丁 浩,楊 潔,王家明
(1.中國石油大學(華東) 經(jīng)濟管理學院,山東 青島 266580;2.中國石油大學 勝利學院,山東 東營 257061)
工業(yè)化的迅速發(fā)展使中國石油消費速度不斷提高,而現(xiàn)在國內(nèi)石油資源儲產(chǎn)比為11.7,石油儲量有限但需求量大,導致石油消費對國際石油供給市場的依賴性較高,2015年中國石油對外依存度首次超過60%[1]。因此,確保中國進口石油供應安全對保障中國經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用。
能源合作是“一帶一路”建設的重點領域,可提高沿線國家的能源利用率并促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。沙特阿拉伯、伊朗、伊拉克、科威特等與中國有石油合作項目的中東國家,都位于“一帶一路”沿線,因此“一帶一路”地區(qū)石油資源豐富、優(yōu)質(zhì),而且易開采、成本低,涵蓋大部分世界石油儲量排名前15的國家,是穩(wěn)定的全球石油供給地,也是中國主要的石油進口來源。從能源運輸角度分析,“一帶一路”地區(qū)處于亞歐大陸中心,是全球石油運輸?shù)难屎硪?,由于中國進口石油運輸近80%選擇海上運輸方式,因此“一帶一路”涵蓋了中國進口石油的主要關鍵路線,其中中國石油進口量的80%需要經(jīng)過馬六甲海峽,接近40%從霍爾木茲海峽通過[2]。
以進口中東石油海上運輸為例進行分析,有助于簡化對進口石油整體運輸風險的認識,對促進石油供應穩(wěn)定有重要作用。此外,加強對“一帶一路”建設中石油進口的研究、確保石油供給安全,是保證中國能源結構穩(wěn)定的基礎,而石油運輸環(huán)節(jié)又是進口石油過程中可控程度相對較高的部分[3]。因此,本文對進口中東石油海上運輸過程的脆性風險進行分析,對降低進口石油整體風險有重要貢獻。
脆性是復雜系統(tǒng)的固有屬性,是系統(tǒng)受到干擾因素影響后,使某環(huán)節(jié)發(fā)生故障而引起其他環(huán)節(jié)或整個系統(tǒng)受到影響乃至崩潰的屬性。脆性風險指的是系統(tǒng)運行過程中突然崩潰的風險,系統(tǒng)脆性風險發(fā)生表示系統(tǒng)脆性受到干擾因素的作用而導致的最終結果[4]。Rong Pan-xiang等利用模糊層次分析法對交通系統(tǒng)的脆性風險進行了研究[5];陳厚忠等利用脆性聯(lián)系的相關理論對客滾船的航行風險進行分析,并以具體航線為例進行了模型的示范應用[6];彭麗利用灰色模糊集合的相關理論對中國進口石油海上運輸?shù)陌踩冗M行了分析[7];王堯利用雙目標運輸網(wǎng)絡優(yōu)化對中國石油進口運輸環(huán)節(jié)的安全狀況進行分析并提出了優(yōu)化對策[8]。
在當前研究中,已有專家學者對運輸過程的脆性風險進行分析,但對石油的運輸過程進行系統(tǒng)的定量研究較少,同時對進口石油海上運輸?shù)难芯恐饕性诤暧^層次,針對其脆性風險的分析更少。因此,本文基于“一帶一路”的背景,對中國進口石油海上運輸?shù)拇嘈燥L險進行分析,在一定程度上彌補了當前研究領域的空白,具有一定的研究價值,同時也為降低進口石油運輸風險、保障石油進口安全提供指導。此外,對運輸過程脆性風險的研究方法主要有模糊綜合評價法、層次分析法、脆性聯(lián)系理論及貝葉斯網(wǎng)絡等,其中貝葉斯網(wǎng)絡是在圖集中進行概率計算的網(wǎng)絡模型,在解決不確定性問題方面有獨特優(yōu)勢,它是一種基于先驗概率分布條件的定量分析方法,能對風險進行量化處理。因此,本文采用貝葉斯網(wǎng)絡模型,對“一帶一路”視角下中國進口中東石油海上運輸?shù)拇嘈燥L險進行研究。
