因素及政策因素五方面因素，并應(yīng)用序關(guān)系分析（G1）法對指標權(quán)重進行確定，形成一套加注站選址評價方法，對沿海港口LNG 加注站規(guī)劃建設(shè)具有一定意義。

1 選址綜合評價方法

1.1 評價指標體系

為對LNG 加注站選址進行客觀全面的評價，研究查閱了《液化天然氣燃料加注作業(yè)指南》、《LNG bunker infrastructure》[10-11]等國內(nèi)外標準指南。LNG加注站選址受自然條件、基礎(chǔ)設(shè)施情況、運營安全性、經(jīng)濟性以及政府支持政策[12]等多方面因素影響。同時考慮LNG 儲運功能的相似性，研究參考了LNG 接收站選址相關(guān)研究成果作為補充[13]。本文從自然因素、基礎(chǔ)設(shè)施因素、經(jīng)濟因素、安全因素及政策因素五方面建立綜合評價指標體系。

1）自然因素

考慮加注作業(yè)受區(qū)域風(fēng)浪流條件的限制[4]，自然因素主要以港區(qū)周邊自然環(huán)境對LNG 加注作業(yè)的影響情況進行評價，具體指標包括風(fēng)況、波浪、水深條件等。

2）基礎(chǔ)設(shè)施因素

針對快速增長的LNG 動力船舶數(shù)量，沿海港口LNG 加注站應(yīng)建設(shè)完備的LNG 接卸設(shè)施設(shè)備。同時港區(qū)對外綜合交通條件應(yīng)較為完善，擁有良好的交通條件[14]。因此基礎(chǔ)設(shè)施因素主要考慮各個港區(qū)現(xiàn)有LNG 接收、儲存設(shè)施條件以及對外集疏運支撐條件，具體指標包括LNG 儲存能力、LNG 碼頭能力、公路運輸條件、鐵路運輸條件等。

3）經(jīng)濟因素

燃料成本及區(qū)域發(fā)展情況對港口LNG 加注站的持續(xù)發(fā)展起關(guān)鍵作用，因此經(jīng)濟因素主要考慮各個港區(qū)LNG 燃料供應(yīng)成本以及腹地經(jīng)濟情況，具體指標包括LNG 接收站布置、到岸氣價、直接腹地國內(nèi)生產(chǎn)總值、直接腹地進出口總額等。

4）安全因素

安全因素主要考慮LNG 作為可燃氣體泄漏引發(fā)的安全隱患。LNG 裝卸作業(yè)中泄漏擴散進而導(dǎo)致氣云爆炸可形成半徑為60 m 的死亡區(qū)、150 m 的重傷區(qū)以及380 m 的輕傷區(qū)[15]。因此安全因素以港區(qū)附近各類設(shè)施的安全距離作為評價指標，包括人口居住區(qū)距離、自然保護區(qū)距離等。

5）政策因素

沿海LNG 加注站目前還處于發(fā)展初期，相關(guān)產(chǎn)業(yè)體系還未建立，上位規(guī)劃的指導(dǎo)及相關(guān)支持政策的設(shè)置對于加注站的穩(wěn)定發(fā)展起到重要作用[16]。因此政策因素主要考慮各個港區(qū)所配套的支持性政策及規(guī)劃，具體指標包括保稅區(qū)設(shè)置、規(guī)劃功能區(qū)符合性等。

綜上，構(gòu)建沿海港口LNG 加注站選址評價指標體系，見表1。

表1 沿海港口LNG 加注站選址評價指標體系

1.2 數(shù)據(jù)處理

本文根據(jù)評價指標體系中各指標的原始統(tǒng)計數(shù)據(jù)類型，基于三種數(shù)據(jù)處理方法進行分類處理。

1）統(tǒng)計數(shù)據(jù)指標：指直接應(yīng)用統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行評價的指標（C1、C2、C3、C4、C5、C9、C10、C11），本文采用Z-Score 標準化方法對數(shù)據(jù)進行處理。Z-Score 標準化通過將多組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為均值為0，標準差為1 的標準數(shù)據(jù)，提高了數(shù)據(jù)可比性，削弱了數(shù)據(jù)解釋性[17]。標準化公式如下：

式中：Xi,j為指標Ci的第j個備選港區(qū)的直接統(tǒng)計數(shù)據(jù)；為指標Ci的平均值；σi為指標Ci的標準差；X*i,j為指標Ci的第j個備選港區(qū)的標準數(shù)據(jù)；φ()為標準正態(tài)分布的分布函數(shù)；yi,j為指標Ci的第j個備選港區(qū)的最終得分。

通過標準化處理的指標數(shù)據(jù)即可統(tǒng)一換算為百分制得分以備后續(xù)分析計算。

2）區(qū)位距離指標：指人為設(shè)定評分條件進行評價的指標中與距離相關(guān)的評價指標（C6、C7、C8、C12、C13），其評分標準如下表所示。

表2 距離相關(guān)指標評價標準

3）政策規(guī)劃指標：指人為設(shè)定評分條件進行評價，與相關(guān)規(guī)劃及配套政策相關(guān)的評價指標（C14、C15），其評分標準如下所示。