貝葉斯網(wǎng)絡(Bayesian Network)被廣泛用作預測、診斷、推理的有效工具,能表達變量間的因果關系并能進行推理[9]。貝葉斯網(wǎng)絡可進行向前預測和向后診斷兩種處理[10]:向前預測指的是根據(jù)基本事件發(fā)生故障的可能性,即先驗概率預測結果事件出現(xiàn)的概率大小;而向后診斷則是在結果事件已經(jīng)發(fā)生的前提下,根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡模型構建的各節(jié)點之間的關聯(lián)程度,找出導致結果事件發(fā)生的各原因事件發(fā)生的可能性即后驗概率,并由此確定使結果事件發(fā)生的具體原因。
楊能普等通過構建鐵路危險貨物運輸過程風險的故障樹模型,映射為貝葉斯網(wǎng)絡,并利用重要度分析法定量評估危險貨物的運輸風險[11];Shan Xian等利用模糊貝葉斯網(wǎng)絡的方法研究了天然氣管道運輸?shù)男孤╋L險,將故障樹結構轉(zhuǎn)為貝葉斯網(wǎng)絡后,利用貝葉斯網(wǎng)絡的雙向推理能力進行敏感性及影響力分析[10]。
基于貝葉斯網(wǎng)絡的脆性風險分析模型具體構建過程如下:
1.分析影響脆性風險發(fā)生的各方面因素,確定風險發(fā)生的影響因子并設計故障樹結構。故障樹一般包括頂事件、中間事件及底事件(又稱基本事件)三方面,通常自上而下建立,即通過設定發(fā)生事故為頂事件,分析其產(chǎn)生原因以確定中間事件,并設置影響中間事件的、可進行測量的因素作為基本事件。
2.故障樹映射為貝葉斯網(wǎng)絡。將故障樹中各事件、邏輯關系和貝葉斯網(wǎng)絡的各符號建立對應關系后,故障樹可映射為貝葉斯網(wǎng)絡[11]。
3.通過專家綜合評判法與模糊集理論相結合,確定貝葉斯網(wǎng)絡中基本事件發(fā)生概率。本文選用“很低(VL)、低(L)、中(M)、高(H)、很高(VH)”5個模糊語言來表達基本事件失效的概率大小,這些基本事件所代表的元素對其集合的隸屬度變?yōu)閇0,1]范圍內(nèi)任意一個數(shù)值[12],具體情況如式(1)所示,其中三角模糊數(shù)的賦值情況如表1所示。
(1)
選擇多名專家對基本事件發(fā)生故障的概率打分,歸一化處理各專家得分后,計算出每位專家的權重系數(shù),并將專家語言轉(zhuǎn)化為隸屬度函數(shù)。
模糊數(shù)P*可通過中心面積法求得,如式(2)所示:
(2)
通過解模糊來計算基本事件的失效概率P,如式(3)、(4)所示:
(3)
(4)
4.在貝葉斯網(wǎng)絡中進行重要度分析。國內(nèi)外專家學者通常采用結構重要度、概率重要度和關鍵重要度來研究基本事件導致故障發(fā)生的可能性大小,具體如式(5)~(7)所示。
1) 結構重要度
1≤j≠i≤n)-p(T=1|xi=0,
p(xj=1)=0.5,1≤j≠i≤n)
(5)
式中,T為頂事件;xi、xj為基本事件;p(T=1|·)為頂事件發(fā)生的條件概率;xi=1或0分別表示基本事件i發(fā)生或不發(fā)生的狀態(tài);p(Xj)=1為基本事件j的發(fā)生概率;n為基本事件總數(shù)。
2) 概率重要度
(6)
3) 關鍵重要度
p(T=1|xi=0)]/p(T=1)
(7)
通過上述步驟,可對脆性風險進行預測、預防及診斷。對各基本事件的先驗概率、后驗概率及重要度進行排序比較后,對評估結果進行分析整合,確定影響脆性風險發(fā)生的主要原因事件,并及時采取措施進行風險控制,將有助于降低脆性風險發(fā)生的可能性,保障系統(tǒng)運行穩(wěn)定。
中國從中東地區(qū)進口石油的海上運輸路線主要為波斯灣—霍爾木茲海峽—馬六甲海峽—南?!袊鳾13]。本文按風險涉及對象的類型將進口中東石油海上運輸過程中的脆性風險分為以下四類:石油自身運輸風險、油輪及其設備風險、海運航線風險及國家應對突發(fā)事件的能力。
女性意識一旦覺醒如果想要再繼續(xù)壓制,必定會遭到劇烈的反抗。以曾樹生為代表的新一代女性正是不向舊倫理,舊道德妥協(xié)的一代,他們用自己的抗爭換來了萬千女性自由的權利。
當前世界能源治理結構體系不完善,石油出口組織(OPEC)不能決定國際石油價格[14],發(fā)達國家過度干預國際石油合作,使中國在進口石油方面處于劣勢。此外,石油為易燃易爆品,海上運輸需進行包裝安全性檢驗,防止溢油威脅?!耙粠б宦贰苯ㄔO加強區(qū)域能源合作、制定石油供需政策,將有助于穩(wěn)定油價、降低因油價偏高帶來的風險。
1.油輪及其設備自身風險。油輪及其設備的安全性能過低會造成石油資源的直接損失,嚴重者甚至帶來人員傷亡;而油輪的技術水平高則表示溢油事故發(fā)生時能快速反應并采取有效措施進行事故處理[7],防止危害進一步惡化。“一帶一路”建設中石油合作是重點合作項目,油輪的作用更為突出,為此中國已加大了對油輪的建設投入、鼓勵支持技術創(chuàng)新,不斷提高油輪及其設備的安全性能和技術水平。
2.國家對油輪及其設備的投入度。國家對油輪及其設備的投入主要分為:基礎建設投入度、營運費用投入比率、國內(nèi)承運石油份額及國內(nèi)油輪運輸能力四項[7]。目前,中國油輪噸位普遍偏低、船齡較長,且油船體系大多不滿足海運標準[8],進口石油硬件設備帶來的運輸風險較高;同時,中國進口石油的承運份額小,石油進口商與郵輪公司關系不穩(wěn)定,缺少聯(lián)系與合作,在進口石油方面受限情況嚴重?!耙粠б宦贰苯ㄔO促進了對油輪的設施建設,提高了與石油出口國家的合作程度,加強了石油進口商與油輪公司的互動,營造了良好合作氛圍,不斷提升的油輪實力使中國對進口石油的承運份額逐步加大。
1.航線整體風險。
(1)海運航線及通道容量影響。海運航線越長,運輸過程中可能遇到的威脅就越多,脆性風險發(fā)生的可能性就越大;通道容量指的是海上運輸通道對運輸量的承載能力[13],通道容量越大則海運風險越小。馬六甲海峽水深且多流沙、海底地形不規(guī)則,對通行油輪的噸位有嚴格限制,該地區(qū)通道容量的限制對石油運輸風險的影響作用較大。
(2)自然力影響。海運航線較長,途經(jīng)地區(qū)地形惡劣,如馬六甲海峽、印度洋及中國沿海等地海洋環(huán)境復雜、氣象多變,海上運輸常遭受臺風、巨浪等災害影響[8],人力難以抗衡,威脅度較高;霍爾木茲海峽多島嶼、淺灘及礁石,寬度不等且水速較快,易發(fā)生事故造成通道堵塞;馬六甲海峽水流平緩且泥沙居多,易產(chǎn)生泥沙淤積區(qū),對通道安全造成嚴重威脅。
(3)途經(jīng)地區(qū)的地緣政治特點影響。21世紀以來,馬六甲海峽附近海盜及恐怖主義事件頻發(fā),該海峽泥沙淤積區(qū)較多、部分通道狹窄,過往油輪體重大、通過海峽時行動緩慢,最易受到攻擊。海盜及恐怖主義襲擊對中國石油運輸?shù)耐{性很高,中國應加強重視。
2.沿海港口裝卸能力。
1)客觀因素影響。港口裝卸能力對進口石油海運風險的影響主要體現(xiàn)在油船向港口轉(zhuǎn)移石油過程中、儲存轉(zhuǎn)運過程中,由于石油燃燒性、腐蝕性的特點導致石油溢油事故時有發(fā)生,對石油運輸造成嚴重危害[15]。如2010年大連新港附近因操作不當導致輸油管線爆炸,造成人員傷亡及石油損失。