港區(qū)是否設(shè)置有保稅區(qū)C14：港區(qū)設(shè)置有保稅區(qū)，得100 分，否則不得分；

港區(qū)是否建設(shè)或規(guī)劃有LNG 或油氣泊位C15：港區(qū)規(guī)劃有LNG 泊位得100 分，規(guī)劃有油氣泊位得50 分，否則不得分。

1.3 基于G1 法的權(quán)重確定

評價指標體系中各指標的權(quán)重由21 位專家綜合排序后，經(jīng)由G1 法計算確定。G1 法是針對傳統(tǒng)層次分析法的缺陷提出的一種新的權(quán)重賦值法，適用于影響因素不能完全量化的模糊賦值[18]。權(quán)重具體計算過程如下。

①假設(shè)評價指標體系中存在n個指標，表示為x1,x2,…,xn，指標權(quán)重分別對應(yīng)ω1,ω2,…,ωn。首先需將指標體系中的所有指標依據(jù)重要性程度進行從大至小的順序組成序關(guān)系，即。

②隨后進一步確定相鄰指標xk-1與xk的重要性之比γk，γk賦值參考見表3。

表3 γk賦值參考

③最終各項指標的權(quán)重在確定好指標排序及重要性之比后通過以下兩個公式計算得到。

經(jīng)專家評估及計算確定得到沿海港口LNG 加注站選址評價體系指標權(quán)重，分配結(jié)果見表4。

表4 各指標權(quán)重分配結(jié)果

2 算例分析

我國于2018 年在《關(guān)于深入推進水運行業(yè)應(yīng)用液化天然氣的意見（征求意見稿）》中提出推動環(huán)渤海、長三角和珠三角地區(qū)國際LNG 加注中心建設(shè)，形成1～2 個有競爭力的國際LNG 加注中心。基于此本文選取環(huán)渤海地區(qū)為例進行分析，通過綜合評判環(huán)渤海區(qū)域港口發(fā)展現(xiàn)狀及定位，選取大連港、唐山港、天津港和青島港四港轄區(qū)為選址范圍。隨后進一步調(diào)研各港區(qū)運營情況及規(guī)劃最終確定和尚島港區(qū)、鲇魚灣港區(qū)、大窯灣港區(qū)、大孤山西港區(qū)、大孤山南港區(qū)、曹妃甸港區(qū)、京唐港區(qū)、東疆港區(qū)、北疆港區(qū)、南疆港區(qū)、大沽口港區(qū)、大港港區(qū)、黃島港區(qū)、前灣港區(qū)、董家口港區(qū)共計15個港區(qū)作為備選。

根據(jù)評價數(shù)據(jù)可得性及合理性，直接腹地國內(nèi)生產(chǎn)總值、直接腹地進出口總額兩項指標數(shù)據(jù)選取2019 年的公開數(shù)據(jù)，到岸氣價取用2020 年12 月的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，其余指標均采用2021 年統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行評價分析。同時指標中與距離相關(guān)的指標均選取港區(qū)可得到的最高分作為最終得分。公路、鐵路、自然保護區(qū)、LNG 接收站等相關(guān)現(xiàn)狀資料均導(dǎo)入ArcGIS 中進行距離分析，圖1 展示了兩個港口以公路運輸條件及LNG 接收站布置兩項指標。

圖1 公路運輸條件

結(jié)合各港區(qū)各項指標得分以及專家確定的權(quán)重后，計算得到各港區(qū)的最終得分，如圖2 所示。

圖2 備選港區(qū)綜合得分

由圖1 可知，董家口、曹妃甸、大港、南疆及鲇魚灣港區(qū)得分明顯高于其備選港區(qū)，其中董家口港區(qū)得分最高。董家口港區(qū)位于青島市南翼的西海岸新區(qū)的瑯琊臺灣，以石油及制品、金屬礦石、煤炭、LNG 等大宗物資和集裝箱運輸為主，兼顧糧食、鋼鐵、木材等貨物運輸。目前董家口港區(qū)發(fā)展快速穩(wěn)定，是青島港持續(xù)發(fā)展的重點港區(qū)。港區(qū)自然條件優(yōu)越，腹地支撐條件良好，同時港區(qū)內(nèi)建設(shè)有1個LNG 接收站、配備有6 個16 萬方LNG 儲罐及1個LNG 接卸泊位，LNG 產(chǎn)業(yè)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施完備，符合港區(qū)發(fā)展規(guī)劃。通過綜合分析比較，青島董家口港區(qū)更適宜建設(shè)沿海LNG 加注站。

3 結(jié)語

1）本文提出沿海港口LNG 加注站選址評價方法，在綜合考慮自然因素、基礎(chǔ)設(shè)施因素、經(jīng)濟因素、安全因素及政策因素五方面條件下，研究共篩選15 項評價指標，建立綜合評價指標體系，并以我國環(huán)渤海地區(qū)為例進行選址評價。研究成果可為我國沿海港口LNG 加注站選址規(guī)劃提供參考。

2）此次選址評價方法中評價指標均以客觀統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行分析，權(quán)重在基于行業(yè)專家學(xué)者的經(jīng)驗下運用G1 法予以確定。未來可進一步應(yīng)用主客觀結(jié)合方法確定指標權(quán)重，以減少評價者的主觀性影響，使權(quán)重更為客觀準確。