2)主觀因素影響。港口人員不安全行為或組織管理不善會導致港口石油儲運出現(xiàn)問題,容易造成石油泄漏、火災及爆炸,對石油運輸帶來威脅。
3.國家對海運航線的控制防衛(wèi)能力。中國進口中東石油的航線單一、集中度較高,對整體航線的控制防衛(wèi)能力作用突出。在中國一般采用軍艦對進口石油船隊進行護航工作,但中國的軍艦實力相對比較薄弱[8],尤其是在馬六甲海峽問題上,中國在護航方面的戰(zhàn)略控制能力較差。
進口中東石油海上運輸環(huán)節(jié)可能發(fā)生的故障種類較多,能否針對運輸過程中的突發(fā)事件及時采取合理措施補救,是進口石油海上運輸脆性風險是否發(fā)生的重要影響因素。應急能力主要分為兩個方面:對石油的存儲能力及開辟臨時運輸航線的能力[7]。當發(fā)生不可控的、影響海上運輸安全的突發(fā)事件導致油輪無法繼續(xù)前進時,若能就近存儲石油,將有效降低石油損耗、減少相關成本;在運輸航線出現(xiàn)事故造成堵塞等情況時,若能主動規(guī)避風險、開辟出一條臨時運輸航線,則可以保證石油供應的相對穩(wěn)定。
故障樹分析法(FTA)是對系統(tǒng)內(nèi)存在的危險因素進行定性與定量分析的邏輯演繹法,一般用具有一定邏輯關系的圖形元素組合形成的樹形圖來表示[16]。結合對“一帶一路”視角下中國進口中東石油海上運輸脆性風險影響因素的分析,本文構建了故障樹事件設計表,如表2所示。針對脆性風險故障樹事件設計,本文通過Visio軟件繪圖得到故障樹結構,如圖1所示。
表2 基本事件設計表
圖1 中國進口中東石油海上運輸脆性風險評估故障樹圖
將故障樹中各事件、邏輯關系和貝葉斯網(wǎng)絡模型的各符號建立關系后,故障樹可轉(zhuǎn)化為貝葉斯網(wǎng)絡,如圖2和圖3所示,其中T代表故障樹中的頂事件,x1,x2,…,xn代表基本事件。利用GeNIe軟件,可將故障樹映射成貝葉斯網(wǎng)絡,如圖4所示。
圖3 或門圖
采用調(diào)查問卷的方式由專家綜合評判,可彌補其他方法數(shù)據(jù)不完整的缺點,得到較為準確的先驗概率。
選擇多名專家對基本事件發(fā)生故障的概率打分時,每位專家的權重值根據(jù)其背景區(qū)別,具體賦值方式如表3所示。
本次問卷調(diào)查在青島港進行,共發(fā)放20份問卷,收回15份,刪除無效問卷后獲得有效問卷10份;根據(jù)表3對專家情況賦值,權重情況如表4所示,專家觀點見表5。
表3 專家權重標準表
圖4 中國進口中東石油海上運輸脆性風險評估貝葉斯網(wǎng)絡圖
表4專家權重設計表
專家序號職位工齡學歷得分權重1高級工程師25研究生250.162科員18本科150.103主管5碩士110.074安全員13本科130.095主管40本科180.126檢驗員18大專130.097站長17本科200.138一級工程師10本科160.119技術員6大專90.0610辦事員9本科110.07
表5 調(diào)查問卷結果表
根據(jù)式(1)~(4),計算進口中東石油海上運輸脆性風險中各基本事件的先驗概率,計算結果見表6。
表6 專家語言概率轉(zhuǎn)化表
通過GeNIe軟件計算得到,進口中東石油海上運輸過程脆性風險發(fā)生的概率為0.01,其中導致事故發(fā)生的直接原因——“海運航線安全性較低”的發(fā)生概率為6.37E-03,“石油自身的運輸風險較高”為3.00E-03,“應對突發(fā)事件的能力弱”發(fā)生概率為1.48E-03,“油輪及其設備風險較高”為2.35E-19。因此,應優(yōu)先考慮采取措施降低海運航線運輸風險。
對基本事件重要度進行排序,可明確各事件對發(fā)生脆性風險的影響程度,針對影響程度高、降低發(fā)生概率較為容易的事件采取控制措施,能有效預防中國進口中東石油海上運輸脆性風險的發(fā)生。
1.重要度計算。根據(jù)式(5)~(7),在GeNIe軟件中,可分別計算基本事件的三個重要度,結果見表7。
表7 進口中東石油海上運輸脆性風險基本事件重要度計算結果
2.重要度排序。在基本事件先驗概率未知的情況下,假設各事件的發(fā)生概率都相等,本文將其發(fā)生概率均定為0.5,并得到結構重要度排序結果如下所示:
在已知基本事件的先驗概率基礎上,對各事件進行概率重要度計算并排序:
對各基本事件的關鍵重要度排序,以便發(fā)現(xiàn)降低哪些事件的發(fā)生概率比較容易:
3.重要度排序結果分析。由結構重要度排序結果可知,事件“石油自身運輸風險大”、“自然力對航線的影響”、“客觀因素影響導致沿海港口裝卸能力差”及“國家對海運航線的控制防衛(wèi)能力低”等的結構重要度較高,采取措施降低這些事件的發(fā)生概率將有效保障進口中東石油海上運輸環(huán)節(jié)的穩(wěn)定。此外,“油輪及其設備自身發(fā)生故障”及“國家對油輪及其設備的投入度較低”等事件結構重要度較低,表明現(xiàn)階段這方面產(chǎn)生故障對海運脆性風險發(fā)生的影響較小。
概率重要度與關鍵重要度兩者高峰的交集表示影響頂事件發(fā)生故障程度較高、降低先驗概率較為容易的事件,采取措施降低這些事件發(fā)生故障的可能性,將快速有效地降低進口中東石油海上運輸脆性風險。
從概率重要度及關鍵重要度的排序結果發(fā)現(xiàn),概率重要度前8名重要性相同,但其關鍵重要度略有不同。保障油價穩(wěn)定、提高國家對海運航線的控制防衛(wèi)能力、加強對氣象海況及途經(jīng)地區(qū)的監(jiān)測并提高防控能力等,可有效降低進口中東石油海上運輸環(huán)節(jié)脆性風險發(fā)生的可能性,保障石油供應穩(wěn)定。同時,事件“油輪及其設備發(fā)生故障的風險高”重要度較低,表示降低這些事件的發(fā)生概率對提高進口石油海上運輸環(huán)節(jié)安全性的作用較小且降低難度較大。
利用貝葉斯網(wǎng)絡的診斷功能,根據(jù)后驗概率排序?qū)σ鸫嘈燥L險發(fā)生的原因進行診斷。通過GeNIe軟件計算各基本事件的后驗概率,如表8所示。
表8 進口中東石油海上運輸脆性風險基本事件后驗概率
基本事件的后驗概率排序結果如下:
Px1>Px22>Px21>Px20>Px11>Px12>Px13>Px15=Px16>Px10>Px14>Px2>Px9>Px17>Px8>Px7>Px3>Px18>Px19>Px6>Px4>Px5若進口中東石油海上運輸過程發(fā)生脆性風險,最可能的原因是國際石油價格偏高、石油運輸過程中應對突發(fā)事件的能力弱、國家對海運航線的控制防衛(wèi)水平低、自然力對海運航線安全性的影響、海盜及恐怖主義襲擊等。當海上運輸環(huán)節(jié)發(fā)生脆性事故時,可優(yōu)先檢驗以上這些事件是否發(fā)生,以便節(jié)省時間及成本。
根據(jù)對進口中東石油海上運輸環(huán)節(jié)脆性風險的評估,本文在此提出降低重要度較高事件的發(fā)生概率以降低脆性風險。
海運航線的客觀因素很難改變,為降低進口中東石油海上運輸?shù)拇嘈燥L險,中國可通過“一帶一路”建設構建石油輸送合作規(guī)劃以分解現(xiàn)有運輸風險。
在進口石油運輸方式上,中國可利用建設“一帶一路”沿線經(jīng)濟帶的機會,進一步加大石油管道運輸?shù)耐度?,以減小海上運輸?shù)膲毫?、改變過度依賴的劣勢?!耙粠б宦贰苯ㄔO通過打通中東與相鄰國家的通道,直接經(jīng)過這些國家將石油運輸至中國,通過與巴基斯坦、阿富汗等國建立合作關系,采取陸上運輸中東石油的方式,將繞開馬六甲海峽,大大縮短運輸航線;而通過與沙特阿拉伯、阿聯(lián)酋及伊朗等國的能源合作,繞開霍爾木茲海峽,也可減弱進口中東石油海上運輸環(huán)節(jié)的脆性風險。
此外,“一帶一路”建設加強了與中東地區(qū)石油生產(chǎn)國及運輸通道途經(jīng)國家的聯(lián)系,將大大促進并改善中國與進口中東石油海上運輸環(huán)節(jié)途經(jīng)地區(qū)的地緣政治關系,為降低中國進口石油海上運輸環(huán)節(jié)的脆性風險做出貢獻。
中國應提高海軍的遠航作戰(zhàn)能力及防衛(wèi)能力,完善對油輪的保護機制;同時,應加強對危險海域的巡邏,加強對海上環(huán)境的檢測能力,提高對氣象、海況等自然力的重視度,提前做好各種預防措施;提高海軍編隊在石油進口航線上護航的頻率,嚴厲打擊海盜行為;此外,中國應加強國際間合作,充分利用“一帶一路”建設,與東盟國家、南海周邊國家及新加坡等地加強海事合作、強化海上遇險應急反應制度建設,制定推進海上安全的相關合作項目,促進人力資源培訓及技術交流等。
在“一帶一路”建設中港口作為石油資源運輸?shù)墓?jié)點,重要度進一步加強,可建立石油儲運過程的安全預警系統(tǒng),針對石油儲運的各個環(huán)節(jié)進行預警,包括港口風險監(jiān)測、識別、診斷在內(nèi)的預警分析及包括警情演示系統(tǒng)和應急救援體系在內(nèi)的對策處理兩部分,對各項事故進行實時監(jiān)測和妥善處理,有效降低港口在轉(zhuǎn)運石油過程中發(fā)生風險的概率,提高裝卸水平。
中國應提高對石油價格上升的警惕度,以前瞻性的態(tài)度提前做好應對油價上升的思想準備及措施,防止國際油價上升造成中國進口石油海上運輸環(huán)節(jié)發(fā)生脆性故障。
吸取低價油的教訓,中國石油企業(yè)必須慎重考慮石油資源勘探開發(fā)的經(jīng)濟性及承受能力,學會在不同油價下靈活變通石油開發(fā)策略。同時,國家應大力支持相關技術的創(chuàng)新,頒布政策、加大補貼力度以促進石油勘探行業(yè)的發(fā)展、降低石油開發(fā)風險,為石油資源勘探開發(fā)保駕護航,減輕對進口石油的依賴。
中國企業(yè)在“一帶一路”建設中進行國際石油合作時可多使用期貨、期權等金融工具[17],在石油交易中構建合理的價格對沖機制,降低石油價格上升對中國進口石油海上運輸環(huán)節(jié)脆性風險的影響。
通過構建故障樹及貝葉斯網(wǎng)絡,對進口中東石油海上運輸環(huán)節(jié)的脆性風險進行定量分析,利用重要度對脆性風險進行預測、預防和診斷,能更有效地找到該環(huán)節(jié)的薄弱部分并及時采取措施。
經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn),引起進口中東石油海上運輸脆性風險發(fā)生的主要因素為:自然力對海運航線安全性的影響、石油運輸過程中對突發(fā)事件的應對能力弱、中國對海運航線的控制防衛(wèi)水平低、沿海港口裝卸能力差及國際油價偏高等。
針對研究結果,本文提出建立“一帶一路”石油輸送合作規(guī)劃、提高海軍的檢測水平及防控能力、構建港口安全預警系統(tǒng)、前瞻性應對國際油價上升等風險控制措施,以降低脆性風險,進一步保障中國進口石油供應的安全穩(wěn)定,為經(jīng)濟發(fā)展保駕護航。